Hydrogène géologique : Le prochain grand chapitre de l’énergie ?

Le concept de l’exploitation de l’hydrogène naturel a fait son chemin ces dernières années et les efforts de recherche à cet égard ont connu une croissance fulgurante. En l’absence de données suffisantes issues de forages profonds, chercheurs et compagnies se tournent principalement vers des méthodes de détection proche de la surface, par des mesures des gaz du sol, en présumant qu’une source profonde d’hydrogène se traduit par des émanations en surface. Si la méthode générale de prospection fait consensus à l’échelle mondiale (insertion de sondes perforées à 80 à 100 cm de profondeur et mesure du gaz à l’aide d’un détecteur portatif), ses nombreuses variantes demeurent souvent peu documentées. Le diable se cache dans les détails. En effet, nos travaux démontrent que certaines de ces méthodes, plus pratiques à mettre en œuvre, peuvent induire la génération mécanique d’hydrogène lors de l’enfoncement de la sonde, à des concentrations dépassant parfois 1000 ppm. Cet artefact analytique peut facilement être mal interprété comme une découverte notable d’hydrogène naturel.

Ce constat vient appuyer les appels grandissants visant le développement de meilleures pratiques pour la prospection de l’hydrogène dans les gaz du sol. Mais ces bonnes pratiques ne devraient pas se limiter aux méthodes de recherche. Advenant la découverte d’un réservoir exploitable, il faudra également se pencher sur les impacts environnementaux de l’exploitation de l’hydrogène naturel. Le Québec a l’occasion de se positionner comme chef de file des meilleures pratiques de suivi environnemental pour cette ressource émergente afin d’en encadrer le développement de façon responsable.

L’hydrogène naturel (H₂) est produit dans la croûte continentale principalement par l’oxydation du Fe²⁺ lors de l’interaction eau-roche, ainsi que par la radiolyse de l’eau sous l’effet des éléments radiogéniques. Ce dernier processus génère également de l’hélium (He), liant génétiquement ces deux gaz. Le Canada se prête bien à l’évaluation de ces ressources, l’association du vaste Bouclier canadien précambrien à de grands bassins sédimentaires offrant des réservoirs et des couvertures potentiels. Nous présentons ici la première d’une synthèse pancanadienne des systèmes d’H₂ et d’He naturels dans un cadre source-migration-réservoir-couverture adapté de l’analyse des systèmes pétroliers. Nous avons d’abord compilé et harmonisé des données publiques de composition des gaz avec des jeux de données lithogéochimiques. Nous avons par la suite appliqué des modèles de Monte-Carlo de génération d’H₂ et d’He par radiolyse et serpentinisation, couplés à une analyse de sensibilité de rang de Spearman. La génération est principalement contrôlée par la lithologie, l’âge, la minéralogie et la lithogéochimie, soit le rapport Fe³⁺/FeT pour la serpentinisation et la teneur en U-Th-K pour la radiolyse, tandis que l’accumulation dépend de l’architecture du bassin, de la connectivité des fractures et des couvertures peu perméables. Des fluides de fracture riches en H₂ et He, âgés de millions à milliards d’années, à Kidd Creek et dans d’autres mines du Bouclier, montrent que le socle cristallin fracturé génère et retient ces gaz à l’échelle des temps géologiques, complétant le potentiel de piégeage des bassins plus jeunes. L’He est à la fois une ressource coproduite et un indicateur des systèmes d’H₂ profonds. Les taux modélisés représentent un potentiel source et non des volumes récupérables.