Une armure pour les minéraux : protéger la calcite de la dissolution

La pérennité de ces sites repose sur l’efficacité des barrières imperméables naturelles, qui doivent rester intactes sur des échelles de temps allant jusqu’à plusieurs millénaires. Ainsi, le stockage du dioxyde de carbone (CO₂) dans les formations géologiques profondes est l’une des solutions envisagées pour limiter les émissions de ce gaz à effet de serre dans l’atmosphère. C’est précisément ce défi qu’ont relevé deux chercheuses de l’Institut des Sciences de la Terre d’Orléans en proposant une méthode inspirée des sciences physiques et environnementales.

La diffusiophorèse : un mécanisme naturel encore peu connu

La diffusiophorèse désigne le déplacement spontané de particules dans un fluide sous l’effet de gradients de chimique. Peu exploitée jusqu’ici dans le contexte géologique, cette propriété physique peut pourtant s’avérer précieuse, elle permettrait de guider des particules micrométriques jusqu’aux zones sensibles d’un minéral, là où les réactions de dissolution sont les plus actives.

Ces particules de taille nano- à micrométrique, déjà connues pour leurs applications dans la dépollution des eaux souterraines ou le colmatage de fissures, pourraient ainsi constituer une protection ciblée pour les surfaces minérales vulnérables. 

Observer les interactions à l’échelle microscopique

Pour tester cette hypothèse, les chercheuses ont recréé en laboratoire des conditions proches de celles rencontrées dans les réservoirs souterrains. Pour leur étude, elles simulent ces gradients chimiques à l’aide d’un grain de calcite placé dans un canal microfluidique. Cette technologie permet d’observer, en temps réel, l’interaction entre des microparticules injectées et la calcite en dissolution. Les expériences montrent que la diffusiophorèse entraîne l’accumulation des particules autour du minéral, formant une couche protectrice qui ralentit sa dissolution. Et surtout, ce mécanisme reste actif même en présence d’un écoulement cent fois plus rapide que la vitesse de migration des particules, preuve de son efficacité.

Un mécanisme aux applications multiples

Ces travaux, publiés dans la revue Physical Review Fluids, ouvrent la voie à de nouvelles approches pour sécuriser les stockages géologiques. Ils pourraient également trouver des applications dans le domaine biomédical, notamment pour favoriser la réparation des fractures osseuses.