Le BRGM (Bureau de recherches géologiques et minières) est l'établissement public de référence dans les applications des sciences de la Terre pour gérer les ressources et les risques du sol et du sous-sol dans une perspective de développement durable.

Ses travaux contribuent à l’aménagement durable des territoires, en intégrant l’ensemble des risques associés, et à un usage optimal des ressources et des propriétés du sous-sol.

Le BRGM (Bureau de recherches géologiques et minières) a été créé en 1959. C’est un établissement public à caractère industriel et commercial (EPIC). Il est placé sous la tutelle des ministères en charge de la Recherche, de l'Écologie et de l'Économie.

Son activité répond à 4 objectifs :

  • comprendre les phénomènes géologiques et les risques associés,

  • développer des méthodologies et des techniques nouvelles,

  • produire et diffuser des données pour la gestion du sol, du sous-sol et des ressources,

  • mettre à disposition les outils nécessaires à la gestion du sol, du sous-sol et des ressources, à la prévention des risques et des pollutions, aux politiques de réponse au changement climatique.

Plateforme Géothermie : Optimisation des performances des échangeurs géothermiques

Laboratoire unique en France, installé sur le site du BRGM depuis 2008, la plateforme Géothermie a pour objectif de tester en conditions réelles et d’optimiser la performance de systèmes énergétiques (échangeurs géothermiques, solutions de stockage intermittent, pompe à chaleur (PAC)) qui équipent les maisons individuelles ou bâtiments de petite taille pour la fourniture de chaud, de froid, et d’eau chaude sanitaire. Elle étudie les solutions exploitant des échangeurs de chaleur sur boucle fermée, implantés dans le proche sous-sol dans le cadre de la géothermie de surface, ou de la géothermie dite de « minime importance » (GMI), c'est-à-dire à une profondeur de forage n’excédant pas 200 m et pour une puissance thermique maximale inférieure à 500 kW. La plate-forme est constituée de différents types d’échangeurs géothermiques (verticaux, horizontaux ou compacts (sur corbeilles)) connectés à une machinerie thermodynamique (Pompe à Chaleur). Une instrumentation innovante a été mise en œuvre sur cette plate-forme pour de suivre au plus près l’évolution de l’environnement souterrain lié aux sollicitations thermiques imposées par les échangeurs géothermiques.

Des essais sont également réalisés afin d’optimiser les techniques de cimentation des forages géothermiques (mise au point de chaussettes de contention, techniques de contrôle de la cimentation le long du forage...). En effet, la réglementation française impose l’injection de ciment sur la totalité de la hauteur du forage, pour consolider l'ouvrage et isoler les différentes couches afin d'éviter les risques de pollution des nappes.

La plateforme étudie également des techniques plus traditionnelles et plus économiques, telles que les puits canadiens, appelés également puits provençaux ou le Geocooling, permettant le rafraîchissement passif d’un bâtiment, sans fonctionnement de la pompe à chaleur géothermique.

Vue d’ensemble de la plateforme géothermie du BRGM présentant les principaux types de géothermie de surface à boucle fermée (également appelée « géothermie Très Basse Énergie »)

 

La vocation de la plateforme est d’accompagner les professionnels vers un développement de la géothermie respectueux des ressources du sous-sol grâce aux recommandations issues des campagnes scientifiques de tests, de contribuer à la formation des futurs professionnels grâce aux partenariats, échanges et projets communs noués avec des centres de formations et de diffuser la connaissance sur les échangeurs géothermiques superficiels.

Un projet multi-partenarial lancé en 2017 portait sur le stockage de chaleur souterrain intersaisonnier (ou géostockage) et un nouveau pilote équipé de panneaux solaires thermiques, permettra d’étudier les techniques de recharge géothermique (géorégulation). En effet, l’inertie thermique des sols, permet de conserver la chaleur ou le froid pour des périodes pouvant aller jusqu'à plusieurs mois.

Enfin, Un nouveau bâtiment de 4700 m², qui réunit l’ensemble des laboratoires d’analyse, constitué d’une ossature bois avec une isolation en paille, sera chauffé et rafraîchi grâce à un doublet géothermique en boucle ouverte, avec un prélèvement dans la nappe de 80m³/h et réinjection dans le même aquifère, à une soixantaine de mètres de profondeur, par deux forages réalisés à une centaine de mètres de distance. La puissance thermique de l’installation sera proche de 500kW. Ce projet entre également dans le cadre de la géothermie de minime importance, qui impose, dans le cas d’une boucle ouverte (doublets sur nappe) des prescriptions supplémentaires (la température est inférieure à 25°C pour l’eau prélevée et 32°C pour l’eau rejetée ; l’eau prélevée est en totalité réinjectée dans le même aquifère et le débit du prélèvement est inférieur à 80 m3/h.).

Le BRGM édite des guides sur la géothermie pour sensibiliser les collectivités, accompagner les professionnels et les particuliers, ainsi qu’un site Internet dédié au sujet :

 

Plateforme PRIME : Plateforme pour la Remédiation et l’Innovation au service de la Métrologie Environnementale

PRIME, est un laboratoire d’essais pour la dépollution des sols et des eaux permettant de développer, qualifier et valider, à différentes échelles les outils, modèles et procédés nécessaires pour identifier les pollutions, prédire leur impact potentiel et y remédier de façon innovante et respectueuse de l'environnement. Elle est dotée de 3 pilotes : submétrique, métrique et plurimétrique.

Le Pilote Plurimétrique, seule cuve expérimentale à grandes dimensions en France, permet de simuler à grande échelle un sol naturel et une nappe phréatique en conditions contrôlées et de suivre le comportement d’un polluant en fonction du milieu ou des techniques de dépollution (chimiques ou biologiques) mises en place. La plateforme permet de simuler et d’optimiser la décontamination des sols pollués par des métaux lourds (plomb, cuivre, chrome…), des hydrocarbures, des composés organochlorés (pesticides, solvants…) ou des micropolluants persistants tels que les PFAS. Facilement recombinable et doté de nombreux capteurs, le pilote plurimétrique doit permettre au BRGM ou à ses partenaires (établissements de recherche, entreprises privées) de mener des analyses in situ. Il complète les plateformes de taille plus petite et permet, à partir des résultats obtenus en laboratoire, de développer des techniques pour identifier et quantifier les pollutions, prédire l’impact potentiel d’une contamination à court et moyen terme (dégradation, stockage, transfert…) et pour mettre en œuvre des procédés de remédiation (physiques, chimiques et biologiques) du sol, du sous-sol et des eaux souterraines innovants et respectueux de l’environnement.

La plateforme PRIME a notamment été mise à contribution dans le cadre de plusieurs projets de recherche pour développer des techniques de traitement des terrains pollués par les PFAS, substances per- et polyfluoralkylées qualifié de polluants « éternels ». Le projet PROMISCES a notamment permis de démontrer en laboratoire la capture de certains PFAS dans des fluides non newtoniens (NNF) tels que des mousses et des gels et de développer à grande échelle dans le Pilote Plurimétrique des techniques de traitement ayant abouti à un brevet en partenariat avec COLAS et l’IPGP.

 

Plateforme PRIME : Pilote Plurimétrique

 

Plateforme Plat’Inn : ressources minérales et recyclage des déchets

La plateforme technologique Plat’Inn cible le traitement des ressources minérales et le recyclage des déchets. Dispositif unique en Europe, Plat'Inn se place comme un chaînon intermédiaire entre le laboratoire et l’échelle industrielle, abritant environ 200 équipements de traitement de la matière qui permettent d'enchaîner les opérations unitaires, depuis le gramme jusqu’à la tonne.

Plat’Inn intègre différents outils multi-échelle de minéralurgie/métallurgie (concassage/ broyage, déchiquetage, échantillonnage, tri physico-chimique, traitement thermique, traitement hydrométallurgique) permettant des traitements en voie humide et en voie sèche. La plateforme vise également le renforcement des domaines d’excellence du BRGM que sont aujourd’hui la biolixiviation (extraction de métaux par des méthodes biologiques), l’électro-fragmentation ou les micro-ondes (fragilisation de la matière et séparation sélective) et la flottation (concentration). Elle dispose, enfin, d’outils de modélisation des procédés et d’évaluation environnementale.

L’objectif de la plateforme est de concevoir et développer des solutions efficaces et innovantes pour exploiter et traiter les ressources minérales primaires et secondaires dans le cadre d’une économie « plus » circulaire.

Certains projets s’intéressent plus spécifiquement à la valorisation des déchets miniers et industriels, des déchets de la déconstruction urbaine et des déchets de produits en fin de vie, comme les équipements électriques et électroniques (DEEE). Les chercheurs travaillent notamment sur la récupération des métaux stratégiques dans les cartes électroniques ou le développement de techniques de recyclage des aimants permanents.

La flexibilité offerte par la plateforme permet la démonstration de solutions innovantes ouvrant la voie à des schémas de traitement intégrés, optimisés et respectueux de l’environnement.

 

Visite de la Plateforme Plat’Inn

 

L’AFITE souhaite particulièrement remercier Dominique GUYONNET et Michaëlle DIDIER pour l’organisation de cette visite passionnante, ainsi que Maxime COCHENNEC, Hugues VINCENT, Antoine VOIRAND et tous les représentants du BRGM pour leur accueil chaleureux, leur sens de la pédagogie ainsi que le temps précieux qu’ils nous ont consacré lors de cette visite.