International audienceCO2 injection in unmineable coal seams could be one interesting option for both storage and methane recovery processes. The objective of this study is to compare and model pure gas sorption isotherms (CO2 and CH4) for well-characterised coals of different maturities to determine the most suitable coal for CO2 storage. Carbon dioxide and methane adsorption on several coals have been investigated using a gravimetric adsorption method. The experiments were carried out using both CO2 and CH4 pure gases at 25 °C from 0.1 to 5 MPa (1 to 50 bar). The experimental results were fitted using Temkin's approach but also with the corrected Langmuir's and the corrected Tóth's equations. The two last approaches are more accurate from a thermodynamical point of view, and have the advantage of taking into account the fact that experimental data (isotherms) correspond to excess adsorption capacities. These approaches allow better quantification of the adsorbed gas. Determined CO2 adsorption capacities are from 0.5 to 2 mmol/g of dry coal. Modelling provides also the affinity parameters of the two gases for the different coals. We have shown these parameters determined with adsorption models could be used for classification and first selection of coals for CO2 storage. The affinity ratio ranges from a value close to 1 for immature coals to 41 for high rank coals like anthracites. This ratio allows selecting coals having high CO2 adsorption capacities. In our case, the modelling study of a significant number of coals from various ranks shows that anthracites seem to have the highest CO2 storage capacities. Our study provides high quality affinity parameters and values of CO2 and CH4 adsorption capacities on various coals for the future modelling of CO2 injection in coal seams

Résumé -Étude géochimique des émissions naturelles de CO 2 du Massif Central : origine et processus de migration du gaz -Cette étude présente les principaux résultats de campagnes de monitoring géochimique menées en 2006 et 2007 dans le cadre du projet Géocarbone-Monitoring, sur le site de Sainte-Marguerite, situé dans le Massif Central. Ce site constitue un « laboratoire naturel » pour l'étude des interactions CO 2 /fluides/roches et des mécanismes de migration du CO 2 vers la surface, à l'échelle des temps géologiques. Le caractère particulièrement émissif de cet « analogue » permet également de tester et valider des méthodes de mesure et de surveillance des futurs sites de stockage de CO 2 . Au cours des campagnes de terrain, nous avons analysé des flux de CO 2 entre le sol et l'atmosphère, et nous avons prélevé et analysé à la fois des gaz des sols, et du gaz provenant de sources carbo-gazeuses, présentes dans toute la région. Un dispositif de « monitoring continu » dans le temps a également été testé, afin d'enregistrer conjointement les teneurs en CO 2 de l'atmosphère et dans le sol en un point précis. Nous avons pu mettre au point un suivi géochimique basé sur la composition isotopique des gaz rares prélevés dans les sols. L'ensemble de nos résultats, confronté à la géologie de terrain, nous a permis de mettre en évidence l'origine mantellique du CO 2 . Ce CO 2 remonte rapidement à la surface à l'état gazeux, le long de failles normales et/ou décrochantes, actives actuellement. Les teneurs et flux de CO 2 dans le sol sont spatialement variables et élevés, et montrent également une origine mantellique. Les teneurs atmosphériques semblent faiblement augmenter par rapport à l'important dégazage observé dans la région. Abstract

International audienceGeological storage of CO2 in unmineable coal seams could be a very interesting option in the sustainable management of coal basins. However, the various chemical and physical parameters that determine the success or failure of this type of operation need to be clarified. The CHARCO project aims at developing methods and analysis techniques in order to define the major parameters enabling optimal CO2 storage conditions. In this framework, 22 coals of different ranks were sampled in different locations and systematically characterized (coal ranks, macerals, porosities, CO2 and CH4 adsorption isotherms ...). The isotherms were modelled using the classical Langmuir formalism in order to obtain their adsorption capacities and their affinity for CO2. The high number of coals and parameters considered in our study allow a statistical treatment using Principal Component Analysis. The sorption capacity can not be easily correlated with any other single parameter. On the other hand, CO2 affinity is correlated with coal rank

Résumé -Échanges gazeux et géochimie des gaz à la surface du réservoir naturel profond de CO 2 de Montmiral (Drôme) -Une des options envisagées pour réguler les concentrations de gaz à effet de serre dans l'atmosphère est le stockage souterrain du CO 2 . Dans ce domaine existe un fort besoin de renforcer et de développer des méthodes susceptibles d'être utilisées tout au long de la durée de vie de ces stockages souterrains, afin de s'assurer de leur sécurité et de pouvoir suivre l'évolution du panache de CO 2 injecté. Parmi elles, les méthodes géochimiques peuvent jouer un rôle important. Nous décrivons ici les résultats acquis dans le cadre du programme de recherche « Géocarbone-Monitoring » financé en partie par l'Agence Nationale de la Recherche sur l'analogue naturel de Montmiral dans le Sud-Est de la France. D'autres résultats obtenus dans le cadre de ce même programme de recherche sont rapportés dans un autre article présent dans ce volume. Des méthodes d'échantillonnage ponctuelles permettant une grande couverture géographique et des mesures en continu sur certains points sélectionnés ont été entreprises en 2006 et 2007, afin de permettre la détermination des concentrations en gaz du sol et des flux, ainsi que des déterminations des rapports isotopiques du carbone. Sans aucune preuve d'une fuite de CO 2 profond, à la fois les concentrations et les flux de CO 2 semblent être plus élevés que ne pouvant s'expliquer par l'effet des seules activités biologiques. Des études plus approfondies sont donc nécessaires pour mieux comprendre l'évolution des gaz tout au long de l'année.Abstract -Surface Gas Geochemistry above the Natural CO 2 Reservoir of Montmiral (Drôme, France), Source Tracking and Gas Exchange between the Soil, Biosphere and Atmosphere -One of the options considered to mitigate greenhouse gas concentrations in the atmosphere is underground storage of CO 2 . There is a strong need for enhancing and developing methods that would help throughout

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