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Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques dans le cadre du stockage géologique de CO 2 : terminologie, méthodologie et préconisations Rapport d’avancement BRGM/RP-60545-FR Novembre 2011

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Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques dans le

cadre du stockage géologique de CO2 : terminologie, méthodologie et

préconisations Rapport d’avancement

BRGM/RP-60545-FR Novembre 2011

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Mots clés : indicateurs, impacts, stockage géologique de CO2, risques, CCS En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante : De Lary L., Loschetter A. (2011) - Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques dans le cadre du stockage géologique de CO2 : terminologie, méthodologie et préconisations. Rapport d’avancement BRGM/RP-60545-FR © BRGM, 2007, ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l’autorisation expresse du BRGM.

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Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2

BRGM/RP-60545-FR Rapport d’avancement 3

Synthèse

Les travaux antérieurs menés au BRGM dans le cadre du stockage géologique de CO2 ont principalement porté sur l’identification et la représentation de scénarios de risque. La réflexion sur le niveau d’impacts ou de risques acceptables est actuellement assez limitée.

Ainsi, l’objectif de ce rapport est de proposer des indicateurs permettant d’évaluer les résultats des analyses de risque pour l’ensemble des cibles. Le principal rôle des indicateurs est de quantifier de façon systématique des phénomènes parfois complexes. Un indicateur ne donne pas une information suffisante en lui-même, il doit être apprécié à l’aide d’une échelle d’évaluation (ou des standards).

L’établissement d’indicateurs permet de mieux cadrer l’analyse de risques dans la mesure où on sait quels objectifs on cherche à atteindre, et d’aider les décideurs pour l’application de la réglementation existante dans le cadre des risques liés au stockage de CO2, voire pour la création de nouvelles dispositions.

L’approche adoptée pour définir des indicateurs de risques ou d’impacts se base sur les lignes directrices de la Commission européenne ainsi que sur le cadre méthodologique des études de dangers.

La méthodologie adoptée dans ce rapport repose sur une structuration des indicateurs à différents niveaux :

- au niveau de l’intensité et de la probabilité du phénomène, - au niveau de l’intensité des effets, - au niveau de la vulnérabilité des cibles, - au niveau de la gravité (en croisant l’intensité avec la vulnérabilité), - au niveau des risques (en croisant la gravité avec la probabilité).

Ce rapport se focalise principalement sur les indicateurs d’impacts (intensité des effets, vulnérabilité, gravité, risques) au détriment des indicateurs qui concernent les phénomènes impactants.

Une liste d’impacts a été établie. Pour chacun des impacts et des cibles mis en jeu, et dans la mesure du possible, des indicateurs ont été proposés (avec des échelles d’évaluation) sur la base d’indicateurs existants ou de suggestions. Les principaux résultats sont synthétisés ci-dessous :

Cible Indicateurs de gravité

Homme (vie ou santé

humaine)

Effets Aigus : indicateurs existants et déjà largement utilisés (étude de dangers) Effets Chroniques : des indicateurs existent pour les installations industrielles en fonctionnement normal. À adapter au stockage géologique. Effets de l’endommagement des structures: pas de pistes

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pertinentes identifiées.

Eaux souterraines Des seuils concernant des substances chimiques sont disponibles (AEP, DCE). Ces seuils sont insuffisants et doivent être complétés par une dimension spatiale. La vulnérabilité de la ressource doit être précisée (usage, proximité de captage, protection etc.). Quelques suggestions ont été effectuées pour évaluer la gravité en fonction de l’ampleur du phénomène, des couts associés, des modalités de réparation nécessaires etc. Ces suggestions doivent être largement complétées.

Sols En lien avec l’approche française des sites et sols pollués, la gravité pourrait se définir comme une incompatibilité du sol avec son usage. L’adéquation de cette approche avec les risques du stockage géologique de CO2 est à évaluer.

Écosystèmes de surface

Des seuils ont été proposés dans la littérature pour certains taxons1. Ces seuils pourraient permettre de juger de l’intensité d’un phénomène. Toutefois la validité de ces seuils est difficile à évaluer étant donnée la grande variabilité de réponse des êtres vivants et les données parcellaires existantes. La vulnérabilité des cibles pourraient être appréhendée en se basant sur une logique d’espaces sensibles et d’espèces protégées. Concernant l’évaluation de la gravité très peu d’approches systématiques ont été recensées.

Atmosphère Plusieurs types d’indicateurs peuvent être proposés (conséquences environnementales de la moindre réduction des GES, Couts des crédits carbone, comparaison au taux de fuite de 0.1% (IPPC) etc.)... Ces suggestions seraient à valider.

Biens matériels Non abordés dans le cadre de ce rapport d’avancement.

Comme l’illustre le tableau ci-dessus, bien souvent, il n’existe pas d’échelle d’évaluation ou de standards pour évaluer l’intensité, la vulnérabilité et la gravité. De plus la connaissance des impacts potentiels du stockage géologique de CO2 est encore limitée et, elle est très liée aux conditions spécifiques de chaque site. D’autres points non abordés ont été identifiés: la prise en compte des effets cumulatifs, l’intégration des résultats, les interactions entre compartiments, …

Ce travail a été lancé à titre exploratoire. Il s’agit donc d’un rapport d’avancement qui permet d’expliquer la méthodologie et de présenter les premiers résultats obtenus. Suite à cette phase exploratoire, il nous semble que le travail sur les indicateurs mériterait d’être approfondi. De nombreuses préconisations pour poursuivre le travail sont données en fin de rapport.

1 Taxon : entité conceptuelle qui est censée regrouper tous les organismes vivants possédant en commun

certains caractères bien définis. Exemples de taxons : vertébré, mammifère, chien…

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Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2

BRGM/RP-60545-FR Rapport d’avancement 5

Sommaire

1. Introduction ............................................................................................................ 9

2. Etat de l’art ........................................................................................................... 11

2.1. CONCEPTS ET TERMINOLOGIE ................................................................... 11

2.1.1. Cible, enjeu, critère, indicateur, paramètre ............................................. 11

2.1.2. Terminologie des risques ....................................................................... 12

2.2. CLASSIFICATION PSR DES INDICATEURS.................................................. 12

2.3. MÉTHODOLOGIE DE L’ÉVALUATION DES RISQUES .................................. 14

2.3.1. Lignes directrices de la Commission Européenne .................................. 14

2.3.2. Lignes directrices de la Commission Européenne pour le stockage géologique de CO2 ................................................................................. 16

2.3.3. Méthodologie des études de danger ...................................................... 18

2.3.4. Niveau de risque acceptable .................................................................. 22

2.3.5. Evaluation quantitative de risques environnementaux ............................ 25

3. Elaboration d’indicateurs .................................................................................... 29

3.1. MÉTHODOLOGIE D’ÉLABORATION D’INDICATEURS ................................. 29

3.1.1. Structuration des types d’indicateurs ...................................................... 29

3.1.2. Méthodologie .......................................................................................... 30

3.2. CIBLE 1 : L’HOMME ....................................................................................... 33

3.2.1. Effet toxique aigue par inhalation du CO2 et/ou des substances annexes34

3.2.2. Effets chroniques sur la santé par inhalation à seuils du CO2 et/ou des impuretés / Effets chroniques sur la santé par ingestion à seuils des impuretés ............................................................................................... 35

3.2.3. Effets chroniques sur la santé par inhalation sans seuil des impuretés / Effets chronique sur la santé par ingestion sans seuils des impuretés ... 38

3.2.4. Effets de la pression et des radiations thermiques ................................. 39

3.2.5. Conséquences sur l'homme de l'endommagement des structures du à la déformation de terrains (Subsidence, soulèvement/surrection) / Conséquences sur l'homme de l'endommagement des structures du à la sismicité induite ...................................................................................... 39

3.3. CIBLE 2 : EAUX SOUTERRAINES ET /OU DE SURFACE ............................. 41

3.3.1. Effets sur la qualité des eaux. ................................................................ 41

3.3.2. Modification de la quantité d'eau disponible pour l'AEP .......................... 47

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3.4. CIBLE 3 : LES SOLS ....................................................................................... 48

3.4.1. Acidification des sols .............................................................................. 49

3.4.2. Salinisation des sols ............................................................................... 49

3.4.3. Pollution par des impuretés et mobilisation de polluants ........................ 50

3.5. CIBLE 4 : LES ECOSYSTÈMES ..................................................................... 50

3.5.1. Impacts du CO2 gazeux .......................................................................... 51

3.5.2. Acidification du milieu ............................................................................. 53

3.5.3. Impacts de la salinisation du milieu ........................................................ 53

3.5.4. Impacts des impuretés introduites dans le milieu, Impacts des éléments mobilisés in situ ...................................................................................... 53

3.5.5. Indicateur de gravité ............................................................................... 54

3.6. CIBLE 5 : ATMOSPHÈRE ............................................................................... 55

3.7. SYNTHÈSE ..................................................................................................... 55

3.8. LIMITES DE LA MÉTHODOLOGIE PROPOSÉE ............................................ 59

4. Conclusions & Préconisations ............................................................................ 61

5. Bibliographie ........................................................................................................ 65

Liste des illustrations

Illustration 1 : Eléments de définition et exemples pour illustrer les notions de cible, enjeu, critère, indicateur, paramètre ............................................................................................ 12

Illustration 2 : Récapitulatif des notions de risques (la « capacité d’adaptation » est entourée en pointillés car, selon les sources, elle fait partie ou non de la vulnérabilité) ............. 12

Illustration 3 - Modèle pression-etat-réponse (OCDE, 1997). ...................................................... 13

Illustration 4 : Différente étapes d’une évaluation de risques ...................................................... 14

Illustration 5 : Exemple de matrices de risques (Commission Européenne, 2010) ..................... 15

Illustration 6 : Exemples de matrices de risques pour les 3 catégories d’impacts (Commission Européenne, 2010) ................................................................................................ 16

Illustration 7 : Matrice de risques donnée à titre d’illustration dans les lignes directrices de la Commission Européenne pour le stockage géologique de CO2 (DNV) .............................. 18

Illustration 8 - Tableau relatif aux valeurs de référence de seuils de toxicité aiguë (Arrêté du 29/09/05 ; MEEDDM, 2005a) ...................................................................................... 19

Illustration 9 - Seuils d’effets aigus du CO2 (d’après Note du 16/11/07 du Ministère chargé de l’Ecologie relative à la concentration à prendre en compte pour l’O2, le CO2, le N2 et les gaz inertes). Ces seuils se rapportent à une expositon de 30 minutes (bien que cela ne soit pas précisé dans la note) ................................................................................... 19

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Illustration 10 - Echelle d'appréciation de la gravité des conséquences humaines d'un accident à l'extérieur des installations (Arrété du 29/09/2005 : MEEDDM, 2005a) ..................... 20

Illustration 11 - Echelle de probabilité utilisée pour les études de dangers (Arrété du 29/09/2005 : MEEDDM, 2005). .................................................................................................... 21

Illustration 12 - Exemple de matrice de risque (MEEDDM, 2005b) ............................................. 22

Illustration 13 : Matrice de risque Total de la DirSec08 (Total, 2008a) ........................................ 22

Illustration 14 : Matrice de risques GESIP pour les premiers effets létaux .................................. 23

Illustration 15 : Comparaison des matrices de risques du GESIP et du MEEDDM pour le seuil des effets létaux ............................................................................................................... 24

Illustration 16 – Exemple d’échelled‘évaluation des conséquences (Wiig et al, 1996) ............... 25

Illustration 17 - Exemple de critères chiffrés permettant de déterminer le niveau de gravité (Wiig et al, 1996) .............................................................................................................. 26

Illustration 18 - Exemple de matrice de risque environnementale utilisée dans l’industrie pétrolière (Wiig et al, 1996). Pour les cases notées A et B des mesures doivent être mises en place pour réduire le risque. ......................................................................................... 27

Illustration 19 :Typologie proposée pour l’élaboration des indicateurs ........................................ 30

Illustration 20 : Tableau recensant les différentes cibles et les phénomènes impactants correspondants ............................................................................................................................ 32

Illustration 21 : Schéma support à l’application de la méthodologie d’élaboration des indicateurs, pour la cible « homme » et l’impact « effets toxiques aigus » .................................. 34

Illustration 22 : Echelle d’évaluation du ratio de risques .............................................................. 37

Illustration 23 : Echelle d’évaluation de l’ERI ............................................................................... 38

Illustration 24 – Valeurs de référence relatives aux seuils d’effets de surpression et aux seuils d’effets thermiques (Arrêté du 29/09/05). .......................................................................... 39

Illustration 25 : Echelle de Mercalli modifiée ................................................................................ 40

Illustration 26 - Eléments de réflexion pour l’établissement de grilles permettant d’évaluer la gravité des impacts d’une altération chimique dans un aquifère sensible (Bouc et al., 2011). ....................................................................................................................... 42

Illustration 27 – Arrêté du 11 Janvier 2007 relatif aux limites et références de qualité des eaux brutes et des eaux destinées à la consommation humaine. ........................................ 44

Illustration 28 – Différents seuils permettant d’évaluer la salinité des eaux souterraines. .......... 45

Illustration 29 – Limites de qualité de l’eau issue de l’arrêté du 11 Janvier 2007........................ 46

Illustration 30 – Valeurs seuils permettant de juger de l’état chimique d’une masse d’eau souterraine d’après la directive cadre sur l’eau (arrêté du 17/12/08). ............................... 46

Illustration 31 – Exemples de Normes de Qualité Environnementale (NQE)pour les eaux de surface (Directive 2008/105/CE). ................................................................................... 46

Illustration 32 – Exemple de valeurs seuils proposées par l’arrêté du 11 Janvier 2007. ............. 47

Illustration 33 – Evaluation du niveau de pollution utilisée dans la gestion des sols pollués aux Pays-Bas (Menger, 2005). ........................................................................................ 49

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Illustration 34 – Risque de salinisation des sols en fonction de la salinité de l’eau d’irrigation (FAO, 1985). ............................................................................................................... 49

Illustration 35 – Exemple des seuils pour déterminer l’impact sur les écosystèmes du CO2 gazeux sur les sols (1 bar, 15°C). ........................................................................................ 52

Illustration 36- Exemple des seuils pour déterminer l’impact sur les écosytèmes du CO2 gazeux dans l’atmosphère (1 bar, 15°C). .................................................................................... 52

Illustration 37 - Exemple des seuils pour déterminer l’impact sur les écosytèmes du CO2 gazeux dans les eaux douces superficielles (1 bar, 15°C). ......................................................... 53

Illustration 38 – Tolérance de différentes plantes à la salinité, d’après FAO (1985). .................. 53

Illustration 39 – Exemples de PNEC dans différents compartiments (Source : INERIS). ........... 54

Illustration 40 - Exemple de grille d’ évaluation de la gravité de impacts sur l’environnement (DNV, 2009) ....................................................................................................... 54

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1. Introduction

Le stockage géologique de CO2 est identifié comme une des technologies qui peut permettre de réduire les émissions anthropiques de CO2 dans l’atmosphère et par voie de conséquence de contribuer à limiter les changements globaux (IPPC, 2005). Le stockage géologique a pour objectif le confinement permanent du CO2 dans des formations géologiques profondes (typiquement >800m) et ceci, en toute sécurité pour l’homme et l’environnement comme le prévoit la Directive européenne 2009/31/CE du 23 avril 2009 (Commission européenne, 2009). D’après la Directive, une évaluation des risques est nécessaire afin de déterminer si une formation géologique est apte à servir de site de stockage. Cette évaluation des risques nécessite notamment une analyse des conséquences d’évènements imprévus sur l’homme et l’environnement. De plus, un site de stockage géologique de CO2, au titre des installations classées, nécessitera une étude d’impact2.

Les travaux antérieurs menés au BRGM dans le cadre du stockage géologique de CO2 en ce qui concerne les impacts potentiels et les risques ont principalement porté sur l’identification et la représentation de scénarios de risque. Pour ce qui est de la quantification des conséquences des scénarios de remontée de CO2, des travaux ont été menés principalement sur les aquifères d’eau potable (Vong, 2009 ; Vong et al., 2010a ; Jacquemet et al., 2010a ; Vong et al., 2010b, Jacquemet et al., 2010b) et, en surface, sur l’homme (De Lary et Loschetter, 2010).

Néanmoins, la réflexion sur le niveau d’impacts ou de risques acceptables liés à la partie souterraine du stockage géologique est actuellement limitée. À ce propos, la directive Européenne et les lignes directrices associés (Commission européenne, 2009 ; Commission européenne, 2011) précisent que le stockage géologique ne doit pas présenter de « risques significatifs pour l’environnement ou la santé ». Nous devons donc nous demander à partir de quel moment on décrète qu’un risque est dit « significatif ». Cette information est centrale dans une évaluation de risques puisqu’elle permet de déterminer à l’avance quels types de résultats seront attendus de l’analyse de risque et des outils mis en œuvre. De plus cette information doit être déterminée au tout début d’une démarche d’analyse de risque puisqu’elle permet d’orienter la réflexion et de choisir les outils permettant de fournir le résultat recherché.

Dans ce cadre, ce rapport d’avancement a pour objectif de proposer des indicateurs d’évaluation des résultats des analyses de risques. D’une manière générale, le principal rôle des indicateurs est de quantifier de façon systématique des phénomènes parfois complexes. Ils permettent aussi de condenser et de simplifier l’information3. Les

2 Pour le stockage géologique de CO2, en raison de la présence d’un réservoir géologique et des échelles

de temps considérées, la distinction entre le périmètre de l’étude d’impacts et celui de l’étude de dangers est assez floue.

3 http://sdeir.uqac.ca/doc_numerique/format/PDF/13827337T3.pdf

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indicateurs proposés ont vocation à servir d’information de référence, d’outils d'évaluation, et d'aide à la décision. Ils sont définis et interprétés en référence à des seuils ou des normes ou des objectifs préalablement fixés. Outre l’analyse de risque proprement dite, la définition d’indicateur a aussi pour objectif d’aider les décideurs pour l’application de la réglementation existante dans le cadre des risques liés au stockage de CO2, voire pour la création de nouvelles dispositions. Les indicateurs suggérés dans ce rapport d’avancement sont le plus souvent génériques. Il convient de ne pas oublier que la détermination de la gravité dépendra des spécificités de chaque site.

Ce rapport d’avancement présente tout d’abord les différentes terminologies et concepts liés aux indicateurs et au domaine de l’étude des risques. Ensuite, une méthodologie pour mettre en place des indicateurs adaptés aux analyses de risques du stockage géologique de CO2 est présentée. Enfin, pour chacune des cibles identifiées et des impacts qu’elle pourrait potentiellement subir, une réflexion sur les indicateurs (notamment sur les indicateurs permettant d’évaluer la gravité) est réalisée.

Ce travail a été lancé à titre exploratoire et mériterait d’être approfondi. Il s’agit donc d’un rapport d’avancement qui permet d’expliquer la méthodologie et de présenter les premiers résultats obtenus.

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2. Etat de l’art

Avant de rentrer dans le cœur du sujet, à savoir l’élaboration d’indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2, un état de l’art plus général sur les notions d’indicateurs, de risques, et sur les méthodologies existantes d’évaluation des risques s’est avéré nécessaire. Nous présentons dans ce chapitre les principaux points intéressants recensés au cours de ce travail préliminaire.

2.1. CONCEPTS ET TERMINOLOGIE

Ce paragraphe préliminaire permet de fixer ou rappeler la terminologie et les concepts que l’on sera amené à utiliser dans ce rapport d’avancement.

2.1.1. Cible, enjeu, critère, indicateur, paramètre

Afin d’éclaircir l’usage que nous ferons par la suite des termes « cible, enjeu, critère, indicateur, paramètre », nous avons élaboré le schéma ci-dessous comprenant quelques éléments de définition (tirées de définitions de l’OCDE ou élaborées à partir de sources Internet telles que le site de l’ADEME) et des exemples illustratifs:

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Illustration 1 : Eléments de définition et exemples pour illustrer les notions de cible, enjeu, critère, indicateur, paramètre

Nous nous intéressons ici à l’élaboration d’indicateurs. La qualité majeure d'un indicateur est sa capacité à rendre compte de façon synthétique de phénomènes complexes. L’étape de synthèse implique que l’indicateur ne représente pas la réalité mais un modèle de la réalité. Il est donc nécessaire de justifier le choix des indicateurs et leur mode d’obtention.

2.1.2. Terminologie des risques

Compte tenu des différentes composantes du risque, nous serons amenés à élaborer des indicateurs à différents niveaux (indicateur de gravité, indicateur de vulnérabilité, indicateur de risque, etc.). Voici un rappel rapide de ces notions, telles qu’elles sont utilisées dans le cadre des risques naturels :

Illustration 2 : Récapitulatif des notions de risques (la « capacité d‟adaptation » est entourée en pointillés car, selon les sources, elle fait partie ou non de la vulnérabilité)

2.2. CLASSIFICATION PSR DES INDICATEURS

L’OCDE a développé une démarche conceptuelle appelée "Pression - État - Réponse" (PSR en anglais pour Pressure-State-Response) permettant de structurer les indicateurs environnementaux et de les inclure comme moyen de réflexion et de décision dans les politiques publiques (OCDE, 1997). Cette démarche a pour objectif d’établir des liens de causalité entre les activités humaines, l’état de l’environnement et

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les actions de la société. Elle définit trois types d’indicateurs de la façon suivante (Illustration 3):

Les indicateurs de pression décrivent les pressions exercées sur l’environnement par les activités humaines. Les pressions peuvent être directes (e.g. pollutions du milieu) ou indirectes (e.g. activités industrielles) ;

Les indicateurs d'état se rapportent à la qualité de l’environnement et les aspects qualitatifs et quantitatifs des ressources naturelles.

Les indicateurs de réponse illustrent la réponse de la société (e.g. actions réglementaires, mesures de gestion…).

Illustration 3 - Modèle pression-etat-réponse (OCDE, 1997).

Cette démarche a été très largement reprise, notamment par l’agence européenne de l’environnement (EEA, 1999). Elle est utilisée en France comme aide à de nombreuses politiques publiques de gestion de l’environnement.

Dans ce rapport d’avancement, nous n’avons pas retenu cette démarche car :

Elle a pour principal intérêt d’éclairer les politiques publiques dans des situations complexes où plusieurs activités anthropiques ont un impact sur l’environnement et qu’il faut appréhender les contributions de chacune. Or, ici nous considérons une seule activité (le stockage de CO2).

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Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2

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Elle s’applique aux impacts sur l’environnement qui se réalisent c'est-à-dire qui ont une probabilité égale à 1 (e.g. impact des émissions annuelles de SOX par les transports). En utilisant cette approche il y a donc un risque de confusion avec les impacts potentiels des scénarios de risque du stockage géologique de CO2 qui doivent être au contraire considérés comme (très) peu probables pour la majorité d’entre eux.

2.3. MÉTHODOLOGIE DE L’ÉVALUATION DES RISQUES

Plusieurs méthodologies d’évaluation des risques existent, à des échelles supranationales, nationales ou locales. Nous présentons ci-dessous les lignes directrices de la Commission Européenne ainsi que la méthodologie des études de danger. Nous verrons qu’il n’existe pas une échelle unique pour savoir si le niveau de risque est acceptable ou non. Une évaluation quantitative des risques environnementaux utilisée en industrie pétrolière est également présentée.

2.3.1. Lignes directrices de la Commission Européenne

Une méthodologie d’évaluation de risque générale procède en différentes étapes (Commission Européenne, 2010 ; ISO, 2009) :

Illustration 4 : Différente étapes d‟une évaluation de risques

- Identification des risques : il s’agit de trouver, de reconnaître, de décrire les risques (souvent via la construction de scénarios)

- Analyse des risques : il s’agit de comprendre la nature du risque et de déterminer le niveau de risque, en prenant en compte l’analyse de l’aléa (analyse géographique et temporelle, analyse de l’intensité et de l’échelle, analyse de la probabilité d’occurrence) et l’analyse de la vulnérabilité (identification des personnes et des éléments potentiellement exposées, identification de facteurs de vulnérabilité, évaluation des impacts, analyse de la capacité d’autoprotection).

- Évaluation des risques : il s’agit de comparer les résultats de l’analyse de risques avec des standards de référence pour déterminer si le risque est acceptable ou non. Les lignes directrices n’imposent pas de standards mais font référence à différents textes. Ces références peuvent être issues de textes réglementaires, mais aussi de concertation entre parties prenantes, bonnes pratiques ou autres.

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Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2

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Dans la méthodologie proposée par la Commission européenne dans le cadre des catastrophes naturelles, 3 catégories d’impacts sont étudiés :

- les impacts sur l’homme : il s’agit : o du nombre de morts, o du nombre de personnes sévèrement blessées ou de personnes

malades, o du nombre de personnes déplacées de manière permanente.

- les impacts économiques et environnementaux : c’est la somme : o des coûts de santé, o des coûts des mesures d’urgence, o des coûts de restauration des bâtiments, transports publics et

infrastructures, héritage culturel, propriété, etc., o des coûts de restauration environnementale et autres coûts

environnementaux, o des coûts d’interruption de l’activité économique, o des valeurs de remboursement des assurances, o des coûts indirects sur l’économie et la société, o etc.

- les impacts politiques et sociaux : ils sont en général évalués sur une échelle semi-quantitative et peuvent inclure différentes catégories telles que l’anxiété, l’empiètement du territoire, la violation de la démocratie, etc.

La Commission Européenne recommande l’utilisation de matrices de risques croisant la probabilité et l’impact, ceci afin de faciliter la comparaison de différents risques :

Illustration 5 : Exemple de matrices de risques (Commission Européenne, 2010)

La Commission Européenne recommande l’utilisation d’au moins 5 classes sur chaque axe. La matrice peut être symétrique ou donner un surpoids aux impacts (par exemple, sur l’illustration ci-dessus, le couple de probabilité 3 et d’impact 4 est en rouge, tandis que le couple de probabilité 4 et d’impact 3 est en orange).

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Il est également recommandé d’utiliser 3 matrices différentes pour les 3 types d’impacts : l’échelle des impacts sera exprimée en nombre de personnes affectés pour l’impact sur l’homme, en € pour les impacts économiques et environnementaux, et sur une échelle qualitative pour les impacts politiques et sociaux.

Illustration 6 : Exemples de matrices de risques pour les 3 catégories d‟impacts (Commission Européenne, 2010)

2.3.2. Lignes directrices de la Commission Européenne pour le stockage géologique de CO2

Les lignes directrices spécifiques au CO2 publiées par la Commission Européenne (mais n’ayant pas de valeur juridique) reprennent les différentes étapes nécessaires à l’évaluation des risques, de manière assez vague (Commission Européenne 2011a, Commission Européenne 2011b):

- Identification des risques - Analyse des risques

o Caractérisation de l’aléa : il est recommandé de faire des modélisations et des études de sensibilité, notamment pour estimer les débits de fuite potentiels et leurs durées et pour comprendre le comportement du CO2 pendant la migration.

o Évaluation de l’exposition: Le court paragraphe reste très vague, mentionnant simplement que cette évaluation doit être basée sur les caractéristiques de l’environnement et la distribution des activités de la population humaine.

o Évaluation des effets: Deux paragraphes décrivent cette évaluation des effets (Guidance 1 et Guidance 2) : “Effects assessment – based on the sensitivity of particular species, communities or habitats linked to potential leakage events associated with identified risks. Where relevant it shall include effects of exposure to elevated CO2 concentrations in the biosphere (including soils, marine sediments and benthic waters (asphyxiation; hypercapnia) and reduced pH in those environments as a consequence of leaking CO2). It shall also include an assessment of the effects of other substances that may be present in any leaking CO2 streams (either

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Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2

BRGM/RP-60545-FR Rapport d’avancement 17

impurities present in the injection stream or new substances formed through storage of CO2). These effects shall be considered at a range of temporal and spatial scales, and linked to a range of different magnitudes of leakage events.” “Effects assessment refers to the estimation of what happens to humans, other organisms or an entire ecosystem when exposed to a hazard under one or more of the exposure scenarios described in the exposure assessment. Effects can include changes in appearance, activity, health and population size. The effect of the exposure to CO2 will be dependent on the rate of leakage into the ecosystem. As CO2 is a naturally occurring non-flammable substance, if low levels of exposure occur than the effects may be minimal or non-eventful. If however large volumes were to be released over a short period of time then the CO2 may accumulate in low lying areas and cause asphyxiation and related effects for air breathing organisms due to a lack of oxygen. If the CO2 was released rapidly under pressure, as could occur from a well leakage to the surface, then the rapid pressure and temperature change is likely to cause freezing of the adjacent areas and facilities. Leakage from offshore storage areas would result in CO2 being released into the ocean waters. Such leakage could affect the marine oceanic ecosystem, including increased mortality and reduced rates of calcification, reproduction, growth, circulatory oxygen supply and mobility (IPCC, 2005). In addition, the CO2 streams that will be injected will have other incidental substances, and some of these substances could pose significant effects.”

- Évaluation des risques via une étape de « risk ranking » : la méthode recommandée est celle des matrices de risques, mais aucune indication sur les échelles ou les standards à utiliser n’est donnée. On recommande simplement une approche conservative et la discussion au sein de groupes d’experts.

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Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2

18 BRGM/RP-60545-FR - Rapport d’avancement

Illustration 7 : Matrice de risques donnée à titre d‟illustration dans les lignes directrices de la Commission Européenne pour le stockage géologique de CO2 (DNV)

On peut noter que cet exemple est extrêmement simpliste (3 classes et non 5, classes purement qualitatives, sans recommandation d’applications à certaines cibles ou enjeux, sans unité).

2.3.3. Méthodologie des études de danger

Un décret qui paraîtra prochainement instituera dans la nomenclature ICPE une nouvelle rubrique concernant les installations de stockage géologique de CO2. Ainsi, les installations de stockage géologique (y compris les installations de surface) seront soumises à autorisation avec servitudes d’utilité publique. Une étude de danger devra donc être réalisée par l’exploitant (ordonnance 2010-1232 du 21 octobre 2010).

L’étude de dangers d’une installation a pour objectifs de recenser les phénomènes dangereux possibles, d’évaluer leurs conséquences et leur probabilité d’occurrence, et d’en déduire les risques principalement pour l’homme et les infrastructures. Elle étudie aussi la cinétique des phénomènes dangereux ainsi que leur prévention et les moyens de secours4. À ce titre, et outre les exigences réglementaires, l’étude de dangers offre un cadre méthodologique d’études des conséquences particulièrement intéressant. La méthodologie de prise en compte des conséquences et des risques dans les études de

4 http://installationsclassees.ecologie.gouv.fr/Objet-de-l-etude-de-dangers.html

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Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2

BRGM/RP-60545-FR Rapport d’avancement 19

dangers des installations classées est encadrée par l’Arrêté du 29/09/05 (MEEDDM, 2005a) dont nous allons détailler le contenu ci-après.

Intensité des effets des phénomènes dangereux L’étude de dangers comprend une évaluation et une prise en compte de l’intensité des effets des phénomènes dangereux. D’après l’Arrêté du 29/09/05, « l'intensité des effets des phénomènes dangereux est définie par rapport à des valeurs de référence exprimées sous forme de seuils d'effets toxiques, d'effets de surpression, d'effets thermiques et d'effets liés à l'impact d'un projectile, pour les hommes et les structures ». Le détail des valeurs (ou seuils) de références applicables figure en annexe de l’Arrêté. Par exemple, pour les effets toxiques, les seuils de référence sont présentés dans l’Illustration 8. Pour le CO2, les valeurs correspondant à ces seuils sont données par Illustration 9.

SEUILS D'EFFETS TOXIQUES POUR L'HOMME PAR INHALATION

Types d'effets constatés

Concentration d'exposition

Exposition de 1 à 60 minutes

Létaux SELS (seuil des effets létaux significatifs)

SEL (seuil des effets létaux)

Irréversibles SEI (seuil des effets irréversibles)

Réversibles SER (seuils des effets réversibles)

Illustration 8 - Tableau relatif aux valeurs de référence de seuils de toxicité aiguë (Arrêté du 29/09/05 ; MEEDDM, 2005a)

EFFETS EFFETS LÉTAUX SIGNIFICATIFS

PREMIERS EFFETS LÉTAUX

EFFETS IRRÉVERSIBLES

Concentration en CO2 (% de volume)

20 % 10 % 5 %

Illustration 9 - Seuils d‟effets aigus du CO2 (d‟après Note du 16/11/07 du Ministère chargé de l‟Ecologie relative à la concentration à prendre en compte pour l‟O2, le CO2, le N2 et les gaz inertes). Ces seuils se rapportent à une expositon de 30 minutes (bien que cela ne soit pas

précisé dans la note)

D’autres seuils sur les effets de surpressions et les effets thermiques sont mentionnés dans l’arrêté aussi bien pour l’homme (e.g. 50 hPa pour le seuil des effets irréversibles de surpression) que pour les structures. Il est mentionné que l’impact d’un projectile doit être traité au cas par cas.

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Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2

20 BRGM/RP-60545-FR - Rapport d’avancement

Gravité des conséquences D’après l’arrêté du 29/09/05, « la gravité des conséquences potentielles prévisibles d'un accident sur les personnes physiques […] résulte de la combinaison en un point de l'espace de l'intensité des effets d'un phénomène dangereux, […], et de la vulnérabilité des personnes potentiellement exposées à ces effets ». La gravité résulte donc d’un croisement entre l’intensité des phénomènes et la vulnérabilité des cibles exposées. La vulnérabilité des personnes est traduite par un nombre de personnes potentiellement exposées au phénomène dangereux. En pratique, les seuils de référence des effets des phénomènes permettent de déterminer des zones dans lesquelles le nombre de personnes exposées (la vulnérabilité) peut être déterminé. L’échelle d’appréciation de la gravité des conséquences humaines à l’extérieur des installations est présentée à l’Illustration 10.

NIVEAU DE GRAVITÉ DES CONSÉQUENCES

ZONE DÉLIMITÉE PAR LE SEUIL DES EFFETS LÉTAUX SIGNIFICATIFS

ZONE DÉLIMITÉE PARLE SEUIL DES EFFETS LÉTAUX

ZONE DÉLIMITÉE PAR LE SEUIL DES EFFETS IRRÉVERSIBLES SUR LA VIE HUMAINE

Désastreux. Plus de 10 personnes exposées (1).

Plus de 100 personnes exposées.

Plus de 1 000 personnes exposées.

Catastrophique. Moins de 10 personnes exposées.

Entre 10 et 100 personnes.

Entre 100 et 1 000 personnes exposées.

Important. Au plus 1 personne exposée.

Entre 1 et 10 personnes exposées.

Entre 10 et 100 personnes exposées.

Sérieux. Aucune personne exposée.

Au plus 1 personne exposée.

Moins de 10 personnes exposées.

Modéré. Pas de zone de létalité hors de l'établissement

Présence humaine exposée à des effets irréversibles inférieure à 1 personne.

(1) Personne exposée : en tenant compte le cas échéant des mesures constructives visant à protéger les personnes contre certains effets et la possibilité de mise à l'abri des personnes en cas d'occurrence d'un phénomène dangereux si la cinétique de ce dernier et de la propagation de ses effets le permettent.

Illustration 10 - Echelle d'appréciation de la gravité des conséquences humaines d'un accident à l'extérieur des installations (Arrété du 29/09/2005 : MEEDDM, 2005a)

Évaluation du risque L’évaluation du risque suppose de connaitre la probabilité d’occurrence des phénomènes dangereux. Habituellement on utilise une échelle à 5 classes de probabilité (Illustration 11).

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Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2

BRGM/RP-60545-FR Rapport d’avancement 21

Illustration 11 - Echelle de probabilité utilisée pour les études de dangers (Arrété du 29/09/2005 : MEEDDM, 2005).

Une fois la probabilité du phénomène évaluée, elle est croisée avec la gravité de ses conséquences afin d’évaluer le risque à proprement parler. Le niveau de risque est déterminé par une matrice de risque dont un exemple est présenté à l’Illustration 12.

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Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2

22 BRGM/RP-60545-FR - Rapport d’avancement

Illustration 12 - Exemple de matrice de risque (MEEDDM, 2005b)

Habituellement, les matrices de risques sont basées sur une échelle d’appréciation du risque à 4 niveaux décrits dans l’Illustration 12.

Avertissement : ce paragraphe a présenté de façon succincte et très simplifiée quelques éléments des études de dangers qui seront nécessaires par la suite pour l‟établissement d‟une méthodologie. Afin de mieux appréhender les détails des études de dangers, le lecteur peut se référer à la circulaire du 10 mai 2010 (MEEDDM, 2010b). Cette circulaire rassemble les règles méthodologiques applicables pour répondre aux exigences réglementaires lors de la réalisation des études de dangers des installations classées.

2.3.4. Niveau de risque acceptable

Dans les différentes méthodologies présentées ci-dessus, il est nécessaire de déterminer quel est le niveau de risque que l’on est prêt à accepter. Nous nous sommes rendu compte qu’il n’existait pas un standard unique d’acceptabilité. Par exemple, si l’on s’intéresse au seul document français que nous avons trouvé spécifique aux études de risque liés au stockage géologique de CO2 concernant le projet pilote de Lacq, on se rend compte qu’au moins 3 matrices de risques différentes ont été utilisées pour les effets sur l’homme (Total E&P France, 2008a, 2008b) :

1) La matrice de risque utilisée pour l’homme sur le site de l’usine TOTAL de Lacq pour les effets à l’intérieur du site est présentée à l’Illustration 13.

Illustration 13 : Matrice de risque Total de la DirSec08 (Total, 2008a)

2) La matrice de risque utilisée pour l’homme pour les effets qui dépassent les limites du site sur le site de l’usine TOTAL de Lacq fait référence à la circulaire du MEEDDM (2005b) (Illustration 12).

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Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2

BRGM/RP-60545-FR Rapport d’avancement 23

3) La matrice de risque utilisée pour l’homme pour l’étude de sécurité des canalisations fait référence au guide GESIP5 (Illustration 14).

Illustration 14 : Matrice de risques GESIP pour les premiers effets létaux

Nous avons essayé de représenter l’information de la même manière pour les effets létaux, pour la matrice du MEEDDM et celle du GESIP (la gravité est exprimée sur la double échelle qualitative et nombre de personnes exposées ; la probabilité est exprimée sur la double échelle qualitative et quantitative ; nous nous sommes assurés que les correspondances entre les échelles qualitatives et quantitatives étaient les mêmes dans les différents documents) :

5 Groupe d’étude de sécurité des industries pétrolières et chimiques. http://www.gesip.com/index.php

Page 26: Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques dans

Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2

24 BRGM/RP-60545-FR - Rapport d’avancement

Illustration 15 : Comparaison des matrices de risques du GESIP et du MEEDDM pour le seuil des effets létaux

Il en ressort les commentaires suivants :

- Le guide GESIP est découpé en 7 classes de probabilité et 6 classes de gravité tandis que la grille ministérielle est découpée en 5 classes de probabilité et 5 classes de gravité.

- Le guide GESIP est plus raffiné que la grille ministérielle pour les évènements extrêmement peu probables et désastreux. En revanche il est moins précis que la grille ministérielle pour les évènements probables/courants de gravité importante/sérieuse/modérée.

- Pour les classes communes aux deux matrices (exemple : Catastrophique, classe D), le guide GESIP est moins exigeant que la grille ministérielle. Ceci peut sembler étonnant, on pourrait s’attendre à ce que la grille du GESIP applique à minima les exigences ministérielles. En réalité, les canalisations ne sont pas forcément soumises à autorisation (elles peuvent être soumises à déclaration) et ne sont donc pas forcément concernées par les matrices du MEEDDM, il n’y a donc pas d’incompatibilité juridique.

Conclusion : Même lorsque l’on s’intéresse à un périmètre très réduit (impacts sur l’homme à l’échelle d’un projet), il n’existe pas un unique standard de référence. Selon l’échelle d’appréciation utilisée, un scénario peut être ou non acceptable.

E+++ E++ E+ E D C B A

< 5E-7 5E-7 à 1E-6 1E-6 à 5E-6 5E-6 à 1E-5 1E-5 à 1E-4 1E-4 à 1E-3 1E-3 à 1E-2 >1E-2

>3000

1000-3000

300-1000

100-300

Catastrophique 10-100

Important 1 à 10

Sérieux 1

Modéré 0

D C B A

1E-5 à 1E-4 1E-4 à 1E-3 1E-3 à 1E-2 >1E-2

Catastrophique 10-100 MMR 2 Non 1 Non 2 Non 3

Important 1 à 10 MMR 1 MMR 2 Non 1 Non 2

Sérieux 1 * MMR 1 MMR 2 Non 1

Modéré 0 * * * MMR 1

*

*

Désastreux

Désastreux

>100 Non 1 Non 2 Non 3 Non 4

MMR 1

Non traité

LEGENDE :

Risque moindre

E

>1E-5

Matrice de risque, premiers

effets létaux, guide GESIP

Matrice de risque, seuil des

effets létaux, arrêté + circulaire

Risque élevé

Risque intermédiaire

Risque acceptable

Non partiel / MMR 2

MMR 1

*

*

Page 27: Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques dans

Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2

BRGM/RP-60545-FR Rapport d’avancement 25

2.3.5. Évaluation quantitative de risques environnementaux

Des évaluations quantitatives des risques environnementaux existent par exemple dans le domaine pétrolier. Ces approches utilisent des grilles permettant de déterminer le niveau de gravité des impacts redoutés.

À titre d’exemple, les niveaux de conséquences peuvent être définis comme suit (Illustration 16).

Niveau de gravité

Dommage (chacun des dommages décrits est suffisant pour déterminer le niveau de gravité correspondant)

Niveau 1 Pas de dommage mesurable (ou dommage inférieur à la variabilité naturel)

Niveau 2 Dommages mineurs sur les ressources marines ou les sols dans le court terme difficiles à mesurer. Eaux de surface ou souterraines non affectées. Écosystèmes vulnérables et espaces protégés non affectés.

Niveau 3 Dommages localisés et mesurables sur les ressources marines, les sols ou les eaux de surface. Eaux souterraines non affectées. Écosystèmes vulnérables et espaces protégés non affectés. Pérennité des ressources maintenue.

Niveau 4 Dommages conséquents sur les ressources marines, les sols ou les eaux de surface ou souterraines. Écosystèmes vulnérables et espaces protégés perturbés de façon significative. Pérennité de quelques ressources mise en jeu.

Niveau 5 Dommages importants sur les ressources marines, les sols ou les eaux de surface ou souterraines. Écosystèmes vulnérables et espaces protégés perturbés de façon significative. Pérennité de certaines ressources mise en jeu.

Illustration 16 – Exemple d‟échelled„évaluation des conséquences (Wiig et al, 1996)

De plus, des critères d’appréciation chiffrés peuvent être proposés.

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Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2

26 BRGM/RP-60545-FR - Rapport d’avancement

Illustration 17 - Exemple de critères chiffrés permettant de déterminer le niveau de gravité (Wiig et al, 1996)

Une fois le niveau de gravité déterminé, l’approche consiste à le croiser avec la probabilité de survenue dans une matrice de risque. Ceci permet de déterminer si le risque est acceptable ou non.

Page 29: Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques dans

Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2

BRGM/RP-60545-FR Rapport d’avancement 27

Illustration 18 - Exemple de matrice de risque environnementale utilisée dans l‟industrie pétrolière (Wiig et al, 1996). Pour les cases notées A et B des mesures doivent être mises en

place pour réduire le risque.

Il faut préciser que cette méthode est utilisée dans l’industrie pétrolière et qu’il conviendrait de s’interroger sur sa pertinence dans le cadre du stockage géologique de CO2.

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Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2

BRGM/RP-60545-FR Rapport d’avancement 29

3. Elaboration d’indicateurs

3.1. MÉTHODOLOGIE D’ÉLABORATION D’INDICATEURS

3.1.1. Structuration des types d’indicateurs

Actuellement, dans le domaine de l’analyse des risques liés au stockage de CO2, l’accent est essentiellement mis sur la connaissance des phénomènes dans le sous-sol (caractérisation du comportement du réservoir, modélisations des chemins de fuite, etc.). Dans ce rapport d’avancement, nous tentons de recenser et/ou d’établir des indicateurs de la gravité des conséquences potentielles liées à la partie souterraine du stockage6. Ces indicateurs sont des paramètres éventuellement obtenus ou calculés à partir d’autres paramètres. La question est donc de savoir, pour chaque type d’impact, quels sont le (ou les) paramètre(s) qu’il est (sont) opportun(s) de retenir et d’élever au rang d’indicateur. Par exemple pour l’acidification d’un aquifère faut-il retenir comme indicateur le pH, la variation de pH, le pH sur 1 ou 2 points de prélèvement, la concentration en HCO3

-… ? De nombreuses possibilités sont envisageables. Elles doivent être en accord avec ce qu’il est possible d’attendre des modèles, avec l’état actuel des connaissances, les contraintes techniques, les exigences réglementaires…

Comme nous le verrons par la suite, la définition de ces indicateurs est une tâche complexe qui n’a pu être réalisée que de façon très partielle dans le cadre de ce rapport d’avancement. Les indicateurs sur la gravité sont peu nombreux, ainsi nous avons dans la mesure du possible tenté de déterminer, en complément, d’autres indicateurs à différents niveaux comme cela est présenté à l’Illustration 19. Remarquons que dans certains cas il sera nécessaire de définir des indicateurs au niveau inférieur (indicateur d’intensité, de vulnérabilité) pour en déduire un indicateur au niveau supérieur (indicateur de gravité).

De plus, dans certaines situations, les indicateurs de niveau 2 (intensité, vulnérabilité) seront suffisants pour conclure d’une absence de risques. En effet, si lors d’une étude de risque on peut prouver que les seuils critiques d’intensité ne seront pas dépassés, ou qu’un élément n’est pas vulnérable (parce que non présent dans la zone d’effet etc.) alors on pourra conclure d’une absence de risque sans avoir à se donner la peine de définir des échelles de gravité.

6 Dans ce rapport d’avancement nous ne nous intéresserons pas aux impacts liés aux installations de

surface.

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Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2

30 BRGM/RP-60545-FR - Rapport d’avancement

Il est possible de dégager de la littérature des indicateurs permettant de caractériser le phénomène impactant7 (niveau 1): débit de fuite en surface, etc. Néanmoins, précisons qu’il est rarement possible de procéder à une évaluation du risque à partir de ce type d’indicateur car il n’existe pas forcément de standards de référence ou bien parce que l’information donnée par l’indicateur est insuffisante (par exemple le débit de fuite doit être converti en exposition pour en déduire un impact).

Illustration 19 :Typologie proposée pour l‟élaboration des indicateurs

3.1.2. Méthodologie

Le travail déjà mené au BRGM a permis de distinguer 9 types de cibles (Bouc, 2008) pouvant subir les conséquences d’une évolution dégradée d’un stockage géologique de CO2 (homme, aquifères, eaux de surface, environnement marin, environnement terrestre de surface, sols, environnement bâti, atmosphère, autres ressources souterraines).

D’autres travaux ont permis d’identifier les scénarios de risques (Bouc, 2008 ; Manceau et Sy, 2010) pouvant mener à l’exposition de ces cibles.

L’ensemble de ces travaux a permis la mise au point d’une base de donnée recensant pour chaque cible les impacts et les phénomènes impactants.

7 Phénomène impactant. Mécanisme physique susceptible d’avoir un effet direct pour l’homme,

l’environnement ou tout autre élément vulnérable, à court comme à long terme (Bouc et al., 2011 ; Farret et al., 2010)

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Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2

BRGM/RP-60545-FR Rapport d’avancement 31

Dans le cadre de ce travail, nous n’avons pas développé d’indicateurs permettant de caractériser les phénomènes impactants. Nous nous sommes concentrés sur le développement des indicateurs de niveau 2, 3, voire 4. En effet, il ne s’agissait pas de réaliser un travail technique sur les phénomènes (étudiés par ailleurs dans d’autres tâches) mais de faire des propositions permettant de combler les lacunes actuelles sur la partie interprétation des impacts dans le cadre d’une analyse de risques.

Nous utilisons donc le tableau suivant recensant les impacts redoutés pour chaque cible. Nous insistons sur le fait que ces impacts sont potentiels, c’est à dire que la (très) grande majorité d’entre eux ne devrait pas être constaté si le site évolue de façon conforme aux prévisions8.

CIBLE IMPACT

Atmosphère Augmentation de la teneur en GES9 dans l'air.

Autres ressources et/ou autres usages

Impacts quantitatifs ou qualitatifs sur les ressources économiques en surface ou subsurface et/ou leur(s) usage(s)

Impacts sur le patrimoine culturel et/ou son usage (destruction ou restriction de la fréquentation des sites archéologiques, historiques, naturels, paléontologiques par exemple)

Impacts sur les ressources récréatives dépendant de la bonne santé du milieu (pêche, chasse)

Eaux souterraines et/ou surface

Acidité de l'eau

Dégradation de la qualité physico-chimique des eaux (salinisation par exemple)

Impacts sur les lacs ou les rivières (débit, géométrie)

Modification de la quantité d'eau disponible pour l'AEP

Pollution des eaux (micro-organismes, hydrocarbures par exemple)

Pollution par des éléments à l'état de traces mobilisés (métaux, composés organiques)

Pollution par des produits des réactions

Écosystèmes de surface

Impacts de la pollution du milieu (micro-organismes, hydrocarbures par exemple)

Impacts de la salinisation du milieu

Impacts de l'acidification du milieu

Impacts des changements ayant lieu sur les eaux de surfaces

Impacts des éléments à l'état de traces mobilisés (métaux, composés organiques)

Impacts des produits des réactions

Impacts des substances annexes

8 Certains impacts pourraient en revanche être constatés même lorsque le stockage évolue normalement :

déplacements de saumures, déformations de terrains etc.

9 Gaz à effets de serre

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Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2

32 BRGM/RP-60545-FR - Rapport d’avancement

Impacts des variations des niveaux de nappes

Impacts du CO2 gazeux

Homme Conséquences sur l'homme de l'endommagement des structures du à la déformation de terrains (Subsidence, soulèvement/surrection)

Conséquences sur l'homme de l'endommagement des structures du à la sismicité induite

Dangers pour l'homme de la formation de doline d'effondrement

Effets chroniques sur la santé par ingestion à seuils de substances (Jardins potagers, réseau d'eau potable, puits particulier, ingestion par les enfants)

Effets chroniques sur la santé par ingestion à seuils de substances passées en solution lors de la corrosion des canalisations d'eau potable

Effets chroniques sur la santé par ingestion sans seuils de substances (Jardins potagers, réseau d'eau potable, puits particuliers, ingestion par les enfants)

Effets chroniques sur la santé par ingestion sans seuils de substances passées en solution lors de la corrosion des canalisations d'eau potable

Effets chroniques sur la santé par inhalation à seuils du CO2 et/ou de substances annexes

Effets chroniques sur la santé par inhalation sans seuil de substances annexes

Effets de la pression et des radiations thermiques

Effets toxiques aigus par inhalation du CO2 et/ou de substances annexes

Infrastructures Endommagements dus à la déformation de terrains (Subsidence, soulèvement/surrection)

Endommagements dus à la formation de doline d'effondrement

Endommagements dus à la sismicité induite

Endommagements dus aux effets de pression et de radiations thermiques

Sols Acidité des sols

Dégradation de la qualité des sols (salinisation par exemple)

Pollution des sols (hydrocarbures par exemple)

Pollution par des éléments à l'état de traces mobilisés (métaux, composés organiques)

Pollution par des produits de réactions

Pollution par des substances annexes

Illustration 20 : Tableau recensant les différentes cibles et les phénomènes impactants correspondants

Les indicateurs en eux-mêmes n’apportent pas une information suffisante pour l’évaluation de la gravité. En effet, il est nécessaire de pouvoir apprécier et interpréter

Page 35: Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques dans

Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2

BRGM/RP-60545-FR Rapport d’avancement 33

ces indicateurs par rapport à des seuils (des grilles d’évaluation, des standards), des normes ou encore des objectifs préalablement fixés. À titre d’exemple, savoir qu’en cas de fuite dans une habitation la concentration intérieure en CO2 est de 7 % n’apporte pas d’information sur les dangers pour la santé humaine si l’on ne dispose pas de référence comme les seuils définis à l’Illustration 9. Pour chaque indicateur il est donc nécessaire de déterminer une échelle d’évaluation afin de pouvoir l’apprécier. Pour chaque cible et pour chaque impact, nous avons effectué des recherches dans la littérature pour voir s’il existait des indicateurs de niveau 2, 3 ou 4 et des échelles d’évaluation.

Lorsque des lacunes étaient identifiées, nous avons réfléchi aux possibilités de proposer ou non nous-mêmes des indicateurs et des échelles de référence.

Nous avons raisonné à partir du schéma présenté à l’Illustration 19. Par souci de présentation, nous n’avons pas recopié l’ensemble des schémas dans ce rapport d’avancement, nous avons synthétisé l’ensemble dans le tableau présenté en synthèse dans la partie suivante.

Il convient de garder à l’esprit que ce travail a été lancé à titre exploratoire et que les résultats mériteraient d’être approfondis.

3.2. CIBLE 1 : L’HOMME

Parmi les différentes cibles identifiées, l’homme est celle pour laquelle il y a le plus d’outils permettant d’évaluer les impacts.

Pour les études de risque, la Commission Européenne (European Commission, 2010) recommande de quantifier les conséquences sur l’Homme à partir de 3 indicateurs :

- nombre de morts, - nombre de personnes sévèrement blessées ou de personnes malades, - nombre de personnes déplacées de manière permanente.

Quant à l’OMS, elle recommande de quantifier les impacts sur la santé en déterminant une charge de morbidité. Cette dernière peut être exprimée en décès, en incidence ou en Années de Vie Corrigées du facteur d'Invalidité - AVCIs (Disease-adjusted life years, DALYs), une mesure qui combine non seulement les décès (les années de vie perdues pour cause de décès prématuré) mais aussi les années équivalentes de vie en bonne santé perdues du fait d'une mauvaise santé ou d'une invalidité.10

Dans un premier temps et en accord avec les études de dangers, il semble raisonnable d’utiliser comme indicateur de vulnérabilité le nombre de personnes exposées. Ceci pourrait bien sûr être raffiné, par exemple en prenant en compte l’âge des personnes

10 http://www.who.int/quantifying_ehimpacts/fr/

Page 36: Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques dans

Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2

34 BRGM/RP-60545-FR - Rapport d’avancement

exposées, le nombre de personnes présentant des déficiences respiratoires, mais à ce stade la prise en compte de tels indicateurs est trop ambitieuse.

Les autres types d’indicateurs sont plus spécifiques aux impacts, nous proposons donc de les étudier les uns après les autres :

3.2.1. Effet toxique aigue par inhalation du CO2 et/ou des substances annexes

Nous présentons ce schéma à titre d’illustration de la méthodologie. Les indicateurs notés en gras correspondent à des indicateurs pour lesquels il existe des standards de référence (indiqués en rouge en dessous). Les autres indicateurs peuvent être considérés comme des propositions ou des indicateurs intermédiaires.

Illustration 21 : Schéma support à l‟application de la méthodologie d‟élaboration des indicateurs, pour la cible « homme » et l‟impact « effets toxiques aigus »

Comme indicateur d’intensité de l’effet, il est pertinent d’utiliser comme indicateur le seuil d’intensité atteint, qui correspond à l’indicateur intermédiaire « concentration de

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Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2

BRGM/RP-60545-FR Rapport d’avancement 35

l’espèce observée sur une certaine durée ». Pour l’indicateur « seuil d’intensité atteint », il existe un standard de référence : le seuil d’effet toxique de la substance.

Comme indicateur de gravité, il existe un indicateur, le nombre de personnes exposées à un certain seuil et on convertit cet indicateur en niveau de gravité grâce à l’utilisation des standards existants (cf. Illustration 10).

Comme indicateur de risque, on utilise les standards et indicateurs proposés dans les matrices (par exemple matrices du MEEDDM, cf. Illustration 12)

Discussion

Pour évaluer les effets toxiques aigus sur l’homme, les indicateurs et les standards existent aux différents niveaux et il est donc possible de réaliser l’évaluer le risque.

Les indicateurs et standards proposés présentent des avantages :

Indicateurs utilisés systématiquement dans les études de danger

Indicateurs déjà utilisés dans les études de dangers de transport et stockage de CO2 pour le site pilote de Rousse (Total E&P France, 2008).

Seuils connus pour les principaux polluants (CO2, H2S, SO2, CO, NOx) ayant des effets aigus.

Néanmoins, dans le cadre du stockage de CO2, ces indicateurs supposent de connaître précisément la position du point d’émission du CO2 par rapport aux cibles afin d’en déduire la gravité. Étant donné l’emprise d’un réservoir de stockage (centaines de km²), cet exercice s’avère difficile.

3.2.2. Effets chroniques sur la santé par inhalation à seuils du CO2 et/ou des impuretés / Effets chroniques sur la santé par ingestion à seuils des impuretés

Les effets chroniques sont le résultat d’une exposition faible sur une longue durée. Comme indicateur d’intensité de l’effet, lorsque l’on s’intéresse aux effets chroniques à seuils des substances (par inhalation ou par ingestion), on peut utiliser le « Quotient de danger », qui est défini comme (InVS/Afsset, 2007) :

11

11

Valeur toxicologique de référence (VTR) : Appellation générique regroupant les valeurs permettant

d’établir une relation entre une dose et un effet (effet à seuil de dose) ou une dose et une probabilité de survenue d’un effet (effet sans seuil de dose). Les VTR sont spécifiques d’un effet (généralement l’effet critique), d’une durée d’exposition (aiguë, subchronique ou chronique) et d’une voie d’exposition (orale ou respiratoire) (InVS/Afsset, 2007).

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Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2

36 BRGM/RP-60545-FR - Rapport d’avancement

Dans le cas de l’ingestion, les modalités d‘exposition comprennent habituellement l’exposition par les jardins potagers, l’eau potable, les puits particuliers, l’ingestion de sol par les enfants, les cultures, les animaux d’élevage.

Nota : Pour l’eau potable fournie par un réseau de distribution, la qualité sanitaire de l’eau est contrôlée par l’opérateur lui-même et aussi par les autorités compétentes (DDASS). L’arrêté du 11 janvier 2007 fixe le programme de prélèvement et d’analyse qui est réalisé par les autorités (contenu des analyses à effectuer, fréquence, points d’échantillonnages). Parmi les paramètres contrôlés figurent des substances polluantes qui pourraient potentiellement avoir pour origine un éventuel dysfonctionnement d’un site de stockage (chlorures, plomb, mercure, arsenic…). Ainsi, en cas de pollution des ressources en eaux, ces contrôles systématiques viendraient grandement diminuer le risque sanitaire d’exposition chronique à des impuretés par l’eau potable. Néanmoins, il convient de remarquer que la fréquence de ces contrôles est très dépendante de la population desservie et du débit du réseau : dans certains cas extrêmes il peut n’y avoir qu’un seul contrôle par an voire moins.

Cet indicateur est utilisé dans le cadre de l’évaluation quantitative des risques pour la santé (EQRS) pour déterminer l’impact sur la santé humaine de l’exposition chronique à des substances dangereuses notamment pour l’étude d’impact des ICPE (InVS/Afsset, 2007 ; INERIS, 2003). Précisons toutefois que ces études ne s’intéressent habituellement qu’au fonctionnement normal ou légèrement dégradé des installations. Dans de telles situations de fonctionnement normal, le stockage géologique de CO2 ne provoquerait pas de risques sanitaires puisqu’il n’y aurait pas de fuite. Il conviendrait donc d’adapter cet indicateur au stockage géologique de CO2 ou de l’utiliser avec les réserves nécessaires

Il existe pour cet indicateur des standards de référence :

- Les doses journalières admissibles (ou les VTR) sont définies pour certaines substances. Par exemple, pour l’inhalation, pour le mercure élémentaire12, la concentration tolérable dans l’air est de 2.10-4mg/m3. Pour la voie d’exposition par ingestion, la dose journalière tolérable est de 6.10-4 mg/kg poids corporel/jour (INERIS, 2003).

- Il pourrait aussi être envisagé d’utiliser les normes de qualité de l’air établies pour l’air extérieur (Décret n° 2010-1250 du 21 octobre 2010 relatif à la qualité de l'air). Ces normes concernent les oxydes d’azote, le dioxyde de soufre, l’ozone, le benzène, le monoxyde d’azote, des métaux lourds et des hydrocarbures. Elles sont principalement destinées à être utilisées pour la surveillance de la qualité de l’air dans les agglomérations.

- Enfin, il pourrait être envisagé d’utiliser comme valeur de référence les valeurs limites réglementaires ou de recommandation d’exposition professionnelles dans l’atmosphère du lieu de travail (INRS, 2008). Précisons qu’il s’agit des

12 Données issues des fiches toxicologiques de l’INERIS disponibles sur :

http://www.ineris.fr/index.php?module=cms&action=getContent&id_heading_object

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Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2

BRGM/RP-60545-FR Rapport d’avancement 37

valeurs établies pour un contexte professionnel et pour des personnes adultes et en bonne santé.

- Une échelle d’évaluation du Quotient de danger est disponible (InVS/Afsset, 2007):

Illustration 22 : Echelle d‟évaluation du ratio de risques

On dispose donc d’un indicateur permettant d’évaluer l’intensité de l’effet. Cet indicateur est utilisé largement dans les études d’impacts quand il s’agit de déterminer les effets sur la santé d’une exposition chronique (exposition faible sur une longue durée).

Néanmoins, dans le cadre du stockage géologique de CO2, cet indicateur présente des limites :

Il n’existe pas de seuil chronique pour l’exposition au CO2, hormis la VME13 professionnelle indicative de 0.5 % (INRS, 2008). Rappelons que cette valeur est dédiée à un usage professionnel. Ce seuil pourrait être complété par d’autres seuils chroniques pour le CO2 (Benson et al., 2002):

o Autour de 1 % de CO2 commencent les premiers effets : la respiration est stimulée

o de 1 à 3 % CO2 : augmentation de la teneur en CO2 dans le sang et baisse du pH.

o de 3 à 5 % CO2 pendant quelques minutes le CO2 peut entrainer des maux de têtes, des troubles de la vue et de l’ouïe, des vertiges, des difficultés à respirer.

Pour les autres substances, des valeurs de concentrations admissibles ne sont pas toujours disponibles. En conséquence d’autres valeurs toxicologiques doivent être utilisées à la place moyennant certaines hypothèses.

Comme indicateur de gravité, on peut tout naturellement utiliser le nombre de personnes exposées à un ratio de risque supérieur à 1, mais il n’existe pas de standards de référence. Moyennant quelques hypothèses, on pourrait proposer de se baser sur les standards utilisés pour l’exposition aigue. Éventuellement, par exemple, on pourrait considérer que le dépassement du ratio de risque est comparable au dépassement d’un seuil utilisé dans les études d’impacts (par exemple seuil des effets réversibles ou seuil des effets irréversibles), ce qui permettrait de comparer l’indicateur

13 Valeur Moyenne d’Exposition

Ratio de risque > 1 Effets sanitaires possibles

Ratio de risque <1 Pas d’effets sanitaires prévisibles

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Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2

38 BRGM/RP-60545-FR - Rapport d’avancement

de gravité à des standards, et il en découlerait la possibilité d’utiliser les standards présentés précédemment pour le niveau de risque.

3.2.3. Effets chroniques sur la santé par inhalation sans seuil des impuretés / Effets chronique sur la santé par ingestion sans seuils des impuretés

Comme indicateur de l’intensité de l’effet, lorsque l’on s’intéresse aux effets chroniques sans seuils des substances (par inhalation ou par ingestion), on peut utiliser l’excès de risque individuel pour les personnes exposées. L’excès de risque individuel (ERI) est la probabilité pour un individu de développer des effets sanitaires durant sa vie compte tenu de l’exposition considérée.

ERI = excès de risque unitaire (ERU) x concentration d’exposition

Dans le cas de l’ingestion, les modalités d‘exposition comprennent habituellement l’exposition par les jardins potagers, l’eau potable, les puits particuliers, l’ingestion de sol par les enfants, les cultures, les animaux d’élevage.

Tout comme le Quotient de danger, cet indicateur est utilisé pour l’évaluation quantitative des risques pour la santé (EQRS) (InVS/Afsset, 2007 ; INERIS, 2003).

Il existe pour cet indicateur des standards de référence :

- L’excès de risque unitaire est défini pour certaines substances : par exemple14, pour le cadmium et pour la voie d’exposition par inhalation sans seuil l’excès de risque unitaire (ERU) est de 4,2.10-3 (μg/m3)-1

- Une échelle d’évaluation de l’ERI est également proposée (InVS/Afsset, 2007):

Excès de risque individuel < 10-5

acceptable

Excès de risque individuel > 10-5

inacceptable

Illustration 23 : Echelle d‟évaluation de l‟ERI

On dispose donc d’un indicateur permettant d’évaluer l’intensité de l’effet. Cet indicateur est utilisé largement dans les études d’impacts quand il s’agit de déterminer les effets sur la santé d’une exposition chronique.

Il est à noter que les valeurs d’ERU ne sont pas disponibles pour l’ensemble des substances (non disponible pour le CO2 en l’occurrence).

14 Donnée issues des fiches toxicologiques de l’INERIS

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Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2

BRGM/RP-60545-FR Rapport d’avancement 39

Comme indicateur de gravité, on peut tout naturellement utiliser le nombre de personnes exposées à un ratio d’ERI inacceptable, mais il n’existe pas de standards de référence.

De même que précédemment, moyennant quelques hypothèses, on pourrait proposer de se baser sur les standards de gravité utilisés pour l’exposition aigue. Éventuellement, par exemple, on pourrait considérer qu’un ERI inacceptable est comparable au dépassement d’un seuil utilisé dans les études d’impacts (par exemple seuil des effets réversibles ou seuil des effets irréversibles), ce qui permettrait de comparer l’indicateur de gravité à des standards, et il en découlerait la possibilité d’utiliser les standards présentés précédemment pour le niveau de risque.

Apparemment il n'existe pas, selon un rapport de l'INERIS –(2010), de réglementation pour la qualité de l'air intérieur en France, mais il existe quelques valeurs guides données par l'AFFSET en 2004 pour le formaldéhyde, le monoxyde de carbone, le benzène, le trichloroéthylène, le naphtalène et le tértachloroéthylène. De plus il n’est pas certain que la prise en compte de ces substances soit pertinente pour le stockage de CO2.

3.2.4. Effets de la pression et des radiations thermiques

L’arrêté du 29/09/05 (Études de dangers) mentionne les indicateurs à utiliser. Ces indicateurs sont adaptés par exemple à des cas d’explosion, et ne conviennent pas forcément au stockage géologique de CO2. La pertinence de leur utilisation dans le cadre du stockage géologique de CO2 mériterait d’être étudiée.

Comme indicateur d’intensité de l’effet, on utilise la surpression pour les effets de pression et le flux thermique pour les effets thermiques (MEDDEEM, 2005a).

Valeurs de référence Effets létaux significatifs Premiers effets létaux Effets irréversibles

Effets de surpression 200 hPa 140 hPa 50 hPa

Effets thermiques 8 kW/m² 5 kW/m² 3 kW/m²

Illustration 24 – Valeurs de référence relatives aux seuils d‟effets de surpression et aux seuils d‟effets thermiques (Arrêté du 29/09/05).

Comme indicateur de gravité et de risque, on utilise les mêmes indicateurs et les mêmes standards que pour les effets toxiques aigus (cf. 3.2.1).

3.2.5. Conséquences sur l'homme de l'endommagement des structures du à la déformation de terrains (Subsidence,

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Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2

40 BRGM/RP-60545-FR - Rapport d’avancement

soulèvement/surrection) / Conséquences sur l'homme de l'endommagement des structures du à la sismicité induite

Lorsque l’on cherche à estimer les impacts sur l’homme liés à l’endommagement des structures, on est confronté à deux possibilités :

- soit on évalue directement la gravité. c’est ce qui est fait par exemple dans l’échelle d’intensité sismique de Mercalli, basée sur l'observation et la description des dégâts, des effets et des conséquences d’un séisme en un lieu donné. Le problème est que ce genre d’indicateurs est plus adapté à évaluer et constater les conséquences d’un évènement réel qu’à faire des modélisations. Néanmoins, on peut envisager travailler à partir des dires d’experts. Il faudrait pour cela poursuivre la recherche bibliographique et se renseigner auprès des personnes travaillant sur le risque sismique.

Illustration 25 : Echelle de Mercalli modifiée

- soit on élabore des indicateurs d’intensité, de vulnérabilité et de gravité. Nous n’avons pas approfondi la littérature suffisamment pour savoir si des indicateurs de ce type et des standards existent.

Dans cette phase exploratoire, nous n’avons pas identifié d’indicateurs de niveau 2 (intensité, vulnérabilité) à proposer.

À supposer que l’on soit capable de créer des indicateurs de niveau 2 (intensité, vulnérabilité) permettant d’évaluer le nombre de personnes tuées, on pourrait éventuellement utiliser comme indicateurs de gravité et de risque les indicateurs et standards utilisés dans le cadre de l’exposition aigue (en utilisant comme indicateur de gravité le nombre de personnes tuées, on peut envisager d’utiliser la matrice du MEEDDM utilisée pour l’exposition aigue en se basant sur le seuil des effets létaux).

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Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2

BRGM/RP-60545-FR Rapport d’avancement 41

3.3. CIBLE 2 : EAUX SOUTERRAINES ET /OU DE SURFACE

3.3.1. Effets sur la qualité des eaux.

Par le terme « effets sur la qualité des eaux », nous entendons :

- Acidité de l'eau, - Dégradation de la qualité physico-chimique des eaux (salinisation par

exemple), - Pollution des eaux (micro-organismes, hydrocarbures par exemple), - Pollution par des éléments à l'état de traces mobilisés (métaux, composés

organiques), - Pollution par des produits des réactions.

Nous avons regroupé ces effets sur les eaux souterraines et de surface car ils peuvent être abordés de la même manière et les indicateurs existants sont plus ou moins du même ordre.

Il existe des indicateurs d’intensité de l’effet et des standards permettant de les évaluer (ces indicateurs et standards sont détaillés ci-après, effet par effet), notamment pour l’enjeu de potabilité de l’eau. Un commentaire général concernant ces indicateurs est qu’ils sont faits pour être utilisés à l’échelle de masse d’eau. On peut donc s’interroger sur la représentativité d’une mesure ponctuelle et sur la pertinence de les utiliser sur des étendues restreintes (exemple : fuite de faible débit et limitée spatialement). Aux États-Unis, dans le cadre du stockage géologique de CO2, le Vulnerability Evaluation Framework (VEF) (U.S. EPA, 2008) propose d’utiliser les seuils définis pour l’eau potable.

Les indicateurs de vulnérabilité, de gravité et a fortiori de risque sont très lacunaires. Pour la vulnérabilité, on peut proposer d’utiliser :

- le volume d’eau de l’aquifère (pour le volume, il n’y a pas de seuil en France, au Pays-Bas une valeur seuil de 100m3 est utilisée cf. 3.4 ; Menger, 2005).

- le volume d’eau de l’aquifère AEP - la présence de facteurs de vulnérabilité : aquifères utilisés pour l’eau potable,

zone inscrite au registre des zones protégées15, aquifères « sensibles ».

Comme indicateur de gravité, on peut suggérer d’utiliser :

- le volume d’eau pour lequel le seuil est dépassé en pondérant par rapport à l’usage,

- pour la DCE, dépassement d’une norme de qualité en un point (voir encadré ci-dessous),

15 D’après la DCE, le registre des zones protégées désigne des zones « nécessitant une protection

spéciale dans le cadre d'une législation communautaire spécifique concernant la protection des eaux de surface et des eaux souterraines ou la conservation des habitats et des espèces directement dépendants de l'eau ».

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Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2

42 BRGM/RP-60545-FR - Rapport d’avancement

- la durée de restauration nécessaire, - le coût des mesures de réparation nécessaires, - la possibilité d’une atténuation naturelle, - etc.

Des éléments de réflexion ont été proposés par Bouc et al., (2011) pour établir une grille d’évaluation de la gravité d’une intrusion de CO2 dans un aquifère (Illustration 26).

Classe de gravité

Effets sur l’aquifère

1 Altération chimique sans dépassement des limites de qualité

2 Dépassement d’au moins une limite de qualité en un seul point de mesure situé hors des périmètres de protection des captages d’eau potable

3 Dépassement d’au moins une limite de qualité en plusieurs points de mesures ou à l’intérieur du périmètre de protection d’un captage d’eau

potable

4 Dépassement d’au moins une limite de qualité à l’intérieur des périmètres de protection de plusieurs captages d’eau potable

5 Dépassement d’au moins une limite de qualité dans une proportion significative (p.ex. 10%) de l’étendue de la masse d’eau

Illustration 26 - Eléments de réflexion pour l‟établissement de grilles permettant d‟évaluer la gravité des impacts d‟une altération chimique dans un aquifère sensible (Bouc et al., 2011).

Ces indicateurs ne sont que des propositions, et nous n’en avons pas trouvé ayant de réelle légitimité dans les documents lus.

Nous rappelons ci-dessous le contexte règlementaire à partir duquel vont être proposés des indicateurs par la suite.

Contexte règlementaire de la protection des ressources en eau (aspect qualitatif).

La directive sur le stockage géologique de CO2 précise que l’injection de CO2 est soumise aux dispositions de la législation communautaire sur la protection des eaux souterraines et doit être conforme :

• aux objectifs environnementaux de la directive cadre sur l’eau (DCE) c'est-à-dire principalement obtenir un bon état des masses d’eau. Des normes de qualité environnementales ont été définies pour les eaux de surface (directive 2008/105/CE).

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Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2

BRGM/RP-60545-FR Rapport d’avancement 43

• à la directive (« fille ») 2006/118/CE sur la protection des eaux souterraines contre la pollution et la détérioration. Cette directive fille fixe des critères pour l’évaluation de l’état chimique des masses d’eaux souterraines. Parmi ces critères se trouvent des normes de qualité des eaux souterraines et des valeurs seuils. Pour la France, ces valeurs seuils et normes de qualités sont fixés par l’arrêté du 17/12/08. Une masse d’eau est considérée comme en bon état chimique lorsque les normes de qualités ou les valeurs-seuils ne sont dépassées en aucun point. Le stockage de CO2 ne doit donc pas entrainer de dépassement de ces valeurs-seuils.

La procédure visant à établir ces valeurs seuils (arrêté du 17/12/08) prend notamment en compte : • l'impact et les interactions avec les écosystèmes aquatiques associés et les écosystèmes terrestres dépendants ; • les entraves aux utilisations ou fonctions légitimes, présentes ou à venir, des eaux souterraines ; • tous les polluants caractérisant les masses d'eau souterraine comme étant à risque ; • les caractéristiques hydrogéologiques, y compris les informations sur les concentrations de référence et le bilan hydrologique, et le fond géochimique ; • l'origine des polluants ainsi que la présence naturelle éventuelle, la toxicologie, le profil de dispersion, la persistance et le potentiel de bioaccumulation des polluants.

Contexte réglementaire des eaux utilisées in fine pour la consommation humaine Des seuils (ou plutôt de limites et références de qualités) ont été fixés par la réglementation pour (arrêté du 11/01/07): • Les eaux destinées à la consommation humaine • Les eaux brutes de toutes origines utilisées pour la production d’eau potable • Les eaux douces utilisées pour la production d’eau potable

Dans la suite de cette partie qui concerne la dégradation des aquifères, nous reprenons les effets un à un pour détailler les indicateurs d’intensité de l’effet existants. Les indicateurs concernant la vulnérabilité et de la gravité ne sont pas répétés car ce seront les mêmes que ceux proposés précédemment dans ce paragraphe.

Acidification de l'eau

Pour l’eau potable, l’indicateur pertinent d’intensité de l’effet est le pH de l’eau.

Les standards de référence existant :

6.5<pH<9 Référence de qualité des eaux destinées à la consommation humaine

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Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2

44 BRGM/RP-60545-FR - Rapport d’avancement

6.5<pH<8.5 ou 5.5<pH<9 en fonction du groupe de qualité de l’eau

Limite de qualité des eaux douces superficielles utilisées pour la production d’eaux destinée à la consommation humaine (Valeur guide).

Illustration 27 – Arrêté du 11 Janvier 2007 relatif aux limites et références de qualité des eaux brutes et des eaux destinées à la consommation humaine.

En revanche, il n’y a pas de limite de pH pour les eaux brutes souterraines utilisées pour la production d’eau potable.

L’intensité sera plutôt due aux conséquences de la variation (la baisse) de pH qu’à la valeur du pH lui-même, et il faudrait donc tenir compte du fond géochimique. Finalement le pH est peut-être essentiellement un indicateur intermédiaire permettant de déterminer dans les modélisations les concentrations en différentes espèces (métaux lourds, etc.) qui peuvent être obtenues par réactions, ce qui donne des informations sur les conséquences possibles. Il n’est donc pas évident de déterminer si le pH doit être considéré comme un indicateur de niveau 1 (phénomène impactant) ou de niveau 2 (intensité, gravité). De plus l’intensité du phénomène sera grandement liée aux caractéristiques propres à chaque aquifère (pouvoir tampon, présence de métaux lourds adsorbés etc.).

Pollution par de la saumure

Pour le domaine de l’eau potable et de l’agriculture, l’indicateur d’intensité de l’effet utilisé est la salinité de l’eau. Il existe des standards de référence pour cet indicateur :

Référence de qualité des eaux destinées à la consommation humaine (arrêté du 11 Janvier 2007).

Chlorures 250 mg/l

Sodium 200 mg/l

Limite de qualité des eaux brutes de toute origine utilisées pour la production d’eau destinée à la consommation humaine (arrêté du 11 Janvier 2007).

Chlorures (Cl-) 200 mg/l

Sodium (Na+) 200 mg/l

Limite de qualité des eaux douces superficielles utilisées pour la production d’eaux destinée à la consommation humaine (arrêté du 11 Janvier 2007).

Chlorures (Cl-) 200 mg/l

Valeur seuil permettant de juger de l’état chimique des eaux souterraines d’après la Directive Cadre sur l’eau (arrêté du 17/12/08)

Chlorure : valeur définie localement par le préfet coordinateur de bassin

Page 47: Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques dans

Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2

BRGM/RP-60545-FR Rapport d’avancement 45

Illustration 28 – Différents seuils permettant d‟évaluer la salinité des eaux souterraines.

Il existe aussi des standards de référence qui existent par rapport à la cible « sols » (cf. paragraphe consacré aux sols).

Nous n’avons pas identifié d’indicateurs existants permettant de caractériser cet effet.

Pollution par des impuretés, Pollution par des hydrocarbures, Mobilisation in-situ de polluants : métaux lourds, composés organiques, minéraux…

Pour évaluer la pollution par des impuretés, l’indicateur d’intensité de l’effet est la concentration en chaque impureté. Il existe des standards de référence :

Pour les eaux potables (arrêté du 11 Janvier 2007) :

Dépassement des valeurs seuils DCE permettant de juger du bon état chimique des eaux souterraines (arrêté du 17/12/08).

Dépassement des NQE16 (normes de qualité environnementale DCE) pour les eaux de surface (directive 2008/105/CE)

Dépassement des Concentrations sans effets prévisibles pour l’environnement PNEC (INERIS, 2005)

Impureté Limites de qualité des eaux destinées à la consommation humaine

Limites de qualité des eaux brutes de toute origine utilisées pour la production d’eau destinée à la consommation humaine

Arsenic 10 µg/l 100 µg/l

Cadmium 5.0 µg/l 5.0 µg/l

Cyanures 50 µg/l 50 µg/l

Mercure 1.0 µg/l 1.0 µg/l

Plomb 10 µg/l 50 µg/l

Sélénium 10 µg/l 10 µg/l

16 Concentration d’un polluant ou d’un groupe de polluants dans l’eau, les sédiments ou le biote qui ne doit

pas être dépassé, afin de protéger la santé humaine et l’environnement (D’après la DCE).

Page 48: Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques dans

Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2

46 BRGM/RP-60545-FR - Rapport d’avancement

Illustration 29 – Limites de qualité de l‟eau issue de l‟arrêté du 11 Janvier 2007.

Paramètre Valeur seuil permettant de juger de l’état chimique des eaux souterraines en application de la DCE.

Arsenic 10 µg/l

Cadmium 5 µg/l

Plomb 10 µg/l

Mercure 1 µg/l

Trichloroéthylène 10 µg/l

Tétraclhoréthylène 10 µg/l

Amomium 0.5 mg/l

Sulfates À définir localement

Chlorures À définir localement

Conductivité À définir localement

Illustration 30 – Valeurs seuils permettant de juger de l‟état chimique d‟une masse d‟eau souterraine d‟après la directive cadre sur l‟eau (arrêté du 17/12/08).

Substance Normes de Qualité Environnemental Eaux de surface intérieures (Concentration maximale admissible)

Benzène 50 µg/l

Cadmium Différentes NQE en fonction de la dureté de l’eau

HAP (Benzo(a)pyrène) 0.1 µg/l

Plombs et ses composés 7.2 µg/l

Mercure et ses composés 0.07 µg/l

Illustration 31 – Exemples de Normes de Qualité Environnementale (NQE)pour les eaux de surface (Directive 2008/105/CE).

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Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2

BRGM/RP-60545-FR Rapport d’avancement 47

Pollution par des micro-organismes

Pour la pollution par des micro-organismes, l’indicateur d’intensité de l’effet est la concentration de micro-organismes.

Il existe des standards de référence pour cet indicateur : les seuils pour les eaux potables (arrêté du 12 Janvier 2007).

Limites de qualité des eaux destinées à la consommation humaine

Limites de qualité des eaux brutes de toute origine utilisées pour la production d’eau destinée à la consommation humaine

Escherichia coli 0 / 100 ml 20 000 /ml

Entérocoques 0/ 100 ml 10 000 /ml

Illustration 32 – Exemple de valeurs seuils proposées par l‟arrêté du 11 Janvier 2007.

Les bactéries de types Escherichia coli (et dans une moindre mesure les Entérocoques) sont des indicateurs de contaminations fécales des eaux et ne sont pas forcément les micro-organismes les plus pertinents à retenir dans le cadre des impacts d’un stockage géologique de CO2 (sauf éventuellement dans le cas où la contamination par ces micro-organismes serait due à des modifications des écoulements due aux activités de stockage).

3.3.2. Modification de la quantité d'eau disponible pour l'AEP

Pour les effets quantitatifs sur les eaux souterraines ou de surface (notamment pour les AEP), on peut se référer à la directive cadre sur l’eau (directive 2000/60) qui a (entre autres) pour objectif un bon état chimique et quantitatif des eaux souterraines.

L’arrêté du 17/12/08 (application de la directive « fille » eaux souterraine) précise que: « la procédure visant à déterminer l'état quantitatif d'une masse d'eau ou d'un groupe de masses d'eau souterraine consiste à comparer le niveau de prélèvements avec la capacité de renouvellement de la ressource disponible. Elle prend notamment en compte :

• l'évolution des niveaux piézométriques des eaux souterraines ; • l'évolution de l'état des eaux de surface associées ; • l'évolution des écosystèmes terrestres qui dépendent directement de la

masse d'eau souterraine ; • les modifications de la direction d'écoulement occasionnant une invasion

d'eau salée ou autre ou montrant une tendance durable susceptible d'entraîner de telles invasions ;

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Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2

48 BRGM/RP-60545-FR - Rapport d’avancement

• les zones de répartition des eaux telles que définies à l'article R. 211-71 du code de l'environnement. »

On peut donc construire des indicateurs d’intensité de l’effet (variation de la capacité de renouvellement, évolution des niveaux piézométriques, modification des écoulements, etc.) et de vulnérabilité (niveau de prélèvement, usage, etc.), voire de gravité (variation du ratio : niveau de prélèvement / capacité de renouvellement) à partir de cette directive, mais nous n’avons pas identifié de standards de référence permettant de traduire ces indicateurs en niveau de gravité.

L’US EPA recommande, pour l’aspect quantitatif, de définir des seuils spécifiques à chaque site à évaluer au cas par cas (U.S. EPA, 2008).

3.4. CIBLE 3 : LES SOLS

Actuellement, l’approche sur les sites et sols pollués en France a pour objectif la compatibilité des milieux avec leurs usages (Circulaire du 08/02/07 relative aux sites et sols pollués). Il est à noter que la Directive cadre européenne sur les sols est actuellement en dormance faute d'arbitrages favorables par l'Allemagne et la France17. La démarche de gestion repose sur les deux points suivants :

La démarche d'interprétation de l'état des milieux (IEM) : il s'agit de s'assurer que l'état des milieux est compatible avec leurs usages. Cette démarche peut comprendre une comparaison avec les valeurs de gestions réglementaires des milieux autres que les sols potentiellement impactés (air, eau, aliments). Si nécessaire, Évaluation Quantitative de Risque Sanitaires (EQRS) en fonction de l'usage et au cas par cas.

Le plan de gestion : lorsque la situation permet d'agir aussi bien sur l'état du site (par des aménagements ou des mesures de dépollution) que sur les usages qui peuvent être choisis ou adaptés.

Auparavant l’approche sites et sols pollués était basée sur l’ESR (évaluation simplifiée des risques) et l’usage de Valeurs de Constat d’Impact (VCI) qui étaient utilisées (parfois de façon abusive) pour évaluer la possibilité d’impacts (INERIS, 2006). Ces valeurs ne sont plus utilisées dans l’approche actuelle. Il n’existe donc, à l’heure actuelle, pas de seuil générique permettant de savoir à priori si un sol est impacté ou non puisque la règle est désormais que le sol doit être compatible avec son usage.

Comme indicateur de vulnérabilité, on pourra utiliser le volume ou la surface de sol concernée, mais aussi la présence d’un sol en lien avec un aquifère libre exploité ou d’une zone d’intérêt patrimonial, etc. Comme pour les aquifères, il n’existe pas en France de seuils pour apprécier l’étendue spatiale de la pollution. Aux Pays-Bas, des seuils sont disponibles (Illustration 33).

17 http://www.actu-environnement.com/ae/news/restauration-humus-sols-14138.php4

Page 51: Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques dans

Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2

BRGM/RP-60545-FR Rapport d’avancement 49

Niveau de pollution Diagnostic

Concentration<valeurs cibles Le sol est considéré « propre »

Valeurs cibles<concentration<valeur d’intervention Le sol est « modérément » pollué.

Concentration>valeur d’intervention (sur un volume minimal de 25 m

3 pour le sol ou

100 m3 pour les eaux souterraines).

Une dépollution est dans les principes nécessaire.

Illustration 33 – Evaluation du niveau de pollution utilisée dans la gestion des sols pollués aux Pays-Bas (Menger, 2005).

Nous détaillons ci-dessous au cas par cas les indicateurs d’intensité de l’effet qui peuvent être utilisés pour les différents effets, et les standards correspondants. Jusqu’à présent, nous n’avons pas recensé d’indicateurs de gravité autre que le fait que le sol ne soit plus compatible avec son usage.

3.4.1. Acidification des sols

Comme indicateur d’intensité de l’effet, on pourrait utiliser le pH des eaux d’irrigation ou la charge critique pour les sols (référence au domaine des pluies acides).

3.4.2. Salinisation des sols

Comme indicateur d’intensité de l’effet, on pourrait utiliser la salinité du sol, mais aussi la salinité de l’eau d’irrigation. Si l’on considère la cible « sols », on pourra utiliser comme standards de référence les seuils de salinité maximale tolérée pour l’eau d’irrigation (indicateur servant à évaluer la cible « sols » mais évalué sur le compartiment « eau »). Si l’on considère la cible « écosystème » (cf. 3.5.3), on pourra utiliser les seuils de salinité maximale tolérée par les plantes.

Concentration en sel dans l’eau d’irrigation

Risque de salinisation du sol

Restriction d’usage

Moins de 0.5 g/l Pas de risque Pas de restriction d’usage

0.5 - 2 g/l Risque faible à modéré

Doit être utilisé avec des pratiques de gestion de l’eau appropriées

Plus de 2 g/l Haut risque Généralement déconseillée

Illustration 34 – Risque de salinisation des sols en fonction de la salinité de l‟eau d‟irrigation (FAO, 1985).

Page 52: Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques dans

Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2

50 BRGM/RP-60545-FR - Rapport d’avancement

3.4.3. Pollution par des impuretés et mobilisation de polluants

Comme indicateur d’intensité de l’effet, on pourra utiliser différentes références :

- Dépassement des Concentrations sans effets prévisibles pour l’environnement PNEC (INERIS, 2005)

- Approche sols pollués. Cette approche a pour objectif la comptabilité des milieux avec leurs usages

- Valeurs de références pour les sols utilisés aux Pays-Bas (Menger, 2005). - Indicateurs pour les eaux s’il y a un lien avec un aquifère.

3.5. CIBLE 4 : LES ECOSYSTÈMES

Notre travail exploratoire ne nous a pas permis d’identifier des systèmes d’indicateurs et de standards associés uniques. Nous présentons donc rapidement la philosophie des études d’impacts des installations classées qui évaluent les impacts sur les écosystèmes au cas par cas. Nous présentons ensuite impact par impact les bribes d’information que nous avons pu trouver pour les indicateurs d’intensité des effets. Nous tenons à préciser que l’approfondissement des travaux de recherche permettrait vraisemblablement d’enrichir considérablement cette partie.

Concernant les indicateurs de vulnérabilité, la vulnérabilité peut être définie et hiérarchisée sur la base de critères biologiques, de conservation d’habitats ou d’espèces, ou sur la base de la réglementation. Ce travail pourrait permettre d’établir des cartes des sensibilités (vulnérabilité) écologiques sur l’ensemble de la zone d’étude.

Exemple de hiérarchisation des éléments vulnérables 18 utilisés dans les études d’impacts qui pourrait permettre de dégager des indicateurs de vulnérabilité:

Logique d’espaces et de milieux

o Site Natura 2000.

o Présence d’un Parc naturel régional PNR.

o Sites classés en Arrêté préfectoral de Protection de Biotope (APB).

o Habitats inscrits sur la liste rouge régionale.

o ZNIEFF de type I.

o ZNIEFF de type II.

o Corridors écologiques

Logique d’espèces

o Espèces protégées par l’application de l’article 12 de la directive habitats, faune, flore qui se réfère à la liste des espèces de l’annexe IV.

18 http://installationsclassees.ecologie.gouv.fr/Le-volet-faune-flore-milieux.html

Page 53: Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques dans

Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2

BRGM/RP-60545-FR Rapport d’avancement 51

o Espèces protégées par l’application des articles L. 411-1 et L. 411-2 du code de l’environnement

Impacts des installations classées sur les écosystèmes (faune flore)

L’étude d’impact des installations classée couvre divers types d’impacts (santé humaine, paysage…) dont les impacts sur les écosystèmes. Cette étude d’impact s’intéresse aux impacts sur les écosystèmes uniquement en fonctionnement normal (et légèrement dégradé) de l’installation, ainsi les impacts en situation accidentelle ne sont normalement pas pris en compte. D’après les informations ministérielles sur les installations classées, « un projet doit s‟efforcer de supprimer tout impact sur la biodiversité. Si l‟impact est inévitable, il doit être réduit le plus possible. S‟il reste un dommage résiduel, alors il faut le compenser. ». Il faut donc prendre des mesures d’évitement d’impact (modifier le projet initial pour qu’il n’y ait plus d’impact), des mesures de réduction (agir sur le projet en phase d’exploitation pour maitriser les impacts sur le milieu naturel) ou en dernier recours des mesures compensatoires permettant de compenser les dommages résiduels. Il est précisé que « les impacts doivent être différenciés en fonction de leur durée et de leur type. » et qu’ « on peut distinguer les catégories suivantes : • Impacts directs : Ils résultent de l‟action directe de la mise en place et du fonctionnement de l‟aménagement (ex : le déboisement d‟une zone). La détermination de ces impacts doit tenir compte de l‟aménagement et des équipements annexes (voies d‟accès, zones de dépôts…). • Impacts indirects : Ce sont les conséquences, parfois éloignées de l‟aménagement (ex : un dépôt de matériaux calcaires dans un site dont le sol est à tendance acide va provoquer une modification du milieu). • Impacts induits : Ces impacts ne sont pas liés au projet lui-même mais à des aménagements ou phénomènes pouvant découler de ce projet (ex : pression humaine provoquée localement du fait de la création d‟une voie d‟accès ou d‟une infrastructure de transport). • Impacts permanents : Ils sont irréversibles (ex : une construction sur un site donné entraînera la destruction totale ou partielle d‟un ou plusieurs habitats, ou d‟espèces protégées). Impacts temporaires : Ils sont réversibles et liés à la phase de travaux ou à la mise en route du projet (ex : le bruit provoqué par les engins de chantier lors de la phase de construction ou d‟exploitation). »

3.5.1. Impacts du CO2 gazeux

On pourra utiliser comme indicateur de l’intensité de l’effet la concentration en CO2. Des concentrations de référence ont été proposées (souvent avec prudence) dans la littérature, dans le sol, dans l’atmosphère et dans les eaux douces superficielles. Dans

Page 54: Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques dans

Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2

52 BRGM/RP-60545-FR - Rapport d’avancement

tous les cas, l’indicateur est spécifique à la cible « écosystème », mais est évalué sur un autre compartiment avec lequel interagit l’écosystème :

- gaz du sol, - atmosphère, - eau.

Seuils (différents unités)

Justifications et Sources

2 % vol. Premiers effets physiologiques négatifs sur les animaux du sol (U.S. EPA, 2008)

5 % vol.

Survie des plantes menacée (GIEC, 2005). Atteinte du système respiratoire des animaux (Sage, 2002).

15 % vol.

Concentration potentiellement létale pour les animaux du sol (U.S. EPA, 2008).

20% vol. Seuil de toxicité pour les plantes (GIEC, 2005). Atteinte de la dynamique de l’ensemble de l’écosystème (U.S. EPA, 2008).

Illustration 35 – Exemple des seuils pour déterminer l‟impact sur les écosystèmes du CO2 gazeux sur les sols (1 bar, 15°C).

Seuils (différentes unités)

Justifications et Sources

0.038 % vol

Concentration en CO2 dans l’atmosphère

0.038% à 0.1 % En général stimulation de la photosynthèse dans plantes (Wolfe et Erickson, 1993)

0.1% à 0.2% Les stomates des plantes se ferment (Stupfel et Le Guern, 1989).

Variations de 0.0005 % à 1 % vol.

Modification du comportement des insectes notamment : la localisation de la nourriture, la locomotion, la reproduction, la mémoire, le comportement social et la régulation des échanges gazeux (Nicolas et Sillans, 1989 ; Sage, 2002 ; FutureGen Alliance, 2006)

5 % vol.

Atteinte du système respiratoire des animaux (Sage, 2002). Seuil d’effets irréversibles au CO2 (30 minutes) pour l’homme.

20-30 % vol.

Concentration létale pour la plupart des êtres vivants si exposition prolongée (exceptés les invertébrés, micro-organismes, mycètes).

Illustration 36- Exemple des seuils pour déterminer l‟impact sur les écosytèmes du CO2 gazeux dans l‟atmosphère (1 bar, 15°C).

À noter que pour les animaux de surface, les seuils pour l’homme pourraient être appropriés (US EPA, 2008)

Page 55: Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques dans

Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2

BRGM/RP-60545-FR Rapport d’avancement 53

Concentrations Exprimées en mg/l (eau)

Effets

7 mg/l Végétaux aquatiques (vallisnérie) : augmentation de la croissance (Titus et Pagano, 2002)

20 à 110 mg/l Être vivant aquatiques en général : perturbation voire mort (Saripalli et al., 2003)

40 à 60 mg/l Poissons : Acidose, hypercapnie, hyperventilation, possibilité d’effets létaux (Crocker et Cech, 1996,

Saripalli et al., 2003)

Illustration 37 - Exemple des seuils pour déterminer l‟impact sur les écosytèmes du CO2 gazeux dans les eaux douces superficielles (1 bar, 15°C).

Il est important de noter que les données sont éparses et que la grande variabilité des réponses des êtres vivants au CO2 rend l’exercice de généralisation très difficile.

3.5.2. Acidification du milieu

Nous n’avons identifié dans le cadre de ce travail aucun autre indicateur que ceux déjà présentés pour les cibles eaux et sols.

3.5.3. Impacts de la salinisation du milieu

La salinisation du milieu peut être évaluée à partir de l’indicateur de salinité présenté pour l’eau et les sols. Des standards de référence peuvent être proposés :

- Dépassement des valeurs seuils DCE eaux souterraines arrêté du 17/12/08 (cf. 3.3.1),

- Dépassement des seuils (ci-dessous) pour les plantes (FAO)

Type de plantes Salinité maximale supportable par la plantes

Exemples

Très tolérantes 10 g/l Orge, palmier dattier, betterave, coton

Moyennement tolérantes 5 g/l Blé, tomate, riz, mais, concombre

Sensibles 2.5 g/l Trèfle rouge, pomme, haricots, poire

Illustration 38 – Tolérance de différentes plantes à la salinité, d‟après FAO (1985).

3.5.4. Impacts des impuretés introduites dans le milieu, Impacts des éléments mobilisés in situ

Pour l’intensité des effets, on peut utiliser comme indicateur la concentration des substances (eau, sols) et proposer différents standards de référence :

Page 56: Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques dans

Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2

54 BRGM/RP-60545-FR - Rapport d’avancement

Dépassement des Concentrations sans effets prévisibles pour l’environnement PNEC (INERIS, 2005).

Dépassement des valeurs seuils DCE eaux souterraines arrêté du 17/12/08 (cf. cf. 3.3.1). En effets ces valeurs seuils tiennent compte de l'impact et des interactions avec les écosystèmes aquatiques associés ainsi que les écosystèmes terrestres dépendants.

Substances Concentration sans effets prévisibles pour l’environnement (PNEC)

Cadmium PNEC eau = 0,34 (D/50)0,7852, avec D= dureté de l’eau.

Cyanures (en CN) PNEC eau = 0,114 μg/L

Mercure

PNEC eau = 0,24 μg/L pour effets directs, PNEC sédiments = 9,3 mg/kg poids sec PNEC sol = 27 μg/kg poids sec

Plomb

PNECeau= 5 μg/l PNEC sédiments = 6,8 mg/kg poids sec PNECsol = 12 mg/kg poids sec

Illustration 39 – Exemples de PNEC dans différents compartiments (Source : INERIS19

).

3.5.5. Indicateur de gravité

Proposé par DNV pour le stockage géologique de CO2

Le tableau ci-dessous (DNV, 2009) montre une proposition d’indicateur de gravité pour les écosystèmes basé sur le temps de restauration.

Illustration 40 - Exemple de grille d‟ évaluation de la gravité de impacts sur l‟environnement (DNV, 2009)

19 Disponible en ligne http://www.ineris.fr/substances/fr/page/21

Page 57: Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques dans

Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2

BRGM/RP-60545-FR Rapport d’avancement 55

Évaluation quantitative de risques environnementaux

Cette approche est détaillée dans le paragraphe 2.3.5

3.6. CIBLE 5 : ATMOSPHÈRE

En cas de retour du CO2 dans l’atmosphère, il en résulterait un moindre bénéfice de la technologie de stockage géologique de CO2 en termes de lutte contre les changements climatiques.

Pour l’augmentation de la teneur en gaz à effet de serre (GES) dans l’atmosphère, on peut proposer d’utiliser comme indicateur d’intensité de l’effet la quantité de GES émise ou le débit de fuite.

Comme indicateur de vulnérabilité, on peut proposer d’utiliser la concentration de GES dans l’atmosphère ou le coût d’émission d’une tonne de GES (dans le cas d’un fonctionnement de marché, on peut faire l’hypothèse que ce coût reflète en partie l’état de vulnérabilité de la planète).

Comme indicateur de gravité, on peut proposer d’utiliser la proportion représentée par la fuite par rapport aux émissions actuelles, la comparaison par rapport au taux de fuite maximal (0.1%) pour garantir l’efficacité du stockage (IPPC, 2005), le coût des mesures compensatoires nécessaires, le coût financer associé aux droits d’émission ou encore le moindre bénéfice en termes de lutte contre les changements climatiques (Réveillère, 2009).

3.7. SYNTHÈSE

Le tableau présenté ci-dessous synthétise les résultats obtenus suite à notre étude exploratoire. Les couleurs sont utilisées de la façon suivante

- bleu foncé : nous avons pu recenser des indicateurs/standards éprouvés, - bleu clair : notre recherche exploratoire ne nous a pas permis d’identifier

d’indicateurs/standards éprouvés. Soit ces indicateurs n’existent pas, soit des suggestions ont été faites mais on ne connaît pas leur validité. Toutefois, nous pouvons proposer des pistes pour développer des indicateurs pertinents sur la base de suggestions issues de la littérature ou par analogie avec des domaines proches,

- rose : notre recherche exploratoire ne nous a pas permis d’identifier de pistes pertinentes,

- grisé : notre recherche exploratoire ne s’est pas penchée sur cet aspect.

La mise en couleur permet de se rendre rapidement compte que c’est pour l’homme que l’état de développement des indicateurs est le plus avancé.

Page 58: Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques dans

Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2

56 BRGM/RP-60545-FR - Rapport d’avancement

Pour les impacts sur les autres cibles, il est en général possible de proposer des indicateurs de niveau 2 (intensité de l’effet, vulnérabilité), sans nécessairement pouvoir les relier à des standards de référence. Quant au niveau 3 (gravité), s’il est parfois possible de proposer des indicateurs, il manque crucialement de standards de référence pour évaluer ces indicateurs. Pour les conséquences sur l’homme (autres que celles relevant des études de dangers) si l’on était capable de proposer des indicateurs de gravité à ce niveau 3 et de les traduire en classe de gravité (« désastreux », « catastrophique », etc.), on pourrait utiliser au niveau 4 les indicateurs et standards génériques proposés par le MEEDDM pour les études de dangers.

Page 59: Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques dans

Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2

BRGM/RP-60545-FR Rapport d’avancement 57

Indicateur de

vulnérabilité

Indicateur d'intensité

de l'effet

Standard de référence

pour évaluer l'intensité de

l'effet

Indicateur de gravité

Standard de

référence pour

évaluer la gravité

Indicateur de

risque

Standard de

référence pour

évaluer le

risque

Conséquences sur l'homme de l'endommagement des

structures du à la déformations de terrains (Subsidence,

soulèvement/surrection)

Conséquences sur l'homme de l'endommagement des

structures du à la sismicité induite

Dangers pour l'homme de la formation de doline

d'effondrement

Effets chroniques sur la santé par ingestion à seuils de

substances (Jardins potagers, réseau d'eau potable, puits

particulier, ingestion par les enfants)

Effets chroniques sur la santé par ingestion à seuils de

substances passées en solution lors de la corrosion des

canalisations d'eau potable

Effets chroniques sur la santé par inhalation à seuils du

CO2 et/ou de substances annexes

Effets chroniques sur la santé par ingestion sans seuils de

substances (Jardins potagers, réseau d'eau potable, puits

particuliers, ingestion par les enfants)

Effets chroniques sur la santé par ingestion sans seuils de

substances passées en solution lors de la corrosion des

canalisations d'eau potable

Effets chroniques sur la santé par inhalation sans seuil de

substances annexes

Effets de la pression et des radiations thermiquesSeuil d'intensité

atteint

Seuil d'effet pour les

surpressions et les effets

thermiques (arrêté

MEEDDM du 29/09/05)

Effets toxiques aigus par inhalation du CO2 et/ou de

substances annexes

Seuil d'intensité

atteintSeuil d'effet toxique

Impacts sur les lacs ou les rivières (débit, géométrie)

Modification de la quantité d'eau disponible pour l'AEP

Débit de

prélèvement

(usage)

Disponibilité ou

non d'autres AEP à

proximité

Variation de la

capacité de

renouvellement, des

niveaux

piézométriques, des

ecoulement, etc.

Ratio de la variation de

capacité de

renouvellement par

rapport au débit de

prélèvement (usage)

Acidité de l'eau pHStandards, pas forcément

bien adaptés

Dégradation de la qualité physico-chimique des eaux

(salinisation par exemple)salinité de l'eau

Existence de plusieurs

standards (AEP, DCE)

Dépassement en un

point des normes (

DCE)

Pollution des eaux (micro-organismes) concentrationStandards, pas forcément

bien adaptés

Pollution des eaux (hydrocarbures) concentration

Pollution par des éléments à l'état de traces mobilisés

(métaux, composés organiques)

Pollution par des produits des réactions

Acidité des solspH des sols, pH de

l'eau

Standards, pas forcément

bien adaptés

Dégradation de la qualité des sols (salinisation par

exemple)

Salinité des sols,

salinité de l'eau

d'irrigation

Existence de standards

pour l'eau d'irrigation,

existence de standards

pour la salinité du sol

tolérée par les plantes

Usages des sols

compte tenu de la

pollution

Compatibilité des

sols avec leurs

usages

Pollution des sols (hydrocarbures par exemple)

Pollution par des éléments à l'état de traces mobilisés

(métaux, composés organiques)

Pollution par des produits des réactions

Pollution par des substances annexes

Impacts de la pollution du milieu (micro-organismes,

hydrocarbures par exemple)concentration

Proposition de seuils dans

la littérature (à valider)

Impacts de la salinisation du milieusalinité (cf. eau et

sols)

Proposition de seuils dans

la littérature (à valider)

Impacts de l'acidification du milieu pH (cf. eau et sols)

Pas de standards

spécifiques aux

écosystèmes

Impacts des changements ayant lieu sur les eaux de

surfaces

Impacts des éléments à l'état de traces mobilisés (métaux,

composés organiques)

Impacts des produits des réactionsImpacts des substances annexesImpacts des variations des niveaux de nappes

Impacts du CO2 gazeux concentrationProposition de seuils dans

la littérature (à valider)

Impacts quantitatifs ou qualitatifs sur les ressources

économiques en surface ou subsurface et/ou leur(s)

usage(s)

Impacts sur le patrimoine culturel et/ou son usage

(destruction ou restriction de la frequentation des sites

archéologiques, historiques, naturels, paléontologiques

par exemple)

Impacts sur les ressources récréatives dépendant de la

bonne santé du milieu (pêche, chasse)

Endommagements dus à la déformations de terrains

(Subsidence, soulèvement/surrection)

Endommagements dus à la formation de doline

d'effondrement

Endommagements dus à la sismicité induite

Endommagements dus aux effets de pression et de

radiations thermiques

Atmosphère Augmentation de la teneur en GES dans l'air.

Concentration de

GES dans

l'atmosphère

Quantité totale de

GES émise

annuellement

Quantité de GES émise

Conséquences

environnemental de la

moindre réduction des

GES, Couts des

mesures

compensatoires , des

crédits carbone,

comparaion au taux de

fuite de 0.1% (IPPC),

Proportion

représentée par la

fuite par rapport aux

émissions annuelles…

Compatibilité des

sols avec leurs

usages

Dépassement en un

point des normes (

DCE)

Démarche

d'évaluation

des risques

environnement

aux

Présence

d'espèces ou

d'habitats

protégés et/ou

sensibles

Impacts sur des

espèces ou espaces

protégés, Durée de

restauration,

Possibilité de

restauration

naturelle…

Matrice de gravité

DNV, matrice de

gravité des

évaluations des

risques

environnementauxconcentration

Proposition de seuils dans

la littérature

Volume d'eau pour

lequel le seuil est

dépassé

Coûts des mesures de

réparation nécessaires,

possibilité

d'atténuation naturelle

etc.

Usage des sols

Dimension/Volum

e de la zone de sol

impactée

concentration

Existence de standards de

référence ou de

méthodologie

d'établissement de

standards

Volume d'eau de

l'aquifère,

volume d'eau

d'aquifère AEP

Facteurs de

vulnérabilité

(usage,

protection) Existence de standards

(AEP, DCE)concentration

Usages des sols

compte tenu de la

pollution

matrice du MEEDDM--> Niveau de

risque

matrice du

MEEDDM

Excès de risque

individuel (ERI)

Nombre de personnes

exposées à un ERI

inacceptable

Utiliser les grilles du

MEEDDM en faisant

équivaloir

l'exposition à un

certain seuil des

études de danger?

Utiliser les indicateurs et grilles

du MEEDDM est possible si on a

fait l'hypothèse présentée au

niveau 3

Utiliser les grilles du

MEEDDM en faisant

équivaloir

personnes tuées à

personnes exposée

à SEL?

Utiliser les indicateurs et grilles

du MEEDDM est possible si on a

fait l'hypothèse présentée au

niveau 3

Quotient de dangerComparaison du quotient

de dangers à 1

Nombre de personnes

exposées à un ratio de

risque supérieur à 1

Utiliser les grilles du

MEEDDM en faisant

équivaloir

l'exposition à un

certain seuil des

études de danger?

Utiliser les indicateurs et grilles

du MEEDDM est possible si on a

fait l'hypothèse présentée au

niveau 3

Nombre de

personnes

exposées dans la

zone étudiée

Nombre de

bâtiments dans la

zone

Nb moyen de

personnes par

bâtiments

Pourcentage de

bâtiments détruits

Pourcentage de

bâtiments détruits de

manière brutale

?

Nombre de personnes

tuées, bléssées

Nombre de personnes

déplacées

Nombre de personnes

exposées à un seuil

-->Niveau de gravité

Niveau 2 Niveau 3 Niveau 4

Cibles Impacts

Homme

Infrastructures

Ecosystèmes de surface

Sols

Eaux souterraines et/ou surface

Autres ressources et/ou autres

usages

Code-couleur - Légende :existence d'indicateurs/standards éprouvés

pas d’indicateurs/standards éprouvés. Mais proposition de pistes pertinentes

Pas de pistes pertinentes identifiées

Aspect non étudié

Page 60: Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques dans
Page 61: Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques dans

Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2

BRGM/RP-60545-FR Rapport d’avancement 59

3.8. LIMITES DE LA MÉTHODOLOGIE PROPOSÉE

La méthodologie proposée permet de mener un raisonnement relativement systématique avec un souci d’exhaustivité mais présente néanmoins certaines limites.

Tout d’abord, notons que la segmentation proposée dans l’Illustration 19 est excessive. En effet, les différentes composantes du risque ne sont pas totalement indépendantes : par exemple, on peut imaginer que la vulnérabilité à un évènement est fonction de la probabilité d’occurrence de cet évènement (par exemple, dans une zone soumise à de fréquentes émanations, les personnes sont mieux préparées et donc moins vulnérables – on parle de capacité d’adaptation). Cette limite n’est que partiellement gênante tant que l’on raisonne sur des scénarios de risques car les valeurs choisies pour les différentes familles d’indicateurs seront spécifiques aux scénarios et incluront les éventuelles interdépendances entre catégories d’indicateurs.

Deuxièmement, notre méthodologie cherche à faire une évaluation du risque à la fois par cible et par type d’impact. Nous ne prenons donc en compte aucun effet cumulatif des risques. Si on a de nombreux risques acceptables pour une même cible, doit-on considérer que leur cumul est acceptable ? Si un impact présente des risques acceptables pour différentes cibles, doit-on considérer que l’impact résultant est acceptable ? Afin de pallier cette limite, on peut envisager de se rapprocher des recommandations de la Commission européenne qui préconisent d’évaluer 3 familles d’impacts : sur les hommes (en nombre de personnes affectées), sur l’économie et l’environnement (en €), et sur la politique et la société (sur une échelle qualitative). Néanmoins, ce niveau d’agglomération ne résout que partiellement nos interrogations (est-ce que la résultante d’un impact acceptable sur l’homme et d’un impact acceptable sur l’environnement est toujours acceptable ?) et conduit à d’autres questionnements : comment exprimer un impact environnemental en € ?

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4. Conclusions & Préconisations

L’objectif de ce rapport d’avancement est de proposer des indicateurs permettant d’évaluer les résultats des analyses de risque pour l’ensemble des cibles. Un indicateur est un paramètre ou une valeur calculée à partir de paramètres dont la portée est supérieure aux informations liées à la valeur du paramètre. Un indicateur ne donne pas une information suffisante en lui-même, il doit être apprécié à l’aide d’une échelle d’évaluation (ou des standards).

L’établissement d’indicateurs permet de mieux cadrer l’analyse de risques dans la mesure où on sait quels objectifs on cherche à atteindre, et d’aider les décideurs pour l’application de la réglementation existante dans le cadre des risques liés au stockage de CO2, voire pour la création de nouvelles dispositions.

La méthodologie adoptée dans ce rapport d’avancement repose sur une structuration des indicateurs à différents niveaux :

- au niveau de l’intensité et de la probabilité du phénomène, - au niveau de l’intensité des effets, - au niveau de la vulnérabilité des cibles, - au niveau de la gravité (en croisant l’intensité avec la vulnérabilité), - au niveau des risques (en croisant la gravité avec la probabilité).

Ce rapport d’avancement se focalise principalement sur les indicateurs d’impacts (intensité des effets, vulnérabilité, gravité, risques) au détriment des indicateurs qui concernent les phénomènes impactants.

Une liste d’impacts a été établie. Pour chacun des impacts et des cibles mis en jeu, et dans la mesure du possible, des indicateurs ont été proposés (avec des échelles d’évaluation) sur la base d’indicateurs existants ou de suggestions.

Bien souvent, il n’existe pas d’échelle d’évaluation ou de standards pour évaluer l’intensité, la vulnérabilité et la gravité. De plus la connaissance des impacts potentiels du stockage géologique de CO2 est encore limitée et, elle est très liée aux conditions spécifiques de chaque site, il est donc délicat de définir des indicateurs génériques pertinents. Suite à ce travail exploratoire réalisé en 2011, nous suggérons d’approfondir le travail. Les préconisations regroupées dans le tableau ci-dessous sont à destination du BRGM, de la communauté scientifique en général, ou des parties prenantes dans le cas de l’étude d’un site précis.

ELÉMENTS DE CONCLUSION PRÉCONISATIONS

Concernant la méthodologie et l’architecture des indicateurs

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Une des limites de cette approche est qu’il n’est pas toujours possible de déterminer à priori des grilles d’appréciations pour tous types d’impacts.

-Dans certains cas ces grilles doivent être issues d’études spécifiques au site.

-De plus l’état des connaissances sur les impacts ne permet pas de les établir de façon systématique.

On peut proposer :

- D’étudier la gravité sur des sites tests pour établir et valider une méthodologie qui prenne en compte les conditions propres à chaque site.

- De suivre attentivement l’évolution des connaissances sur les impacts potentiels

du stockage géologique de CO2 afin de

mettre à jour la liste des indicateurs proposés.

Comment prendre en compte les effets cumulatifs (effet d’un même impact sur plusieurs cibles ou effets de différents impacts sur une même cible, voire effets de différents impacts sur différentes cibles) ? Est-ce que notre raisonnement par cible et par impact est compatible avec la prise en compte des effets cumulatifs ?

Bien identifier dans quel cadre on souhaite utiliser les indicateurs (analyse de risque probabiliste ou déterministe, monitoring, etc.).

Étudier dans quelle mesure l’architecture proposée pour les indicateurs et la méthodologie sont acceptables.

Étudier la problématique des effets cumulatifs et proposer une solution compatible avec l’architecture (par exemple : La circulaire invite à considérer que plus de 5 accidents en cases MMR rang 2 équivalent à un NON).

Proposer une approche pour hiérarchiser et intégrer les résultats sur la gravité.

La validation de l’architecture et de la méthodologie est un prérequis à la poursuite des travaux de développement des indicateurs.

Ce travail ne s’intéresse pas à la hiérarchisation ni à l’intégration des résultats sur la gravité des impacts. Ceci est pourtant nécessaire pour apporter des conclusions à une étude d’impacts ou de dangers

Dans notre travail exploratoire, nous avons mené une démarche systématique avec un cloisonnement par cible et par impact. Nous avons cherché à proposer des indicateurs pertinents, mais au sein d’une méthodologie « cloisonnée ». Or, on se rend progressivement compte que

Établir des liens entre les différentes cibles et les différents types d’impacts pour être capable de mieux comprendre l’intérêt des différents indicateurs. Bien identifier quel impact quelle cible caractérise chaque indicateur et comment les indicateurs s’articulent (par exemple,

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certains indicateurs sont utilisés pour évaluer les impacts sur une certaine cible mais sont évalués sur un autre compartiment (typiquement, pour les impacts sur la faune et la flore, les indicateurs d’intensité de l’effet concernent l’air, le sol ou l’eau). De plus, certains cibles ont des relations étroites entre eux (ex : sol et aquifère sous-jacent). Si la méthodologie systématique par cible et par impact présente incontestablement des avantages de déploiement et d’exhaustivité, il semble néanmoins nécessaire de l’enrichir d’une deuxième étape qui permettrait de transformer la « liste d’indicateurs pertinents » en « système pertinent d’indicateurs ».

l’indicateur pH conditionne les indicateurs « concentrations d’espèces » dans le milieu).

Approfondir la réflexion pour proposer un « système pertinent d’indicateurs » permettant de représenter l’ensemble des impacts de manière claire, en évitant les éventuels doublons d’informations.

Cette étape peut venir en aval ou en parallèle des travaux de développement des indicateurs.

La formulation de critères pour évaluer la gravité des impacts ne peut résulter uniquement d’une démarche scientifique. Le régulateur doit forcément intervenir à un moment donné pour déterminer les échelles d’appréciation (le niveau de risque acceptable).

Ces indicateurs ont été proposés sans se demander si les outils permettant de les chiffrer et les utiliser existent.

Réfléchir à l’adéquation outils disponibles /indicateurs.

Concernant l’application de la méthodologie

Le tableau a été rempli à titre exploratoire, en cherchant à rassembler avec efficience l’information facilement accessible. Les résultats obtenus doivent donc être considérés comme des grandes lignes, et mériteraient d’être approfondis.

Poursuivre la recherche bibliographique (pistes possiblement intéressantes : réseau Natura, Agenda 21, études d’impacts, études de dangers, matrice risque économique, éco toxicologie, etc.)

Établir des contacts, notamment en interne au BRGM avec l’unité risque sismique et les services EPI et EAU, puis en externe si besoin (pour valider le remplissage du tableau auprès de spécialistes puis faire état des lacunes auprès des ministères).

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5. Bibliographie

Benson S.M., Hepple R., Apps J., et al. (2002) - Lessons learned from natural and industrial analogues for storage of carbon dioxide in deep geologic formations, Lawrence Berkeley National Laboratory Report, LBL-51170, Berkeley, CA

Bouc O. (2008) – Construction de scénarios d’évolution pour le stockage géologique du CO2 : méthode et application. BRGM/RO-56592 - FR, 108p., 23 ill., 3ann.

Bouc O., Fabriol H., Brosse E., Kalaydjian F., Farret R., Gombert Ph., Berest P., Lagneau V., Pereira JM., Fen-Chong T. (2011) - Lignes de conduite pour la sécurité d’un site de stockage géologique de CO2. BRGM/RP-60369-FR, 154 p., 3 annexes.

Commission européenne (2009) – Directive 2009/31/CE du parlement européen et du conseil du 23 avril 2009 relative au stockage géologique du dioxyde de carbone et modifiant la directive 85/337/CEE du Conseil, les directives 2000/60/CE, 2001/80/CE, 2004/35/CE, 2006/12/CE et 2008/1/CE et le règlement (CE) no 1013/2006 du Parlement européen et du Conseil.

Commission Européenne (2010) - Commission Staff Working paper, Risk Assessment and Mapping Guidelines for Disaster Management

Commission Européenne (2011 a) – Implementation of Directive 2009/31/EC on the Geological Storage of Carbon Dioxide. Guidance Document 1 : CO2 Storage Life Cycle Risk Management Framework. ISBN-13978-92-79-19833-5, DOI: 10.2834/9801, 60 p.

Commission Européenne (2011 b) – Implementation of Directive 2009/31/EC on the Geological Storage of Carbon Dioxide. Guidance Document 2 : Characterisation of the Storage Complex, CO2 Stream Composition, Monitoring and Corrective Measures. ISBN-13 978-92-79-19834-2, DOI: 10.2834/98293, 155 p.

Crocker C. E., Cech J. J. (1996) - The Effects of Hypercapnia on the Growth of Juvenile White Sturgeon, Acipenser Transmontanus. Aquaculture 147(3-4):293-299.

De Lary L., Loschetter A. (2010) – Evaluation des impacts en surface d’une émission de CO2 provenant d’un réservoir de stockage géologique : méthodologie. BRGM/RP-58822-FR, 106 p., 54 ill., 1ann.

DNV (2009) - CO2QUALSTORE Report Guideline for Selection, Characterization and Qualification of Sites and Projects for Geological Storage of CO2 Report no/DNV Reg No.: 2009-1425 Rev 3, 2009-11-06 Version 4

EEA (1999) - The DPSIR Framework – Environmental indicators: typology and overview – technical report n° 25 – Copenhagen, EEA, 1999 – 18 p.http://www.eea.europa.eu/publications/TEC25.

Page 68: Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques dans

Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2

66 BRGM/RP-60545-FR - Rapport d’avancement

FAO (1985) - Irrigation Water Management: Introduction to irrigation Series title: Irrigation water management, Training manuals - 1

FutureGen Alliance (2006) - Heart of Brazos Site Environmental Information Volume. 505p. http://www.futuregenalliance.org/news/evi.stm

GESIP (2008) - Guide méthodologique pour la réalisation d’une étude de sécurité concernant une canalisation de transport (hydrocarbures liquides ou liquéfiés, gaz combustibles et produits chimiques). Rapport n°2008/01, Edition de décembre 2008.

INERIS (2003) - Usine d’incinération des déchets ménagers de Nantes Valorena. Synthèse de l’évaluation des risques sanitaires réalisée par l’INERIS. http://www.valorena.fr/ers.pdf

INERIS (2005) – Méthodologie. Fiche de données toxicologiques et environnementales des substances chimiques. INERIS –DRC-01-25590-99dh283.doc.

INERIS (2006) - Retour d'expérience sur la gestion des sites pollués en France. VDSS, VCI-sols, outils génériques pour l'évaluation des sites pollués: Évaluation et perspectives. INERIS DRC-06-75999-DESP/R11

INERIS (2010) – Etat de l’art et analyse des risques pour un stockage de CO2 en aquifère salin. Rapport d’étude DRS-10-100887-12619A.

INRS (2008) - Valeurs limites d'exposition professionnelle aux agents chimiques en France. ED 984. 20 p. Disponible sur : http://www.inrs.fr/dossiers/vle.html

InVS/Afsset (2007) - Estimation de l’impact sanitaire d’une pollution environnementale et évaluation quantitative des risques sanitaires. Ed. InVS/Afsset 2007 ; 162p.

IPPC (2005) - IPPC Special Report on Carbon Dioxide Capture and Storage. Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA, 442 p.

ISO (2009) – Norme ISO 31000:2009. Management du risqué – Principes et lignes directrices

Jacquemet N., Picot G., Vong C.Q (2010a) - Intrusion de CO2 contenant des impuretés dans un aquifère d'eau potable : évaluation de l'impact par modélisation en transport réactif. Rapport final. BRGM/RP-58534-FR.

Jacquemet N., Picot-Colbeaux G., Vong C.Q., et al. (2010b) - Intrusion of CO2 and impurities in a freshwater aquifer – impact evaluation by reactive transport modelling. In : GHGT10 - 10th International Conference on Greenhouse Gas Technologies - Amsterdam, The Netherlands - 19-23/09/2010, Energy Procedia, Elsevier.

MEEDDM (2005a) - Arrêté du 29/09/05 relatif à l’évaluation et à la prise en compte de la probabilité d’occurrence, de la cinétique, de l’intensité des effets et de la gravité des

Page 69: Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques dans

Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2

BRGM/RP-60545-FR Rapport d’avancement 67

conséquences des accidents potentiels dans les études de dangers des installations classées soumises à autorisation. JO n°234 du 7 octobre 2005.

MEEDDM (2005b) - Circulaire du 29/09/05 relative aux critères d’appréciation de la démarche de maîtrise des risques d’accidents susceptibles de survenir dans les établissements dits SEVESO, visés par l’arrêté du 10 mai 2000 modifié.

MEEDDM (2010b) - Circulaire du 10 mai 2010 récapitulant les règles méthodologiques applicables aux études de dangers, à l’appréciation de la démarche de réduction du risque à la source et aux plans de prévention des risques technologiques (PPRT) dans les installations classées en application de la loi du 30 juillet 2003

Menger (2005) – Approches internationales en matière d’évaluation des risques sur site pollués : le cas des Pays-Bas. Rapport Final. BRGM/RP-54370-FR, 70 p. 2 fig, 1 tabl., 2 ann.

Nicolas G., Sillans D. (1989) - Immediate and Latent Effects of Carbon-Dioxide on Insects. Annu. Rev. Entomol. 34:97-116.

OCDE (1993) - Jeu de base d'indicateurs de l'OCDE pour l'étude de performance environnementale. OECD Environment Monographs No. (Monographies OCDE sur l'environnement) 83. OCDE Paris

Réveillère A. (2009). Enjeux technico-économiques du CSC dans les mécanismes de déclaration des émissions. BRGM/RP – 57349 - FR

Sage F. (2002) - How Terrestrial Organisms Sense, Signal, and Respond to Carbon Dioxide. Integrative and Comparative Biology 2002 42(3):469-480.

Saripalli K.P., Mahasenan N.M., Cook E.M. (2003) – Risk and Hazard Assessment for Projects Involving the Geological Sequestration of CO2. In: Gale, J, Kaya, Y, editors. Sixth International Conference on Greenhouse Gas Control Technologies; Pergamon: 2003; Vol. I, p. 511-516.

Stupfel M., Le Guern F. (1989) - Are there biomedical criteria to assess an acute carbon dioxide intoxication by a volcanic emission? Journal of Volcanology and Geothermal Research, 39 (1989) 247-264.

Titus J. E., Pagano A. M. (2002) - Decomposition of Litter from Submersed Macrophytes: The Indirect Effects of High [CO2]. Freshwater Biology 47(8):1367-1375.

Total E&P France (2008a) - Projet Pilote CO2, présentation générale du projet. EP/ECA/TEPF/DT/Pilote CO2

Total E&P France (2008b) - Projet Pilote CO2, Etude de sécurité canalisation CO2. EP/ECA/TEPF/DT/Pilote CO2

U.S. EPA (2008) – Vulnerability Evaluation Framework for Geologic Sequestration of Carbon Dioxide. EPA430-R-08-009.

Page 70: Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques dans

Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques liés au stockage géologique de CO2

68 BRGM/RP-60545-FR - Rapport d’avancement

VONG C. Q. (2009) – Analogues naturels pour l’étude de l’impact géochimique d’une fuite de CO2 : revue bibliographique. BRGM/RP-57694-FR, 58 p., 11 ill., 2 ann.

Vong C.Q., Jacquemet N., Lions J. et al. (2010a) - Impacts de l'intrusion de CO2 dans un aquifère d'eau potable et faisabilité de l'atténuation naturelle comme mesure de gestion de risques - modélisation en transport réactif. Rapport d'avancement. BRGM/RP-58284-FRn, 52 p. 24 ill.

Vong C. Q., Jacquemet N., Picot-Colbeaux G. et al. (2010b) - In : GHGT10 - 10th International Conference on Greenhouse Gas Technologies - Amsterdam, The Netherlands - 19-23/09/2010, Energy Procedia, Elsevier

Wolfe D.W., Erickson J.D. (1993) - Carbon dioxide effects on plants: uncertainties and implications for modelling crop response to climate change in Agricultural Dimensions of Global Change. H.M. Kaiser and T.E. Drennen (eds.). pp. 153-178.

Page 71: Indicateurs d’évaluation des impacts et des risques dans

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