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CAPTURE GÉOLOGIQUE DU DIOXYDE DE CARBONE

Les scientifiques ont établi le lien entre l’augmentation de la teneur en dioxyde de carbone dans l’atmosphère et l’augmentation de la température terrestre moyenne. Le procédé CarbFix, développé en Islande, permet de piéger dans des roches souterraines du dioxyde de carbone produit par les activités humaines.

Principe du procédé CarbFix : le dioxyde de carbone $\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2{\phantom{A}}_{(\mathrm{g})}$ est dissous sous pression dans de l’eau. La solution obtenue est injectée dans des roches basaltiques entre 400 m et 500 m de profondeur. Le contact entre la solution et les roches entraîne une dissolution partielle des roches basaltiques libérant des ions $\mathrm{Mg}{\phantom{A}}^{2+}{\phantom{A}}_{(\mathrm{aq})}$ et $\mathrm{Ca}{\phantom{A}}^{2+}{\phantom{A}}_{(\mathrm{aq})}$, ainsi que la formation d’ions hydrogénocarbonate $\mathrm{HCO}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{-}{\phantom{A}}_{(\mathrm{aq})}$ et d’ions carbonate $\mathrm{CO}{\phantom{A}}_{32}{\phantom{A}}^{-}{\phantom{A}}_{(\mathrm{aq})}$. Ces ions réagissent alors entre eux pour former du carbonate de calcium $\mathrm{CaCO}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}_{(\mathrm{s})}$ ou de magnésium $\mathrm{MgCO}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}_{(\mathrm{s})}$. Le dioxyde de carbone est ainsi capturé sous forme de carbonates sous terre.
Le but de l’exercice est d’étudier quelques aspects du procédé Carbfix.

Données

• Couples acide-base des espèces chimiques liées au dioxyde de carbone aqueux :
  Couple 1 : $\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{CO}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}_{(\mathrm{aq})}/\mathrm{HCO}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{-}{\phantom{A}}_{(\mathrm{aq})}$ $p{K}_{A1}=6,4$ à 25 °C
  Couple 2 : $\mathrm{HCO}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{-}{\phantom{A}}_{(\mathrm{aq})}/\mathrm{CO}{\phantom{A}}_3{\phantom{A}}^{2-}{\phantom{A}}_{(\mathrm{aq})}$ $p{K}_{A2}=10,3$ à 25 °C
• Masses molaires moléculaires : $\mathrm{M}(\mathrm{CO}{\phantom{A}}_2)=44\mathrm{g}\cdot \mathrm{mol}{\phantom{A}}^{-1}$ ; $\mathrm{M}(\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O})=18\mathrm{g}\cdot \mathrm{mol}{\phantom{A}}^{-1}$
• Concentration standard : $c^o=1,00mol\cdot L^{-1}$
• Masse volumique de l’eau : $\rho (\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O})=1000\mathrm{g}\cdot \mathrm{L}{\phantom{A}}^{-1}$
• Couleur de solutions comportant quelques gouttes d’un indicateur coloré universel, mélange d’indicateurs colorés, en fonction du pH de...