De l'air pur gr?ce à la géothermie

Des paysages vastes et vides, une nature en grande partie intacte : voilà les images idylliques que l'on associe généralement à la Mongolie ici en Europe. Mais ce n'est pas tout à fait vrai, surtout en hiver. En effet, là où vivent les gens, la vie est généralement loin d'être idyllique à cette période de l'année. Une épaisse fumée de suie recouvre les habitations et rend la respiration des habitants difficile. La pollution dans les cités atteint jusqu'à 80 fois la valeur indicative définie par l'Organisation mondiale de la santé (OMS) - une situation inacceptable, car l'air pollué y provoque également des problèmes de santé massifs.

Un potentiel en profondeur

Une solution pour sortir de cette situation critique serait de ne plus chauffer les maisons avec des poêles à charbon obsolètes, généralement sans filtre, comme c'est le cas actuellement, mais avec une énergie renouvelable et propre. Et les conditions pour cela ne sont pas si mauvaises en Mongolie. Un magma chaud sommeille dans le sous-sol, reconnaissable aux nombreuses sources chaudes qui font remonter à la surface de l'eau dont la température peut atteindre 87 degrés. En fait, la géothermie est déjà utilisée en Mongolie, par exemple pour chauffer des serres. Mais pour utiliser cette source d'énergie à plus grande échelle, il faudrait beaucoup plus d'eau que celle qui affleure à la surface de la terre. Le problème est que l'eau chaude ne circule dans le sous-sol que le long de certaines zones. Si l'on ne sait pas où se trouvent ces zones, chaque forage destiné à exploiter le précieux réservoir de chaleur se transforme en loterie.

Les habitants de Tsetserleg, dans la province d'Arkhangai, en ont fait l'expérience. Les forages réalisés jusqu'à présent ne font remonter à la surface que 40 degrés d'eau chaude. Cela suffit certes pour un bain chaud, mais pas pour chauffer une ville - et encore moins pour produire de l'électricité. C'est pourquoi les autorités locales ont d'abord été sceptiques lorsque les chercheurs de l'ETH leur ont proposé une nouvelle tentative d'exploitation de la géothermie à grande échelle dans la région.

Mais Martin Saar, professeur d'énergie géothermique et de géofluides au Département des sciences de la Terre, et Friedemann Samrock, ma?tre-assistant dans le groupe de Saar, sont confiants dans le fait que la ville pourrait être chauffée par la chaleur du sous-sol. "Les conditions à Tsetserleg sont idéales. Non seulement il y a de l'eau chaude en profondeur, mais il existe déjà un réseau de chauffage urbain pour distribuer la chaleur", explique Saar. Celui-ci est aujourd'hui alimenté par un chauffage au charbon, mais il pourrait être alimenté sans grands frais par de l'eau chaude provenant de la terre.

Des impulsions venues de l'espace

Si Saar et Samrock sont si confiants dans leur capacité à trouver les bons endroits pour exploiter les eaux souterraines chaudes, c'est pour une bonne raison : avec la magnétotellurique, ils disposent d'une méthode de mesure qui permet de montrer précisément où passent les couches aquifères en profondeur. La méthode se base sur le fait que des champs magnétiques variables dans le temps provoquent des courants de Foucault électriques dans les structures conductrices à l'intérieur de la Terre. Les variations du champ magnétique peuvent par exemple être déclenchées par le vent solaire ou par l'activité globale de la foudre. Le champ électrique induit naturellement par ces variations génère à son tour un champ magnétique secondaire que l'on peut ensuite mesurer et analyser à l'aide d'appareils de mesure appropriés à la surface de la Terre. "Les données de mesure nous montrent comment la conductivité électrique varie dans le sous-sol. Et comme les couches aquifères ont une conductivité différente de celle des roches sèches environnantes, l'analyse nous permet de voir où se trouve l'eau chaude", explique Samrock.

L'avantage est qu'en Mongolie, contrairement à la Suisse par exemple, où la densité de population est élevée, il n'y a que très peu de signaux humains perturbateurs. La première campagne de mesure de l'été dernier s'est donc déroulée rapidement. Les chercheurs ont pu installer leur système de mesure à 184 endroits différents afin de relever les structures du sous-sol. "L'été prochain, nous mènerons une deuxième campagne pour étudier plus précisément les endroits qui nous semblent particulièrement prometteurs", explique Samrock. Lors de l'évaluation des données, les géophysiciens de l'ETH peuvent faire valoir un autre point fort. Ils collaborent avec le Groupe de magnétisme terrestre et planétaire. Celui-ci dispose de procédés numériques sophistiqués qui permettent de calculer les structures du sous-sol. "Le programme de calcul de nos collègues a deux points forts : il ne part pas d'une surface terrestre plate, comme d'autres programmes, mais tient compte de la topographie. Et il est capable de représenter correctement les variations de résolution dues à une répartition irrégulière des stations de mesure", explique Samrock.

La recherche pour le développement

Mais la recherche géophysique n'est pas la seule à être centrale, le transfert de savoir l'est aussi, puisqu'il s'agit d'un projet "Research on Global Issues for Development", financé conjointement par le Fonds national suisse et la Direction pour le développement et la coopération (DDC), et auquel participe également l'Académie mongole des sciences. "Nous avons un doctorant de Mongolie dans l'équipe, qui continuera à travailler dans le pays en tant qu'expert après l'obtention de son dipl?me", explique Saar. "Et nous laisserons également l'équipement en Mongolie après la fin des campagnes de mesure, afin que les géophysiciens locaux puissent également rechercher des eaux souterraines chaudes dans d'autres régions". Cela ouvrirait la voie à une amélioration massive de la qualité de l'air en hiver en Mongolie - et en même temps à une réduction des émissions de CO₂-, il s'agit de réduire les émissions de CO2 du pays.