Le méthane, un puissant gaz à effet de serre

Le méthane est un constituant majeur du gaz naturel, mais ses caractéristiques chimiques et physiques en font également un puissant gaz à effet de serre et un contributeur inquiétant au changement climatique mondial.

Méthane

Une molécule de méthane, CH₄, est composé d'un atome de carbone central entouré de quatre hydrogènes. Le méthane est un gaz incolore généralement formé de deux manières:

• Le méthane biogénique est produit par des micro-organismes décomposant certains types de sucres dans des conditions où l'oxygène est absent. Ce méthane produit biologiquement peut être rejeté dans l'atmosphère immédiatement après sa production, ou il peut être accumulé dans les sédiments humides pour être libéré plus tard..
• Le méthane thermogénique s'est formé lorsque la matière organique a été profondément enfouie sous des couches géologiques et sur des millions d'années, puis décomposée par la pression et les températures élevées. Ce type de méthane est le principal constituant du gaz naturel, qui en représente 70 à 90%. Le propane est un sous-produit courant du gaz naturel.

Le méthane biogénique et thermogénique peut avoir des origines différentes mais ils ont les mêmes propriétés, ce qui en fait des gaz à effet de serre efficaces.

Le méthane comme gaz à effet de serre

Le méthane, avec le dioxyde de carbone et d'autres molécules, contribue de manière significative à l'effet de serre. L'énergie réfléchie par le soleil sous forme de rayonnement infrarouge à plus longue longueur d'onde excite les molécules de méthane au lieu de voyager dans l'espace. Cela réchauffe l'atmosphère, suffisamment pour que le méthane contribue à environ 20% du réchauffement dû aux gaz à effet de serre, deuxième en importance derrière le dioxyde de carbone.

En raison des liaisons chimiques au sein de sa molécule, le méthane est beaucoup plus efficace pour absorber la chaleur que le dioxyde de carbone (jusqu'à 86 fois plus), ce qui en fait un gaz à effet de serre très puissant. Heureusement, le méthane ne peut durer que 10 à 12 ans dans l'atmosphère avant de s'oxyder et de se transformer en eau et en dioxyde de carbone. Le dioxyde de carbone dure des siècles.

Une tendance à la hausse

Selon l'Environmental Protection Agency (EPA), la quantité de méthane dans l'atmosphère s'est multipliée depuis la révolution industrielle, passant d'environ 722 parties par milliard (ppb) en 1750 à 1834 ppb en 2015. Les émissions de nombreuses parties développées du le monde semble maintenant s'être stabilisé, mais.

Les combustibles fossiles une fois de plus à blâmer

Aux États-Unis, les émissions de méthane proviennent principalement de l'industrie des combustibles fossiles. Le méthane n'est pas rejeté lorsque nous brûlons des combustibles fossiles, comme le fait le dioxyde de carbone, mais plutôt lors de l'extraction, du traitement et de la distribution des combustibles fossiles. Le méthane s'échappe des têtes de puits de gaz naturel, dans les usines de traitement, des vannes de pipeline défectueuses et même dans le réseau de distribution acheminant le gaz naturel vers les maisons et les entreprises. Une fois là-bas, le méthane continue de s'échapper des compteurs de gaz et des appareils fonctionnant au gaz comme les radiateurs et les poêles.

Certains accidents se produisent lors de la manipulation du gaz naturel entraînant le rejet de grandes quantités de gaz. En 2015, des volumes très élevés de méthane ont été libérés d'une installation de stockage en Californie. La fuite de Porter Ranch a duré des mois, émettant près de 100 000 tonnes de méthane dans l'atmosphère.

Agriculture: pire que les combustibles fossiles?

Aux États-Unis, la deuxième source d'émissions de méthane est l'agriculture. Lorsqu'elles sont évaluées à l'échelle mondiale, les activités agricoles occupent en fait le premier rang. Rappelez-vous ces micro-organismes qui produisent du méthane biogénique dans des conditions où l'oxygène manque? Les entrailles du bétail herbivore en sont pleines. Les vaches, les moutons, les chèvres et même les chameaux ont des bactéries méthanogènes dans leur estomac pour aider à digérer le matériel végétal, ce qui signifie qu'ils transmettent collectivement de très grandes quantités de méthane. Et ce n'est pas un problème mineur, car 22% des émissions de méthane aux États-Unis proviendraient du bétail.

Une autre source agricole de méthane est la production de riz. Les rizières contiennent également des micro-organismes producteurs de méthane, et les champs détrempés libèrent environ 1,5% des émissions mondiales de méthane. Alors que la population humaine augmente et avec elle la nécessité de cultiver des aliments et que les températures augmentent avec le changement climatique, les émissions de méthane des rizières devraient continuer d'augmenter. L'ajustement des pratiques rizicoles peut aider à atténuer le problème: le retrait temporaire de l'eau à la mi-saison, par exemple, fait une grande différence mais pour de nombreux agriculteurs, le réseau d'irrigation local ne peut pas s'adapter au changement.

Des déchets aux gaz à effet de serre

La matière organique se décomposant profondément à l'intérieur d'une décharge produit du méthane, qui est normalement évacué et rejeté dans l'atmosphère. C'est un problème suffisamment important pour que les décharges soient la troisième source d'émissions de méthane aux États-Unis, selon l'EPA. Heureusement, un nombre croissant d'installations captent le gaz et l'acheminent vers une usine qui utilise une chaudière pour produire de l'électricité avec ce gaz résiduaire..

Du méthane venant du froid

Alors que les régions arctiques se réchauffent rapidement, du méthane est libéré même en l'absence d'activité humaine directe. La toundra arctique, ainsi que ses nombreux milieux humides et lacs, contient de grandes quantités de végétation morte semblable à de la tourbe enfermée dans la glace et le pergélisol. À mesure que ces couches de tourbe fondent, l'activité des micro-organismes s'accélère et le méthane est libéré. Dans une boucle de rétroaction gênante, plus il y a de méthane dans l'atmosphère, plus il fait chaud et plus de méthane est libéré du pergélisol dégel.