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LE  METHANE

Quelques propriétés

   H
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 H-C-H
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   H

• Aux conditions normales de température et de pression, c'est un gaz plus léger que l'air, incolore et inodore. Il se liquéfie à -161,4 °C et se solidifie à -182,6 °C.

• La densité du méthane liquide est de 0,415 à -164 °C.

• Sa solubilité dans l'eau est de 0,4 ml pour 100 ml d'eau à la température de 20 °C, cette solubilité dans l'alcool est de 47 ml à la même température et de 104 ml à 10 °C dans l'éther, toujours pour le même volume de 100 ml.

• Le méthane est un combustible. Il s'enflamme à 667 °C en présence d'oxygène. La réaction de combustion du méthane s'écrit :

• 1 m³ de méthane à 15 °C (gaz naturel) libère une énergie de 9,89 kWh (35,6 MJ)

• Le méthane est transporté par navires (méthaniers) à une température de -163 °C et à une pression voisine de la pression atmosphérique. Les réservoirs sont construits sur le principe de la « bouteille thermos » et leur capacité peut aller jusqu'à 40 ou 50 000 m³ de gaz liquide par réservoir. Le méthane liquide est aussi appelé GNL, gaz naturel liquide. Le volume du méthane à l'état gazeux est égal à 600 fois son volume à l'état liquide, à pression atmosphérique.

• Le méthane est considéré comme très dangereux, car il explose facilement, dans les raffineries. Les torchères le brûlent pour éviter les problèmes. Ce point doit être modifié pour récupérer le méthane dans des conditions de sécurité correctes. C'est une explosion due au méthane qui a soufflé la raffinerie Total de l'étang de Berre en 1992.

Histoire

Alessandro Volta découvre le méthane en 1776 en s'intéressant au « gaz des marais » (l'ancien nom du méthane).

C'est à cause du grisou, responsable (encore de nos jours) de trop nombreuses catastrophes minières que furent mises au point, les lampes de sécurité dans les mines de charbon, et notamment la lampe à acétylène.

Jusqu'aux années 1970, l'impact du méthane sur le climat était inconnu. En 1976, il a été démontré que le méthane était un gaz à effet de serre.

Ce n’est qu’avec la conquête spatiale que l’on a découvert l’omniprésence de ce corps dans l’Univers.

Utilisation

Les gisements fossiles de gaz naturel comportent entre 50 et 60 % de méthane, le gaz naturel brut est épuré avant d'être injecté sur le réseau de distribution. La proportion de méthane présent dans le gaz naturel que nous utilisons est supérieure à 97% dans la plupart des gaz.

Le méthane biologique, ou biogaz, qui est produit par la fermentation anaérobie de matière organique comporte 50 à 80 % de méthane, (60-65% généralement)

De même, le biogaz produit dans les décharges pourrait être (bien davantage) récupéré et valorisé sous forme d'électricité, de chaleur ou comme carburant automobile. Pour l'instant, seules quelques expériences isolées (dans des fermes, des déchetteries,...) ont vu le jour, spécialement dans les régions les plus froides (nord de l'Allemagne, de la France, Scandinavie,...) (voir l'expérience en prison rwandaise)

Contribution à l'effet de serre

Le méthane, gaz à effet de serre

Le méthane est un gaz à effet de serre qui influe sur le climat. Il absorbe une partie du rayonnement infrarouge émis par la Terre, et l'empêche ainsi de s'échapper vers l'espace. Ce phénomène contribue au réchauffement de la Terre.

De plus il contribue aussi indirectement à l'effet de serre par le fait qu'il diminue la capacité de l'atmosphère à oxyder d'autres gaz à effet de serre (comme les fréons), et sa combustion fournit du CO2 à hauteur de 380Tg /an (les émissions industrielles avoisinent 6000Tg/an), et de la vapeur d’eau, autre gaz à effet de serre important.

L'influence du méthane sur le climat est moins importante que celle du dioxyde de carbone mais elle est quand même préoccupante. Une molécule de méthane absorbe 24 fois plus de rayonnement qu'une molécule de dioxyde de carbone. Le méthane est considéré comme le 3e gaz responsable du déréglement climatique, après le CO₂ et les fréons).

Dans le passé, le taux de méthane dans l'atmosphère a varié comme la température. La concentration de méthane a augmenté d'environ 150 % depuis 1750 et atteint aujourd'hui un taux inégalé dans l'histoire. Cette augmentation est principalement due aux activités humaines.

On estime que sans sa présence, la témpérature moyenne de surface de la Terre serait plus basse de 1.3°C.

Sources de méthane

Globalement, on estime les émissions de CH4 vers l’atmosphère à 500Tg/an, dont les ¾ proviennent de sources d’origine anthropique.

Les principales sources sont :

• Les zones humides : 32% des émissions.

Les marais, les mangroves tropicales et les rizières, sont sujets à l’action de bactéries méthanogènes en milieu anaérobie. La température a une incidence sur les émissions, qui atteignent leur valeur maximale entre 37°C et 48°C, d’où une amplification des émissions en cas de réchauffement.

• Les énergies fossiles : 21% des émissions

Le gaz naturel est composé à 90% de méthane. Des fuites lors de son extraction, de son transport, de son traitement et de sa distribution font qu’environ 2% de la production de gaz naturel s’échappe vers l’atmosphère. De même, le gaz piégé dans les filons de charbon lors de sa formation est relâché lors de l’extraction du minerai. On ne peut pas réduire l’utilisation de ces énergies fossiles du fait du manque d’énergies alternatives, il faut donc rechercher des solutions pour limiter les fuites.

• Les ruminants : 16% des émissions.

Le méthane est un produit de la digestion incomplète lors de la fermentation gastro-entérique des ruminants. A cela s’ajoutent les déchets émis qui continuent leur décomposition sur le sol. Une seule solution : améliorer le régime de ces animaux et éviter le stockage des déchets, qui ne peuvent pas se dessécher lors qu’ils sont entassés.

• Les déchets humains : 12% des émissions

Les lieux de stockage des déchets fermentent et émettent du méthane, ce gaz pourrait être réutilisé comme source d’énergie.

• La biomasse : 10% des émissions

Le méthane émis provient de la combustion incomplète des végétaux.

• Les sédiments et océans : 4% des émissions

Les hydrates contenant du méthane peuvent émettre du gaz en cas de perturbation de la température et du dégel des sols riches de la toundra sibérienne et canadienne, mais n’est pas une source actuellement très efficace d’émissions.

Les variations futures de ces émissions restent incertaines, on prévoit cependant une augmentation des apports de l’énergie fossile, des déchets et des sources agricoles, du fait du développement de la population mondiale, de l’industrialisation de certains pays et de la demande en énergie croissante.

Les puits de méthane

Les différents mécanismes d’élimination du méthane atmosphérique retirent environ 515Tg/an. Le principal puits à CH4 est le radical OH contenu dans l’atmosphère, qui contribue à 90% de la disparition de CH4. OH, agent oxydant des principaux polluants de l’atmosphère (CH4, CO, NOx, composés organiques), provient de la dissociation photochimique de O3 et de H2O. La teneur en radical hydroxyde est donc influencée par la concentration atmosphérique en CH4 mais aussi par celle de ses produits, dont CO. De même, divers mécanismes affectent la teneur en OH : - l’augmentation de concentration urbaine en NOx engendre plus de formation d’O3 et donc plus de dissociation en OH - la chute de la concentration d’O3 stratosphérique induit plus de rayonnement UV atteignant la troposphère et donc plus de dissociation d’O3 troposphérique - l’augmentation de la vapeur d’eau résultant de l’augmentation de la température moyenne produit plus de nuages bloquant les flux de protons, effet réduisant la formation d’OH, et plus de vapeur d’eau, réactif de formation d’OH On a constaté que depuis 1750, le niveau d’OH a diminué d’environ 20% du fait de l’augmentation en CO et CH4, et est aujourd’hui stable. D’ici 2050, ce niveau devrait encore diminuer de 25%, ce qui aura un impact important sur les teneurs en éléments traces gazeux. Les 10% restants sont dus à l’oxydation du méthane en terrain sec par des bactéries méthanotrophes qui l’utilisent comme source de carbone, ainsi que par son transfert vers la stratosphère.

Réduire les émissions de méthane

Il existe des moyens de diminuer les émissions de méthanes pour diminuer son action sur l'effet de serre :

• capter le méthane émis au niveau des décharges d'ordures ou stations d'épuration et l'utiliser au lieu de le brûler en torchère.
• capter et utiliser le méthane produit au niveau des élevages.
• récupérer le méthane émis lors de l'exploitation minière.
• sélectioner des espèces de riz moins productrices de méthane et utiliser moins de fertilisants, drainer régulièrement les eaux.

• au niveau personnel :
  • réduire sa consommation de viande (en particulier bovine)

Source  : Wikipedia, rubrique méthane. Article à diffusion libre et anonyme