|
|||||
---|---|---|---|---|---|
|
|||||
Général | |||||
Formule brute | CH4 | ||||
Nom IUPAC | Méthane (Le méthane est un hydrocarbure de formule brute CH4. C'est le plus simple composé de la...) | ||||
Numéro CAS | [74-82-8] | ||||
Apparence | gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et...) | ||||
Propriétés physiques | |||||
Masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...) moléculaire | 16,043 u | ||||
Température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et...) de fusion |
90,55 K (-182,6 °C) | ||||
Température de vaporisation |
111,75 K (-161,4 °C) | ||||
Unités du SI & CNTP, sauf indication contraire. |
Le méthane (R50) est un hydrocarbure de la famille des alcanes.
Cette molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui...) possède 1 atome (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut...) de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C,...) (C) et 4 atomes d'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.) (H).
Le méthane est le composant principal du gaz naturel (Le gaz naturel est un combustible fossile, il s'agit d'un mélange d'hydrocarbures présent...). C'est le principal constituant du biogaz (Le biogaz est le gaz produit par la fermentation de matières organiques animales ou...) issu de la fermentation (La fermentation est une réaction biochimique de conversion de l'énergie chimique contenue...) de matières organiques animales ou végétales en l'absence d'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de...). Il est fabriqué par des bactéries (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées...) méthanogènes qui vivent dans des milieux anaérobiques c'est-à-dire sans oxygène.
Le méthane est ainsi le seul hydrocarbure classique qui peut être obtenu grâce à un processus biologique naturel. Nous utilisons principalement du gaz naturel et donc du méthane fossile (Un fossile (dérivé du substantif du verbe latin fodere : fossile, littéralement...), mais l'utilisation du méthane renouvelable, aussi appelé biogaz, est en développement : Suède, Allemagne, Danemark, Viet-Nam, Cambodge, Chine, Inde...
Le méthane se dégage naturellement des zones humides peu oxygénées comme les marais (En géographie, un marais est un type de formation paysagère, au relief peu...) et les terres inondées. Il se forme aussi dans l'estomac (L’estomac (en grec ancien στόμαχος) est la...) des mammifères. C'est d'ailleurs le gaz principal des flatulences.
Des quantités importantes de méthane sont piégées sous forme d'hydrates de méthane au fond des océans (Océans stylisé Ωcéans est un documentaire français réalisé par...). Mais attention : le carbone de ce méthane fossile n'est plus (du fait de la désintégration isotopique survenue sur des dizaines de milliers d'années), le plus souvent, du carbone 14 (Le carbone 14 est un isotope radioactif du carbone, noté 14C.) (14C) mais son isotope : le carbone 12 (12C). En cas de réchauffement climatique (Le réchauffement climatique, également appelé réchauffement planétaire, ou...) important, ce 12C, pourrait être largement relargué, ce qui ne serait pas sans poser de nombreux problèmes écologiques supplémentaires. De plus il en irait de même du dioxyde de carbone (Le dioxyde de carbone, communément appelé gaz carbonique ou anhydride carbonique, est un...) (CO2) " fossile " piégé en encore plus grandes quantités au fond des océans sous forme de sels (principalement des bicarbonates)...
numéro EINECS | 200-812-7 |
Code | R50 |
Propriétés physiques | |
---|---|
Point (Graphie) triple | 90,68 K (-182,47 °C) |
11,7 kPa | |
Point critique | 190,45 K (-82,7 °C) |
4,596 MPa | |
Masse volumique (La masse volumique est une grandeur physique qui caractérise la masse d'un matériau par...) (à -164 °C) | 415 kg/m³ |
Alessandro Volta (Le comte Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta, né à Côme le...) découvre le méthane en 1776 en s'intéressant au " gaz des marais " (l'ancien nom du méthane).
C'est à cause du grisou (Le grisou (le mot vient de grégeois) est un gaz naturel qui se dégage des couches de...), 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 (La lampe à acétylène (ou lampe à carbure) est un moyen d'éclairage le plus...).
Jusqu'aux années 1970, l'impact du méthane sur le climat (Le climat correspond à la distribution statistique des conditions atmosphériques dans une...) était inconnu. En 1976, il a été démontré que le méthane était un gaz à effet de serre (L'effet de serre est un processus naturel qui, pour une absorption donnée d'énergie...).
Ce n’est qu’avec la conquête spatiale que l’on a découvert l’omniprésence de ce corps dans l’Univers.
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 (Le mot réseau (du latin retis) est apparu pour la première fois dans la langue...). La proportion de méthane présent dans le gaz naturel que nous utilisons est supérieure à 90% dans la plupart des gaz.
Le méthane biologique, ou biogaz, qui est produit par la fermentation anaérobie (On appelle milieu anaérobie un milieu où il n'y a pas présence de dioxygène (O2).) de matière organique (La matière organique (MO) est la matière carbonée produite en général par...) comporte 50 à 80 % de méthane, (60-65% généralement)
Le biogaz produit dans les décharges pourrait être (bien davantage) récupéré et valorisé sous forme d'électricité (L’électricité est un phénomène physique dû aux différentes charges électriques de la...), de chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent :...) ou comme carburant (Un carburant est un combustible qui alimente un moteur thermique. Celui-ci transforme...) automobile (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un...). Pour l'instant (L'instant désigne le plus petit élément constitutif du temps. L'instant n'est pas...), seules quelques expériences isolées (dans des fermes, des déchetteries...) ont vu le jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...), spécialement dans les régions les plus froides (nord de l'Allemagne, de la France, Scandinavie (La Scandinavie est une région située dans le Nord de l'Europe. Elle comprend, au sens le...)...), mais la rentabilité économique de ces installations est loin d'être acquise. (voir l'expérience en prison rwandaise)
Le méthane est un gaz à effet de serre qui influe sur le climat. Il absorbe une partie du rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de...) infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde...) émis par la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance...), 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 en diminuant la capacité de l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) à oxyder d'autres gaz à effet de serre (comme les fréons). Son utilisation comme combustible émet du CO2 à hauteur (La hauteur a plusieurs significations suivant le domaine abordé.) de 380 Mt/an (les émissions industrielles avoisinent 6000 Mt/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 dérèglement climatique, après le CO2 et les fréons).
Dans le passé (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble...), 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 température moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de...) de surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) de la Terre serait plus basse de 1,3°C.
Globalement, on estime les émissions de CH4> vers l’atmosphère à 500 Mt/an, dont les trois quarts proviennent de sources d’origine anthropique.
Les principales sources sont :
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 (On parle d'amplificateur de force pour tout une palette de systèmes qui amplifient les...) des émissions en cas de réchauffement.
Le gaz naturel est composé à 90% de méthane. Les fuites dans l'atmosphère lors de son extraction, de son transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus...), de son traitement et de sa distribution pourraient représenter jusqu'à 2% de la production de gaz naturel, les trois quarts de ces fuites ayant lieu chez le client (Le mot client a plusieurs acceptations :), après le compteur. De même, le gaz piégé dans les filons de charbon lors de sa formation est relâché lors de l’extraction du minerai. Si l'on ne veut pas réduire l’utilisation de ces énergies fossiles et sans un investissement massif (Le mot massif peut être employé comme :) dans les énergies alternatives (Alternatives (titre original : Destiny Three Times) est un roman de Fritz Leiber publié...), il faut donc rechercher des solutions pour limiter les fuites.
Le méthane est un produit de la digestion (La digestion est le processus au cours duquel un organisme vivant reçoit du milieu...) incomplète lors de la fermentation gastro-entérique des ruminants. Une seule vache (La vache est la femelle d'un mammifère domestique ruminant, généralement porteur de...) peut émettre 100 à 500 litres de méthane par jour. À cela s’ajoutent les déchets émis qui continuent leur décomposition (En biologie, la décomposition est le processus par lequel des corps organisés, qu'ils...) sur le sol. Une seule solution : améliorer le régime de ces animaux et éviter le stockage des déchets, qui ne peuvent pas se dessécher lorsqu’ils sont entassés.
Les lieux de stockage des déchets fermentent et émettent du méthane ; ce gaz pourrait être réutilisé comme source d’énergie.
Le méthane émis provient de la combustion incomplète des végétaux, mais surtout de leur décomposition organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant la description et l'étude d'une grande...) naturelle (comme les feuilles mortes des sous-bois).
Les hydrates contenant du méthane (clathrates) pourraient émettre du gaz en cas de perturbation de la température océanique et/ou du dégel de certains sols riches de la toundra sibérienne et canadienne, mais ces émissions sont limitées actuellement. Toutefois, une augmentation de température entraîne une augmentation de l'émission de CH4 par les clathrates. Cette source pourrait donc constituer une véritable bombe à retardement climatique en cas de réchauffement des fonds océaniques.
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 (La population mondiale désigne le nombre d'êtres humains vivant sur Terre à un...), de l’industrialisation de certains pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue...) et de la demande croissante en énergie.
Les différents mécanismes d’élimination du méthane atmosphérique retirent environ 515 Mt/an. Le principal puits à CH? est le radical hydroxyde OH- contenu dans l’atmosphère, qui contribue à 90% de la disparition de CH?. OH, agent oxydant des principaux polluants de l’atmosphère (CH?, CO, NOx (NOx, de N symbole de l'azote, O celui de l'oxygène et x représentant une...), composés organiques), provient de la dissociation photochimique de O? et de H?O. La teneur en radical hydroxyde est donc influencée par la concentration atmosphérique en CH? mais aussi par celle de ses produits, dont CO. De même, divers mécanismes affectent la teneur en OH- :
On a constaté que depuis 1750, le niveau d’OH- a diminué d’environ 20% du fait de l’augmentation en CO et CH?, 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 (TRACES (TRAde Control and Expert System) est un réseau vétérinaire sanitaire de...) 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 (La stratosphère est la seconde couche de l'atmosphère terrestre, se situant au-dessus de la...).
Il existe des moyens de diminuer les émissions de méthanes pour diminuer son action sur l'effet de serre :
Les premiers alcanes : méthane, éthane, propane (Le propane est un alcane linéaire de formule C3H8.), butane (Le butane est un hydrocarbure saturé de la famille des alcanes de formule brute C4H10. Il...), pentane (Le pentane est un alcane linéaire de formule C5H12.), hexane (L'hexane, ou n-hexane, est un hydrocarbure saturé de la famille des alcanes de formule C6H14.), heptane (L'heptane ou n-heptane est l'hydrocarbure saturé de la famille des alcanes linéaires de...), octane (L'octane est un hydrocarbure saturé de la famille des alcanes de formule brute C8H18. Il a 18...), nonane (Le nonane est un hydrocarbure linéaire de la famille des alcanes de formule brute C9H20. Il...), décane (Le décane est un alcane linéaire de formule brute C10H22 qui possède 75...)