Hydrate de méthane
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Composé organique naturellement présent dans les fonds marins et les talus continentaux, ainsi que dans le pergélisol des régions polaires, mais difficilement exploitable (surtout en fond marin), les hydrates de méthane sont une source potentielle d'énergie fossile (L'énergie fossile désigne l'énergie que l'on produit à partir de roches issues de la fossilisation des êtres vivants : pétrole, gaz naturel et houille. Elles sont présentes en quantité...) pour remplacer le pétrole (Le pétrole est une roche liquide carbonée, ou huile minérale. L'exploitation de cette énergie fossile est l’un des piliers de l’économie industrielle...).

Appelé familièrement " glace qui brûle " ou " glace de méthane ", ce composé glacé est inflammable : il s'agit en effet d'une fine " cage " de glace (La glace est de l'eau à l'état solide.) dans laquelle est piégé du méthane (Le méthane est un hydrocarbure de formule brute CH4. C'est le plus simple composé de la famille des alcanes. C'est un gaz que l'on trouve à l'état naturel et qui est produit par des organismes vivants. Il est...) (un clathrate) issu de la décomposition (En biologie, la décomposition est le processus par lequel des corps organisés, qu'ils soient d'origine animale ou végétale dès l'instant qu'ils sont privés de vie,...) de matière organique (La matière organique (MO) est la matière carbonée produite en général par des êtres vivants , végétaux, animaux, ou...) relativement récente (par rapport à celle qui a donné le pétrole et le gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de volume propre : un gaz tend...) naturel) effectuée par des bactéries (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées par une absence de noyau et d'organites. La plupart des bactéries possèdent une paroi cellulaire glucidique, le...) anaérobies.

La structure des hydrates de méthane

L'hydrate de méthane (Composé organique naturellement présent dans les fonds marins et les talus continentaux, ainsi que dans le pergélisol des régions polaires, mais difficilement exploitable...) est formé de molécules d'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) formant (Dans l'intonation, les changements de fréquence fondamentale sont perçus comme des variations de hauteur : plus la fréquence est élevée, plus la hauteur perçue est haute et inversement. Chaque voyelle se caractérise...) des cages dodécaèdriques qui piègent des molécules de gaz comme le méthane, le sulfure (En chimie, un sulfure est un composé chimique ou la combinaison de soufre avec un degré d'oxydation de -2, avec un autre élément chimique ou un de ses radicaux. Certains composés covalents du...) d'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.) (gaz tous deux présents dans l'hydrate remonté par le navire (Un navire est un bateau destiné à la navigation maritime, c'est-à-dire prévu pour naviguer au-delà de la limite où cessent de s'appliquer les règlements techniques de sécurité de...) Sonne). Ces cages peuvent stocker de considérables quantités de gaz (par exemple 164 centimètres cubes de méthane dans 1 centimètre (Un centimètre (symbole cm) vaut 10-2 = 0,01 mètre.) cube (En géométrie euclidienne, un cube est un prisme dont toutes les faces sont carrées. Les cubes figurent parmi les solides les plus remarquables de l'espace. C'est un des cinq solides de Platon, le seul ayant exactement 6...) d'hydrate).

Réservoirs naturels

Les hydrates de méthane sont stables à basse température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud, provenant du transfert de...) et forte pression (La pression est une notion physique fondamentale. On peut la voir comme une force rapportée à la surface sur laquelle elle s'applique.). Ces conditions se rencontrent dans deux milieux très différents.

Réservoir océanique

Du méthane est stocké sous forme d'hydrates de méthane dans les sédiments du fond des océans au niveau des talus continentaux, à des profondeurs de quelques centaines de mètre (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international (SI). Il est défini, depuis 1983, comme la distance parcourue...).

Réservoir continental

On trouve également des hydrates de méthane dans le permafrost des régions circumpolaires de l'Eurasie et de l'Amérique (L’Amérique est un continent séparé, à l'ouest, de l'Asie et l'Océanie par le détroit de Béring et l'océan Pacifique; et à l'est, de...).

Inventaire

Depuis les premières estimations dans les années 1970, la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une collection ou un groupe de choses.) d'hydrate de méthane dans le réservoir océanique a été révisée à la baisse mais reste considérable. Selon une estimation récente [1], cette quantité serait comprise entre 1 et 5 × 1015 m³ de gaz, soit entre 0,5 et 2,5 × 1012 tonnes de carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.). La quantité d'hydrates de méthane dans le réservoir continental est moins bien connue. La surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent...) relativement faible (10 millions de km²) occupée par le permafrost laisse supposer qu'elle est moindre que dans le réservoir océanique.

Applications

Source potentielle d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.)

Les réserves d'hydrate de méthane sont si considérables que de nombreuses compagnies pétrolières s'y interessent. Mais la récupération de ce composé est difficile et coûteuse et les difficultés technologiques qui en résultent sont actuellement loin d'être résolues. Les Japonais, qui ont un besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes catégories : les besoins primaires,...) désespéré de nouvelles sources d'énergie, ont beaucoup investi dans le domaine, sans résultats probants.

Il existe un cas particulier où des hydrates de méthane ont pu être exploités. Le gisement de Messoyakha, un petit champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) de gaz peu profond en Sibérie occidentale, présentait la particularité de se situer juste à la limite de stabilité des hydrates de méthane. En conséquence, sa partie basse était un gisement de gaz "normal" (du gaz libre dans du sable) tandis que le haut était rempli d'hydrates. L'exploitation du gaz conventionnel a réduit la pression et a déstabilisé les hydrates, dont le méthane a alors pu être utilisé.

L'exploitation des hydrates de méthane poserait de sérieux problèmes en matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état...) d'effet de serre (L'effet de serre est un processus naturel qui, pour une absorption donnée d'énergie électromagnétique, provenant du Soleil (dans le cas des corps du système solaire) ou d'autres étoiles (dans le cas...). Leur combustion (La combustion est une réaction chimique exothermique d'oxydoréduction. Lorsque la combustion est vive, elle se traduit par une flamme voire une explosion.) émet en effet du CO2, mais pas plus que le gaz naturel (Le gaz naturel est un combustible fossile, il s'agit d'un mélange d'hydrocarbures présent naturellement dans des roches poreuses sous forme gazeuse.) (et moins que le charbon et le pétrole). En revanche, en exploitant les hydrates du fond des mers, il est très probable que l'on ferait remonter de grandes quantités de méthane dans l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) (cela équivaudrait à exploiter du gaz naturel avec des fuites énormes), or le méthane a un pouvoir beaucoup plus élevé que le CO2 en tant que gaz à effet de serre (Une serre est une structure généralement close destinée à la production agricole. Elle vise à soustraire aux éléments climatiques les cultures produites pour...).

Transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus souvent en utilisant des véhicules et des voies de communications (la route, le canal ..). Par assimilation, des actions de déplacements...) du méthane

L'exploitation des hydrates de méthane ne se limite pas aux fonds sous marins. En effet, les hydrates de méthane sont une bonne alternative pour le transport du méthane sur des distances relativement longues. Ainsi, on réduirait grâce aux hydrates de méthane le transport très dangereux du gaz naturel liquéfié (Le gaz naturel liquéfié (abrégé en GNL) consiste simplement en du gaz naturel (composé essentiellement de Méthane) condensé à l’état liquide...) ou encore la construction de pipe-line. De plus, le transport des hydrates par bateau (Un bateau est une construction humaine capable de flotter sur l'eau et de s'y déplacer, dirigé ou non par ses occupants. Il répond aux besoins du transport maritime ou fluvial, et permet diverses activités telles que le...) est beaucoup moins demandant en énergie que le gaz naturel liquéfié puisque les conditions de température et de pression sont moins difficiles à atteindre.

Certains procédés industriels sont en développement pour permettre de transformer le méthane gazeux en hydrates pour son transport entre le gisement et le centre de consommation.

La technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) développée (En géométrie, la développée d'une courbe plane est le lieu de ses centres de courbure. On peut aussi la décrire comme...) à l'aide des hydrates de méthane pourrait être transposée au CO2. Ainsi, on pourrait "emprisonner" le CO2 dans de la glace (comme le méthane) et former ainsi des hydrates de CO2. Ceci pourrait permettre de garder sous pression les gisements d'hydrates de méthane sous marins si ils deviennent exploitables et ainsi limiter aussi le dégagement du CO2 dans l'atmosphère.

Hydrates de méthane et changement climatique

On craint que le réchauffement climatique (Le réchauffement climatique, également appelé réchauffement planétaire, ou réchauffement global, est un phénomène d'augmentation de la température moyenne des océans et de...) puisse élever la température des fonds marins de telle façon qu'une partie des hydrates "fonde", ce qui relâcherait énormément de méthane dans l'atmosphère, lequel viendrait à son tour augmenter l'effet de serre, d'où un effet d'emballement.

Hypothèses liées au "triangle (En géométrie euclidienne, un triangle est une figure plane, formée par trois points et par les trois segments qui les relient. La...) des Bermudes (Les Bermudes sont un archipel d'Amérique du Nord, Territoire britannique d'outre-mer.)"

Les hydrates de méthane sont une explication proposée pour la perte de nombreux navires dans le "triangle des Bermudes" (qui a servi de cadre à bien des théories ésotériques ou conspirationnistes) : la région possèderait d'importantes quantités d'hydrates de méthane peu stables, et de temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) à autres, du gaz serait relâché. Si un navire se trouve par malchance à cet endroit pendant une éruption, il se retrouve dans de l'eau "gazeuse" et ne flotte plus - il coule alors à pic en raison de la flottaison qui s'en trouve diminuée. Cette force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale « cardinale » équivalent au courage (cf. les...) de flottaison équivaut au volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) d'eau déplacé sous la ligne de flottaison du navire. Si de l'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et incolore. Du fait de la diminution de la pression de l'air avec l'altitude,...) s'y trouve la densité (La densité ou densité relative d'un corps est le rapport de sa masse volumique à la masse volumique d'un corps pris comme référence. Le corps de référence est l'eau pure à 4 °C...) équivalente est diminuée donc le poids (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la Terre sur un corps massique en raison uniquement du voisinage de la Terre. Elle est égale à...) de l'eau déplacée. Le navire cale et finit par couler s'il s'enfonce au-delà de la limite de la coque.

De plus, il a été expérimenté qu'un faible taux de méthane dans l'air soit de l'ordre de 1 % à 3 % est suffisant pour faire étouffer un moteur (Un moteur (du latin mōtor : « celui qui remue ») est un dispositif qui déplace de la matière en apportant de la puissance. Il effectue ce travail à partir d'une énergie...) à piston d'avion (Un avion, selon la définition officielle de l'Organisation de l'aviation civile internationale (OACI), est un aéronef plus lourd que l'air, entraîné...) ce qui expliquerait la disparition d'avions dans cette zone alors qu'ils auraient éventuellement passé (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble des configurations successives du monde et s'oppose au futur sur une échelle...) à travers une nappe de méthane émanant de la mer (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.). (Reste à savoir si l'effet est le même pour un moteur à réaction). (Source de ce dernier paragraphe: Documentaire sur Discovery Channel).

Une découverte étonnante !

En juillet 1996, le navire de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche...) Sonne, en mission dans l'océan Pacifique (L'océan Pacifique, qui s'étend sur une surface de 180 000 000 km², est l'océan le plus vaste du globe terrestre. Il comprend entièrement...), a remonté, d'une profondeur de 785 m, 500 kg d'une sorte de glace composée d'eau et de méthane. Il s'agissait d'hydrate de méthane stable aux fortes pressions qui régnent au fond des océans mais libèrent, à l'air libre, du méthane que l'on peut enflammer et ne laissant comme résidu qu'une flaque d'eau ! Les hydrates de méthane ne sont pas rares ; il en existe dans tous les océans. On estime aujourd'hui que les fonds océaniques contiennent ainsi deux fois plus de carbone que la totalité des gisements connus de gaz naturel, de pétrole et de charbon.

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