L'hydrate de méthane pourrait-il un jour supplanter les énergies fossiles actuelles?
2. Formation de l'hydrate de méthane
A. Le méthane​
Le méthane se forme à partir de la décomposition de matières organiques provenant de restes animaux ou végétaux accumulés dans des couches de sédiments. Ces transformations ne sont possibles que dans des endroits privés d’oxygène de l’air, c’est-à -dire sous la terre ou sous l’eau.
Le méthane peut se former de deux façons différentes :
- De manières biogénique, c’est-à -dire par l’action de bactéries méthanogènes qui vont fermenter la matière organique et la transformer en méthane, en absence de dioxygène. C’est la manière la plus répandue. On parle alors de bactérie anaérobie.​
Ici, les bactéries méthanogènes vont fermenter les restes de planctons et détritus organiques pour donner du méthane en gris.
Schéma montrant la première formation du méthane
(tiré du site www.manicore.com)
- De manière thermogénique, très rare, c’est-à -dire par l’action de la température et de la pression du sol qui va décomposer le kérogène ou le pétrole en méthane. Les bactéries ne jouent aucun rôle dans ce processus.
Les marécages, les sous-sols et les fonds océaniques sont des endroits propices à la formation de méthane.
B. L’hydrate de méthane
Une fois le méthane formé, celui-ci va migrer vers la surface à cause de la pression exercée sur lui.
Si le méthane est bloqué par une roche imperméable, on peut assister à la formation d’hydrocarbures comme le pétrole. Autrement, si le méthane rencontre de l’eau, que la pression est importante, et la température inférieure à cinq degrés Celsius, il peut s’associer à l’eau. Celle-ci doit être saturée, c’est-à -dire qu’elle ne peut plus dissoudre le méthane. Des hydrates vont alors se former et créer l’hydrate de méthane.
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Ces phénomènes sont possibles notamment dans :
- le pergélisol : le sol gelé en permanence dans la partie nord du globe, au-delà du cercle polaire arctique. On trouve notamment du pergélisol au Groenland, dans le nord du Canada, en Sibérie ou en Alaska.
Schéma montrant les différentes strates du pergélisol au nord de l’Alaska (tiré du site www.manicore.com)
Ci-dessus, nous voyons en gris la zone où l’hydrate de méthane peut potentiellement se former grâce à une certaine stabilité du milieu. La zone rayée est le pergélisol. Cette zone s’étale sur quelques centaines de mètres. L’augmentation de la température lorsque l’on descend en profondeur est due à la chaleur géothermique.
- les fonds océaniques souvent proches des terres, c’est-à -dire les talus continentaux.
Schéma montrant les possibles endroits de formation dans les talus continentaux
(tiré du site www.ggl.ulaval.ca)
Ci-dessus, nous voyons que l’hydrate de méthane se forme aux alentours de mille mètres de profondeur dans le talus continental. C’est la « zone de stabilité ». Cette zone de stabilité est caractérisée par une température inférieure à dix degrés Celsius et une pression atmosphérique comprise entre 100 et 200 atmosphères normales (atm). C’est considérable. C’est entre 100 et deux 200 fois la pression atmosphérique moyenne sur la latitude de Paris au niveau de la mer, par exemple.
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La zone de stabilité où peut se former l’hydrate de méthane dans les talus continentaux peut être donc être définie par une pression importante (100 à 200 atm), une température avoisinant les 5 degrés Celsius et une profondeur aux alentours de 1000 mètres.
Traduction
Coastal plain : plaine côtière
Prudhoe Bay : zone du nord de l’Alaska (Etats-Unis)
Permafrost : pergélisol
Methane Hydrate Stability Zone : zone de stabilité de l’hydrate de méthane (HSZ)
Depth in meters : profondeur en mètre
Explications​
P : Pression (atm), on voit que la pression augmente en milieu océanique lorsque l’on descend en profondeur.
T° : Température en degrés Celsius. Celle-ci augmente lorsque'on descend en profondeur dans la croûte continentale. En milieu océanique, c’est l’inverse, elle baisse quand on descend en profondeur.
