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Alessandro VoltaAlessandro Volta découvre le méthane en 1776. Le méthane (CH4) est un gaz sans couleur, inodore, non toxique, se composant de quatre atomes d'hydrogène et un atome de carbone.
C'est le responsable des célèbres et tragiques coups de grisou. Le méthane est combustiblecombustible, et les mélanges d'environ 5 à 15 % dans l'airair sont explosifs. C'est le constituant principal du gaz naturelgaz naturel, un combustible fossilefossile. Il est libéré dans l'atmosphèreatmosphère quand la matièrematière organique se décompose dans des environnements avec de faibles niveaux d'oxygèneoxygène : marais, termites et océans, mais aussi processus digestifs des ruminants, culture du riz et sites d'enfouissement des déchetsdéchets.
Comme le dioxyde de carbone, le méthane est un gaz à effet de serregaz à effet de serre, mais c'est un composé omniprésent dans l'UniversUnivers.
Propriétés physiques du méthane
- Point triplePoint triple 90,68 K (-182,47 °C) 11,7 kPa
- Point critique 190,45 K (-82,7 °C) 4,596 MPa
- Masse volumiqueMasse volumique (à -164 °C) 415 kg/m³ sous forme gazeuse 0.717 kg/m³
- Il se liquéfie à -161,4 °C
- Il se solidifie à -182,6 °C
- Sa solubilité dans l'eau est de 0,4 ml pour 100 ml à 20 °C
- Il s'enflamme à 667 °C en présence d'oxygène.
- 1 m³ de méthane à 15 °C (gaz naturel) libère une énergieénergie de 9,89 kWh (35,6 MJ)
Le méthane est transporté par navires à une température de -162 °C et à une pressionpression voisine de la pression atmosphériquepression atmosphérique. Le méthane est considéré comme dangereux, et dans les raffineries, les torchères le brûlent pour éviter les problèmes. Les gisementsgisements fossiles de gaz naturel comportent entre 50 et 60 % de méthane. Le méthane biologique, ou biogazbiogaz, qui est produit par la fermentationfermentation anaérobie de matière organique comporte 50 à 80 % de méthane. Le biogaz produit dans les décharges pourrait être valorisé.
Contribution à l'effet de serre
Son rôle sur le climatclimat est moins important que pour le dioxyde de carbonedioxyde de carbone. On estime les émissionsémissions de CH4 à 500 Mt/an, dont 75 % de sources anthropiques. Son effet de réchauffement est 21 fois supérieur à celui du gaz carbonique.
Pourcentages des émissions :
- les zones humideszones humides : 32 % ;
- les énergies fossilesénergies fossiles : 21 % ;
- les ruminants : 16 % ;
- les déchets humains : 12 % ;
- la biomassebiomasse : 10 % ;
- les sédimentssédiments et océans : 4 % ;
- les hydrates contenant du méthane (clathratesclathrates) pourraient émettre du gaz en cas de perturbation de la température océanique et/ou du dégel de certains sols de la toundratoundra.
Sources d'émissions de méthane dans l'agriculture
Les vaches
Le méthane est un produit de la digestiondigestion incomplète lors de la fermentation gastrique des ruminants, donc ces pauvres vachesvaches ne sont pas seules en cause. Une seule vache peut émettre 100 à 500 litres de méthane par jour. Un seul bovin peut en produire environ 65 kg par année. À cela s'ajoutent les déjections qui continuent leur décomposition. Les bovins ont une mission : manger beaucoup et grossir vite. Une vache laitière en produit le double, car elle mange davantage. Et lorsqu'elle mange, elle fait des rots : imaginez 1,3 milliard de bovins qui font des rots avec du méthane... Bon, nous aussi on fait du méthane : 0,5 % du total des émissions animales sont humaines et la faunefaune sauvage en produit 5 %. Les moutons et les chèvres, en produisent encore plus.
Les bactériesbactéries méthanogènes, entre un milliard et cent milliards par millilitre de liquideliquide dans le rumenrumen, sont minuscules. Ce sont elles qui absorbent l'hydrogène et produisent le méthane. 85 % du méthane sort par la bouche et le neznez de l'animal. Le reste voyage à travers le gros intestingros intestin avant d'être libéré. On a découvert que le niveau baisse si la vache mange des aliments faciles à digérer, la luzerne par exemple ou de l'herbe jeune.
Les rizières
Elles sont à l'origine de l'émission d'une part importante du méthane. Des chercheurs du Laboratoire de microbiologie de l'IRDIRD à Marseille, en collaboration avec l'Institut International de Recherche sur le riz (IRRI), font des recherches sur l'écologieécologie des micro-organismesmicro-organismes responsables de l'émission de méthane par les rizières. Les rizières produisent environ 60 millions de tonnes/an soit 20 à 40 % des émissions. Un kilogrammekilogramme de riz correspond à l'émission de 120 g de méthane, et, pour assurer les besoins, la production de riz doit s'accroître de 60 % en trente ans : on observera donc une augmentation des quantités de matière organique (racines et chaumeschaumes de riz, engrais organiques...) se décomposant dans les sols inondés des rizières. (D'après des informations du Laboratoire de microbiologie IRD, Université de Provence, Marseille)
C'est le méthane non consommé par les bactéries qui est émis dans l'atmosphère. Les recherches ont montré que les bactéries méthanogènes et méthanotrophes sont présentes dans tous les sols de rizière mais leur densité ne reflète pas le potentiel du sol à produire ou à consommer le méthane. C'est la disponibilité en carbone organique dans le sol qui détermine la production de méthane et c'est le méthane des zones aérobiesaérobies des sols qui conditionne l'activité méthanotrophe.
Tous les sols étudiés, lorsqu'ils sont placés dans des conditions adéquates, ont un potentiel méthanotrophe supérieur au potentiel méthanogène, donc suffisant pour consommer tout le méthane produit. Des expériences dans des parcelles expérimentales de l'IRRI ont montré qu'en drainant une parcelle à deux reprises au cours d'un cycle de culture, il est possible de réduire de 80 % l'émission de méthane. Le drainagedrainage intermittent apparaît comme la solution la plus réaliste et permet de contrôler certaines maladies et prédateurs du riz.
