Le méthane

Académie Des Technologies

Description

Bien que beaucoup moins concentré dans l’atmosphère que le gaz carbonique, le méthane est responsable d’une part significative du réchauffement climatique. C’est en effet un très puissant gaz à effet de serre, qui est produit de multiples façons, qu’il s’agisse de sources naturelles dans les zones humides de la planète ou qu’il s’agisse de production par les activités humaines : agriculture (élevage, cultures…) ou industrie (exploitations pétrolières et gazières…). Durant son temps, relativement court, de résidence dans l’atmosphère il subit des réactions chimiques avec d’autres gaz en trace, réactions qui déterminent entre autres le pouvoir oxydant de l’atmosphère. L’augmentation de sa concentration, parfois irrégulière mais persistante depuis plusieurs siècles, conduit donc à s’interroger sur les meilleurs moyens de lutte pour réduire ses émissions.

 

Comment identifier géographiquement les différentes sources de méthane ? Comment surveiller l’augmentation globale de la quantité présente dans l’atmosphère ? Sur quels critères penser  la réduction des différentes émissions ? Faut-il prioritairement agir contre le méthane ou contre le gaz carbonique pour lutter  contre l’effet de serre anthropique ? sont quelques-unes des questions abordées ici, dans une perspective scientifique pluridisciplinaire permettant seule d’échapper à la formulation d’idées trop simples, voire simplistes. 

Sujets

• Sciences de la nature
• Sciences de la terre
• Sciences expérimentales
• Chimie
• Chimie
• Techniques
• Automatisation et Contrôle
• Contrôle des processus
• Automatisation
• Automate
• Matériaux
• Public Health
• Medical
• Médecine
• Environment
• Santé publique
• Matériau
• Environnement
• Science de la Terre
• Ingénierie
• Sciences appliquées
• Sciences appliquées
• Ingénierie
• Sciences appliquées

Informations

• Publié par: EDP Sciences
• Date de parution: 03 février 2015
• Nombre de lectures: 0
• EAN13: 9782759817139
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 2 Mo

Extrait

ACADÉMIE DES TECHNOLOGIES
POUR UN PROGRÈS RAISONNÉ, CHOISI ET PARTAGÉ
RAPPORT
LE MÉTHANE
D’OÙ VIENT-IL ET QUEL EST
SON IMPACT SUR LE CLIMAT ?Académie des technologies
rapport
Le méthane
d’où vient-il et quel est
son impact sur le climat ?
La rédaction des chapitres 3, 4 et 5 du présent
ouvrage doit beaucoup à messieurs Olivier Boucher,
Philippe Bousquet et Jérôme Chappellaz.
L’Académie des technologies apprécie
vivement leur contribution à ses travaux.
Rapport voté par l’Académie
le 9 janvier 2013
Ce rapport est la finalisation d’une étude réalisée par un groupe de travail
de l’Académie des technologies animé par Jean-Claude André et Bernard Tardieu
(président de la commission « Énergies et changement climatique ») Rapport de l’Académie des technologies
Le méthane : d’où vient-il et quel son impact sur le climat ?
Imprimé en France
ISBN : 978-2-7598-1014-7
Tous droits de traduction, d’adaptation et de reproduction par tous procédés, réservés pour
tous pays. La loi du 11 mars 1957 n’autorisant, aux termes des alinéas 2 et 3 de l’article 41,
d’une part, que les « copies ou reproductions strictement réservées à l’usage privé du copiste
et non destinées à une utilisation collective », et d’autre part, que les analyses et les courtes
citations dans un but d’exemple et d’illustration, « toute représentation intégrale, ou partielle,
faite sans le consentement de l’auteur ou de ses ayants droit ou ayants cause est illicite »
(aliernéa 1 de l’article 40). Cette représentation ou reproduction, par quelque procédé que ce soit,
constituerait donc une contrefaçon sanctionnée par les articles 425 et suivants du code pénal.
© EDP Sciences 2014Sommaire
PRÉFACE
Le méthane est un puissant gaz à efet de serre. Malgré sa faible durée de
vie dans l’atmosphère, il a une infuence forte sur le climat et son évolution. Les
sources de méthane sont nombreuses et variées. Elles sont parfois naturelles,
parfois d’origine humaine avec de fortes et nombreuses interactions entre les
deux. La compréhension du fonctionnement de ces sources et l’analyse de l’efet
du méthane sur le climat dans le passé et maintenant mobilise des compétences
scientifques et technologiques extrêmement nombreuses.
Notre Académie a la mission et le goût d’entreprendre de telles synthèses
particulièrement transversales par rapport au champ des connaissances. La variété
des expériences et du savoir de ses membres et des éminents experts dont elle
s’entoure le lui permettent.
Ce rapport est d’une grande qualité. Il a été voté à l’unanimité en séance plénière.
Je souhaite qu’il participe à apporter de l’information et de la clarté dans les
débats qui vont préparer la prochaine Conférence sur le climat (Paris Climat),
la COP 21 en décembre 2015 à Paris.
Que tous ceux qui ont pris l’initiative de ce rapport et ont participé à sa rédaction
soient grandement remerciés.
Gérard Roucairol,
Président de l’Académie des technologies
IRapport de l’Académie des technologies
Le méthane : d’où vient-il et quel son impact sur le climat ?
SOMMAIRE
1 Remerciements
3 Résumé
7 Préambule
11 Le méthane et l’efet de serre
11 Quelques considérations générales sur le méthane atmosphérique
et son évolution
18 Les propriétés radiatives du méthane et son importance
vis-à-vis de l’efet de serre
20 Le méthane et le changement climatique à venir
23 Références
25 Sources et puits de méthane
25 Les sources de méthane
54 Les puits de méthane
57 Références
61 Méthane : des observations atmosphériques aux fux de surface
62 Les deux familles d’approches possibles pour l’estimation
des fux de méthane
67 Mesurer le méthane atmosphérique
75 L’inversion atmosphérique : une approche pour convertir
les observations atmosphériques en fux de méthane
IISommaire
77 Que nous ont appris les inversions atmosphériques
sur les fux de méthane ?
83 Quelles sont les pistes actuelles et à venir pour améliorer
notre connaissance des fux de méthane ?
86 Conclusions
88 Références
91 Évolution passée , présente et future du méthane dans l’atmosphère
91 Reconstruction et interprétation des variations paléoclimatiques
94 Variations pendant l’Holocène
95 Variations depuis la période industrielle
96 Rétroactions climatiques sur le cycle du méthane et évolution future
103 C onclusions
105 Références
107 Équivalence « carbone » du méthane
107 Protocole de Kyoto et politiques de changement climatique
109 Pouvoir de réchaufement global
110 Quel poids attribuer au méthane ?
112 Pouvoir de réchaufement global , pouvoir de température global
et autres métriques
116 Réduction ponctuelle et réduction pérenne des émissions
116 Conclusions
119 Références
IIIRapport de l’Académie des technologies
Le méthane : d’où vient-il et quel son impact sur le climat ?
121 Évolutions perceptibles en cours , recommandations
de type méthodologique et mesures « sans regret »
122 Les évolutions en cours au sein des sources et puits de méthane
132 Les zones arctiques et leurs évolutions à long terme
132 Recommandations de type méthodologique
134 Actions à mettre en œuvre à court terme « sans regret »
135 Conclusions
137 Références
139 Annexes
139 Annexe A : Les prairies comme puits de carbone
142 Annexe B : Agir sur l’alimentation des ruminants
145 Annexe C : Méthanisation et hydrogénisation à la ferme
146 Étude de l’Inra sur la production d’hydrogène
par des écosystèmes microbiens
149 Membres du groupe de travail
151 Dictionnaire
157 Sigles utilisés
159 Bibliographie
159 Publications et communications de l’Académie des technologies
160 Autres
163 Publications de l’AcadémieRemerciements
REMERCIEMENTS
Cet ouvrage doit beaucoup à Jean DENÈGRE qui , tout au long de la préparation
du plan général et des diférents chapitres , a accompagné les réfexions et a
activement contribué à les mettre en forme . La relecture et les remarques de Muriel
BEAUVAIS et de François LEFAUDEUX ont permis d’améliorer la présentation
générale et de préparer la publication de façon très efcace . Que tous trois trouvent ici
l’expression de notre très grande gratitude .
Nous souhaitons tout autant remercier les collègues qui ont contribué à éclaircir
et à approfondir certains des points abordés dans cet ouvrage , et qui , par leurs
relectures attentives , ont permis d’en améliorer tant le fond que la forme : nous
remercions ainsi très chaleureusement MM . Olivier APPERT , Patrice DESMAREST ,
Pierre FEILLET , Bruno JARRY , Jean-François MINSTER .
Nous sommes enfn très redevables à Mme Valérie MASSON-DELMOTTE et à
MM . Benjamin DESSUS et Hervé LE TREUT d’avoir accepté de relire la totalité de la
pénultième version de l’ouvrage et d’avoir permis d’en corriger et améliorer certains
points ; nous les en remercions bien sincèrement .
Nous gardons bien entendu sous notre seule responsabilité les erreurs et les
oublis qui peuvent subsister dans l’ouvrage .
Les auteurs :
Jean-Claude ANDRE , Olivier BOUCHER , Philippe BOUSQUET ,
Marie-Lise CHANIN , Jérôme CHAPPELLAZ et Bernard TARDIEU
1Rapport de l’Académie des technologies
Le méthane : d’où vient-il et quel son impact sur le climat ?
AVERTISSEMENT
Ce document utilise un certain nombre de mots techniques n’appartenant
pas au vocabulaire courant, ainsi que des sigles spécialisés. Le lecteur
trouvera en fn d’ouvrage un dictionnaire de mots techniques et un glossaire
de sigles.
2Résumé
RÉSUMÉ
Le méthane est un puissant gaz à efet de serre – dont les variations dans le
passé ont accompagné les grandes fuctuations entre cycles glaciaires et périodes
interglaciaires . Sa concentration actuelle , et plus encore future , infue de façon
déterminante sur le calendrier et l’amplitude du changement climatique en cours
et à venir .
Les sources du méthane atmosphérique sont multiples , associées aux zones
humides – que celles-ci soient naturelles ou cultivées , à l’élevage des animaux , à la
production d’énergie à partir des carburants – fossiles et renouvelables – et à divers
autres phénomènes naturels (émissions géologiques) ou pratiques humaines
(gestion des décharges). L’inconnue qui pèse actuellement le plus lourdement
sur le futur de ces sources est relative à de possibles émissions massives à partir
du pergélisol des zones humides arctiques et des hydrates de méthane marins
(clathrates). Le méthane poursuit son cycle en étant partiellement absorbé par les
sols via des processus d’oxydation bactérienne et/ou détruit dans l’atmosphère
via une chimie radicalaire mettant en jeu le radical hydroxyle OH . Ces sources et
puits sont encore trop imparfaitement quantifés .
Les fux d’échange de méthane entre ses principaux réservoirs et l’atmosphère
peuvent être mesurés directement , mais avec une représentativité locale , ou bien
être estimés à partir de mesures de concentrations de méthane dans l’air . Les
mesures de concentration reposent depuis trente ans sur les réseaux au sol , par
spectroscopie (infrarouge ou optique) ou par chromatographie en phase gazeuse .
3Rapport de l’Académie des technologies
Le méthane : d’où vient-il et quel son impact sur le climat ?
Il est maintenant possible de mesurer depuis l’espace la concentration
atmosphérique intégrée du méthane et d’en déduire ses fux de surface par utilisation
conjointe de capteurs radiométriques embarqués et de méthodes mathématiques
d’inversion du transport et de la chimie dans l’atmosphère . L’ensemble de ces
méthodes permet de mieux comprendre les évolutions actuelles de la
concentration atmosphérique et l’évolution des principaux puits et sources . Le renforcement
des réseaux de mesure reste toutefois une priorité , notamment par l’adjonction
de mesures isotopiques , de même que l’amélioration des modèles du cycle du
méthane , avec une intégration plus complète des observations dans les modèles .
Un examen plus détaillé de l’évolution passée et présente de la
concentration du méthane d