ALERTE!!! -03- le méthane et le réchauffement climatique

Article de Christelle Guibert paru dans Ouest-France du 30 septembre 2020

Article d'André Thomas paru dans Ouest-France du 15 octobre 2020

Environnement : contribution à l'effet de serre

Le méthane est un gaz à effet de serre qui contribue au réchauffement climatique. Il absorbe une partie du rayonnement infrarouge émis par la Terre, et l'empêche ainsi de s'échapper vers l'espace. De plus, il contribue aussi indirectement à l'effet de serre, en diminuant la capacité de l'atmosphère à oxyder d'autres gaz à effet de serre (comme les fréons). Son utilisation comme combustible émet du CO₂ à hauteur de 380 Mt/an (les émissions industrielles avoisinent 6 000 Mt/an). L'influence du méthane sur le climat est moins importante que celle du dioxyde de carbone, mais est tout de même préoccupante. L'influence du méthane a longtemps été sous-estimée, son potentiel de réchauffement global (PRG) à cent ans passant de 21 dans le cadre du protocole de Kyoto, à 28 et même 34 en prenant en compte les rétroactions climatiques. Le méthane persiste moins de dix ans dans l'atmosphère, où il est détruit par des radicaux hydroxyle OH^•, mais c'est un gaz à effet de serre bien plus puissant que le CO₂, responsable, au niveau actuel de sa concentration, de quelques pour cent de l'effet de serre total à l'œuvre dans notre atmosphère. Ainsi, à titre comparatif, sur un horizon de 100 ans, relâcher une certaine quantité de méthane dans l'atmosphère a un effet sur le réchauffement climatique environ neuf fois plus important que brûler cette même quantité de méthane en CO₂. Le méthane est le deuxième gaz responsable du dérèglement climatique (forçage radiatif de 0,97 W/m² en 2011) derrière le CO₂ (1,68 W/m²), mais loin devant les fréons (0,18 W/m²) et le protoxyde d'azote (0,17 W/m²). Une molécule de méthane absorbe en moyenne 28 fois plus de rayonnement qu'une molécule de dioxyde de carbone sur une période de 100 ans; à échéance de 20 ans, son PRG est même de 67. Le méthane contribue pour 20 % au réchauffement en cours (contre 70 % pour le CO₂), parce que, malgré sa concentration beaucoup plus faible, son potentiel de réchauffement global (PRG) est 28 fois plus élevé.Hausse continue des émissions de méthane depuis 2007 (+9 % par an), avec une forte accélération depuis 2014. Ces émissions atteignaient 596 Mt en 2017, dont 60 % dues aux activités humaines : agriculture et déchets 227 Mt (38 %), production et utilisation de combustibles fossiles 108 Mt (18 %), biomasse et biocarburant 28 Mt (5 %). Elles proviennent pour 193 Mt (32 %) d'Asie, dont 56 Mt (9 %) de Chine... et 30 Mt d'Europe. L'agriculture et les déchets ont contribué à hauteur de 60 % à la hausse des émissions mondiales, l'exploitation du pétrole et du gaz à plus de 20 %, et celle du charbon à plus de 10 %.

Origine des émissions

Globalement, les émissions de méthane vers l’atmosphère sont estimées entre 500 et 900 Mt/an, dont les trois quarts sont d’origine anthropique. Les principales sources sont, par ordre décroissant d'importance quantitative, estimées comme suit :

• 1/ la fermentation anaérobie sous l'eau (32 % des émissions) : elle a surtout lieu dans les zones humides (naturelles ou artificielles avec en particulier les rizières et les barrages hydroélectriques qui ont inondé des forêts ou accumulé une importante charge organique. Il peut aussi s'agir d'estuaires devenus dystrophes ou de n'importe quelle zone d'accumulation de pollution organique, décharge par exemple). Les marais, les mangroves tropicales et les rizières sont sujets à l’action d'archées méthanogènes en milieu anaérobie.

La température agit sur les émissions, qui atteignent leur valeur maximale entre 37 °Cet 48 °C, d’où une amplification des émissions en cas de réchauffement.

L'analyse des gaz piégés il y a 10 000 ans dans les glaces polaires et l'étude du rapport isotopique carbone 13/carbone 12 du carbone de ces molécules de méthane (δ¹³CH₄) ont montré un doublement des taux de CH₄ lors de la dernière transition glaciaire-interglaciaire. Ce doublement est dû, à près de 50 %, aux régions marécageuses tropicales, renforcées par les émissions des tourbières boréales favorisées par la transition climatique ;

• 2/ les énergies fossiles (21 % des émissions) : le gaz naturel est composé à 90 % de méthane. Les fuites dans l'atmosphère lors de son extraction, de son transport, de son traitement et de sa distribution pourraient représenter jusqu'à 2 % de la production de gaz naturel.

Plusieurs études scientifiques ont montré que les émissions de méthane dues à l'exploitation de gaz de schiste sont beaucoup plus élevées que celles des gisements de gaz conventionnels au point que l'empreinte en équivalent CO₂ d’un puits de gaz de schiste en 20 ans serait de 20 à 50 % plus élevée que si on avait utilisé du charbon pour produire la même quantité d'énergie.

De même, le gaz piégé dans les filons de charbon lors de sa formation (le grisou) est relâché lors de l'extraction du minerai.

• 3/ les ruminants (éructations, flatulences, fumiers et lisiers) : dans les années 1990, on montre que les élevages bovins, via leur digestion et leur fumier, contribuent significativement aux émissions mondiales de méthane (environ 16 % vers 2010). En France, en 2008 l'élevage était la source (fumier d'étable compris) de 80 % du méthane émis (contre 69 % en 1990, avec un accroissement relatif de 4,6 % en 18 ans). L'élevage lui-même serait responsable de 92 % des émissions nationales de méthane (dont 70 % sont dues à la fermentation entérique et 30 % aux émanations des lisiers).

Une seule vache peut émettre 100 à 500 litres de méthane par jour (5 % venant des flatulences et 95 % d'éructations liées à la rumination),

Les excréments (fumier d'étable) qui continuent leur décomposition avec une méthanisation plus ou moins anaérobie selon le contexte sont aussi source de méthane.

4/ les déchets humains (11 % des émissions) : les décharges fermentent et   émettent de grandes quantités de méthane ; ce biogaz peut être utilisé comme source d’énergie. Les égouts peuvent aussi en émettre ;

• 5/ la biomasse (10 % des émissions) ; le méthane émis provient surtout de l'oxydation incomplète des végétaux, lors de certains processus de décomposition organique naturelle (comme les feuilles mortes des sous-bois accumulées sous l'eau, fermentation de vases riches en matière organique) ; certaines espèces (termites) peuvent produire des quantités significatives de méthane ; l'utilisation de la biomasse comme source d'énergie est aussi source de quelques fuites de CH₄ dans l'air ;
• 6/ les sédiments et les océans (4 % des émissions, mais qui pourrait fortement augmenter) : 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. Ces émissions sont actuellement limitées mais le réchauffement global entrainera une augmentation de l'émission de CH₄ par les clathrates (dont en périphérie des calottes polaires). Cette source pourrait donc constituer une véritable « bombe à retardement climatique » en cas de réchauffement des fonds océaniques et des calottes glaciaires ;

• 7/ les pergélisols : ils contiennent du méthane, libéré quand le climat se réchauffe. Dans les années 2000, une étude internationale (2003-2008) dans les eaux du plateau arctique de Sibérie orientale (plus de deux millions de kilomètres carrés) a montré que les pergélisols immergés perdent du méthane, plus et plus vite que prévu par les modèles: durant 5 ans, plus de 50 % des eaux de surface et plus de 80 % des eaux profondes étudiées présentaient un taux de méthane environ huit fois supérieur à la normale. Le taux actuel moyen de CH₄ en Arctique est au tout début du xxi^e siècle d'environ 1,85 ppm, soit la plus élevée depuis 400 000 ans. Un taux encore plus élevé au-dessus du plateau arctique sibérien oriental, signe d'instabilité dans le permafrost immergé.

• 8/ les inlandsis : en 2018, ils ne sont toujours pas comptabilisés dans les « budgets » mondiaux du méthane, mais il est démontré depuis peu que des écosystèmes microbiens assez actifs existent sous la calotte polaire arctique, alimentés par d'anciens sols organiques, chaque été, quand l'eau liquide est présente; cette matière organique provient des anciennes zones humides, toundra et tourbières qui prospéraient là lors des interglaciaires précédents). Des indices (paléo-climatiques notamment) laissent cependant penser que ce CH₄ pourrait amplifier le réchauffement climatique. Ce méthane pouvant influencer les cycles biogéochimiques planétaires, des scientifiques appellent à accélérer l'étude de la biogéochimie des écosystèmes microbiens sous-glaciaire ; ces études ont commencé sous le glacier Russel en limite ouest du Groenland, où du méthane est abondamment produit par des bactéries, mais en partie consommé par d'autres bactéries (méthanotrophes). Lors des deux étés 2012 et 2013, en conditions aérobies (qui n'existent que localement), plus de 98 % du méthane de l'eau sous-glaciaire échantillonnée était consommé par des microbes méthanotrophes (en environ 30 jours d'incubation à +/- 4 °C). À chaque saison chaude se forment sous l'indlandsis des réseaux de ruisseaux, de torrents, tunnels, lacs, etc d'où émergent des "bouffées" d'eaux sursaturées en méthane (CH₄ (aq)) qui perdent ensuite une grande partie de ce CH₄ dans l'air (l'« évasion atmosphérique » est dans cette région le principal puits de méthane une fois que le ruissellement atteint la bordure de la calotte de glace). Pour la zone étudiée, la première estimation de ce flux saisonnier était de 6,3 tonnes (moyenne ; allant de 2,4 à 11 tonnes) de CH₄ dissous (CH₄aq) transporté latéralement depuis le dessous de la calotte glaciaire.

 

 

 

A nos Deux Amoureux pour lesquels leur RE-chauffement est le Bonheur