Les hydrates de méthane, l’hydrocarbure du futur

Rédigé le 18 juillet 2017 par | Matières premières & Energie Imprimer

Nous avons vu hier dans La Quotidienne que les hydrocarbures sont et resteront la source principale d’énergie de notre civilisation pour les décennies à venir.

Leur extraction étant vouée à être de plus en plus compliquée, toutes les innovations technologiques apportent un soulagement bienvenu à nos économies en mettant plus d’énergie sur le marché.

Les grands bouleversements, eux, ont lieu lors de la découverte de nouvelles sources d’énergie.

Ces grandes découvertes sont rares et, par définition, imprévisibles. Nous avons pourtant la chance d’en vivre une qui pourrait conduire à une transition énergétique sans précédent.

Une nouvelle source d’énergie est en passe d’arriver sur le marché. Découverts par accident dans les exploitations pétrolières et gazières au XXème siècle, les hydrates de méthane ont ensuite été repérés dans le sous-sol sibérien, puis dans les océans à la fin des années 1990.

Comme leur nom l’indique, ils contiennent du méthane (autrement dit du gaz naturel). Ils font donc partie des hydrocarbures au même titre que le pétrole et le gaz naturel.

Découvrez la glace qui brûle

Chimiquement parlant, les hydrates de méthane sont composés de molécules de méthane (CH4) prisonnières de molécules d’eau (H20). A température et pression ambiantes, ils se présentent comme des cubes de glace qui ont la particularité de brûler si on y approche une source de chaleur.

Hydrate de méthane

Combustion sur table d’hydrates de méthane

Source : USGS

Lors de la combustion, l’hydrate se décompose et largue le méthane piégé par les molécules d’eau.

En pratique, les hydrates de méthane se comportent comme un réservoir naturel d’hydrocarbure : chaque mètre cube d’hydrate contient 170 mètres cube de méthane ; un taux de compression comparable à celui obtenu dans un réservoir de GPL.

Une fois extraits de leur milieu naturel, les hydrates de méthane « dégazent » petit à petit et perdent leur méthane. La vitesse de ce dégazage est cependant suffisamment lente pour qu’une simple réfrigération à -20°C permette d’envisager leur transport sur plusieurs milliers de kilomètres sur des navires adaptés.

Leur stockage et leur transport reste plus simple et économique que celui du gaz naturel qui nécessite de lourdes infrastructures (réfrigération à -160°C et compression) pour être manipulé avec une densité énergétique acceptable.

Si vous vous intéressez aux voitures à pile à combustible et au stockage de l’hydrogène, vous savez que le stockage de l’énergie est l’obstacle principal au développement de véhicules propres.

Dans cette optique, les hydrates offrent de belles perspectives. Leur capacité à stocker puis restituer de grande quantité de gaz pourrait être mise à profit directement dans les véhicules ou dans des stations-services chargées de la distribution du carburant.

Même si des voitures roulant au méthane rejetteraient toujours du CO2, l’absence d’azote, de soufre, et d’autres composés aromatiques règleraient les problèmes de pollution locale et les dizaines de milliers de morts annuels qui lui sont imputables.

Cette fonction de vecteur énergétique, si intéressante qu’elle soit, n’est pourtant que la moindre des qualités de ces composés. Ces hydrocarbures n’ont pas simplement vocation à être fabriqués industriellement : ils sont également présents dans la nature, et pourraient devenir la source majeure d’énergie fossile d’ici le milieu du siècle.

Du « fossile renouvelable »

Les hydrates de méthane se forment naturellement lorsque du méthane se trouve en présence d’eau dans une certaine plage de température et de pression.

Leur découverte lors des premiers forages pétroliers était fortuite et une mauvaise nouvelle : ils se forment spontanément lors des forages offshore et endommagent les systèmes immergés.

Depuis, les sociétés pétrolières se battent en permanence pour éviter leur apparition dans les tubes et les valves. Vous pouvez consulter cette courte vidéo (3 minutes) pour voir à quel point leur formation est rapide lorsque les conditions sont réunies.

Lorsque l’industrie pétrolière s’est mise en quête d’hydrocarbures de substitution, l’utilisation d’hydrates de méthane a naturellement été envisagée. Pour améliorer leur exploitation à l’échelle industrielle, les premières recherches ont eu pour objectif de déterminer si, suite à leur formation, les hydrates de méthane pouvaient rester stables et s’accumuler au cours des ans.

L’objectif était bien sûr de profiter de la ressource fossile avant d’envisager de mettre à profit leur capacité de régénération. Les géologues ont cherché depuis les années 1990 les endroits propices à la présence de ces hydrocarbures sur toute la planète.

Hydrate de méthane

Bloc d’hydrate de méthane présent dans le premier mètre du sédiment océanique au large de l’Oregon.

Source : Wikimedia Commons

Des forages de test tout autour du globe ont déterminé que des gisements fossiles existent bel et bien. Les premières campagnes ont prouvé que les hydrates sont stables dans le sous-sol sibérien à une profondeur de 200 mètres seulement – une distance anecdotique pour un forage terrestre.

Ce sont toutefois les forages sous-marins qui ont soulevé le plus d’enthousiasme : des hydrates ont été découverts près des côtes sur la quasi-totalité de la planète. La grande majorité des stocks se trouve à quelques centaines de mètres de profondeur. Ils seront donc facilement accessibles aux plates-formes de forage conventionnelles.

Une surprenante abondance

Au fur et à mesure de la progression des campagnes d’exploration, les scientifiques ont affiné leurs estimations des stocks d’hydrate de méthane.

Les chiffres sont, aujourd’hui, titanesques. Grâce à l’excellente répartition des gisements sous-marins, les réserves sont estimées à l’équivalent de 1 000 000 000 000 000 m3 de méthane.

A titre de comparaison, cette quantité d’énergie représente autant que l’ensemble des réserves des énergies fossiles conventionnelles (pétrole, gaz naturel et charbon) réunies. Autrement dit, l’humanité pourrait, avec l’exploitation des hydrates de méthane, doubler purement et simplement la quantité d’énergie à sa disposition.

Bien sûr, estimer des ressources fossiles est toujours un exercice périlleux – d’autant qu’aucune exploitation commerciale n’a eu lieu pour l’instant. Impossible, aujourd’hui, de déterminer quelle proportion sera utilisable en pratique.

L’ordre de grandeur est toutefois significatif. Même si seulement 30% du volume estimé s’avère exploitable, les hydrates de méthane représenteront une part significative de notre consommation énergétique.

Nous avions eu l’occasion, dans les Quotidiennes dédiées au thorium, d’évoquer la différence entre les sources d’énergie significatives et celles plus anecdotiques.

Au vu des quantités disponibles, la quantité d’énergie apportée par ces nouveaux hydrocarbures pourra rapidement dépasser la contribution du photovoltaïque, de l’éolien, et même du nucléaire.

Rendez-vous demain dans La Quotidienne pour découvrir ce que nous pouvons attendre réellement de leur exploitation industrielle, et les dernières avancées dans ce sens.

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Etienne Henri
Etienne Henri
Il sélectionne les dossiers d’investissement en financement participatif du service Profits Réels.

Etienne Henri est titulaire d’un diplôme d’Ingénieur des Mines. Il débute sa carrière dans la recherche et développement pour l’industrie pétrolière, puis l’électronique grand public. Aujourd’hui dirigeant d’entreprise dans le secteur high-tech, il analyse de l’intérieur les opportunités d’investissement offertes par les entreprises innovantes et les grandes tendances du marché des nouvelles technologies.

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