Les principales sources du méthane atmosphérique, l'un des principaux gaz à effet de serre

L'entrée du musée donne dans une cour des bâtiments de l'ancienne abbaye royale dont on voit les clochers à l'arrière-plan.

Localisation par fichier kmz du Musée d'Art moderne au sein de l'abbaye de Fontevraud-l'Abbaye (Maine-et-Loire).

L'entrée du musée est juste au centre de la photo.

À gauche, l'effet de serre “naturel” (époque pré-révolution industrielle). Après la vapeur d'eau et le CO₂, le méthane est le troisième gaz à effet de serre (GES). Cet effet de serre naturel rajoute 155 W/m² au 341 W/m² fournis en moyenne par le Soleil sur toute la surface de la Terre.

À droite, l'effet de serre “additionnel” dû aux gaz produits par l'activité humaine. Ces GES additionnels rajoutent 3 à 4 W/m² aux (341+155 = 496 W/m²) naturels. Ce sont ces 3 à 4 W/m² supplémentaires qui sont responsables des 1,4°C d'augmentation de température depuis le début du XX^e siècle. Le méthane “anthropique” est responsable de 17 % de cette augmentation, ce qui est loin d'être négligeable. Il faudrait donc réduire ces émissions de méthane anthropique si on veut réduire le réchauffement climatique.

En vert, les sources naturelles ; en brun-orangé, les sources artificielles qui représentent environ 60 % de la totalité du méthane émis annuellement dans l'atmosphère.

Le réchauffement des zones péri-arctiques et de leur permafrost ainsi que la multiplication des forages pour l'exploitation des gaz de schistes va très probablement entrainer une augmentation du dégagement de méthane.

C'est autour de l'équateur ainsi qu'au Canada et en Russie que les zones humides sont les plus abondantes et produisent donc le plus de méthane. Les dégagements de méthane dues aux combustibles fossiles sont associés aux zones industrielles, et aux zones où sont extraits gaz, pétrole et charbon. Les zones agricoles produisant le plus de méthane sont les zones d'agriculture intensive et de riziculture. Les zones où la production de méthane par la combustion de biomasse est la plus importante correspond aux zones où les incendies de forêt (et de prairie/champ) sont les plus fréquents et aux zones où le bois est abondamment utilisé pour le chauffage et/ou la cuisine. On voit que la France est relativement “vertueuse”, sauf en ce qui concerne le méthane issu de l'agriculture et des déchets.

Source des cartes : M. Saunois et al., 2020. The global methane budget 2000-2017, Earth System Science Data, 12, 3, 1561–1623 (libre accès, CC BY 4.0)

Dans ces zones humides et marécageuses à forte productivité primaire, si les eaux sont stagnantes, il n'y a pas assez d'O₂ dissout au fond de la tranche d'eau pour que la respiration puisse oxyder la totalité de l'apport de matière organique. La base de la tranche d'eau et la boue sédimentaire deviennent anoxiques. Il y a alors des fermentations diverses et de la méthanogènes (faites par des archées chimiolithotrophes). Les voies métaboliques aboutissant au méthane sont assez similaires à ce qui se passe dans l'intestin humain. Si ce méthane se dégage et s'enflamme spontanément la nuit, cela produit le phénomène des feux follets.

Quand on remue la vase du fond de certains marécages, du méthane s'en échappe (bulles), méthane qu'on peut enflammer. C'est en particulier le cas dans le Marais Poitevin où les guides promenant les touristes en barque font régulièrement cette “manip”.

À retrouver dans M.-A. Selosse, J.-M. Barnola, 2000. La production biologique de méthane, Planet-Terre.

Cette inflammation spontanée serait due à la production biologique simultanée de méthane et de traces de phosphures d'hydrogène (P₂H₄, PH₃…). Ces phosphures, très réactifs, réagissent spontanément avec l'O₂ atmosphérique ce qui provoque l'inflammation du méthane.

D'autres vues de ce delta et de ses sols gelés (avec sols polygonaux, pingo…) peuvent être vues dans En survolant les méga-sols polygonaux des bouches de la Kolyma, extrême Nord-Est de la Sibérie. En été, comme dans toute zone humide, il y a production de méthane. Le permafrost situé dès quelques mètres de profondeur contient du méthane qui s'y est accumulé aux cours des millénaires sous forme de clathrates glaces [de formule n(H₂O)CH₄, cf. la partie Le méthane sur Terre» dans Dégagement de méthane sur Mars, connaissances terrestres et hypothèses martiennes]. C'est le méthane de ces clathrates qui peut être libéré dans l'atmosphère s'il y a déstabilisation des clathrates sous l'effet du réchauffement climatique, et par là-même, participer (éventuellement) à l'emballement du réchauffement.

L'exploitation du charbon, comme ici à Saint-Étienne dans les années 1960-1970, décennie où la production du charbon en France était maximum (55 Mt/an). Cette exploitation libère beaucoup de méthane, le fameux grisou, cause de très nombreuses catastrophes minières.

Photo prise au Parc-Musée de la Mine du puits Couriot, cf. Le Parc-Musée de la Mine du puits Couriot, Saint-Étienne (Loire) et des affleurements, hélas maintenant disparus, situés près de l'ancien puits Pigeot, La Ricamarie (Loire).

Il y a inévitablement des fuites au niveau de toutes ces installations, heureusement théoriquement très marginales en temps normal.

Des méthaniers qui peuvent transporter entre 150 000 et 250 000 m³ de méthane liquide refroidi à une température inférieure à −162°C y arrivent et déchargent leur cargaison. Un tel méthanier est à quai sur cette photo. Le méthane liquide est alors regazéifié est injecté dans le réseau de gazoducs français.

Ce stockage est entré en service en 1979. Le gaz y est stocké dans une cavité creusée (par dissolution) dans une couche de sel oligocène déposé dans le bassin (“rift”) de la Bresse.

Une photo de la “flamme” d'une des torchères de la raffinerie de Feyzin près de Lyon a été “collée” sur le museau d'une vache prim'holstein. Une façon “imagée” de rappeler que les vaches émettent leur méthane par leurs rots, et non pas par leurs pets.

Pour nous rappeler qu'il n'y a pas que les vaches comme ruminants d'élevage. Déguster une part de Roquefort contribue donc au réchauffement climatique. On pourrait même calculer à combien de mètres parcourus en voiture équivaut une portion de Roquefort en termes d'augmentation de l'effet de serre due au méthane roté par les brebis.

Une “boucle d'oreille” visible sur le chameau de droite du dernier rang montre qu'il ne s'agit pas d'animaux sauvages, mais bien de chameaux domestiques. Il n'y a pas que l'élevage des ruminants des pays occidentaux qui participe à la production de méthane anthropique.

Fermentations et autres métabolismes microbiens produisent beaucoup de méthane. Cette production de méthane, spontanée dans les tas de déchets agricoles ou agro-alimentaires, peut être contrôlée dans des méthaniseurs produisant du biogaz. Le biogaz, très riche en méthane est alors utilisé comme du méthane issu des gisements géologiques.

Il n'y a pas que les déchets agricoles et alimentaires qui peuvent produire du méthane. C'est le cas de tous les déchets riches en matière organique, dont les décharges “urbaines”, contrôlées ou, comme ici, sauvages.

Il s'agit de la sortie spontanée, au pied du Vercors, de méthane (enflammé) issu des marnes noires (riches en matière organique) du Jurassique moyen. D'autres photos sont à retrouver dans La Fontaine Ardente du Dauphiné (Commune du Gua, Isère) : une source naturelle de méthane.

Ce méthane provient d'une suite de réactions abiotiques qu'on peut résumer de la façon suivante : olivine + eau + CO₂ → serpentine + magnétite + brucite + méthane. Des précisions sur le contexte géologique et les réactions chimiques mises en jeu peuvent être trouvées dans Méthane abiotique enflammé et serpentinite du site de la Chimère, Cirali, Turquie.

Le méthane correspond au troisième gaz, en importance, contenu dans les eaux crachées par ce fumeur.

Les grands parcs nationaux d'Afrique, des USA… sont de gros producteurs de méthane.

C. Rouland (1994) a mesuré in vitro la production de méthane de diverses termites ouvrières africaines. Selon les espèces, la production varie de 0,1 à 1 micromole / heure et par gramme de termite, soit le même ordre de grandeur que les vaches laitières (de l'ordre de 1 micromole / heure et par gramme pour une vache de 650 kg).