Gaz naturel (méthane)
L'alternative propre au charbon et au pétrole
Le gaz naturel est une source de combustible naturelle et fossile, composée principalement de méthane. Toutefois, il peut également contenir d’autres hydrocarbures tels que l’éthane, le propane et le butane, ainsi que de petites quantités d’azote, de dioxyde de carbone et de composés soufrés. Il est souvent considéré comme une alternative plus propre au charbon et au pétrole. La combustion du gaz naturel génère moins d’émissions de CO2 que le charbon ou le pétrole.
Les gisements de gaz naturel sont largement répandus dans de nombreuses régions du monde. Il s’agit d’une source d’énergie fiable et potentiellement peu coûteuse. Sa formation résulte de millions d’années de processus géologiques. Il se forme par la décomposition de matières organiques qui sont comprimées sous haute pression et haute température dans les profondeurs de la croûte terrestre.
Par rapport aux autres combustibles fossiles, le plus grand potentiel du gaz naturel réside dans sa polyvalence et son impact environnemental réduit. En outre, les centrales à gaz modernes sont réputées pour leur flexibilité, qui leur permet de compenser de manière optimale les charges de pointe ou les fluctuations imprévues de la demande. Les centrales à gaz modernes peuvent être mises en route et arrêtées rapidement.
Production
Le gaz naturel est extrait par des forages dans la croûte terrestre. Le gaz qui y est stocké est transporté par pipeline ou par camion-citerne vers des installations de traitement où il est débarrassé des impuretés telles que l’eau et le soufre, et préparé pour être utilisé.
- Élimination du soufre: l’adsorption est un procédé courant d’élimination des composés soufrés. Elle consiste à faire passer le gaz naturel à travers un matériau adsorbant tel que le charbon actif, les zéolithes ou des résines spéciales qui absorbent les composés soufrés du gaz. L’alternative à l’adsorption est l’absorption (liaison avec des solvants) ou, dans de rares cas, la transformation chimique.
- Élimination de l’eau: la méthode la plus courante pour éliminer l’eau du gaz naturel est le séchage. Pour ce faire, on fait passer le gaz à travers une substance qui peut absorber l’eau. Par exemple, des matériaux contenant des tamis moléculaires ou des glycols. L’eau est ensuite absorbée par la substance desséchante, tandis que le gaz sec est transféré. Dans des cas plus rares, l’élimination de l’eau se fait par condensation ou par adsorption à pression alternée (PSA).
Stockage et transport
En règle générale, le gaz, qu’il soit sous forme gazeuse ou liquéfiée, est stocké dans des installations spécialement conçues à cet effet. Les méthodes les plus courantes sont les suivantes :
- Stockage en cavité: il s’agit de cavités naturelles ou artificielles sous terre. Par exemple, des sites de stockage de pétrole ou de gaz, des mines de sel abandonnées ou des formations rocheuses naturelles. Le gaz naturel est pompé dans ces cavités et stocké jusqu’à son utilisation.
- Stockage en espace poreux: ce type de stockage utilise des structures rocheuses naturelles pour stocker le gaz naturel. Le gaz est injecté dans des roches poreuses telles que le grès ou les roches karstiques et y est maintenu jusqu’à ce qu’il soit utilisé.
- Réservoirs sous pression: le gaz naturel peut être stocké dans des réservoirs spéciaux, généralement en acier ou dans d’autres matériaux robustes. Ils sont souvent placés à proximité d’installations industrielles ou de centres de distribution.
Réservoirs de gaz naturel liquéfié (GNL*) : grâce à un refroidissement important, le gaz naturel est liquéfié et devient du GNL (gaz naturel liquéfié). Le volume est alors fortement réduit et le gaz naturel est stocké et transporté sous sa forme liquéfiée dans des réservoirs isolés.
Le choix de la méthode de stockage la plus appropriée dépend de différents facteurs. La quantité, la durée et les conditions sur place jouent un rôle. Le stockage et le transport sont directement liés.
- Transport par pipeline: les pipelines sont la méthode la plus courante. Le gaz naturel est pompé à travers un réseau de pipelines qui s’étend souvent sur des milliers de kilomètres. La pression est générée par des stations de compression et le gaz est déplacé dans les gazoducs.
- Transport du gaz naturel liquéfié (GNL): le gaz naturel liquéfié est transporté par bateau via des réservoirs spécialement isolés.
Camions-citernes et camions-citernes : les transports sur de courtes distances sont souvent effectués par des camions-citernes ou des camions-citernes équipés de réservoirs de gaz spéciaux. - Conduite de bateau et pipeline: des conduites sous-marines au fond de la mer permettent de transporter le gaz naturel sur de longues distances.
Avantages et inconvénients du gaz naturel (méthane, CH4)
Avantages:
- Taux d’émission plus faible: la combustion du gaz naturel génère moins d’émissions de CO2 que le charbon ou le pétrole.
Disponibilité : il existe de grands gisements de gaz naturel dans le monde. - Efficacité: les centrales à gaz modernes sont relativement efficaces et peuvent être mises en marche et arrêtées rapidement pour équilibrer les charges de pointe.
Inconvénients:
- Émissions de gaz à effet de serre: L’extraction, le transport et le traitement du gaz naturel peuvent générer des émissions de méthane, un gaz à effet de serre.
- Dépendance: l’utilisation du gaz naturel perpétue la dépendance aux combustibles fossiles. Il existe en outre une dépendance (de plus en plus faible) vis-à-vis de la Russie.
- Fracturation: certains gisements de gaz naturel nécessitent une fracturation, ce qui pose des problèmes environnementaux tels que la pollution de l’eau et les risques sismiques.
- Ressource non renouvelable: comme le charbon et le pétrole, le gaz naturel n’est pas disponible à l’infini.
Perspectives
Plusieurs facteurs influencent l’avenir du gaz naturel. Il s’agit notamment des développements technologiques, des décisions en matière de politique énergétique, de la sensibilisation à l’environnement et des conditions économiques.
*Le GNL est l’abréviation de « liquefied natural gas » (gaz naturel liquéfié) et désigne le gaz naturel liquéfié par refroidissement à très basse température (-162°C ou -259°F).