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Les hydrates de méthane pour remplacer le pétrole ? // Methane hydrates to replace oil?

La sécurisation et la diversification des approvisionnements énergétiques sont pour la Chine un objectif stratégique et géopolitique majeur. C’est pourquoi le pays s’efforce de développer simultanément l’énergie nucléaire, l’hydroélectricité, le solaire et l’éolien. Mais la Chine n’oublie pas le fabuleux potentiel énergétique que recèlent les mers et océans.

Le 18 mai 2018, la Chine a réussi à extraire des hydrates de méthane, un gaz naturel au rendement bien supérieur à ceux de toutes les énergies fossiles connues, mais aussi potentiellement bien plus destructeur…

Les clathrates, aussi appelées hydrates de méthane ou encore « glace qui brûle », sont des composés d’origine organique présents dans les fonds marins ou enfouis sous le permafrost. Il s’agit de sortes de blocs de glace qui renferment des gaz sous une forme très concentrée, des molécules de méthane emprisonnées. Si les clathrates sont très stables dans des conditions de basses températures et de fortes pressions, le bouleversement de ces conditions déstabilise complètement la structure, et conduit à l’échappement du méthane, qui peut brûler si on l’enflamme, d’où le nom de « glace qui brûle ». C’est aussi ce qui en fait une source d’énergie très difficile à extraire d’un point de vue technique. En effet, le méthane étant extrêmement inflammable, son extraction représente des risques évidents pour la sécurité. De plus, l’émission de gaz induite par le forage peut modifier la densité de l’eau environnante et donc potentiellement couler les navires chargés de l’extraction.

Pour autant, rien de tout cela n’a freiné la détermination des géants de l’énergie – les Chinois en particulier –  qui, voyant les ressources en hydrocarbures s’épuiser progressivement, cherchent des alternatives.

Le Japon a fait figure de pionnier  dans l’extraction des hydrates de méthane. Le pays s’est lancé dans la ruée vers cette nouvelle source d’énergie à la suite de la fermeture des centrales nucléaires suite à la catastrophe de Fukushima.

Le Japon a réalisé quelques explorations concluantes en 2013, mais la Chine a franchi un réel cap en 2018 en extrayant en moyenne 16 000 mètres cubes de gaz par jour pendant 8 jours consécutifs. L’extraction a eu lieu à 1 266 mètres de profondeur dans un puits sous-marin de 200 mètres en mer de Chine méridionale. C’est une excellente nouvelle pour le gouvernement chinois à l’heure où le pays doit répondre à une demande énergétique énorme pour son développement économique, tout en étant tenue par les accords de Paris.

L’hydrate de méthane est un foyer d’énergie sans commune mesure : un mètre cube de clathrates pourrait libérer jusqu’à 165 mètres cubes de méthane, et on estime que les réserves mondiales sont colossales. Elles pourraient être égales au double des réserves de gaz, de charbon et de pétrole réunies ! Les scientifiques chinois évaluent les réserves d’hydrate de méthane dans les eaux territoriales chinoises à 80 milliards de tonnes équivalent pétrole, ce qui représente une énorme ressource potentielle. Ils ont délimité deux gisements d’hydrates de méthane dont un de 123,1 milliards de m3 et un autre de 150 milliards de m3. Jusqu’ici, l’essai d’extraction d’hydrate de méthane dans la zone Shenhu (nord de la mer de Chine méridionale) s’est bien déroulé avec en moyenne 8350 m3 de méthane de grande pureté extrait chaque jour.

Qui dit énergie fossile dit évidemment danger pour l’environnement. Or, dans le cas des hydrates de méthane, les conséquences d’une course mondiale à l’extraction de cette nouvelle ressource pourraient être dramatiques. Mais que ne ferait-on pas pour récolter une nouvelle source d’énergie ? L’environnement ? C’est quoi ?

D’après l’IFREMER, le risque majeur reste lié aux fuites potentielles de méthane dans l’atmosphère. En effet, une partie du méthane récolté fuit dans l’atmosphère lors des processus d’extraction alors même que le méthane est un gaz à effet de serre 25 fois plus puissant que le CO2. En revanche, comme je l’ai déjà indiqué, sa durée de vie est d’une dizaine d’années contre près de 125 pour le CO2. Une extraction massive des hydrates de méthane conduirait rapidement à une aggravation du réchauffement climatique. Le risque est d’autant plus grand que la technique d’extraction n’est pas vraiment maîtrisée. En particulier, le comportement du réservoir, le sédiment qui est autour de ces hydrates de gaz, reste une inconnue.

D’autres effets négatifs peuvent également être à craindre, notamment la formation de tsunamis géants liés aux glissements de terrain induits par le forage de terrain sous-marins sur le talus continental. De plus, si les techniques de forage des hydrates de méthane venaient à être suffisamment développées pour permettre son exploitation commerciale, cette nouvelle ressource deviendrait un bien triste concurrent pour les énergies renouvelables.

Les experts chinois pensent qu’il faudra attendre 2030 avant de voir cette énergie devenir rentable, et donc commercialisable. On peut craindre à juste raison que la réussite de cette première exploitation conduise le Japon, le Canada, les Etats-Unis et la Corée du Sud à accélérer la course à l’extraction des hydrates de méthane…

Sources : La Relève & La Peste, RTFlash, Recherche & Technologie.

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Securing and diversifying energy supplies is one of China’s major strategic and geopolitical objectives. This is the reason why the country is striving to develop nuclear energy, hydroelectricity, solar and wind power simultaneously. But China does not forget the fabulous energy potential stored in the seas and oceans.
On May 18th, 2018, China managed to extract methane hydrates, a natural gas with a yield far superior to that of all known fossil fuels, but also potentially much more destructive …
Clathrates, also known as methane hydrates or « fire ice », are organic compounds found on the seabed or buried under permafrost. These are sort of blocks of ice that contain gases in a very concentrated form, trapped methane molecules. If clathrates are very stable under conditions of low temperature and high pressure, the disruption of these conditions completely destabilizes the structure, and leads to the escape of methane, which can burn if ignited, hence the name of « fire ice ». This is also what makes it very difficult to extract from a technical point of view. As methane is extremely flammable, its extraction presents obvious safety risks. In addition, the emission of gas induced by drilling can modify the density of the surrounding water and therefore potentially sink the vessels carrying out the extraction.
None of this has slowed the determination of the energy giants – the Chinese in particular – who, seeing the hydrocarbon resources gradually running out, are looking for alternatives.
Japan has been a pioneer in the extraction of methane hydrates. The country has embarked on the rush for this new source of energy following the closure of nuclear power plants following the Fukushima disaster.
Japan carried out some conclusive explorations in 2013, but China crossed a real milestone in 2018 by extracting an average of 16,000 cubic metres of gas per day for 8 consecutive days. The extraction took place at a depth of 1,266 metres in a 200-metre submarine well in the South China Sea. This is great news for the Chinese government at a time when the country has to meet huge energy demand for its economic development, while being bound by the Paris agreements.
Methane hydrate is an incomparable source of energy: one cubic metre of clathrates could release up to 165 cubic metres of methane, and the world’s reserves are estimated to be colossal. They could be equal to twice the gas, coal and oil reserves combined ! Chinese scientists estimate methane hydrate reserves in Chinese territorial waters at 80 billion tonnes of oil equivalent, which represents a huge potential resource. They dhave detected two methane hydrate deposits, one of 123.1 billion cubic metres and another of 150 billion cubic metres. So far, the methane hydrate extraction test in the Shenhu area (north of the South China Sea) has been successful with an average of 8,350 cubic metres of high purity methane extracted each day.

The extraction of ossil energy ineviatbly means danger to the environment. In the case of methane hydrates, the consequences of a global race to extract this new resource could be disastrous. But what would we not do to harvest a new source of energy? The environment ? What’s this ?
According to IFREMER, the major risk remains linked to potential methane leaks into the atmosphere. Indeed, part of the methane harvested leaks into the atmosphere during extraction processes. It is well known that methane is a greenhouse gas 25 times more powerful than CO2. However, its lifespan is about ten years against nearly 125 for CO2. Massive extraction of methane hydrates would quickly lead to worsening global warming. The risk is all the greater since the extraction technique is not really mastered. In particular, the behaviour of the reservoir, the sediment that is around these gas hydrates, remains unknown.
Other negative effects may also be feared, in particular the triggering of huge tsunamis linked to landslides induced by the drilling of underwater land on the continental slope. In addition, if the methane hydrate drilling techniques were to be sufficiently developed to allow its commercial exploitation, this new resource would become a real competitor for renewable energies.
Chinese experts believe that it will be necessary to wait until 2030 before this energy becomes profitable, and therefore marketable. We can rightly fear that the success of this first exploitation will lead Japan, Canada, the United States and South Korea to accelerate the race for the extraction of methane hydrates …
Sources: La Relève & La Peste, RTFlash, Recherche & Technologie.

Répartition des gisements de méthane sur la plancher océanique à l’échelle de la planète en 2005.

Le permafrost est un puissant émetteur de carbone // Permafrost is a powerful carbon emitter

Quand je lis le titre d’un article publié sur le site web de la revue GEO, je me dis qu’il reste beaucoup à faire pour faire prendre conscience des effets du réchauffement climatique.

L’article est intitulé : « A cause du changement climatique, le sol gelé de l’Arctique serait devenu un émetteur de carbone. » Je suis désolé, mais l’utilisation du conditionnel est une grave erreur. Cela fait longtemps que j’attire l’attention sur les émissions de gaz à effet de serre (gaz carbonique et méthane) par le sol de la toundra, que ce soit en Sibérie, au Canada ou en Alaska.

L’auteur de l’article prend des précautions bien inutiles. Il écrit qu’« une nouvelle étude suggère qu’à cause de la hausse de températures, le sol gelé de l’Arctique serait devenu un émetteur de dioxyde de carbone. En hiver, il libèrerait désormais plus de gaz que les plantes de la région ne peuvent en absorber durant l’été. » Pas de doute possible, GEO est très en retard sur la réalité !

En lisant l’article, j’ai l’impression de lire un condensé des notes diffusées de puis des mois sur mon blog à propos de la fonte du permafrost, ou pergélisol. On nous rappelle que le sol arctique gelé en permanence constitue 24% des terres émergées de l’hémisphère nord et recouvre plus de 20 millions de kilomètres carrés. Depuis des dizaines de milliers d’années, les régions arctiques capturent le gaz carbonique pour le piéger en profondeur. D’après une étude parue en 2015, le pergélisol recèle quelque 1.700 milliards de tonnes de CO2, soit deux fois plus que la quantité présente dans l’atmosphère. A cause du changement climatique et de l’augmentation des températures, le pergélisol est maintenant devenu un émetteur de carbone. Il libère plus de CO2 en hiver que les plantes de la région ne peuvent en absorber durant l’été.

Jusqu’à ces dernières années, on pensait que la libération de carbone s’interrompait en hiver parce que les sols restaient gelés et que les bactéries n’étaient pas actives, mais des études récentes ont prouvé le contraire.

Comme je l’ai indiqué dans une note précédente, les scientifiques ont placé des capteurs de dioxyde de carbone au niveau de plus de 100 sites répartis à travers l’Arctique. D’octobre à avril, ces dispositifs ont collecté plus de 1.000 mesures qui ont permis d’évaluer les émissions de CO2 au niveau du pergélisol et d’établir des modèles. Les chercheurs ont constaté que la libération de CO2 varie selon le type de végétation mais est deux fois plus importante qu’évaluée par de précédentes études.

Pour calculer l’évolution du phénomène au fil des décennies, les scientifiques ont étendu les prédictions de leur modèle en considérant les conditions plus chaudes établies pour 2100 par différents scénarios du GIEC. Dans un scénario modéré où des efforts seraient mis en place, les émissions du pergélisol pourraient augmenter de 17%. En revanche, si aucun effort n’est mené, le phénomène pourrait croître de 41%.

L’article de GEO fait toutefois remarquer que cette étude n’est pas la première à dénoncer les conséquences de la fonte du pergélisol pour le climat. Les sols gelés de l’Arctique sont déjà qualifiés par certains de « bombe à retardement climatique », en raison de la quantité de méthane (CH4) qu’ils recèlent et peuvent libérer. Les cratères creusés dans la toundra sibérienne par les explosions de méthane sont la preuve de la puissance explosive de ce gaz dont le potentiel de réchauffement est environ 30 fois supérieur à celui du dioxyde de carbone.

Pour terminer, l’article oublie de mentionner les conséquences que la fonte du permafrost pourrait avoir pour la santé. En fondant, le sol gelé risque de libérer des bactéries restées prisonnières pendant des décennies, voire des siècles. L’épidémie d’anthrax qui a touché des éleveurs de rennes en Sibérie il y a quelque mois n’est peut-être pas étrangère à ce phénomène.

Source : GEO.

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When I read the title of an article published on the website of the GEO magazine, I tell myself that much remains to be done to raise awareness of the effects of global warming.
The article is entitled: “Because of climate change, frozen ground in the Arctic may have become a carbon emitter.” I’m sorry, but using “may” is a big mistake. It has been a long time since I brought attention to greenhouse gas (carbon dioxide and methane) emissions from tundra soils, whether in Siberia, Canada or Alaska.
The author of the article takes useless precautions. He writes that « a new study suggests that because of rising temperatures, the frozen ground of the Arctic may have become a carbon dioxide emitter. In winter, it is likely to release more gas than plants in the region can absorb during the summer. No doubt, GEO is way behind reality!
While reading the article, I have the impression to read a summary of the posts released for months on my blog about the melting of permafrost. We are reminded that the permanently frozen Arctic soil constitutes 24% of the northern hemisphere’s land surface and covers more than 20 million square kilometres. For tens of thousands of years, Arctic regions have captured carbon dioxide to trap it at depth. According to a study published in 2015, permafrost contains some 1,700 billion tonnes of CO2, twice as much as the amount in the atmosphere. Due to climate change and increasing temperatures, permafrost has now become a carbon emitter. It releases more CO2 in winter than plants in the region can absorb during the summer.
Until recently, it was thought that carbon release stopped in the winter because soils remained frozen and bacteria were not active, but recent studies have shown the opposite.
As I mentioned in a previous posts, scientists have placed carbon dioxide sensors at more than 100 sites across the Arctic. From October to April, these devices collected more than 1,000 measurements that made it possible to evaluate CO2 emissions at the level of permafrost and to establish models. The researchers found that CO2 release varies by vegetation type, but is twice as large as assessed by previous studies.
To calculate the evolution of the phenomenon over decades, scientists have extended the predictions of their model by considering the warmer conditions set for 2100 by different IPCC scenarios. In a moderate scenario where efforts would be put in place, permafrost emissions could increase by 17%. On the other hand, if no effort is made, the phenomenon could grow by 41%.
However, the GEO article notes that this study is not the first to denounce the consequences of melting permafrost for the climate. The frozen soils of the Arctic are already qualified by some of the « climate time bomb » because of the amount of methane (CH4) they contain and can release. The craters dug in the Siberian tundra by methane explosions are proof of the explosive power of this gas whose potential for warming is about 30 times higher than that of carbon dioxide.
Finally, the article fails to mention the consequences that the melting of permafrost could have for health. By melting, frozen soil may release bacteria that have been trapped for decades or even centuries. The anthrax epidemic that affected reindeer herders in Siberia a few months ago may be linked to this phenomenon.
Source: GEO.

Photo: C. Grandpey

Source: The Siberian Times

La fonte du permafrost et ses conséquences // The melting of permafrost and its consequences

Dans une rubrique consacrée à l’environnement, la chaîne de radio France Info explique que dans les régions les plus froides du globe, « d’étranges bulles constellent la surface des lacs. » Ces bulles sont composées de méthane issu de la décomposition des plantes. Ce phénomène est une conséquence du réchauffement climatique. En effet, avec la hausse des températures, les terres entourant les lacs, habituellement gelées, finissent par fondre. Cette matière organique libère alors du dioxyde de carbone et du méthane qui sont des gaz à effet de serre. L’article de France Info précise que selon une étude, si la température mondiale gagnait 1°C, jusqu’à 20 % de méthane supplémentaire pourrait être libéré dans l’atmosphère.

Cet article est à relié, de manière plus globale à la fonte du permafrost – ou pergélisol – dans l’Arctique. J’explique le phénomène et ses conséquences dans un chapitre de mon livre « Glaciers en péril ».

En même temps que le sol dégèle, même si ce n’est qu’une partie de l’année, les micro-organismes qui y vivent commencent à se décomposer et à libérer leur carbone sous forme de dioxyde de carbone ou de méthane. On a estimé que le pergélisol arctique contient environ deux fois plus de carbone que toute l’atmosphère planétaire car les régions arctiques l’ont lentement stocké pendant de longues périodes de temps. La quantité de carbone que le pergélisol est capable d’émettre reste du domaine de l’incertitude. Toutefois, étant donné les connaissances scientifiques actuelles, le niveau pourrait facilement dépasser 100 gigatonnes d’ici la fin du siècle.

En Russie, les scientifiques mettent en garde contre la menace d’explosions de méthane, aussi soudaines que spectaculaires qui pourraient créer de nouveaux cratères géants dans le nord de la Sibérie.
Beaucoup plus grave, à cause du dégel du permafrost des bactéries prisonnières de la glace peuvent être libérées et provoquer des épidémies. C’est ce qui s’est produit en 2016 en Sibérie avec un début d’épidémie d’anthrax, appelée communément maladie du charbon. Cette épidémie, la première depuis 1941, a entraîné la mort de près de 2.400 rennes et d’un enfant de 12 ans. 72 personnes, dont au moins 13 nomades qui vivent avec les rennes, ont été hospitalisées. La maladie se transmet de l’animal à l’homme, mais pas d’un homme à un autre.

La bactérie responsable de l’anthrax se serait réactivée à partir de la carcasse d’un renne mort dans l’épidémie d’il y a 75 ans. Prise dans la glace du permafrost, la chair de l’animal aurait dégelé avec la fonte de la surface du sol, ce qui a réveillé la bactérie et provoqué une épidémie parmi des troupeaux de rennes. Les scientifiques redoutent qu’avec la fonte du permafrost des vecteurs de maladies mortelles des 18ème  et 19ème siècles réapparaissent, en particulier près des cimetières où les victimes de ces maladies ont été enterrées.

Source : France Info, The Siberian Times.

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In a section devoted to the environment, the French radio France Info explains that in the coldest regions of the globe, « strange bubbles mark the surface of lakes. These bubbles are composed of methane from the decomposition of plants. This phenomenon is a consequence of global warming. Indeed, with rising temperatures, the lands around the lakes, usually frozen, eventually melt. This organic material then releases carbon dioxide and methane, which are greenhouse gases. The France Info article states that, according to a study, if the global temperature gained 1°C, up to 20% of additional methane could be released into the atmosphere.
This article is related, more generally, to the melting of permafrost in the Arctic. I explain the phenomenon and its consequences in a chapter of my book « Glaciers en Péril« .
At the same time that the soil thaws, even if it is only part of the year, the micro-organisms that live in it begin to decompose and release their carbon in the form of carbon dioxide or methane. It has been estimated that Arctic permafrost contains about twice as much carbon as the entire planet’s atmosphere because Arctic regions have slowly stored it for long periods of time. The amount of carbon that permafrost is able to emit remains the domain of uncertainty. However, given current scientific knowledge, the level could easily exceed 100 gigatonnes by the end of the century.
In Russia, scientists warn of the threat of methane explosions, as sudden as spectacular, that could create new giant craters in northern Siberia.
Much more serious, because of the thawing of permafrost, bacteria trapped in ice can be released and cause epidemics. This is what happened in 2016 in Siberia with an outbreak of anthrax. This epidemic, the first since 1941, has resulted in the death of nearly 2,400 reindeer and a 12-year-old child. 72 people, including at least 13 nomads who live with the reindeer, were hospitalized. The disease is transmitted from animal to man, but not from one man to another.
The anthrax bacteria is said to have reactivated from the carcass of a dead reindeer that died during a 75-year-old epidemic. In the permafrost ice, the animal’s flesh thawed with the melting of the soil surface, waking up the bacteria and causing an epidemic among reindeer herds. Scientists fear that with the melting of permafrost vectors of deadly diseases of the 18th and 19th centuries might reappear, especially near the cemeteries where the victims of these diseases were buried.
Source: France Info, The Siberian Times.

Le permafrost occupe une grande partie de la toundra (Photo: C. Grandpey)

Volcan de boue au Guatemala // Mud volcano in Guatemala

On peut regarder sur YouTube un clip réalisé le 13 janvier 2019 à Santa Rosa, dans le sud du Guatemala. On y voit un cratère renfermant une mare de boue très active. Il est apparu dans un lagon très fréquenté par les touristes. La vidéo montre plusieurs personnes autour du cratère d’où s’échappe également du gaz. Les autorités étudient actuellement le cratère pour savoir s’il fait partie d’une nouvelle activité volcanique susceptible d’affecter le tourisme dans la région.
Les volcans de boue – parfois appelés marmites du diable – sont assez répandus dans les régions volcaniques. La boue se forme principalement lorsque l’eau, qui a été chauffée sous terre, commence à se mélanger avec des matériaux. Ces derniers sont ensuite poussés vers la surface par la pression de gaz en empruntant généralement une faille ou une fracture géologique. La température de la boue atteint généralement une centaine de degrés. C’est la température que j’avais mesurée dans des volcans de boue en aval de la Dragon’s Mouth à Yellowstone il y a quelques années. Le gaz émis est principalement du méthane, ce qui explique les explosions qui peuvent se produire sur les sites. De telles explosions ont été observées le 11 août 2008 dans les Maccalube di Aragona en Sicile. Elles ont tué deux enfants en septembre 2014.
Voici une vidéo du volcan de boue au Guatemala:

https://www.msn.com/en-au/video/lifestyle/guatemalan-authorities-investigate-new-volcanic-crater-in-tourist-hot-spot-lagoon/vp-BBSdrVk?fbclid=IwAR3ei6yX5dqcxEQToZ44Vm0Qb9SGVd36eJ9abbMlAFLOpk9VGMvQssvU3Ro

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One can watch on YouTube a clip that was captured on January 13th, 2019 in Santa Rosa, southern Guatemala. It shows a crater with a very active mud pool that has appeared in a lagoon popular for tourists. The footage shows a crowd watching the crater spewing mud and gas up into the air. Authorities are investigating if the crater could be part of a new volcano activity that could affect tourism in the area.

Mud volcanoes – sometimes called devil’s caldron – are fairly common in volcanic areas. The mud is mostly formed as hot water, which has been heated deep below the Earth’s surface, begins to mix and blend with subterranean mineral deposits. This material is then forced upwards under the pressure of gases through a geological fault or fissure. The temperature of the mud usually reaches about 100°C. This was the temperature I measured near Dragon’s Mouth at Yellowstone a few years ago. Most of the gas released from mud cauldrons is methane, which accounts for the explosions that may occur on the sites. Such explosions were observed on August 11th, 2008 at the Maccalube di Aragona in Sicily. They killed two children in September 2014.

Here is a video of the mud caldron in Guatemala:

https://www.msn.com/en-au/video/lifestyle/guatemalan-authorities-investigate-new-volcanic-crater-in-tourist-hot-spot-lagoon/vp-BBSdrVk?fbclid=IwAR3ei6yX5dqcxEQToZ44Vm0Qb9SGVd36eJ9abbMlAFLOpk9VGMvQssvU3Ro

Volcan de boue sur le site des Maccalube di Aragona (Sicile)

« Marmite du diable » à Namaskard (Islande)

[Photos: C. Grandpey]