Les utilisations du gaz naturel au 21e siècle

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Le gaz naturel est un combustible fossile comme le charbon et le pétrole. Il existe plusieurs théories différentes pour expliquer la formation des combustibles fossiles. La théorie la plus répandue est qu’ils se forment sous terre, dans des conditions intenses. À mesure que les plantes, les animaux et les micro-organismes se décomposent, ils sont progressivement recouverts de couches de sol, de sédiments et parfois de roches. Pendant des millions d’années, la matière organique est comprimée. À mesure que la matière organique s’enfonce plus profondément dans la croûte terrestre, elle rencontre des températures de plus en plus élevées.

Les utilisations du gaz naturel au 21e siècle

Aujourd’hui, le gaz naturel est utilisé d’innombrables façons à des fins industrielles, commerciales, résidentielles et de transport. Le Département américain de l’énergie (DOE) estime que le gaz naturel peut être jusqu’à 68 % moins cher que l’électricité .

Dans les résidences, l’utilisation la plus courante du gaz naturel est le chauffage et la cuisine. Il est utilisé pour alimenter des appareils électroménagers tels que des cuisinières, des climatiseurs, des radiateurs, des éclairages extérieurs, des radiateurs de garage et des sécheuses.

Le gaz naturel est également utilisé à plus grande échelle. Dans les environnements commerciaux, tels que les restaurants et les centres commerciaux, il s’agit d’un moyen extrêmement efficace et économique d’alimenter des chauffe-eau, des radiateurs, des sèche-linge et des poêles.

Le gaz naturel est également utilisé pour chauffer, refroidir et cuisiner dans les milieux industriels. Cependant, il est également utilisé dans divers processus tels que le traitement des déchets, la transformation des aliments et le raffinage des métaux, de la pierre, de l’argile et du pétrole.

Le gaz naturel peut également être utilisé comme carburant alternatif pour les voitures, les bus, les camions et autres véhicules. Il existe actuellement plus de cinq millions de véhicules au gaz naturel (GNV) dans le monde, et plus de 150 000 aux États-Unis.

Bien que les véhicules au gaz naturel coûtent initialement plus cher que les véhicules à essence, ils sont moins chers à faire le plein et constituent les véhicules les plus propres au monde. Les véhicules à essence et diesel émettent des substances nocives et toxiques, notamment de l’arsenic, du nickel et des oxydes d’azote. En revanche, les VGN peuvent émettre d’infimes quantités de propane ou de butane, mais rejettent 70 % moins de monoxyde de carbone dans l’atmosphère.

Grâce à la nouvelle technologie des piles à combustible, l’énergie du gaz naturel est également utilisée pour produire de l’électricité. Au lieu de brûler du gaz naturel pour produire de l’énergie, les piles à combustible génèrent de l’électricité grâce à des réactions électrochimiques. Ces réactions produisent de l’eau, de la chaleur et de l’électricité sans aucun autre sous-produit ni émission. Les scientifiques étudient encore cette méthode de production d’électricité afin de l’appliquer à moindre coût aux produits électriques.

Gaz naturel et environnement

Le gaz naturel doit généralement être traité avant de pouvoir être utilisé. Lorsqu’il est extrait, le gaz naturel peut contenir divers éléments et composés autres que le méthane. De l’eau, de l’éthane, du butane, du propane, des pentanes, du sulfure d’hydrogène, du dioxyde de carbone, de la vapeur d’eau et parfois de l’hélium et de l’azote peuvent être présents dans un puits de gaz naturel. Afin d’être utilisé comme énergie, le méthane est traité et séparé des autres composants. Le gaz utilisé comme énergie dans nos maisons est du méthane presque pur.

Comme d’autres combustibles fossiles, le gaz naturel peut être brûlé pour produire de l’énergie. En fait, c’est le combustible le plus propre, ce qui signifie qu’il libère très peu de sous-produits.

Lorsque les combustibles fossiles sont brûlés, ils peuvent libérer (ou émettre) différents éléments, composés et particules solides. Le charbon et le pétrole sont des combustibles fossiles dotés de formations moléculaires très complexes et contiennent une grande quantité de carbone, d’azote et de soufre. Lorsqu’ils sont brûlés, ils libèrent de grandes quantités d’émissions nocives, notamment des oxydes d’azote, du dioxyde de soufre et des particules qui dérivent dans l’atmosphère et contribuent à la pollution de l’air.

En revanche, le méthane présent dans le gaz naturel a une composition moléculaire simple : CH4. Lorsqu’il est brûlé, il n’émet que du dioxyde de carbone et de la vapeur d’eau. Les humains expirent les deux mêmes composants lorsque nous respirons.

Le dioxyde de carbone et la vapeur d’eau, ainsi que d’autres gaz tels que l’ozone et l’oxyde nitreux, sont appelés gaz à effet de serre . Les quantités croissantes de gaz à effet de serre dans l’atmosphère sont liées au réchauffement climatique et pourraient avoir des conséquences environnementales désastreuses.

Bien que la combustion du gaz naturel émette toujours des gaz à effet de serre, elle émet près de 30 % de CO2 de moins que le pétrole et 45 % de CO2 de moins que le charbon.

Sécurité

Comme pour toute activité extractive, le forage de gaz naturel peut entraîner des fuites. Si la foreuse heurte une poche inattendue de gaz naturel à haute pression, ou si le puits est endommagé ou se rompt, la fuite peut être immédiatement dangereuse.

Étant donné que le gaz naturel se dissipe si rapidement dans l’air, il ne provoque pas toujours une explosion ou une brûlure. Cependant, les fuites constituent un danger pour l’environnement et entraînent également des fuites de boue et d’huile dans les zones environnantes.

Si la fracturation hydraulique était utilisée pour agrandir un puits, les produits chimiques issus de ce processus peuvent contaminer les habitats aquatiques locaux et l’eau potable avec des matières hautement radioactives. Le méthane non confiné libéré dans l’air peut également contraindre les gens à évacuer temporairement la zone.

Les fuites peuvent également se produire lentement au fil du temps. Jusque dans les années 1950, la fonte était un choix populaire pour les pipelines de distribution, mais il permet à une grande quantité de gaz naturel de s’échapper. Les tuyaux en fonte deviennent étanches après des années de cycles de gel-dégel, de trafic aérien intense et de contraintes dues au déplacement naturel du sol. Les fuites de méthane provenant de ces pipelines de distribution représentent plus de 30 pour cent des émissions de méthane dans le secteur américain de la distribution de gaz naturel. Aujourd’hui, les pipelines sont fabriqués à partir d’une variété de métaux et de plastiques pour réduire les fuites.

Forage et transport

Le gaz naturel est mesuré en mètres cubes normaux ou en pieds cubes standards. En 2009, l’Energy Information Administration (EIA) des États-Unis a estimé que les réserves mondiales prouvées de gaz naturel s’élèvent à environ 6 289 billions de pieds cubes (tcf).

La plupart des réserves se trouvent au Moyen-Orient, avec 2 686 tcf en 2011, soit 40 % des réserves mondiales totales. La Russie possède la deuxième plus grande quantité de réserves prouvées, avec 1 680 tcf en 2011. Les États-Unis contiennent un peu plus de 4 % des réserves mondiales de gaz naturel.

Selon l’EIA, la consommation mondiale totale de gaz naturel sec en 2010 était de 112 920 milliards de pieds cubes (bcf). Cette année-là, les États-Unis ont consommé un peu plus de 24 000 milliards de pieds cubes, soit la plus grande quantité de tous les pays.

Le gaz naturel est le plus souvent extrait par forage vertical à partir de la surface de la Terre. A partir d’une seule foreuse verticale, le puits est limité aux réserves de gaz qu’il rencontre.

La fracturation hydraulique, le forage horizontal et l’acidification sont des processus permettant d’augmenter la quantité de gaz à laquelle un puits peut accéder et ainsi d’augmenter sa productivité. Toutefois, ces pratiques peuvent avoir des conséquences négatives sur l’environnement.

La fracturation hydraulique, ou fracturation hydraulique, est un processus qui divise les formations rocheuses ouvertes avec des jets d’eau à haute pression, des produits chimiques et du sable. Les étais de sable ouvrent les roches, ce qui permet au gaz de s’échapper et d’être stocké ou transporté. Cependant, la fracturation hydraulique nécessite d’énormes quantités d’eau, ce qui peut réduire radicalement la nappe phréatique d’une zone.et ont un impact négatif sur les habitats aquatiques. Le processus produit des eaux usées hautement toxiques et fréquemment radioactives qui, si elles sont mal gérées, peuvent fuir et contaminer les sources d’eau souterraines utilisées pour la boisson, l’hygiène et l’usage industriel et agricole.

De plus, la fracturation hydraulique peut provoquer des microséismes . La plupart de ces secousses sont bien trop petites pour être ressenties à la surface, mais certains géologues et environnementalistes préviennent que les séismes pourraient causer des dommages structurels aux bâtiments ou aux réseaux souterrains de canalisations et de câbles.

En raison de ces effets environnementaux négatifs, la fracturation hydraulique a été critiquée et interdite dans certaines régions. Dans d’autres domaines, la fracturation hydraulique constitue une opportunité économique lucrative et constitue une source d’énergie fiable.

Le forage horizontal est un moyen d’augmenter la superficie d’un puits sans créer plusieurs sites de forage coûteux et sensibles à l’environnement. Après avoir foré directement depuis la surface de la Terre, le forage peut être orienté latéralement, horizontalement. Cela élargit la productivité du puits sans nécessiter plusieurs sites de forage en surface.

L’acidification est un processus de dissolution de composants acides et de leur insertion dans le puits de gaz naturel, ce qui dissout les roches susceptibles de bloquer le flux de gaz.

Une fois le gaz naturel extrait, il est le plus souvent transporté par des gazoducs pouvant mesurer entre 2 et 60 pouces de diamètre.

La zone continentale des États-Unis compte plus de 210 réseaux de gazoducs, composés de 490 850 kilomètres (305 000 milles) de gazoducs qui transfèrent le gaz vers les 48 États. Ce système nécessite plus de 1 400 stations de compression pour assurer la continuité du gaz, 400 installations de stockage souterraines, 11 000 emplacements pour livrer le gaz et 5 000 emplacements pour recevoir le gaz.

Le gaz naturel peut également être refroidi à environ -162 °C (-260 °F) et converti en gaz naturel liquéfié, ou GNL . Sous forme liquide, le gaz naturel n’occupe que 1/600e du volume de son état gazeux. Il peut facilement être stocké et transporté dans des endroits dépourvus de canalisations.

Le GNL est transporté par un camion-citerne isolé spécialisé, qui maintient le GNL à son point d’ébullition. Si une partie du GNL se vaporise, elle est évacuée de la zone de stockage et utilisée pour alimenter le navire de transport. Les États-Unis importent du GNL d’autres pays, dont Trinité-et-Tobago et le Qatar. Cependant, les États-Unis augmentent actuellement leur production nationale de GNL.

Source : Natural Gas – education.nationalgeographic.org

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