Vous aimez le CO2… Vous allez adorer le CH4 !

C’est le GIEC qui le dit : si l’on prend en compte toutes les réactions chimiques provoquées dans l’atmosphère par le méthane, alias le CH4, alors l’importance de ce gaz à effet de serre dans le réchauffement climatique double ! Actuellement, l’effet CH4 vaut ainsi près de 60 % de l’effet CO2… Le GIEC a également noté qu’après un palier au début des années 2000, la concentration atmosphérique de méthane est nettement repartie à la hausse depuis 2007. Or, à quantité égale, le CH4 se montre des dizaines de fois plus « réchauffant » que le CO2. Et d’énormes stocks se trouvent dans les terres gelées des hautes latitudes ainsi que dans les clathrates des fonds marins…

Forçage radiatif consécutif à l'émission des gaz à effet de serre et aérosols. L'effet méthane vaut 60% de l'effet CO2. Doc. GIEC

Forçage radiatif consécutif à l’émission des gaz à effet de serre et aérosols. L’effet méthane (CH4) vaut 60% de l’effet CO2 (cf les deux premières lignes). Doc. GIEC

Dans le nouveau rapport du GIEC (1) relatif aux bases scientifiques du changement climatique, publié fin septembre, une information très peu diffusée mérite pourtant d’être regardée de près. Elle concerne la part du méthane, le CH4, dans l’actuel processus de réchauffement global de la planète. En effet, le consensus scientifique que constitue le GIEC semble ni plus ni moins doubler cette importance dans son « résumé pour les décideurs » par rapport à sa précédente mouture !… Expliquons cela.

Pour déterminer la capacité de gaz à effet de serre (gaz carbonique, méthane, protoxyde d’azote, ozone, halocarbures divers…) et d’aérosols (SO2, NH3, poussières…) à réchauffer ou à refroidir l’atmosphère au sol, les scientifiques utilisent la notion de « forçage radiatif » qui s’exprime en watts par mètre carré. Cette notion permet d’attribuer à chaque gaz à effet de serre une partie de la « surchauffe » que l’on impose au système terrestre depuis le début de l’ère industrielle. Le dernier rapport du GIEC estime ainsi que le « forçage radiatif » dû au CO2 depuis 1750 vaut 1,68 W/M2 (de 1,33 à 2,03) tandis que celui dû au méthane atteint 0,97 W/M2 (de 0,74 à 1,20). Or, lors du précédent rapport du GIEC, en 2007, on mentionnait 1,66 W/M2 pour le CO2 et 0,48W/M2 pour le CH4…

Dans l’atmosphère, les réactions chimiques issues du méthane font apparaître du CO2, de l’ozone, ou encore de la vapeur d’eau

Comment expliquer un tel « bond » du méthane ? En fait, les scientifiques ont affiné les données et leur présentation. En 2007, les chiffres du « forçage radiatif » étaient seulement donnés en fonction des concentrations atmosphériques des différentes molécules telles qu’on peut les mesurer au fil du temps. En 2013, deux comptabilités coexistent: d’un côté le « forçage radiatif » relatif aux concentrations atmosphériques, comme 6 ans plus tôt, et de l’autre le « forçage radiatif »  consécutif aux émissions de chaque type de molécule dans l’atmosphère.

Forçage radiatif 2013 en fonction des seules concentrations. Doc. GIEC

Forçage radiatif 2013 en fonction des seules concentrations de GES. La zone concernant le méthane ne prend en compte que le CH4 présent dans l’atmosphère, et pas les effets de ses émissions comme le montre la ligne « Vapeur d’eau stratosphérique issue du CH4 ». Doc. GIEC.

La nuance n’est pas qu’un effet de style, notamment en ce qui concerne le méthane. En effet, l’introduction de méthane dans l’atmosphère génère un certain nombre de réactions chimiques qui font disparaître du CH4 mais tout en faisant apparaître d’autres gaz à effet de serre : du CO2, de l’ozone, ou encore de la vapeur d’eau stratosphérique… Autrement dit, le méthane agit de manière très vicieuse: il disparaît tout en « alourdissant » le rôle des autres paramètres du réchauffement climatique.

Ainsi, quand les scientifiques prennent en compte les seules mesures de concentrations de gaz à effet de serre, ils attribuent en 2013 au méthane quasiment le même forçage radiatif qu’en 2007, 0,48W/M2. Mais quand ils prennent en compte tous les effets de l’émission de chaque type de molécule, alors l’influence du méthane double et vaut un forçage radiatif de 0,97 W/M2, au détriment entre autre du CO2 (1,68 W/M2).

50 à 65 % du total des émissions de méthane relèvent des activités humaines

Autrement dit, l’effet « réchauffement », le forçage radiatif attribué à ce jour aux émissions de méthane dans l’atmosphère est équivalent à près de 60% de l’effet CO2. 60% ! Pour un gaz à effet de serre dont on ne parle quasiment jamais, ça fait beaucoup… Surtout si l’on ajoute que le méthane, qui a une durée de vie dans l’atmosphère de l’ordre de 10 ans, a un potentiel de réchauffement bien plus fort dans les premières années qui suivent son dégazage. A proportion égale, le CH4 est 84 fois plus puissant que le CO2 sur 20 ans, et « seulement » 34 fois sur un siècle avec l’effet des rétroactions dues au cycle du carbone (28 fois sans cet effet),, selon les chiffres parus dans le rapport du GIEC et eux aussi revus à la hausse par les scientifiques.

Les sources d’émissions du méthane sont à la fois naturelles (marécages) et humaines : élevage de ruminants, rizières, déchets, décharges, feux et bien sûr exploitation des énergies fossiles (voir ci dessous « Sources des émissions de méthane pour la décennie 2000-2009 »). Le GIEC estime que les émissions issues des activités humaines représentent 50 à 65 % du total des émissions de méthane. Celles qui relèvent directement des énergies fossiles (fuites consécutives à l’exploitation et à l’utilisation du gaz, du charbon, du pétrole ; fuites géologiques) en représenteraient 30%…

La concentration de méthane a atteint 1803 ppb en 2011, soit une hausse de 150% depuis le début de l’ère industrielle

Il serait donc bien regrettable de ne pas mettre le CH4 sous les feux des projecteurs, et cela d’autant plus que le rapport du GIEC sonne (dans sa version complète) une autre alerte. Selon les scientifiques, la concentration atmosphérique de méthane, en hausse exponentielle depuis le début de notre ère industrielle mais avec une quasi-stabilisation entre 1999 et 2006, est nettement repartie à la hausse depuis 2007…

Evolution de la concentration des trois principaux gaz à effet: gaz carbonique (CO2), méthane (CH4), protoxyde d'azote (NO2). Le méthane a connu un palier au début des années 2000 mais il est nettement reparti à la hausse depuis 2007. DOC. GIEC

Evolution de la concentration des trois principaux gaz à effet: gaz carbonique (CO2), méthane (CH4), protoxyde d’azote (NO2). Le méthane a connu un palier au début des années 2000 mais il est nettement reparti à la hausse depuis 2007. Doc. GIEC.

Les scientifiques s’interrogent sur cette « stabilité » temporaire et sur ce redémarrage. Entre autres explications: chute des activités liées au charbon, à l’industrie gazière et à l’élevage suite à l’effondrement de l’Union soviétique en 1991; compensation ponctuelle de la hausse des émissions anthropiques par une baisse des émissions naturelles ; changements de pratiques dans les rizières ; diminution progressive de la concentration des radicaux hydroxyles OH, naturellement présents dans l’atmosphère et qui sont en première ligne pour dégrader le CH4 (ironie du sort, cette « diminution » pourrait notamment s’expliquer par la baisse des émissions de méthylchloroforme, destructeur de la « couche » d’ozone mais précurseur de radicaux OH…). A ce stade, on ne peut pas s’empêcher de penser également à l’exploitation des hydrocarbures de schiste aux Etats-Unis : pour différents scientifiques, cette extraction représente effectivement une nouvelle source d’émissions de méthane suffisamment importante pour que ce « gaz naturel » arrive au niveau du charbon (sinon au dessus) en terme de pollution…

Au total, la concentration de CH4 a atteint en 2011 environ 1803 ppb (2) contre environ 722 avant 1750, soit une hausse de 150 %. Pendant le même temps, la concentration de CO2 n’a elle augmenté « que » de 40%. Les scientifiques estiment que les concentrations actuelles de CH4 excèdent n’importe quel niveau mesuré pendant au moins 800 000 années, et que son taux moyen d’augmentation (2,2 ppb par an pour la période 2000-2009, environ 10 millions de tonnes de CH4 en plus chaque année) dépasse n’importe quel taux observé depuis plus de 20 000 ans.

Permafrost et clathrates au fond des océans: deux immenses stocks de méthane

Quand on remonte le temps, on note que l’augmentation de la concentration de méthane a même précédé l’augmentation du CO2. Le rapport du GIEC indique que la concentration de CH4 atmosphérique a augmenté d’environ 100 ppb entre -2000 avant JC et 1750. Pouvant être « attribuée aux premières activités humaines » (bétail, culture du riz, feux…), cette hausse reste cependant bien minime par rapport à l’explosion actuelle.

Surtout, le GIEC reconnaît que les sources naturelles de méthane vont devenir, du fait même du réchauffement climatique, potentiellement importantes dans les années, décennies et siècles à venir. Deux immenses stocks de CH4 sont concernés : celui qui est contenu dans le permafrost des hautes latitudes (les terres jusqu’alors gelées en permanence) et celui que l’on trouve sous forme d’hydrates de méthane, ou clathrates, au fond des océans, au niveau des marges continentales. Des activités de CH4 ont déjà été relevées dans la mer en Sibérie de l’Est ainsi que dans la décomposition de sédiments de lacs en dégel au nord de la Sibérie.

Schéma du cycle du méthane. Les flux annuels sont exprimés en millions de tonnes de CH4 (Tg = téragrammes) sur la base de la période 2000-2009. Les stocks sont donnés en encadré, en millions de tonnes. Les flèches noires montrent les flux « naturels », ou qui ne sont pas directement causés par les activités humaines depuis 1750. Les flèches et nombres rouges montrent les activités anthropiques et la flèche brun clair un flux combiné naturel + anthropique. Les activités humaines (par exemple, l'utilisation de terre) peuvent avoir modifié indirectement l'ampleur globale des flux naturels.

Schéma du cycle du méthane. Les flux annuels sont exprimés en millions de tonnes de CH4 (Tg = téragrammes) sur la base de la période 2000-2009. Les stocks sont donnés en encadré, en millions de tonnes. Les flèches noires montrent les flux « naturels », ou qui ne sont pas directement causés par les activités humaines depuis 1750. Les flèches et nombres rouges montrent les activités anthropiques et la flèche brun clair un flux combiné naturel + anthropique. Les activités humaines (par exemple, l’utilisation de terre) peuvent avoir modifié indirectement l’ampleur globale des flux naturels.

Même si les scientifiques avouent avoir encore du travail pour préciser dans quelle mesure et en quel volume ce sera du CO2 ou du CH4 qui va être dégazé (notamment du fait des réactions chimiques du CH4), ils estiment que le permafrost deviendra pendant notre siècle un « émetteur net de gaz à effet de serre » et n’excluent pas que les émissions pourraient augmenter « de manière radicale » en raison du réchauffement rapide de la région arctique. La décomposition du carbone du permafrost pourrait durer des milliers d’années, renforçant donc évidemment les concentrations atmosphériques de CO2 et de CH4. Au cours du XXIe siècle, les émissions de CO2 et de CH4 issues de ce dégel pourraient être de l’ordre de 50 à 250 gigatonnes de carbone (Gtc), selon le rapport du GIEC.

Les hydrates de méthane sont stables, mais seulement à certaines conditions de… température et de pression

Concernant les clathrates des fonds océaniques, qui se présentent un peu comme de la glace de méthane et dont le stock mondial serait de l’ordre de 2000 à 8000 milliards de tonnes, le GIEC estime à ce jour peu probable que l’on assiste au XXIe siècle à une éruption gazeuse massive (et fatale à l’humanité selon toute vraisemblance) du fait notamment de l’inertie des océans et de leur circulation générale. C’est dans les régions des hautes latitudes, où on trouve des clathrates à moindre profondeur, qu’une déstabilisation serait plus envisageable. En effet, les hydrates de méthane sont stables à certaines conditions de température et de pression (disons 4°C pour 1000 m de profondeur). Réchauffement rapide et dégel favorisent donc de potentiels dégazages, d’autant qu’une couche de clathrates peut agir « comme un couvercle sur le méthane gazeux présent dans le sédiment plus profond » (3). Les émissions peuvent se faire sous forme de CH4 ou de CO2 (issu de l’oxydation du CH4 durant sa remontée le long de la colonne d’eau). Des scientifiques estiment que l’équivalent de 35 à 940 Gtc pourrait être émis à terme avec un réchauffement de l’ordre de 3 degrés au sol. Ces émissions devraient en plus avoir des impacts aggravants sur l’acidité et l’hypoxie des océans.

Zones connues contenant des hydrates de méthane. Doc. Council of Canadian Academies.

Marges continentales océaniques connues pour contenir des hydrates de méthane, ou clathrates. Doc. Council of Canadian Academies.

D’autres scientifiques ont également noté que « la présence des hydrates de méthane apporte la stabilité à des couches sédimentaires dont le pendange favoriserait l’éboulement » (3). Le dégazage des clathrates laisserait ainsi place à de potentiels glissements de terrain et autres tsunamis… On soupçonne par exemple les émissions de méthane d’avoir été, lors du dégel à la fin de la dernière glaciation, il y a environ 8100 ans, un acteur du glissement de terrain géant de Storegga en Norvège (5600 km3 de sédiments éboulés). Provoquant un mégatsunami, cet événement a englouti la région du Doggerland et détaché la Grande-Bretagne de l’Europe.

Le méthane s’impose comme une clé d’une éventuelle accélération du réchauffement global

Plus généralement, les travaux des scientifiques effectués sur le passé de la Terre tendent à prouver que le largage massif de méthane dans l’atmosphère peut jouer un rôle d’ »amplificateur de changement » et être à l’origine de perturbations majeures du climat (3), comme lors de l’extinction du Permien il y a 245 millions d’années, ou lors de la crise climatique de la fin du Paléocène il y a 55 millions d’années, crise qui a ensuite permis le développement des mammifères…. et au final de l’homme.

Même en dehors des cataclysmes géologiques, les scientifiques montrent que les émissions «anthropiques» de gaz à effet de serre stimulent les émissions «naturelles» de CH4 : un CO2 élevé a tendance à contribuer à l’augmentation globale des émissions de CH4 ; un climat qui se réchauffe va favoriser l’augmentation des émissions d’un marécage par unité de surface…

Le vice du CH4 ne s’arrête pas là. Son couplage avec les radicaux OH, qui constituent le principal puits à méthane (4), conduit dans le temps à une amplification significative de l’impact des émissions. En effet, les scientifiques expliquent qu’une augmentation des émissions de CH4 va faire baisser la teneur en OH, ce qui va augmenter en retour la quantité de CH4 qui reste dans l’atmosphère et la réchauffe toujours plus. On a là une clé d’une éventuelle accélération de la concentration atmosphérique en méthane, donc du réchauffement global.

Agir sur les émissions de méthane, un moyen efficace et relativement rapide de lutter contre l’accumulation des gaz à effet de serre

De plus, l’oxydation du méthane anthropique par les radicaux OH a lieu dans la troposphère et… en altitude, dans la stratosphère. « Léger » hic : l’oxydation de méthane dans la stratosphère est une source significative de vapeur d’eau. Pour les scientifiques, les émissions du méthane à long terme mène à un forçage anthropique au sein de la stratosphère…

Manifestation contre l'exploitation des gaz de schiste par Hess Oil en Seine-et-Marne. Le Conseil constitutionnel n'a pas invalidé l'interdiction de la fracture hydraulique, mais la chimère du shale gaz chante toujours. Doc. ALDEAH.

Manifestation contre l’exploitation des gaz de schiste par Hess Oil en Seine-et-Marne. Le Conseil constitutionnel français a confirmé l’interdiction de la technique de la fracturation hydraulique, mais la chimère du shale gaz chante toujours dans le pays et en Europe. Doc. ALDEAH.

Moralité : le méthane constitue bien un piège explosif, une bombe pour les êtres vivants. Néanmoins, comme il possède un potentiel de réchauffement très élevé sur une durée de vie relativement courte, le fait d’agir sur ses émissions apparaît également comme un levier particulièrement intéressant pour lutter efficacement et relativement rapidement contre l’accroissement de la concentration de gaz à effet de serre dans l’atmosphère. Des mesures radicales de réglementation, voire d’interdiction, concernant l’exploitation d’hydrocarbures et en particulier celle des gaz de schiste (pertes fugitives de gaz), l’élevage des ruminants (ou la consommation de viande, notamment bovine), les rizières (changement des pratiques), la production de déchets et les décharges (avec récupération du méthane), pourraient avoir des effets mesurables en dizaines d’années.

Pétroliers et gaziers rêvent d’hydrates de méthane

Force est cependant de constater qu’on se situe encore très loin de telles options, voire même à leurs antipodes… L’élevage des ruminants est encouragé. Nos poubelles débordent. Le « gaz naturel » (contenant 90% de méthane) s’invite régulièrement à la table du développement durable, y compris en France. En dépit des interdictions et de ses émissions de CH4, la chimère des gaz de schiste reste toujours bien vivante en Europe. Ce shale gaz constitue même pour pétroliers et gaziers, une sorte de parenthèse avant leur grand « défi énergétique du XXIe siècle » : celui de l’exploitation des… clathrates dont le stock énergétique, bien supérieur à la somme de toutes les énergies fossiles actuelles (pétrole, gaz, charbon), les font ouvertement rêver.

Du reste, les projets et tentatives de récupération de l’hydrate de méthane ont déjà commencé : champ de Messoyakha en Russie (Sibérie du Nord), champ de Nakaï au Sud-Est du Japon, test sur le versant nord de l’Alaska aux Etats-Unis, programme Sugar en Allemagne, projet Fordimhys (Formation and Dissociation of Methane Hydrates in Sediments) en France, avec GDF, Total…

(1) Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat. Rapport du groupe 1 : The Physical Sience Basis.

(2) Partie par milliard (part per billion).

(3) «Le méthane et le destin de la Terre. Les hydrates de méthane, rêche ou cauchemar ?». Gérard Lambert, Jérôme Chappellaz, Jean-Paul Foucher, Gilles Ramstein. EDP-Sciences.

(4) Les radicaux hydroxyles (radicaux OH) « pompent » chaque année l’équivalent de 90% des émissions de méthane, soit 9% d’un stock global de l’ordre de 4800 millions de tonnes de CH4 atmosphérique. Les sols (notamment ceux des forêts) peuvent également former de petits puits de méthane, quand ils sont plutôt secs, mais bien plus modestes que les radicaux OH.

Sources des émissions de méthane pour la décennie 2000-2009

– Emissions dues à l’agriculture (riz, animaux…) et aux déchets: 187–224 millions de tonnes (Mt) dont 87 à 94 Mt pour les ruminants.

– Emissions liées aux carburants fossiles (dont pertes fugitives) 85–105 Mt.

– Emissions liées à la biomasse et la combustion de biocarburant : 32–39 Mt.

– Emissions des marécages : 177–284 Mt.

– Autres émissions naturelles (flux géologiques, termites…) : 61–200 Mt.

Source: GIEC.

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