Le Gaz Naturel

INTRODUCTION

En 1776, Alessandro Volta découvre le méthane en s'intéressant au « gaz des marais » (l'ancien nom du méthane).

Les premiers gaz combustibles utilisés en Europe, à partir de 1785, date de leur invention, seront des gaz manufacturés, c'est-à-dire des gaz fabriqués dans des usines à gaz et des cokeries, principalement à partir de la houille. Ils sont d'abord utilisés comme gaz d'éclairage, par la suite comme combustible pour les turbines et moteurs, pour le chauffage ainsi que la cuisson. L’appellation gaz de ville apparaît à cette occasion. Les gaz manufacturés seront essentiellement de la houille mais aussi du gaz d'huile et du gaz de pétrole, etc. La plupart des gaz manufacturés contiendront principalement du dihydrogène, du méthane et de monoxyde de carbone.

I- DEFINITION

Le gaz naturel est un combustible fossile composé d'un mélange d'hydrocarbures présent naturellement dans des roches poreuses sous forme gazeuse.

II- LES DIFFERENTS TYPES DE GAZ

Il existe plusieurs formes de gaz naturel, se distinguant par leur origine, leur composition et le type de réservoirs dans lesquels ils se trouvent. Néanmoins, le gaz est toujours composé principalement de méthane et issu de la désagrégation d’anciens organismes vivants. Aux différents types de gaz naturels cités ci-après, on pourrait adjoindre le biogaz, ou biométhane, un substitut renouvelable issu de la décomposition de certains déchets de l’activité anthropique.

1- Gaz conventionnel non associé

C’est la forme la plus exploitée de gaz naturel. Son processus de formation est similaire à celui du pétrole. On distingue le gaz thermogénique primaire, issu directement de la pyrolyse du kérogène, et le gaz thermogénique secondaire, formé par la pyrolyse du pétrole. Le gaz thermogénique comprend, outre le méthane, un taux variable d’hydrocarbures plus lourds, pouvant aller jusqu’à l’heptane (C7H16). On peut y trouver aussi du dioxyde de carbone (CO2) du sulfure d’hydrogène appelé aussi « gaz acide » (H2S), et parfois de l’azote (N) et de petites quantités d’hélium (He), mercure (Hg) et argon (Ar).

C’est principalement ce type de gaz conventionnel non associé qui alimente le marché international du gaz naturel et ses réseaux de transport par gazoducs et méthaniers.

2- Gaz associé

Il s’agit de gaz présent en solution dans le pétrole. Il est séparé lors de l’extraction de ce dernier. Pendant longtemps, il était considéré comme un déchet et détruit en torchère, ce qui constitue un gaspillage de ressources énergétiques non renouvelables et une pollution inutile. Aujourd’hui, une partie est soit réinjectée dans les gisements de pétrole (contribuant à y maintenir la pression et à maximiser l’extraction du pétrole), soit valorisée. La destruction en torchère représentait toujours 150 Gm3 par an en 2007

3- Gaz biogénique

Le gaz biogénique est issu de la fermentation par des bactéries de sédiments organiques. À l’instar de la tourbe, c’est un combustible fossile mais dont le cycle est relativement rapide. Les gisements biogéniques sont en général petits et situés à faible profondeur. Ils représentent environ 20 % des réserves connues de gaz conventionnel. Le gaz biogénique a moins de valeur par mètre cube que le gaz thermogénique, car il contient une part non négligeable de gaz non combustibles (notamment du dioxyde de carbone) et ne fournit pas d’hydrocarbures plus lourds que le méthane.

4- Gaz de charbon

Le charbon contient naturellement du méthane et du dioxyde de carbone dans ses pores. Historiquement, ce gaz a surtout été connu pour la menace mortelle qu’il présente sur la sécurité des mineurs – il est alors resté dans la mémoire collective sous le nom de grisou. Cependant, son exploitation est en plein développement, en particulier aux États-Unis. L’exploitation porte sur des strates de charbon riches en gaz et trop profondes pour être exploitées de façon conventionnelle. Il y a eu des essais en Europe également, mais la plupart des charbons européens sont assez pauvres en méthane. La Chine s’intéresse également de plus en plus à l’exploitation de ce type de gaz naturel.

5- Gaz de schiste

Certains schistes contiennent aussi du méthane piégé dans leurs fissurations. Ce gaz est formé par la dégradation du kérogène présent dans le schiste, mais, comme pour le gaz de charbon, il existe deux grandes différences par rapport aux réserves de gaz conventionnel. La première est que le schiste est à la fois la roche source du gaz et son réservoir. La seconde est que l’accumulation n’est pas discrète (beaucoup de gaz réuni en une zone restreinte) mais continue (le gaz est présent en faible concentration dans un énorme volume de roche), ce qui exige une technique spécifique. La technique actuellement (2011) retenue consiste à utiliser l’hydro fracturation en association avec le forage horizontal, qui permet d’atteindre un plus grand volume de roche avec un seul forage. L’hydro fracturation consiste en la fracturation des poches de gaz par injection d’un liquide constitué d’eau et d’additifs, dont certains peuvent être toxiques. Chaque puits peut être fracturé plusieurs dizaines de fois, chaque fracturation consomme entre 7 et 28 millions de litres d’eau dont une partie seulement est récupérée. On a constaté, notamment aux États-Unis, que cette pratique mettait en péril l’écosystème. L’utilisation de produits toxiques risque de polluer les nappes phréatiques, lorsque ce n’est pas le gaz lui-même qui présente un risque sanitaire pour toute personne vivant près d’une source d’extraction. L’exploitation en France demeure fortement décriée. Jean-Louis Borloo, alors ministre de l’écologie, a autorisé le début des forages dans le sud de la France avant que le gouvernement n’annule ces autorisations.

6- Hydrates

Les hydrates de méthane sont des structures solides contenant du méthane prisonnier. Ils sont issus de l’accumulation relativement récente de glace contenant des déchets organiques, la dégradation est biogénique. On trouve ces hydrates dans le pergélisol ou sur le plancher océanique. Le volume de gaz existant sous cette forme est inconnu, variant de plusieurs ordres de grandeur selon les études. Aucune technologie rentable

...