Méthane

Composé de formule CH4, le « gaz des marais » est le plus simple des hydrocarbures. Présent dans le gaz naturel, c’est un combustible, mais aussi une matière première de l’industrie chimique

Le méthane a été découvert et isolé par Alessandro Volta (l’inventeur de la pile électrique) vers 1777 lorsqu’il étudia le gaz s’échappant du lac Majeur, gaz que l’on appelait communément gaz des marais. C’est aussi le constituant principal du grisou présent dans les mines de charbon et responsables de nombreuses catastrophes humaines. S’il est assez abondant dans le milieu naturel, il est surtout extrait des gisements fossiles de pétrole, de gaz naturel et de schistes. La production mondiale a été de 2 987 milliards de mètres cubes en 2010. Il est également présent dans l’espace et sur certaines planètes du système solaire et leurs satellites (par exemple Titan, satellite de Saturne, renferme des lacs de méthane comme l’a montré la sonde Huyghens en y atterrissant).

C’est premier terme de la famille des alcanes de formule générale CnH2n+2. La combustion du méthane dans l’oxygène pur produit du dioxyde de carbone et de l’eau
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O
avec une importante libération d’énergie : pratiquement 40 kilojoules par litre de méthane, d’où son emploi comme source d’énergie souple (c’est un gaz) et encore relativement abondante (réserves prouvées de 187 490 milliards de mètres cubes).

Le gaz naturel contient en moyenne 75 % de méthane, 15 % d’éthane (C2H6) et 5 % d’autres alcanes comme le propane (C3H8) et le butane (C4H10). Une fois épuré des alcanes C2-C4, il est transporté sous pression dans des gazoducs ou à l’état liquide par des méthaniers. Le méthane étant inodore, mais explosif lorsque mélangé à une certaine quantité d’air, le gaz domestique est pour cette raison odorisé par l’addition de molécules soufrées à l’odeur caractéristique.

Le méthane est la matière première de choix pour la production de l’hydrogène, du méthanol, de l’acide acétique et de l’anhydride acétique. Le méthane est d’abord converti en gaz de synthèse, mélange de monoxyde de carbone et d’hydrogène par la réaction de reformage à la vapeur. Dans ce processus, le méthane et la vapeur réagissent sur un catalyseur au nickel à 700-1100 °C selon l’équation chimique
CH4 + H2O → CO + 3 H2

Le méthane est un gaz qui contribue fortement à l’effet de serre. Sa durée de vie dans l’atmosphère est d’environ 12 ans. Son potentiel de réchauffement est 62 fois celui du dioxyde de carbone. Les émissions de méthane proviennent des décharges, de l’exploitation des mines de charbon, du gaz naturel… mais surtout des activités d’élevage. En France, l’agriculture et la forêt (notamment bas fonds et forêts inondées) contribueraient pour 70 % aux émissions de méthane. D’où la pensée chimique du jour :

Le méthane est un gaz à puissant effet de serre : ah, les vaches !

Sources :

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