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Il est incolore et inodore, deux fois plus léger que l’air et on le trouve partout, sur la terre comme au fond des océans. Il réchauffe l’air 25 fois plus que le dioxyde de carbone (CO2) mais se dissipe dans l’atmosphère au bout d’une dizaine d’années. On lui attribue le quart des émissions mondiales de gaz à effet de serre mais c’est souvent l’ennemi oublié de la lutte contre le dérèglement climatique, malgré les avertissements des scientifiques. Vous l’avez reconnu : il s’agit du méthane, le composant principal du gaz naturel et du biogaz.

Plus complexe que le gaz carbonique, le méthane reste en partie un sujet méconnu alors qu’il occupe une place grandissante dans les recherches scientifiques et les politiques climatiques. Tour d’horizon et état des lieux de l’actualité de l’autre gaz à effet de serre.

Un puissant gaz à effet de serre

Autrefois appelé « gaz des marais » en raison de sa concentration dans les zones humides, le méthane a été découvert en 1776. Composé d’un atome de carbone pour quatre atomes d’hydrogène (CH4), il est naturellement présent et assez abondant dans le milieu naturel. C’est l’hydrocarbure le plus simple et le seul qui peut être obtenu par un processus biologique naturel, à savoir la fermentation de matières organiques en milieu sans oxygène (anaérobie). 

Ce n’est qu’en 1976 que l’on a identifié le méthane comme gaz à effet de serre. En effet, il absorbe une partie du rayonnement infrarouge émis par la Terre et l’empêche de s’échapper dans l’espace, ce qui contribue au réchauffement climatique.

Le méthane est un combustible à fort potentiel. Sa combustion produit du dioxyde de carbone et de la vapeur d’eau, qui contribuent tous deux à l’effet de serre, ainsi qu’une grande quantité d’énergie sous forme de chaleur. 

On peut même considérer que le méthane est le plus dangereux des gaz à effet de serre (GES) puisque son pouvoir réchauffant est de très loin supérieur à celui du CO2. En revanche, la durée de vie du méthane dans l’atmosphère étant de 10 ans « seulement » (contre 100 pour le CO2), son potentiel de réchauffement climatique sur 10 ans est 25 fois plus puissant que le CO2. Le méthane apparaît ainsi comme le deuxième gaz à effet de serre, responsable d’environ un quart des émissions de GES. Selon le GIEC, il serait responsable d’une hausse de 0,5 °C sur l’accroissement des températures de 1,1 °C depuis l’ère pré-industrielle. D’après l’ONU, une réduction de moitié des émissions de méthane empêcherait une augmentation de 0,3 °C d’ici 2045.

Cependant, l’économie mondiale n’en prend pas le chemin. En effet, après avoir nettement augmenté dans les années 1980-1990, les émissions globales de méthane se sont quasi-stabilisées jusqu’en 2007. Elles ont repris depuis leur progression, particulièrement dans les secteurs de l’agriculture et de l’énergie, en Asie et en Afrique. Les chercheurs du Global Carbon Project ont établi que les émissions mondiales ont augmenté de 10 à 15% de 2007 à aujourd’hui, ce qui compromet l’objectif de la communauté internationale de limiter à 2 °C le réchauffement climatique d’ici la fin du siècle.

En tout état de cause, il est indispensable de bien comprendre les différentes sources du méthane avant de chercher à diminuer les émissions. Alors que l’origine des émissions de CO2 est aisément identifiable (la combustion des énergies fossiles), les scientifiques peinent à identifier ce qui provient de tel ou tel facteur dans la hausse des émissions de méthane. 

D’où provient le méthane ?

Le méthane est l’hydrocarbure naturel le plus présent dans l’air et dans le sous-sol sous forme de gaz naturel dans des quantités importantes. Pour simplifier, on peut distinguer les émissions d’origine naturelle (40% du total) et celles d’origine humaine dites anthropiques (60%). 

  • Les émissions naturelles : le méthane se dégage naturellement des zones humides peu oxygénées comme les marais, les mangroves ou les lagunes mais aussi les lacs, les rivières ou les sources d’eau chaude d’origine volcanique. Des chercheurs ont découvert que les émissions augmentaient avec le réchauffement des températures. Ce qui signifie concrètement que les lacs pourraient émettre trois fois plus de gaz à effet de serre qu’actuellement. En effet, en accroissant la concentration en matières organiques contenant du carbone, la hausse des températures favorise l’assimilation de ces matières par des micro-organismes qui libèrent le carbone sous forme de CO2 et de méthane. 

    Mais la menace la plus grave vient du Grand Nord sibérien et canadien, où des dizaines d’énormes cratères – jusqu’à 80 mètres de diamètre et autant de profondeur – résultent d’explosions de gaz, libéré à cause du réchauffement climatique. De fait, le sol du permafrost se met désormais à fondre l’été et les matières organiques qu’il contient se décomposent en produisant du méthane et du CO2, avec parfois des explosions à la clé. On estime qu’il y aurait plusieurs milliers de ces « bulles » de gaz qui présentent une concentration de CO2 25 fois supérieure à celle de l’atmosphère et 1000 fois supérieure pour le méthane. Une véritable bombe à retardement climatique que les scientifiques commencent à étudier et à modéliser.

    Enfin, depuis les années 2000, les chercheurs ont découvert que les végétaux, les champignons, les algues et certaines bactéries pouvaient produire du méthane en présence d’oxygène en quantité très importante, soit 10 à 30% des émissions annuelles globales, un phénomène qui s’observe principalement dans les régions tropicales chaudes.
     
  • Les émissions d’origine humaine : on trouve en tête des causes anthropiques l’élevage du bétail et l’épandage du fumier, qui représentent au total 30% des émissions globales de méthane. Les herbivores (vache, mouton, chèvre, cheval) ne digèrent pas entièrement leurs aliments, qui fermentent et produisent du méthane, évacué à 95% par des éructations. En 24 heures, une vache relâche ainsi entre 100 et 500 litres de gaz, trois fois plus qu’un cheval et dix fois plus qu’un mouton. Selon l’INRAE (Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement), les vaches françaises émettent chaque année en méthane l’équivalent de 15 millions de voitures. Sans compter les déjections, qui émettent du gaz en se décomposant. 
    En tant que zones humides inondées par l’homme, les rizières émettent également une quantité importante de méthane, environ 8% des émissions globales.

    Après l’agriculture figurent les énergies fossiles (pétrole, gaz, charbon), qui représentent 21% des émissions globales de méthane. Ce dernier peut être piégé dans des filons de charbon. Il est aussi présent à tous les stades de l’industrie pétrolière et les exploitants préfèrent le brûler dans des torchères que de prendre le risque d’une explosion de méthane dans une raffinerie. Les fuites de gaz naturel lors de son extraction, de son transport, de son traitement et de sa distribution pourraient représenter jusqu’à 3% de la production mondiale. Grâce à l’imagerie satellite, des scientifiques ont recensé dans le monde 1 200 panaches de méthane attribués à l’exploitation d’hydrocarbures. L’impact climatique est gigantesque, comparable à la circulation de 20 millions de véhicules pendant un an. De récentes études ont de plus révélé que les fuites de gaz naturel avaient été sous-estimées d’environ 30%. Aux États-Unis par exemple, où il est plus rentable d’abandonner un puits que de le fermer, on estime que le pays compte déjà deux millions de puits abandonnés, qui continuent de relâcher du méthane dans l’atmosphère. Encore plus préoccupant, les études de chercheurs qui montrent que l’exploitation du gaz de schiste émet beaucoup plus de méthane que les gisements conventionnels. L’empreinte en équivalent CO2 d’un puits de gaz de schiste en 20 ans serait entre 30 et 50% plus élevée que si on avait utilisé du charbon pour produire l’énergie. Ce constat pourrait expliquer en partie la hausse récente de la concentration en méthane dans l’atmosphère.

    Troisième source d’origine anthropique avec 11% des émissions de méthane : les déchets humains, dont les lieux de stockage fermentent et émettent de grandes quantités de méthane, parfois appelé « gaz de décharge ». Le biogaz produit dans les stations d’épuration, les déchetteries ou les décharges peut être récupéré et valorisé sous forme d’électricité, de chaleur ou de carburant automobile. Un certain nombre d’expériences ont été menées avec succès en France, en Allemagne et en Scandinavie mais la rentabilité économique de ces installations est loin d’être acquise.

    On peut enfin mentionner parmi les sources des émissions de méthane :

    - La biomasse (10% des émissions) qui provient de la combustion incomplète des végétaux et surtout de leur décomposition organique naturelle, comme les feuilles mortes des sous-bois ;

    - Les fonds océaniques contiennent d’importantes quantités d’hydrates de méthane qui pourraient libérer du méthane en cas d’augmentation de la température. A l’instar du permafrost ou des pergélisols immergés du plateau arctique sibérien oriental, les fonds océaniques pourraient se révéler une véritable bombe à retardement climatique en cas de réchauffement.
     

Les évolutions futures de ces différentes sources d’émissions restent incertaines. On prévoit cependant une augmentation des apports des énergies fossiles, des déchets et de l’agriculture, du fait de la croissance de la population mondiale, de l’industrialisation de certains pays et de la demande croissante en énergie.

Réduire les émissions de méthane

La prise de conscience de la nécessité de contenir puis de réduire les émissions de méthane à l’échelle planétaire a été relativement tardive. En 2014, le GIEC (Groupe intergouvernemental d’experts sur l’évolution du climat) a établi que l’influence du méthane sur le climat a été longtemps sous-estimée. Le méthane persiste 10 ans dans l’atmosphère mais c’est un gaz à effet de serre bien plus puissant que le CO2 : une molécule de méthane absorbe en moyenne 28 fois plus de rayonnement qu’une molécule de gaz carbonique sur une période de 100 ans. En contrepartie, la réduction des émissions de méthane peut se révéler plus économique et plus efficace dans l’atténuation du changement climatique que celle du CO2, compte-tenu de son fort potentiel de réchauffement global et de sa durée de vie 10 fois plus courte que celle du CO2.

La Commission européenne a présenté en 2020 sa stratégie de réduction des émissions de méthane : créer un observatoire international ; renforcer la surveillance par satellite ; directive pour imposer aux industriels des énergies fossiles de détecter et de réparer les fuites de méthane ; interdire le torchage et le dégazage systématiques ; traiter les mines de charbon abandonnées ; inciter à réduire les émissions de l’élevage par l’innovation dans l’alimentation animale ; renforcer la collecte des déchets agricoles pour produire du biogaz ; améliorer la gestion du gaz de décharge. 

En novembre dernier lors de la COP26, une centaine d’États se sont engagés dans le cadre du Global Methane Pledge à réduire d’ici 2030 leurs émissions de méthane de 30% au moins. Un objectif qui permettrait selon l’ONU d’éviter 0,3 °C de réchauffement d’ici 2040. Toutefois, certains pays producteurs de charbon n’ont pas signé l’accord, comme la Chine, la Russie et l’Inde.

Compte-tenu de la diversité et de la complexité des sources du méthane, il n’y a pas de solution unique et il est nécessaire de détailler source par source les solutions. 

Pour l’agriculture, il faut s’attaquer aux émissions de méthane par les ruminants. Plusieurs recherches ont mis en évidence le rôle de l’alimentation. Remplacer la pulpe de betterave par des aliments riches en amidon (orge, blé, maïs) diminuerait d’un tiers les émissions. L’INRAE a montré que la suppression des féculents comme le soja au profit de lipides telles que les graines de lin améliorerait la qualité nutritionnelle du lait tout en diminuant de 20 à 40% le méthane émis. Autre piste prometteuse, l’introduction des algues dans l’alimentation qui diminuerait de 50 à 80% la fermentation dans les intestins. D’autres travaux ont montré que la sélection des espèces permettait également de réduire la production de méthane. 

La startup londonienne Zelp a imaginé un masque qui permet de récupérer un tiers du gaz émis lors des éructations des bovins. Fonctionnant à l’énergie solaire, ce masque absorbe le méthane, le stocke et le transforme en dioxyde de carbone, qui absorbe neuf fois moins de rayonnement que le méthane pur. Les vaches ne seraient pas gênées par le port du masque. Celui-ci sera commercialisé cette année par Cargill, le géant de l’agro-alimentaire. Le prix devrait se situer autour des 30 euros.

Vacheméthane


S’agissant des effluents de l’élevage, la méthanisation des déchets permet de récupérer et valoriser le biogaz émis par leur décomposition. Dans ce domaine, le groupe Crédit Agricole occupe une place de leader sur ce marché français. 

Pour diminuer le gaz issu de la riziculture, il est possible de sélectionner des espèces de riz moins productrices de méthane, de diminuer les fertilisants ou de lutter contre la turbidité des eaux et la production de sédiments. Des études asiatiques ont montré que drainer les rizières deux fois par an permettrait de réduire les émissions de 80%. 

Concernant le méthane issu des énergies fossiles, l’Agence internationale de l’énergie estime que le secteur pourrait diminuer ses émissions mondiales de méthane de 75% et que l’essentiel de ces réductions pourraient se faire à coût net nul. La Commission européenne a fait adopter tout récemment des mesures et des règles strictes avec l’objectif de réduire les émissions de 80% d’ici 2030. Bruxelles entend également règlementer les émissions « importées » de méthane à partir de 2025.

Du côté des émetteurs de méthane, les entreprises pétrolières et gazières ont pris conscience tardivement de la nécessité environnementale et économique de réduire les fuites de méthane. Lancé en novembre 2020 par le PNUE (Programme des Nations unies pour l’environnement) et la Commission européenne, le Oil and Gas Methane Partnership regroupe plus de 80 entreprises qui représentent plus de 50% de la production mondiale de pétrole et de gaz. Elles se sont engagées à plus de transparence sur leurs émissions de méthane. TotalEnergies s’est engagé à ne plus recourir au torchage de routine d’ici 2030 et ExxonMobil prévoit de son côté de réduire ses émissions de 50% d’ici 2025 par rapport à 2016. 

De même, le méthane qui se dégage de l’exploitation minière pourrait être capté et valorisé sous forme de chaleur ou de biocarburant. 

Longtemps négligée au profit du CO2, la lutte contre les émissions de méthane s’est progressivement imposée comme une mesure indispensable et prometteuse pour atteindre les objectifs de lutte contre le réchauffement climatique. Responsable d’un quart des émissions mondiales de GES, le méthane a un rôle majeur à jouer pour contenir la hausse des températures. Reste la grosse inconnue des sources naturelles de méthane, qui vont continuer à augmenter avec la hausse des températures comme c’est le cas pour les lacs, les rivières ou le permafrost. Les engagements pris lors de la COP26 ont marqué un tournant dans la mobilisation mondiale contre le méthane. Encore faut-il que la volonté politique soit au rendez-vous.

A retenir

Largement présent dans le milieu naturel, le méthane (CH4) est un puissant gaz à effet de serre (GES) avec un potentiel de réchauffement climatique 25 fois plus puissant que celui du dioxyde de carbone. Il représente le quart des émissions mondiales de GES.

Les émissions de méthane peuvent être d’origine naturelle (40% du total), dans les zones humides peu oxygénées, ou d’origine humaine (60%), issues de l’agriculture (élevage), des énergies fossiles, des déchets humains (biogaz) ou de la biomasse.

Lors de la COP26 (novembre 2021), une centaine d’États se sont engagés à réduire leurs émissions de méthane d’au moins 30% d’ici 2030, ce qui éviterait 0,3 °C de réchauffement d’ici 2040. Plusieurs pistes sont prometteuses : l’alimentation des ruminants, la méthanisation des déchets, les règles européennes pour réduire les émissions des énergies fossiles.

Réduire les émissions de méthane est indispensable pour atteindre les objectifs de lutte contre le réchauffement climatique. Les États et les entreprises sont depuis peu mobilisés mais seule la volonté politique permettra d’obtenir rapidement des résultats tangibles et durables.

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