Les hydrates de méthane, un mélange cristallisé d'eau et de gaz, constitueraient une ressource considérable de gaz naturel. Cependant, leur exploitation n'est aujourd'hui possible ni économiquement ni techniquement.

Les hydrates de méthane sont bien une forme de gaz non conventionnels, mais ils diffèrent notablement des trois autres (gaz de schistes, gaz de houille, tight gas). Un hydrate de méthane est un mélange d'eau et de méthane qui, sous certaines conditions de pression et de température, cristallise en un solide.

Il a été découvert dans les années 1810 par le chimiste britannique Humphrey Davy, mais n'ont pas connu le succès auquel il est destiné dans le futur.
Dans la nature, les conditions essentielles pour que les hydrates soient stables sont réunies dans la partie supérieure des couches sédimentaires des régions arctiques.

On trouve aussi ces conditions de température et de pression adéquates dans les sédiments superficiels des eaux océaniques profondes (forte pression et basse température).

Lorsque pour des raisons naturelles par exemple un réchauffement climatique, une baisse du niveau marin ou une surrection tectonique, les hydrates abandonnent leur domaine de stabilité, ils se dissocient pour former de l'eau et du gaz. Quand on remonte en surface des carottes contenant des hydrates, ces derniers se décomposent et l'on peut enflammer le méthane.

Contrairement aux gaz conventionnels, ce n'est pas à vrai dire un système pétrolier ou gazier, car il suffit d'avoir du méthane et des conditions de pression et de température pertinentes pour obtenir des hydrates de méthane. Les chercheurs admettent que les réserves mondiales ont des valeurs considérablement supérieures à 1 000 téramètres cube. Ces valeurs sont à comparer avec les réserves établies de gaz conventionnels qui sont de l'ordre de 180 téramètres cubes et la consommation annuelle mondiale de trois téramètres cubes. Autant dire que c'est d'innombrables opportunités qui s'ouvrent pour l'économie mondiale et les défis énergétiques que le déclin des ressources connues actuellement provoque.

Dans les sites pilotes où des essais ont été pratiqués, trois techniques de production ont été testées : la dépressurisation, la stimulation thermique et l'injection d'inhibiteurs.

- Dans la première, on cherche à déstabiliser les hydrates de méthane en pompant l'eau aux alentours du puits. La chute locale de pression entraîne la dissociation des hydrates et la production d'eau et de méthane.

- La deuxième technique consiste à injecter de la vapeur pour déstabiliser les hydrates.

- Dans la troisième, on modifie la courbe de stabilité des hydrates en injectant du méthanol.

Toutefois, l'intérêt économique de telles méthodes est le point dans l'ombre, raison pour laquelle il n'y a pas encore eu d'engouement pour cette source d'énergie qui concurrencerait fortement le GNL.


Un atout pour le Japon


En mars 2013 le Japon a procédé à la première exploitation-test de l'hydrate de méthane. L'expérience, réalisée à 330 mètres en sous-sol sous 1 000 mètres de profondeur marine, consistait à provoquer une chute de pression pour récupérer le gaz, enfermé avec de l'eau sous forme cristallisée dans les sédiments superficiels des eaux océaniques profondes, grâce à une forte pression et une basse température.

Les fonds sous-marins des eaux territoriales japonaises sur la côte sud de Shizuoka à Wakayama, en hébergent de très grandes quantités qui frôleraient dix ans de besoins en gaz pour l'archipel. Les autres profondeurs sous-marines de l'archipel en disposent également. Selon certaines estimations, au total, le Japon en détiendrait pour un siècle ou plus de consommation, alors qu'il est contraint aujourd'hui d'importer 95 % de son énergie.

L'épisode Fukushima n'a fait que conforter les japonais dans la recherche de sources d'énergies alternatives qu'ils ont initiée depuis le début des années 2000 en formant dès 2001 un consortium pour l'exploitation des hydrates de méthane.La Japan Oil, Gas and Metals National Corporation (JOGMEC) menait depuis 1995 des recherches sur le sujet.


A quand l'exploitation commerciale ?


L'exploitation commerciale n'est pourtant pas encore faisable. Il faut d'abord arriver à forer à plus de 1 000 mètres sous la mer, et surtout éviter que le gaz ne s'échappe de la glace lors du forage. L'hydrate de méthane est très instable : le moindre changement de température ou de pression entraîne la fonte de la poche de glace et libère le gaz.

Deuxième obstacle : le méthane est un gaz à effet de serre bien plus puissant que le CO2. Il y aurait d'énormes dégâts pour l'environnement s'il venait à s'échapper de façon massive.

Enfin, la déstabilisation des hydrates de gaz présents dans les sédiments des parois sous-marines peut provoquer des glissements de terrain et des tsunamis dévastateurs, s'inquiètent certains chercheurs.


Une exception demeure : une exploitation commerciale d'hydrate de méthane depuis 1978 située sur le champ de Messoyakha au nord de la Sibérie. Dans ce site d'exploitation, les hydrates de méthane se sont décomposés mais sont restés prisonniers d'une poche imperméable située sous le permafrost. Ce qui les rend exploitables à un coût pas exorbitant.



Source : OGEL, Science of energy review