Gaz à effet de serre – Identifier et réutiliser le méthane

Les gaz à effet de serre sont essentiels pour rendre notre planète habitable. Cependant, la forte concentration de ces gaz qui retiennent la chaleur augmente désormais la température de la surface terrestre de manière significative, entraînant le réchauffement climatique et le changement climatique.

Alors que le dioxyde de carbone est le principal gaz à effet de serre d’origine anthropique, le méthane (CH4) est beaucoup plus puissant. Ce gaz relativement de courte durée retient 80 fois plus de chaleur que le CO₂ sur une période de deux décennies. Selon le Programme des Nations Unies pour l’environnement, depuis l’époque préindustrielle, le méthane représente environ 30 % du changement climatique.

Ce deuxième gaz à effet de serre le plus abondant est le principal composant du gaz naturel et du biogaz.

Le méthane est incolore, inodore et hautement inflammable. Le méthane naturel se trouve sous la terre, les zones humides étant sa plus grande source. Il se trouve également sous le fond marin, sous la glace antarctique et dans les océans. Ce gaz est également produit par les volcans ainsi que par la décomposition de la matière végétale et animale.

Un contributeur important à la libération du méthane dans l’environnement sont les activités humaines, notamment les décharges, les activités agricoles, l’élevage, le fumier, l’exploitation minière du charbon et la production de pétrole et de gaz.

Lorsqu’il est émis dans l’air, le méthane réagit de manière dangereuse. Non seulement il libère du dioxyde de carbone par oxydation, mais il contribue également à la formation de l’ozone. Ainsi, il diminue la qualité de l’air, entraînant des décès prématurés chez l’homme, une réduction des rendements agricoles et des problèmes de santé chez les animaux.

Chez l’homme, ce puissant gaz à effet de serre peut également provoquer des problèmes tels que l’asthme, les maladies cardiovasculaires et un risque accru d’AVC. L’empoisonnement au gaz méthane, quant à lui, peut entraîner une asphyxie.

Des niveaux élevés de méthane peuvent également causer des problèmes tels que perte de mémoire, discours confus, nausées, bouffées de chaleur, maux de tête, vomissements, changements d’humeur et troubles de la vision. Par ailleurs, le contact avec du méthane liquéfié libéré sous pression peut provoquer des engelures.

Compte tenu des effets nocifs du méthane, on se concentre davantage sur une meilleure quantification et une réduction drastique de la pollution au méthane afin de prévenir les pires impacts climatiques.

Émissions de méthane provenant du fumier beaucoup plus importantes

Le bétail d’élevage est une source importante d’émissions de méthane provenant de l’agriculture. Selon l’estimation actuelle du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC), cela représente entre 12 % et 14,5 % de toutes les émissions de GES d’origine humaine.

Les inventaires nationaux des émissions de gaz à effet de serre indiquent toutefois que les émissions provenant directement du système digestif des animaux (fermentation entérique) sont de trois à neuf fois supérieures à celles provenant de la gestion du fumier, y compris le stockage et la diffusion du lisier et du fumier. Cependant, les émissions de ces deux cas pourraient être beaucoup plus proches de 50 : 50.

Selon de nouvelles recherches, cependant, les émissions réelles de méthane provenant des réservoirs de lisier sur les fermes laitières pourraient être jusqu’à cinq fois plus élevées que ce que suggèrent les statistiques officielles.

Menée par l’University of East Anglia (UEA) et une association à but non lucratif, l’International Fugitive Emissions Abatement Association (IFEAA), l’étude repose sur des calculs provenant de deux fermes laitières en Angleterre.

La recherche suggère que les calculs « Tier 2 » actuellement utilisés par les pays pour déclarer leurs émissions chaque année au GIEC pourraient ne pas être fiables, d’où la sous‑estimation.

Les mesures des émissions provenant des lagunes de lisier ont été analysées par les chercheurs pendant 2022‑2023. Pour capturer le méthane, des couvercles étanches ont été utilisés pour enfermer les lagunes de lisier, ce qui a montré qu’elles génèrent beaucoup plus de CH₄ que ce qui était suggéré auparavant.

Selon les résultats, l’émission réelle était de 145 kg par vache et par an sur une ferme et de 198 kg par vache et par an sur l’autre ferme. Cela représente 3,8 à 5,2 fois plus que le chiffre officiel existant de 38 kg par vache rapporté dans l’Inventaire national du Royaume‑Uni.

Bien que la méthodologie internationale standard semble sous‑estimer les émissions de méthane provenant du stockage du lisier, la recherche indique qu’aujourd’hui, nous disposons de la technologie qui peut aider à « transformer ce problème en opportunité commerciale ». Le méthane peut en effet être facilement capturé puis utilisé comme alternative aux combustibles fossiles, ce qui crée également « une source de revenus supplémentaire pour les fermes ».

En soulignant le potentiel énorme de transformation de ce méthane en source d’énergie renouvelable, le professeur Neil Ward du Tyndall Centre for Climate Change Research à l’UEA a noté que l’utilisation du méthane comme carburant peut aider les agriculteurs à réduire leurs factures d’énergie et à devenir autonomes énergétiquement.

Capturer et transformer le méthane émis en biogaz pourrait permettre à une ferme laitière de taille moyenne d’économiser environ 52 500 £ en coûts de carburant. Au total, cette économie pourrait dépasser 400 millions de £ pour le secteur laitier.

La technologie existante peut capturer le gaz, et son utilisation à travers les troupeaux laitiers de l’UE pourrait réduire les émissions d’environ 5,8 % du budget nécessaire pour limiter le réchauffement climatique à 1,5 °C, selon la recherche.

La sous‑estimation importante des émissions liées à la gestion du fumier signifie que non seulement les estimations sont inexactes, mais que les priorités concernant les options de réduction peuvent également être faussées.

« Cette recherche représente donc un appel urgent à l’action et à des travaux supplémentaires pour mieux comprendre les émissions de méthane provenant de la gestion du fumier. »

– Prof Ward

Ainsi, la recherche recommande au gouvernement d’augmenter les subventions pour les couvertures de lagunes de lisier ainsi que pour les équipements de traitement du gaz associés, en plus d’introduire des allégements fiscaux pour les investissements dans la chaîne d’approvisionnement visant la récupération et l’utilisation du méthane, et de simplifier le processus de planification et d’obtention des permis.

« La technologie existe pour capturer, traiter et exploiter le méthane qui est actuellement perdu dans l’atmosphère et contribue à l’accumulation des GES, et elle semble économiquement prometteuse, notamment si un cadre d’incitations pour les investissements en capital sur les fermes, couplé à un soutien réglementaire, peut être mis en œuvre. »

– Prof Penny Atkins, CEO of IFEAA

Réduire les émissions de méthane, selon George Eustice, président de l’IFEAA et ancien secrétaire d’État à l’Environnement, à l’Alimentation et aux Affaires rurales, est « crucial pour la voie vers le Net Zéro ». Étant donné que le méthane est un GES puissant mais de courte durée, réduire les émissions peut également aider à limiter la hausse des températures mondiales à 1,5 degré.

Sur cette base, l’étude a conclu que la contribution collective de CH₄ provenant de la gestion du fumier par les fermes laitières est notable et qu’il existe des avantages significatifs à agir rapidement plutôt que tardivement pour limiter les émissions.

L’empreinte carbone du GNL est également beaucoup plus élevée

Une nouvelle étude de Cornell indique toutefois que l’empreinte carbone du gaz naturel liquéfié (GNL) est bien pire, 33 % plus élevée que celle du charbon lorsque son traitement et son transport sont également pris en compte.

Lors de l’extraction, du traitement, du transport et du stockage du GNL, du CH₄ et du CO₂ sont libérés, et ces émissions représentent environ la moitié de son empreinte totale de gaz à effet de serre.

Lors de l’analyse de la comparaison de l’impact atmosphérique de différents gaz à effet de serre, il apparaît que l’empreinte carbone du GNL est un tiers plus grande que celle du charbon sur une période de deux décennies. Même sur une échelle de temps de cent ans, l’empreinte carbone du GNL est égale ou dépasse toujours celle du charbon.

Le gaz de schiste et le gaz naturel sont tous deux néfastes pour le climat, selon l’auteur de l’étude Robert Howarth, mais le GNL est « pire ». Bien que le GNL soit produit à partir de gaz de schiste, le processus nécessite un refroidissement extrême (moins 260 degrés Fahrenheit) pour le mettre sous forme liquide, puis l’utilisation de grands méthaniers pour le transporter vers le marché, ce qui consomme de l’énergie.

Ce mode de transport a un coût environnemental. Les méthaniers modernes équipés de moteurs à deux ou quatre temps ont des émissions de CO₂ plus faibles que les navires à vapeur, et ils brûlent du GNL pendant le stockage et le transport, ce qui entraîne l’échappement de CH₄ dans les gaz d’échappement.

Quant aux méthaniers propulsés par la vapeur, ils n’émettent presque aucun méthane dans leurs gaz d’échappement. Cela peut compenser, en partie, leurs émissions plus élevées de CO₂.

Les émissions de méthane des méthaniers, selon l’étude, varient entre 3,9 % et 8,1 %, selon le navire. Au cours du processus de liquéfaction du gaz naturel, cela représente près de 8,8 % du total lorsqu’on utilise le potentiel de réchauffement global.

Selon l’étude, le type de méthanier a relativement peu d’influence sur l’empreinte carbone du GNL, car ils sont plus efficaces en carburant et, de ce fait, ont des émissions de CO₂ plus faibles mais une plus grande fuite de méthane dans leurs gaz d’échappement.

En abordant l’effet de la vitesse d’un méthanier sur les émissions, l’auteur note que des vitesses plus lentes entraînent une efficacité considérablement accrue, ce qui réduit à la fois les émissions de CO₂ et de CH₄. L’article indique :

« Néanmoins, les émissions des méthaniers ne représentent qu’une petite partie du total pour le GNL. »

Ce sont les émissions en amont et en milieu de chaîne du gaz de schiste qui sont les plus responsables de l’empreinte carbone du gaz naturel liquéfié que les États‑Unis exportent.

Le CO₂ provenant de la combustion en fin d’utilisation du GNL ne représente en réalité que 34 % de l’empreinte totale de gaz à effet de serre (GES) du GNL, tandis que les émissions de méthane en amont et en milieu de chaîne sont responsables de 38 % des émissions totales de GNL. En ajoutant les émissions de CO₂ provenant de l’énergie utilisée pour produire le GNL, les émissions totales en amont et en milieu de chaîne représentent en moyenne 47 % de l’empreinte totale de GES du GNL. Selon Howarth :

« Presque toutes les émissions de méthane se produisent en amont lors de l’extraction du gaz de schiste et de sa liquéfaction. Tout cela est amplifié simplement pour amener le gaz naturel liquéfié sur le marché. »

Cela signifie que le gaz naturel liquéfié a « toujours » une empreinte climatique plus importante que le gaz naturel, et qu’avec cela, il « se révèle nettement pire que le charbon. »

Selon la recherche, ces conclusions ont des implications pour la production de gaz naturel liquéfié aux États‑Unis, qui est actuellement le plus grand exportateur mondial. Bien que le pays ait interdit l’exportation de GNL, il a levé l’interdiction en 2016, et depuis lors, les exportations ont augmenté de façon spectaculaire. En 2023, les États‑Unis représentaient 21 % de tout le transport mondial de GNL, et le président Biden n’a imposé qu’un moratoire sur ces exportations croissantes plus tôt cette année.

De plus, presque toute l’augmentation de la production de gaz naturel aux États‑Unis au cours de la dernière décennie provient du gaz de schiste. La production de gaz de schiste, associée à la liquéfaction pour fabriquer du GNL et au transport subséquent du GNL, est énergivore, contribuant de manière significative à son empreinte de gaz à effet de serre.

Ainsi, alors que les gouvernements du monde entier appellent à un passage rapide loin des combustibles fossiles, y compris le gaz naturel, dans le cadre de leur politique climatique mondiale, le gaz naturel liquéfié a une empreinte carbone bien plus élevée que le gaz naturel. Howarth a déclaré : « Mettre fin à l’utilisation du GNL devrait être une priorité mondiale. »

En conséquence, passer du charbon au GNL n’est pas la solution, selon Howarth, en raison de la nécessité d’investissements massifs en infrastructure. Il recommande d’utiliser les ressources financières pour construire un avenir sans combustibles fossiles le plus rapidement possible, comme approche bien meilleure.

Une alternative puissante : utiliser le gaz méthane pour exploiter le BTC

Alors que l’exploitation minière du Bitcoin fait l’objet de critiques en raison de son caractère énergivore, la conversion du gaz méthane provenant des déchets animaux en énergie représente une approche innovante et proactive pour atténuer les émissions de gaz à effet de serre.

Cette combinaison de minage de BTC avec la capture du méthane permet de transformer ces émissions en une source précieuse pour les technologies de pointe au lieu de contribuer au réchauffement climatique.

Étant donné que les mineurs de Bitcoin peuvent opérer pratiquement n’importe où dans le monde, cela ouvre des opportunités même pour les sites d’enfouissement les plus isolés, reculés et négligés. Les décharges sont une source majeure de méthane. Aux États‑Unis, elles constituent la troisième plus grande source d’émissions de méthane d’origine humaine.

Les entreprises de minage de Bitcoin peuvent capturer le méthane provenant des déchets de décharge, puis le convertir en électricité pour alimenter leurs rigs de minage, transformant ainsi tous ces déchets en une ressource précieuse.

Une autre façon pour les mineurs de Bitcoin d’exploiter cette énergie consiste à installer des opérations de minage à proximité de champs pétrolifères, où le méthane est souvent brûlé en raison d’un manque d’infrastructure pour son utilisation. En capturant ce gaz, les déchets et la pollution peuvent être davantage réduits.

Un tel projet offre d’autres avantages, notamment la monétisation du méthane directement sur site sans nécessiter d’investissements coûteux, ce qui signifie un déploiement rapide et une génération de revenus. Avec un investissement minimal, les mineurs de Bitcoin peuvent également accéder à des sources d’énergie renouvelable à faible coût et réduire leur dépendance aux réseaux électriques locaux tout en convertissant le gaz nocif en énergie.

De cette manière, le Bitcoin peut contribuer à promouvoir une transition vers des sources d’énergie plus propres et plus durables. Parallèlement, les mineurs de Bitcoin peuvent fonctionner de manière durable, positionnant le réseau comme un potentiel atout environnemental.

Chainergy est une entreprise qui travaille activement à la conversion du gaz méthane en énergie pour exploiter le Bitcoin. Cette initiative a également permis à l’entreprise d’accéder à l’électricité à un tarif compétitif et a consolidé sa présence sur le marché de l’énergie.

Crusoe Energy Systems est une autre entreprise qui capture les émissions de méthane provenant des opérations pétrolières et gazières et les utilise pour alimenter des centres de données de minage de Bitcoin. En 2021, ExxonMobil (XOM ) s’est associé à Crusoe pour utiliser le gaz excédentaire d’un de ses champs pétrolifères afin de miner du Bitcoin.

#1. Mara Digital Holdings (MARA )

Cette société de minage de Bitcoin explore des solutions énergétiques durables et hors réseau et, à cet effet, travaille avec divers fournisseurs d’énergie. Une de ces initiatives consiste à expérimenter l’utilisation du gaz méthane provenant des décharges pour alimenter ses opérations.

En novembre 2023, elle a annoncé un partenariat avec Nodal Power, qui développe et exploite des actifs d’énergie renouvelable, pour lancer son projet de minage de BTC dans l’Utah. Ce projet pilote de 280 kW est entièrement alimenté par le gaz méthane provenant d’une décharge et est déjà pleinement opérationnel. Le PDG de Marathon, Fred Thiel, a déclaré à l’époque :

« Chez Marathon, nous cherchons constamment des moyens innovants de diversifier nos activités, de réduire nos coûts énergétiques et de tirer parti des aspects uniques du minage de Bitcoin pour améliorer les environnements dans lesquels nous opérons. »

En capturant le CH₄ émis par les décharges puis en le convertissant en électricité pour alimenter les mineurs Bitcoin de l’entreprise, Thiel a souligné que cela place Marathon « dans une position unique pour aider à transformer ce gaz nocif en une source productive d’énergie propre et renouvelable ».

Les actions de la société (MARA : NASDAQ) se négocient actuellement à 16 $, en baisse de 31,93 % depuis le début de l’année (YTD) comparativement à la hausse de 61,4 % de la valeur du Bitcoin sur la même période, alors qu’elles se situent près de 62 300 $. Avec une capitalisation boursière de 4,70 milliards de dollars, Mara affiche un BPA (TTM) de 1,73, un PER de 9,22 et un ROE (TTM) de 26,26 %.

La semaine dernière, l’un des plus grands mineurs de Bitcoin cotés en bourse a publié des mises à jour non auditées pour septembre, au cours desquelles il a augmenté son taux de hachage alimenté à 36,9 EH/s, soit une hausse de 5 % par rapport au mois précédent. L’entreprise prévoit d’atteindre 50 EH/s d’ici la fin de l’année. Par ailleurs, la production de BTC a augmenté de 5 % pour atteindre 705 BTC.

« Nous sommes fiers d’avoir dépassé un marathon de détention de Bitcoin (HODL) en septembre et nous disposons actuellement d’environ 27 000 BTC sur notre bilan. »

– CEO Fred Thiel

Mara a également soumis une divulgation au Climate Disclosure Project (CDP), soutenant son « engagement envers la transparence environnementale et la responsabilité d’entreprise ».

Conclusion

Le changement climatique demeure un défi pressant alors que la température moyenne mondiale augmente à un rythme de 0,175 °C chaque décennie. Un contributeur important à ce réchauffement actuel est le méthane (CH₄), qui provoque bien plus de réchauffement que le CO₂.

Bien que la réduction des émissions de méthane provenant de la production animale ait été perçue comme un problème difficile, comme nous l’avons signalé, elle peut réellement avoir un impact important et rapide sur la réduction du réchauffement tout en offrant des opportunités économiques pour remplacer les combustibles fossiles. Il y a également la conversion du méthane provenant des déchets animaux en énergie pour le minage de BTC, qui représente une autre solution unique et rentable répondant à la nature énergivore du minage de Bitcoin tout en transformant tous les déchets en valeur économique. Ces efforts peuvent effectivement ouvrir la voie à un avenir durable.