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Il existe à la fois des causes naturelles et humaines aux émissions de méthane. Les principales sources naturelles incluent les zones marécageuses, les termites et les océans. Les sources naturelles créent 36% des émissions de méthane. D’importantes sources humaines telles que les décharges, l’élevage, ainsi que la production, le transport et l’utilisation des énergies fossiles. Les sources humaines créent la majorité des émissions de méthane, elles représentent 64% des émissions totales.
Les niveaux de méthane ont plus que doublé au cours des 150 dernières années à cause des activités humaines telles que l’utilisation d’énergies fossiles et l’élevage intensif. Avant la Révolution Industrielle, la concentration atmosphérique en méthane était maintenue à des taux raisonnables par des puits naturels.
Mais depuis un certain temps maintenant, les activités humaines créent des émissions de méthane beaucoup plus rapidement que ce que la Terre peut absorber. Au cours des 800 000 dernières années, les concentrations en méthane ont varié entre 400 et 700 ppb mais depuis la Révolution Industrielle, les niveaux de méthane ont augmenté et sont aujourd’hui 2,5 fois plus élevés.
Depuis la Révolution Industrielle, les sources humaines des émissions de méthane se sont accrues. Les activités humaines telles que la production d’énergies fossiles et l’élevage intensif sont la première cause de l’augmentation des concentrations de méthane dans l’atmosphère. Ensembles ces deux sources sont responsables de 60% des émissions humaines de méthane. D’autres sources incluent les décharges et les déchets (16%), la combustion de la biomasse (11%), la riziculture (9%) et les biocarburants (4%).
Schéma 1:
Source: Bousquet, P. et al. (2006). Contribution of anthropogenic and natural sources to atmospheric methane variability.
La plus grande source humaine des émissions de méthane vient de la production, la distribution et la combustion d’énergies fossiles. Cela représente 33% des émissions humaines de méthane.
Les émissions de méthane sont produites où se trouvent les carburants fossiles. Il y a des émissions quand les énergies fossiles sont extraites de la terre que ce soit du gaz naturel (qui est principalement du méthane) ou du raffinage des carburants fossiles. Enfin le méthane est aussi produit au cours de la combustion des énergies fossiles.
L’achat ou la simple utilisation d’énergies fossiles que se soit du charbon, du gaz naturel ou du pétrole contribuent à la plus importante émission humaine de méthane dans le monde. La production d’énergies fossiles, la distribution et l’utilisation créent 110 millions de tonnes de méthane par an.
Une large part des émissions de méthane est causée par l’extraction, le traitement et le transport du gaz naturel. Le méthane est le principal composant du gaz naturel, les fuites au cours des différents niveaux industriels relâchent donc du méthane directement dans l’atmosphère.
Le charbon est aussi une source importante des émissions de méthane. Au cours du processus géologique de formation du charbon, des poches de méthane sont retenues dans la roche. Les activités liées à l’exploitation minière de charbon (l’extraction, le concassage, la distribution, etc.) rejettent une partie de ce méthane retenu. Le méthane est émis par des sous-sols actifs et des mines de surface ainsi que par celles qui ont été abandonnées.
Avec le charbon, la formation géologique de pétrole peut aussi créer de larges dépôts de méthane qui sont relâchés au cours du forage et de l’extraction. La production, le raffinage, le transport et le stockage du pétrole est aussi une source d’émission de méthane.
La combustion incomplète des carburants fossiles produit aussi des émissions de méthane. Aucun processus de combustion n’est efficace à 100%, donc lorsque les énergies fossiles sont utilisées pour créer de l’électricité, du chauffage ou pour faire fonctionner les véhicules tout cela contribue à l’émission de méthane.
Une source importante des émissions de méthane vient de la fermentation entérique chez les animaux de la ferme. Cela représente 27% des émissions humaines de méthane. Les animaux comme les vaches, les chèvres ou les moutons sont des exemples d’animaux ruminants qui, au cours de leur processus de digestion naturelle créent de grandes quantités de méthane. La fermentation entérique intervient à cause de microorganismes dans l’estomac de ces animaux, le méthane produit est un effet secondaire qui est expiré par l’animal ou rejeté sous forme de flatulence.
Puisque les humains élèvent ces animaux pour leur nourriture, ces émissions sont donc anthropiques. La viande que nous consommons quotidiennement contribue de manière signifiante aux émissions de méthane pour cette raison. L’élevage crée chaque année 90 millions de tonnes de méthane.
Les émissions liées à l’élevage de bétail ont augmentées principalement pour deux raisons. Premièrement, la forte augmentation du bétail mondial au cours des cinquante dernières années. La production de bétail mondial a augmenté de manière signifiante depuis les années 1960 et la production de bœuf a plus que doublé sur cette période.
Deuxièmement, les changements dans l’alimentation naturelle ont impacté les émissions des animaux. Pour réduire les quantités de nourriture nécessaires au bétail les humains ajoutent du nitrogène à la nourriture des bêtes afin de réduire leur sensation de faim. L’augmentation du nitrogène est non seulement bénéfique au animaux mais elle permet aussi aux microbes dans leur organismes ce qui engendre des émissions de méthane plus importantes.
Une autre source humaine importante des émissions de méthane vient des décharges et des déchets. Le méthane est généré par décomposition de déchets biodégradables solides dans les décharges mais aussi de flots de déchets animaux et humains. Cela représente 16% des émissions humaines de méthane. Les décharges et déchets produisent 55 millions de tonnes de méthane par an.
Les décharges et les dépôts de déchets ouverts sont pleins de matière organique provenant de nos poubelles (les restes de nourriture, les journaux, l’herbe tondue et les feuilles). A chaque fois que de nouveaux déchets arrivent, ils s’empilent sur les vieux déchets déjà présents. La matière organique présente dans nos déchets est retenue dans des conditions anaérobiques dans lesquelles il n’y a pas d’oxygène. Cela permet d’excellents conditions pour le développement de microbes produisant du méthane qui permet la destruction des déchets et donc de grandes quantités d’émissions de méthane. Même après la fermeture d’une décharge, les bactéries continuent de décomposer les déchets enfouis et produisent du méthane pendant des années.
Les eaux usées domestiques, municipales ou industrielles peuvent aussi produire des émissions de méthane. Les eaux usées peuvent être reversées, stockées ou envoyées pour être traitées. Comme dans le cas des décharges, si au cours de l’une de ces trois étapes la décomposition des matériaux organiques se fait dans des conditions anaérobiques, alors il y aura création de méthane.
L’élevage, même à un niveau modeste, requiert de s’occuper du fumier créé par les animaux quotidiennement. Le fumier est souvent soumis à de vastes systèmes de traitement des déchets et entreposé dans des cuves de stockage. Dans beaucoup de ces systèmes, le méthane est produit à cause de leurs conditions anaérobiques.
La combustion de la biomasse produit des émissions de méthane importantes. La biomasse est la matière provenant d’organismes organiques vivants ou morts. La combustion incomplète de la biomasse crée de émissions de méthane et de grandes quantités peuvent être produites lors de combustion à grand échelle. Cela représente 11% des émissions humaines de méthane.
Les grands feux à ciel ouvert sont utilisés principalement par les humains pour détruire les restes des récoltes et nettoyer la terre pour l’agriculture ou d’autres usages. Alors que les feux naturels peuvent contribuer a cela, la majorité de la combustion de la biomasse est causée par les être humains. La combustion de la biomasse représente 38 millions de tonnes de méthane par an.
Une autre source signifiante des émissions de méthane vient de la riziculture. Les rizières sont la plupart du temps des marécages créés par l’homme. Elles se caractérisent par une très forte humidité, une diminution de la teneur en oxygène et beaucoup de matière organique. Cela crée un environnement favorable pour les microbes produisant du méthane et décomposent la matière organique.
Alors qu’une partie du méthane produit est absorbée par des microorganismes consommant du méthane, la plus grande majorité est rejetée dans l’atmosphère. A cause de l’environnement marécageux autour des rizières, cette culture est responsable de 9% des émissions humaines de méthane. La riziculture crée 31 millions de tonnes de méthane tous les ans.
Chaque année 12 millions de tonnes de méthane sont produites par les biocarburants, de qui en fait une source non négligeable. La biomasse utilisée pour la production d’énergie à but domestique, industriel ou dans les transports sont appelés biocarburants. La combustion incomplète des biocarburants mène à la production de méthane. Ils sont responsables de 4% des émissions humaines de méthane.
On estime que 80 % des biocarburants sont utilisés pour la cuisine domestique, le chauffage et l’éclairage principalement dans des foyers de cuisson ouverts brulant du bois, les déchets agricoles ou dans le fumier. C’est le facteur contribuant le plus aux émissions globales de biocarburant. Presque la moitié de la population mondiale, 2,7 milliards d’individus, utilisent les biocarburants solides pour cuisiner et chauffer leur foyer quotidiennement. La plupart sont pauvres et vivent dans des pays en développement.
18% des biocarburants sont utilisés par des micro-entreprises à faible technologies et non-règlementées comme des entreprises fabriquant des fours à briques ou tuiles, des restaurants, etc. l’excédant des biocarburant est utilisé pour être utilisé dans les transports.
En plus d’être créé par des activités humaines, le méthane est aussi rejeté dans l’atmosphère par des processus naturels. Les zones humides, les termites et les océans sont des sources naturelles des émissions de méthane.
La quantité de méthane produite par des sources naturelles est totalement compensée par des puits de méthane naturels et ce depuis des milliers d’années. Avant l’influence humaine, les niveaux de méthane étaient stables à cause de cet équilibre naturel. Aujourd’hui, les sources liées à l’homme créent la majorité des émissions de méthane ce qui a dérèglé l’équilibre naturel qui existant avant la Révolution Industrielle.
Les zones humides (marécages) sont une source importante et représentent 78% des émissions produites. D’autres sources incluent les termites (12%) et les océans (10%).
Schéma 2:
Source: Bousquet, P. et al. (2006). Contribution of anthropogenic and natural sources to atmospheric methane variability.
Les zones humides sont la plus importante source de méthane. Elles produisent 78% des émissions naturelles. Ces zones gorgées d’eau sont parfaites pour les microbes qui demandent un environnement sans oxygène et avec des quantités de matière organique abondantes.
Alors qu’une partie des émissions provenant des zones humides sont absorbées par des microbes consommateurs de méthane, un pourcentage important s’échappe dans l’atmosphère. Les zones humides créent 147 millions de tonnes de méthane chaque année.
Les termites sont une source de méthane importante. Au cours du processus de digestion normale d’un termite, il y a production de méthane. Les termites mangent de la cellulose mais reposent sur des microorganismes dans leur intestin pour la digérer ce qui produit du méthane au cours du processus. Cela représente 12% des émissions de méthane.
Chaque termite produit de petites quantités de méthane chaque jour. Cependant lorsque l’on multiplie cela par la population mondiale de termites, leurs émissions s’élèvent à 23 millions de tonnes de méthane par an.
Une autre source signifiante de méthane vient des océans. Les microbes produisant du méthane vivant dans les océans créent ces émissions. Cela crée 10% des émissions de méthane. Au total, les océans créent 19 millions de tonnes de méthane annuel.
La majorité des émissions océaniques de méthane sont produites dans des couches sédimentaires plus profondes dans des zones côtières fertiles. Cela représente 75% des émissions océaniques de méthane. Le méthane créé par ces microbes est mélangé à l’eau environnante et émis dans l’atmosphère par la surface maritime.
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