ARCHIVÉ - Les hydrates de gaz -- importants réservoirs d'énergie non exploités?

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Le 04 août 2004 — Ottawa (Ontario)

Boule de neige de gaz en flammes.
Boule de neige de gaz en flammes.

Les hydrates de gaz représentent un des réservoirs d'énergie non exploités les plus importants du monde, et, selon certaines prévisions, pourraient satisfaire les besoins énergétiques de la planète pendant les mille prochaines années. Les hydrates sont des substances ressemblant à de la glace que l'on trouve sur les plateaux continentaux près des côtes et dans le pergélisol partout dans le monde. Ils se forment quand un gaz, habituellement le méthane, est en contact avec l'eau dans des conditions de température et de pression précises.

L'ISSM-CNRC (Institut Steacie des sciences moléculaires du CNRC) fournit le fondement « moléculaire » au Canada pour les analyses des hydrates de gaz. On a réussi à produire et découvert plusieurs structures d'hydrates de gaz à l'ISSM-CNRC. Les chercheurs John Ripmeester, Chris Ratcliff et John Tse ont en effet créé un hydrate de gaz appelé la « structure H » (appelées clathrates) et ont réussi à prédire qu'il se trouve « dans la nature », ce qui a été confirmé récemment par le prélèvement d'un échantillon d'hydrate dans l'océan, près de l'île de Vancouver.

Les hydrates de gaz

La science des hydrates de gaz a beaucoup évoluée depuis ses humbles débuts, en 1810, lorsque Humphrey Davy a mis du chlore dans l'eau et a obtenu un composé solide qui était stable au-dessus du point de fusion de la glace.

L'ISSM-CNRC participe également au Programme des puits d'hydrates de gaz Mallik, dans les Territoires du Nord-Ouest, une collaboration internationale des gouvernements du Canada, du Japon, des États-Unis, de l'Allemagne et de l'Inde, et d'entreprises d'exploitation pétrolière. Le groupe Matériaux fonctionnels, dirigé par John Ripmeester, analyse les échantillons à l'aide de différentes techniques, y compris la spectroscopie RMN, pour déterminer leur structure, composition, et procédés de formation et de décomposition. Ils déterminent la teneur précise en gaz dans les clathrates et transmettent cette information détaillée aux chercheurs sur le terrain.

L'initiative canadienne visant le changement climatique

Le Canada n'a pas par le passé exploré agressivement la possibilité d'exploiter les hydrates de gaz en raison de ses importantes réserves de gaz naturel, mais a néanmoins réussi à conserver une excellente réputation dans le domaine de la recherche sur les hydrates, sur le plan strictement scientifique. Le Japon et l'Inde, par contraste, n'ont pas de ressources énergiques et sont des partisans vigoureux de la recherche sur les hydrates de gaz. Cependant, on a vu récemment au Canada un essor pour le soutien de la recherche sur les hydrates de gaz.

Depuis août 2003, le gouvernement du Canada a évoqué une initiative visant le changement climatique vouée à l'étude plus sérieuse des gaz non conventionnels, y compris la possibilité de produire de l'énergie à partir d'hydrates de gaz. Il est plus coûteux d'extraire les hydrates que les gaz conventionnels, car de nouvelles techniques spécialisées doivent être mises au point.

Le groupe Théorie et calcul de l'ISSM-CNRC, dirigé par John Tse, est l'autorité mondiale sur la stabilité structurale et thermodynamique des clathrates. Cette équipe étudie actuellement la possibilité d'utiliser les hydrates de gaz comme milieu de stockage pour l'hydrogène.

On effectue d'autres recherches sur les hydrates de gaz à l'ISSM-CNRC visant à prévenir l'obturation des pipelines de gaz, ce qui est un problème très coûteux lorsque cela se produit dans les pipelines au fond de l'océan. On croyait auparavant que l'obturation des pipelines était causée par la glace ordinaire. On a découvert au contraire qu'elle était causée par des amas d'hydrates. Toutes les grandes entreprises pétrolières emploient des programmes d'assurance d'écoulement pour prévenir ces obturations. Le CNRC , en collaboration avec Virginia Walker, une biologiste de l'Université Queen's, tente de développer de nouvelles méthode afin d'inhiber ce procédé. L'équipe a découvert que l'inhibiteur fonctionne non seulement avec la glace, comme la nature le veut, mais aussi avec les hydrates. Leur but est maintenant de trouver des moyens moins coûteux pour produire la protéine ou de trouver des matières qui imitent l'action de la protéine.

La recherche sur les hydrates de gaz au Canada

La recherche sur les hydrates de gaz au Canada a commencé dans les années 1950 par le travail de M. Don Davidson, Ph.D., de la Division de la chimie du CNRC. Il s'intéressait principalement à la science fondamentale et avait étudié les hydrates avant qu'ils aient été découverts dans la nature. La science des hydrates de gaz a beaucoup évoluée depuis ses humbles débuts, en 1810, lorsque Humphrey Davy a mis du chlore dans l'eau et a obtenu un composé solide qui était stable au-dessus du point de fusion de la glace.

Aux hydrates de gaz se rattache le problème des incidences environnementales. Les hydrates de gaz pourraient émettre des gaz à effet de serre nocifs dans l'atmosphère en raison du réchauffement de la planète. Les chercheurs ont récemment commencé à étudier le rôle des hydrates dans le changement climatique. John Ripmeester a dirigé une équipe de chercheurs canadiens et coréens qui cherchait un moyen pour éliminer le gaz carbonique, tout en extrayant simultanément le méthane de dépôts d'hydrates de méthane.

En fin de compte, l'ISSM-CNRC continuera à faire des progrès en recherche sur les hydrates de gaz en favorisant les projets de recherche interdisciplinaires communs avec d'autres organisations au Canada et ailleurs. L'ISSM-CNRC possède l'expertise et le matériel nécessaires pour garder le Canada et les Canadiens et Canadiennes à la fine pointe de la recherche sur les hydrates de gaz pendant longtemps.

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Renseignements : Relations avec les médias
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