La lutte contre les émissions de méthane, un gaz à effet de serre puissant et invisible, est à l’ordre du jour

Quel est le point commun entre les vaches, les gazoducs et les décharges ? Le CH4, une molécule organique plus connue sous le nom de méthane. Alors que l'effort de réduction des émissions de gaz à effet de serre s'est longtemps concentré sur le dioxyde de carbone, le méthane est un gaz plus de 25 fois plus puissant dans sa capacité à piéger les radiations, ce qui en fait potentiellement le gaz à effet de serre le plus dangereux.

Tandis que scientifiques et ingénieurs améliorent les méthodes d'identification des émissions de méthane et de quantification de leur impact sur le réchauffement climatique, des études récentes confirment que le niveau de méthane dans l'atmosphère est plus élevé qu'on ne le pensait. Et avec les émissions continues de méthane provenant de l'industrie pétrolière et gazière, des décharges, de l'agriculture et des eaux usées, ce niveau augmente à un rythme qui met hors de portée les objectifs climatiques de l'Accord de Paris.

Les politiques et l’activisme climatique sont en train de rattraper le retard pris face au défi que représente le méthane. Depuis le lancement de la Promesse mondiale sur le méthane lors du sommet sur le climat de la COP26 de novembre 2021 à Glasgow, 112 pays ont volontairement accepté de réduire les émissions mondiales de méthane de 30 % d’ici 2030 par rapport à 2020. Selon les auteurs de l’engagement, une action rapide sur cet objectif d’émissions de méthane est la « stratégie la plus efficace pour garder à portée de main l’objectif de limiter le réchauffement à 1,5⁰ Celsius ».

En plus de cette orientation mondiale, des réglementations sur le méthane émergent au niveau national et local, en particulier dans l’industrie pétrolière et gazière. Ces réglementations comprennent des exigences technologiques améliorées, des exigences de divulgation et de transparence, des incitations à la réduction des émissions de méthane, ainsi que des taxes ou des charges qui mettent un prix sur les coûts environnementaux et sanitaires des émissions. L’Agence internationale de l’énergie propose une feuille de route de ces efforts, qui varient considérablement dans le monde. Aux États-Unis, par exemple, l'administration Biden fait pression pour l'adoption d'un programme complet visant à réduire les émissions de méthane dans diverses filières, notamment l'agriculture, la gestion des décharges, la construction et l'industrie lourde.

La technologie d’aujourd’hui offre une solution

À mesure que la réglementation évolue, les entreprises subissent une pression accrue pour réduire leurs émissions de méthane. Si la réduction des émissions peut paraître difficile à réaliser, il existe de nombreuses raisons de se réjouir : Bien qu'il soit plus puissant que le CO2, le méthane reste dans l'atmosphère pendant une période beaucoup plus courte avant de se décomposer. Le fait de se concentrer sur les réductions rapides des émissions de méthane peut avoir un impact important à court terme sur le ralentissement du réchauffement climatique, ce qui nous donne du temps pour la mission massive et complexe de réduire le CO2 dans l’atmosphère.

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Et il y a encore de meilleures nouvelles : Il y a beaucoup de choses qui peuvent être faites pour réduire immédiatement les émissions de méthane, à un coût faible, voire négatif. Selon le Programme des Nations Unies pour l’environnement, les mesures de contrôle ciblées existantes dans les secteurs des combustibles fossiles et des déchets pourraient réduire plus de 30 % des émissions de méthane cette décennie. La technologie – y compris les technologies d'imagerie très avancées combinées aux nouveaux outils numériques, les capteurs à distance, le suivi par satellite et par avion, ainsi que les capteurs et les vannes – permettent d'identifier les fuites de méthane et autres émissions à n'importe quel point de la chaîne de valeur. Cette technologie génère des données qui permettent d'obtenir une image plus complète du problème et de savoir où cibler la solution.

Et grâce à la technologie et aux systèmes d'Emerson – utilisés dans des sites allant des installations de restauration aux oléoducs et gazoducs - les émissions de méthane peuvent être atténuées, réduites ou éliminées entièrement, ce qui permet aux entreprises d'atteindre leurs objectifs en matière d'émissions.

Réduire les déchets alimentaires, générer de l’énergie et éviter la mise en décharge

Les déchets alimentaires sont une source importante et pourtant méconnue de méthane. Selon l'Agence américiane pour la protection de l’environnement (EPA), les États-Unis ont rejeté à eux seuls plus de 35 millions de tonnes de déchets alimentaires dans les décharges en 2018, et les décharges sont le troisième plus grand contributeur aux émissions totales de méthane des États-Unis. Un dispositif conçu par l'EPA et le ministère américain de l'agriculture (USDA) prévoit de réduire de 50 % le gaspillage alimentaire d'ici 2030.

Les installations commerciales de toutes tailles peuvent contribuer à avoir un impact important. Le plus grand centre de congrès du pays, McCormick Place à Chicago, a installé le système Grind2Energy d’Emerson pour réduire ses émissions de méthane. Le système Grind2Energy transforme les déchets alimentaires du centre en boues qui sont stockées sur place dans des réservoirs scellés en toute sécurité avant d'être transportée vers une installation de digestion anaérobie.

« De notre jardin sur le toit à nos programmes de recyclage sur place et aux dons de nourriture excédentaire, en passant par les organismes caritatifs de quartier, tout ce que nous faisons à McCormick Square s'inscrit dans une approche durable », déclare Lori T. Healey, directrice générale de la Metropolitan Pier and Exposition Authority. « Le système Grind2Energy d'Emerson devrait nous aider à décupler ces efforts. »

Depuis 2019, l'énergie renouvelable créée à partir du lisier riche en énergie Grind2Energy de McCormick Place est suffisante pour alimenter 12 foyers pendant un mois ; la quantité de CO2 réduite en détournant les déchets des décharges est l'équivalent de 161 000 kilomètres automobiles en moins ; et la quantité potentielle d'engrais riche en nutriments créée est de 3,5 tonnes.

Dans l’ensemble, depuis 2014, le système Grind2Energy d’Emerson a aidé les collèges et universités, les stades de grande capacité et les installations commerciales à détourner 100 millions de livres de déchets alimentairesdes décharges, l’équivalent d’émissions de 133 millions de kilomètres automobiles en moins.

Pipeline d’améliorations

Dans l’industrie pétrolière et gazière, le défi consiste à traiter différents types d’émissions, tels que le méthane provenant directement des fuites et des décharges, ainsi que le dioxyde de carbone émis pendant la combustion. La décharge est un exemple de rejet intentionnel de gaz dans l’atmosphère pendant les opérations afin de réduire la surpression. Les récentes réglementations environnementales aux États-Unis et au Canada sont particulièrement axées sur la réduction des émissions évacuées des équipements fonctionnant au gaz naturel, tels que les vannes à commande directe de gaz et les systèmes hydrauliques gaz-hydrauliques.

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De nombreux sites pétroliers et gaziers en amont sont situés dans des zones très isolées, selon un article de Lura Parrent, ingénieur chez Emerson, et Brian Van Vliet, spécialiste des ventes techniques chez Spartan Controls. Les exigences de contrôle au niveau de la tête de puits et des sites de séparation précoce sont relativement simples, mais elles nécessitent une source d’énergie pneumatique ou électrique pour faire fonctionner les vannes et autres instruments. Comme l’air comprimé ou l’électricité sont rarement disponibles, de nombreuses entreprises utilisent du gaz naturel sous pression pour faire fonctionner leurs instruments pneumatiques et leurs vannes de régulation. Le système fonctionne bien mais produit des émissions importantes de méthane.

Les contrôleurs pneumatiques « à purge élevée » , utilisés à de nombreuses fins dans la chaîne de valeur du pétrole et du gaz, représentent une part importante des rejets de méthane de l’industrie, soit environ 25 % de ceux rejetés par l’industrie aux États-Unis, selon l’EPA.

La technologie d’Emerson offre plusieurs alternatives aux exploitants de pipelines qui souhaitent réduire ou éliminer virtuellement ces émissions, selon le type d’exploitation. Ceux-ci peuvent être inclus dans les nouvelles installations ou pour moderniser les systèmes existants. Par exemple, au Canada, avec l’adoption de nouvelles réglementations rigoureuses sur le méthane, une compagnie de pipelines en Colombie-Britannique a été forcée de mettre ses opérateurs hydrauliques en conformité avec une exigence de zéro émission. Pour ce faire, la société a remplacé les contrôleurs qui libèrent du méthane à chaque course par le système ECAT (technologie d’actionnement à émissions contrôlées) d’Emerson. Ce système, qui utilise la pression du gaz dans le pipeline pour alimenter le système hydraulique, s'appuie sur un petit moteur électrique alimenté par l’énergie solaire pour refouler le gaz dans la conduite, éliminant ainsi les émissions de méthane. Cette modification a permis à l’entreprise canadienne de répondre aux nouvelles exigences de manière abordable, en conservant l’équipement pneumatique existant.

Les dernières réglementations en matière de réduction du méthane ne doivent pas être un fardeau onéreux pour les producteurs d’énergie. Selon Parrent et Van Vliet, « lorsque le coût du gaz récupéré et/ou des crédits de carbone sont pris en compte, l’équipement de remplacement peut générer un retour sur investissement rapide, même s’il aide le site à répondre aux exigences réglementaires. »

Une solution pour l'avenir

Le problème des émissions de méthane doit être résolu de toute urgence, en raison de son intensité et parce qu’il est produit dans plusieurs domaines de l’activité humaine. Pourtant, la dernière décennie nous a armés d'une grande partie des informations dont nous avons besoin pour confronter le problème, et bon nombre des solutions technologiques et des connaissances spécialisées sont déjà à portée de main. La résolution du problème sera bénéfique à la fois pour l'environnement et pour les résultats financiers.