Le gaz naturel est-il plus lourd que l’air ? (Sources, poids, propriétés)

Le gaz naturel est l’un des gaz les plus inflammables au monde (source), composé à 90% (ou plus) de méthane. Il est inodore et largement utilisé à travers la planète, constituant près d’un cinquième des sources d’énergie naturelle du monde. Étonnamment, beaucoup de gens ne savent pas grand-chose sur le gaz naturel, malgré son utilisation quotidienne.

Le gaz naturel est-il plus lourd que l’air ? Non, le gaz naturel n’est pas plus lourd que l’air, Son poids moléculaire se situe entre 16 et 18. C’est un mélange d’hydrocarbures composé principalement de méthane mais comprend d’autres composants comme l’éthane et le propane et de petites quantités d’azote et de dioxyde de carbone. Le poids moléculaire de l’air sec est estimé à un peu moins de 29.

Vous entrez dans votre appartement et vous vous arrêtez. Vous reniflez l’air, et vous le sentez : du gaz. Quelqu’un a probablement laissé la cuisinière allumée, et votre appartement sent maintenant le gaz. Ce n’est pas grave, tant que vous pouvez aérer l’endroit rapidement. Cette situation, de nombreuses personnes ont pu la vivre.

Cela pose également la question : Que faut-il savoir sur le gaz naturel ?

De quoi est composé l’air ?

L’air est le terme général utilisé pour désigner l’atmosphère qui nous entoure. L’air est composé principalement d’azote et d’oxygène (à 99%), ainsi que d’argon, de dioxyde de carbone, de néon, d’hélium, de krypton, d’hydrogène et de xénon qui constituent le 1% restant (source).

Ces gaz constituent également cinq des six gaz inertes du tableau périodique. Pour en savoir plus sur ces gaz, vous pouvez lire « Quelle est la différence entre un gaz inerte et un gaz actif ? ».

L’expression « plus léger que l’air » est couramment utilisée, mais quel est le poids exact de l’air ? La lourdeur de l’air est généralement mesurée en regardant la densité de l’air dans un objet. Par exemple, un ballon gonflé sera plus lourd qu’un ballon non gonflé. En raison de la pression de l’air à l’intérieur du ballon, la densité de l’air a augmenté (source).

Sources de gaz naturel

Le gaz naturel se trouve dans les couches de charbon et à l’intérieur des puits de gaz naturel et de pétrole. Aux États-Unis, le Texas et la Pennsylvanie sont les deux premiers États producteurs de gaz naturel du pays. En raison de la forte extraction de gaz naturel aux États-Unis, presque tout le gaz utilisé dans le pays provient des frontières américaines (source).

De nombreux gaz naturels et huiles proviennent de l’exploitation du schiste. Le schiste est une roche sédimentaire qui contient des matières organiques générant du pétrole et du gaz naturel. Ceux-ci s’accumulent au fil du temps, et un traitement peut avoir lieu pour obtenir du gaz et du pétrole.

Un autre type de gaz naturel est connu sous le nom de gaz naturel serré et provient de l’intérieur du sol. Cependant, ce gaz provient de réservoirs de grès et de carbonates. La majeure partie du gaz naturel produit aux États-Unis provient du schiste.

Le gaz naturel produit à partir de la terre

Le gaz naturel se trouve généralement dans les profondeurs de la terre. Les réservoirs de gaz sont toujours situés à côté des puits de pétrole, et plus le puits est profond, plus le pourcentage de gaz sera élevé (source).

Le gaz naturel est une énergie non renouvelable qui se développe dans la croûte terrestre depuis des millions d’années, et ce n’est qu’au cours des derniers siècles que les humains ont pu l’utiliser en toute sécurité. Au fur et à mesure que les restes organiques se décomposaient et étaient enterrés sous des couches de roche et de terre, la pression exercée sur eux a créé un processus qui a transformé les restes en hydrocarbures.

Une couche protectrice de roche entoure généralement les réservoirs de gaz naturel, notamment une « roche de couverture » au sommet qui maintient le gaz sous pression et en sécurité (source).

Autres sources de gaz naturel

Les gaz trouvés dans les intestins des animaux et des humains, et les zones à faible teneur en oxygène de la planète, sont des exemples d’autres sources de gaz naturel. En raison de sa densité plus légère, le gaz peut être tiré du sol ou peut s’infiltrer lentement dans l’environnement de façon naturelle.

L’un des premiers exemples enregistrés d’utilisation du gaz naturel a été trouvé par des explorateurs français qui ont découvert des Amérindiens enflammant des gaz qui s’échappaient de la région autour du lac Érié en 1626 (source).

Pour autant, le gaz n’a pas été commercialisé avant les années 1800 lorsque William Hart a creusé le premier puits de gaz réussi à New York pour former la Fredonia Gas Light Company en 1821.

La formation du gaz naturel

Il existe de nombreuses théories différentes sur l’origine des combustibles fossiles. Comme mentionné précédemment, ils peuvent provenir de la pression exercée sur la matière organique enfouie sous terre depuis des milliers d’années.

Ce processus a lieu par la pression exercée sur la matière organique par le rassemblement de couches de sédiments et de boue, ainsi que par l’augmentation des températures plus près du noyau terrestre (source).

Une autre méthode pour la formation de gaz naturel est par le biais de minuscules micro-organismes. Le méthane biogénique est produit par cette méthode. Les méthanogènes, qui sont de minuscules micro-organismes produisant du méthane, décomposent la matière organique. Les méthanogènes sont présents près de la surface de l’atmosphère terrestre, là où il n’y a pas d’oxygène.

Ces organismes vivent également dans les intestins des animaux. Et malheureusement, une grande partie du méthane produit par ce processus s’échappe directement dans l’atmosphère. Cependant, de nouvelles technologies sont en cours de développement pour récolter les gaz et diminuer l’impact environnemental du rejet de méthane.

Les procédés biogènes sont une autre méthode de production de gaz naturel. Ce processus implique le mouvement des gaz à base d’hydrogène et des molécules de carbone. Ils interagissent avec d’autres minéraux qui se trouvent dans le sous-sol et, éventuellement, se déplacent vers la surface de la planète, créant ainsi des gisements de méthane similaires au méthane thermogénique.

Le gaz naturel que nous utilisons

Le gaz naturel fonctionne dans de nombreux foyers à travers les États-Unis, et près de 50% des maisons en Amérique utilisent le gaz naturel pour le chauffage. Puisqu’il y a une offre abondante de gaz à travers le monde, la perception du gaz naturel est une méthode de production d’énergie plus positive, rentable et respectueuse de l’environnement par rapport aux autres combustibles fossiles comme le charbon et le pétrole (source).

Le gaz est également une partie importante des industries car il est utilisé dans la production de plastiques, de médicaments et d’antigel (source). Le gaz est également utilisé pour produire de l’électricité et est considéré comme une méthode plus propre par rapport aux centrales à charbon.

Les nouvelles technologies ont également permis au gaz de produire de la chaleur et de l’électricité en même temps, en utilisant le gaz à des niveaux optimaux et en diminuant l’impact environnemental.

Avec des populations croissantes à travers le monde, plus de véhicules entrent sur les routes chaque jour. Le gaz naturel comprimé (GNC) est une autre méthode pour alimenter les véhicules, en particulier les poids lourds, et les véhicules de transport.

Le GNC libère beaucoup moins d’émissions de carbone par rapport à l’essence, et le principal inconvénient est qu’il ne produit pas le même niveau d’énergie par rapport au gaz.

Dans le monde entier, l’utilisation du gaz augmente, et les prévisions indiquent qu’en raison de la croissance en Chine et au Brésil, la consommation mondiale de gaz augmentera de 50% dans les 25 prochaines années (source).

Cependant, les États-Unis restent le premier consommateur de gaz naturel, suivis de près par la Russie et la Chine (source). Par conséquent, produire du gaz en toute sécurité et réduire son impact environnemental est vital pour la croissance durable de l’industrie gazière.

Combien pèse le gaz naturel par rapport à l’air ?

Le gaz naturel a une densité plus faible que l’air. Il est principalement composé de méthane, qui est plus léger que l’air (source). Un calculateur de densité du gaz naturel montre que le gaz naturel pèse 0,712 kg/m³ (0,04457 lb/ft³) contre 1,204 kg/m³ (0,07516 lb/ft³) d’air.

Le gaz naturel peut être refroidi à environ -260 degrés Fahrenheit et transformé en gaz naturel liquéfié (GNL). Le GNL ne prend que 1/600 du volume à l’état gazeux. Cela lui permet d’être stocké et transporté (source).

Gaz naturel contre méthane

Certaines personnes peuvent essayer de parler du gaz naturel et du méthane comme des synonymes, mais ce sont des gaz différents. D’autre part, le gaz naturel est principalement composé de méthane, donc les différences sont minuscules.

Qu’est-ce que le méthane, et en quoi diffère-t-il du « gaz naturel » ?

Le méthane (CH₄) constitue la majeure partie de la composition du gaz naturel. Le méthane est libéré lors de la décomposition des matières organiques (source). C’est le composé organique le plus abondant que l’on trouve sur terre, et la considération est qu’il n’est pas toxique.

Ce fait pourrait être surprenant compte tenu des décès qui se produisent en raison de l’inhalation de gaz. Cependant, celles-ci sont en fait dues au manque d’oxygène plutôt qu’à la toxicité du méthane lui-même.

Le méthane se présente sous deux formes : organique et thermogénique. Le méthane organique provient de sources telles que les décharges et les marais. Les déchets humains et animaux qui fermentent libèrent également du méthane organique.

Le méthane thermogénique se forme dans le sous-sol plus profond et produit du gaz naturel par la chaleur et la pression. De plus petits dépôts de méthane se trouvent plus près de la surface à côté du pétrole, tandis que des réservoirs de méthane pur se trouvent à de plus grandes profondeurs (source).

Il est également connu comme un gaz à effet de serre, car il réchauffe l’atmosphère terrestre. S’il est rejeté directement dans l’atmosphère, et non brûlé, il est beaucoup plus nocif pour l’environnement par rapport au dioxyde de carbone (source).

Bien que le méthane constitue une partie importante du gaz naturel, comme mentionné précédemment, le gaz naturel comprend également d’autres composants dans sa composition. Le gaz naturel subit également un processus visant à éliminer les alcanes nocifs avant d’être utilisé dans les foyers et les entreprises. Le méthane contenu dans le gaz naturel lui confère également sa qualité de flottabilité.

Sources de méthane

Le méthane entre dans l’atmosphère à partir d’une variété de sources.

Production d’électricité et de chaleur

Le méthane peut ne pas être l’émission de gaz à effet de serre importante dans la création d’électricité, mais une quantité importante de méthane se dégage dans l’atmosphère à partir de ce processus. Il peut également fuir à travers des usines défectueuses et des pipelines endommagés. Ces fuites, surtout lorsqu’elles ne sont pas découvertes et arrêtées rapidement, peuvent être extrêmement nocives pour l’environnement.

Généralement, le gaz naturel traité livré aux foyers est presque entièrement composé de méthane sans autres produits chimiques toxiques.

Paysage arctique

Le pergélisol, le sol gelé pendant plus de deux ans, a commencé à dégeler dans l’Arctique en raison de l’augmentation des températures. Lorsque le pergélisol dégèle, la matière organique libère du dioxyde de carbone et du méthane dans l’atmosphère terrestre (source).

Bétail

Le méthane apparaît et est libéré par le bétail. Comme la population de la terre augmente, le désir de produits carnés augmente continuellement. Les agriculteurs répondent à ces demandes en élevant des troupeaux d’animaux de plus en plus grands.

Ces animaux libèrent du méthane dans l’atmosphère par leurs matières fécales. Si l’idée des flatulences des vaches semble assez comique, on ne peut ignorer les effets sur l’environnement.

Pour les seuls États-Unis, les animaux domestiques tels que les bovins, les porcs, les moutons et les chèvres sont les plus grands producteurs d’émissions de méthane (source).

Humains

Notre désir de viande n’est pas le seul contributeur aux émissions de méthane dans l’environnement. Les fonctions corporelles humaines libèrent également du méthane dans l’atmosphère. Les déchets organiques envoyés dans les décharges, ainsi que les usines de traitement des eaux usées, sont tous deux responsables des émissions de CH₄ (source).

Les humains causent également la majeure partie des émissions par nos actions, tandis que d’autres émissions de méthane proviennent de sources naturelles. Il y a eu un pic massif d’émissions de méthane depuis l’année 1800, et nous avons causé plus qu’un doublement des niveaux de méthane atmosphérique depuis lors (source).

Propriétés du gaz naturel

Caractéristiques

Le gaz naturel est incolore, inodore, insipide et informe. Il est gazeux à toute température supérieure à -161 degrés. C’est également un combustible fossile.

Le gaz naturel est mesuré en unités thermiques britanniques ou Btu. Un Btu est la quantité de chaleur nécessaire pour augmenter la température d’une livre d’eau d’un degré Fahrenheit. Un pied cube de gaz est égal à environ 1032 Btu (source).

Poids

Uniquement mesuré en volume, le pied cube est l’unité de mesure couramment utilisée pour le gaz naturel. Le gaz naturel équivaut à 8,003 livres par pied cube.

Inflammabilité

Il est hautement inflammable, mais sa plage d’inflammabilité est faible, ce qui indique qu’il est sans danger pour les usages domestiques. La température d’auto-inflammation du gaz naturel est de 1003 degrés Fahrenheit (source).

Smell

Comme mentionné précédemment, le gaz naturel est inodore. Il peut s’avérer dangereux puisque le gaz peut être mortel. En 1937, une fuite de gaz a provoqué une explosion dans une école de New London, au Texas. L’explosion a tué près de 300 élèves et enseignants. Elle s’est avérée être le catalyseur pour changer le fonctionnement de l’industrie du gaz (source).

Le gaz naturel est additionné de soufre, ce qui fait qu’il sent un peu l’œuf pourri. Le mercaptan chimique est utilisé pour odoriser le gaz.

Si vous sentez une odeur de gaz dans un endroit, retirez-vous et les autres de l’espace le plus rapidement possible, sans allumer d’appareils ou de lumières, ni rien qui puisse créer une étincelle. Un appel au 911 doit immédiatement avoir lieu, une fois que vous êtes hors de portée du gaz (source).

Effet sur l’environnement

A travers cet article et de nombreux articles sur le gaz naturel, il a souvent été appelé le combustible fossile propre en raison des émissions minimales de dioxyde de carbone (CO2). Cependant, ce titre est injuste en raison des dommages que le méthane peut causer à l’environnement.

Le méthane est également un gaz à effet de serre et, même s’il a une durée de vie plus courte dans l’atmosphère par rapport au dioxyde de carbone, il peut causer plus de dommages à l’environnement sur 20 ans par rapport au CO2 (source).

Le manque de densité des gaz l’exacerbe. Le gaz peut s’élever et piéger la chaleur dans la haute atmosphère. Le méthane est 86 fois plus puissant que le dioxyde de carbone dans son effet sur l’environnement pendant plus de 20 ans. Il peut piéger la chaleur qui accélère le réchauffement climatique à un rythme exponentiel (source).

S’il est facile de dire que le gaz est principalement brûlé, les fuites, malheureusement, font partie du processus de traitement et de distribution du gaz à travers les pays et les continents (source).

Des études ont montré que la quantité estimée d’émissions de méthane a été mal calculée et qu’elle est 60% plus élevée que ce que l’on pensait initialement. Ces émissions sont presque égales aux dommages que le dioxyde de carbone a sur l’environnement à court terme (source).

Les fuites peuvent avoir lieu à n’importe quel moment du processus d’extraction du gaz naturel, des fuites dans le sol aux fuites dans les tuyaux et les conteneurs de stockage. Des trous, comme celui d’une entreprise de Houston en Louisiane, ont des citernes d’acier qui laissent échapper des quantités massives de GNL dans l’air, suscitant des craintes de déclenchement d’incendies incontrôlés (source).

Aux États-Unis, il y a environ 500 000 puits de gaz naturel, ainsi que 3 millions de kilomètres de tuyaux. Ceux-ci laissent une quantité presque infinie de possibilités de fuite de gaz naturel dans l’environnement (source).

Pensées finales

L’avenir du gaz aux États-Unis a changé. Le gaz a toujours été une partie importante du cadre énergétique du pays et continuera à en faire partie dans un avenir prévisible. Certains efforts ont été faits pour minimiser l’impact environnemental, mais le gaz naturel est loin d’être le combustible fossile « propre » tel que les médias le dépeignent.

Pour ce qui est de la question sur le fait que le gaz est plus léger que l’air : Si jamais vous vous réveillez dans une pièce pleine de gaz, mettez-vous par terre, couvrez-vous la bouche avec un chiffon mouillé et rampez pour sortir de la zone. Le gaz sera toujours concentré plus haut dans la pièce, et avec un peu de chance, ce petit bout de connaissance pourrait vous sauver la vie.