Le gaz naturel est un combustible fossile à combustion relativement propre, qui pollue moins l’air que le charbon et qui est largement utilisé dans le monde. Des études récentes ont montré que les fuites de gaz naturel provenant des installations de production, de la chaîne d’approvisionnement et d’utilisation finale sont une source importante de méthane atmosphérique (CH4), et le bilan des fuites est sous-estimé dans de nombreux endroits par des inventaires ascendants.
Le CH4 est le deuxième gaz à effet de serre (GES) le plus important contribuant au réchauffement climatique après le dioxyde de carbone (CO2), avec une durée de vie relativement plus courte, faisant de la réduction des émissions de CH4 un objectif approprié pour la mise en œuvre des stratégies d’atténuation rapides et réalisables de l’Accord de Paris.
Au cours de la dernière décennie, le gaz naturel est devenu la source d’énergie fossile à la croissance la plus rapide en Chine grâce à l’initiative gouvernementale de transformation du charbon en gaz qui a été mise en œuvre pour réduire la pollution de l’air et les émissions de CO2. La consommation de gaz naturel a considérablement augmenté, passant de 108,5 milliards de mètres cubes standard (bcm) (4 % de la consommation d’énergie primaire) en 2010 à un niveau record de 280 bcm (7,6 % de la consommation d’énergie primaire) en 2018.
En outre, selon le plan énergétique chinois, la part de l’énergie primaire issue du gaz continuera d’augmenter et devrait atteindre 15 % d’ici 2030, tandis que la consommation de charbon et de pétrole diminuera. De 2010 à 2018, la longueur des gazoducs dans les zones urbaines de Chine a été multipliée par trois environ, passant de 298 à 842 000 kilomètres. Cependant, les fuites de CH4 de ces pipelines n’ont pas été activement signalées, et il existe peu de données accessibles au public sur les émissions en amont et la distribution locale des émissions de gaz naturel en Chine.
Dans une étude récemment publiée dans Rapports scientifiques, les chercheurs ont utilisé neuf années (2010-2018) d’observations de CH4 par le Greenhouse gas Observing SAtellite IBUKI (GOSAT) et les données des stations de surface du World Data Center for Greenhouse Gases (WDCGG) pour estimer les émissions de CH4 dans différentes régions de Chine. GOSAT observe les fractions molaires d’air sec moyennées par colonne de CH4 dans l’atmosphère, et les stations de surface surveillent les concentrations de CH4 près de la surface.
Les données d’observation ont été utilisées pour des simulations par le modèle inverse à haute résolution NTFVAR (NIES-TM-FLEXPART-variationnel) pour déduire le flux de surface des émissions de CH4. La modélisation inverse optimise les estimations de flux antérieures, qui sont contraintes de manière à obtenir un accord acceptable entre les concentrations atmosphériques simulées et observées.
La figure 1 montre les flux de CH4 estimés par le modèle dans quatre régions de Chine. Les quatre régions, la Chine du Nord (NE), la Chine du Sud (SE), la Chine du Nord-Ouest (NW) et le Plateau Qinghai-Tibétain (TP), varient en fonction du climat, des caractéristiques géographiques, des types d’agriculture, des principales activités économiques. , et les sources d’émission de CH4. Les émissions moyennes de CH4 estimées par le modèle des quatre sous-régions sur la période 2010-2018 sont de 30,0 ± 1,0 (moyenne ± écart type) Tg CH4 an-1 de la région SE, 23,3 ± 2,7 Tg CH4 an-1 de la région NE, 2,9 ± 0,2 Tg CH4 an-1 de la région NW et 1,7 ± 0,1 Tg CH4 an-1 de la région TP. Les tendances des émissions de CH4 ont varié dans les différentes régions de Chine au cours des neuf dernières années, avec des tendances à la hausse significatives détectées dans la région du NE et dans l’ensemble de la Chine.
Les chercheurs ont concentré leur analyse sur la région du NE où la production et la consommation de gaz naturel ont augmenté de façon spectaculaire et sont probablement l’un des principaux contributeurs à l’augmentation estimée des émissions régionales totales de CH4. Les émissions de CH4 provenant du gaz naturel, y compris les fuites provenant de l’extraction du carburant, du traitement, du transport et de l’étape d’utilisation finale, ont été estimées à l’aide d’une approche combinant les données de l’inventaire des émissions à l’échelle de la province et les études de modèle inverse publiées.
Les émissions totales de CH4 estimées par le modèle et les émissions estimées de gaz naturel ont toutes deux augmenté de manière significative entre 2010 et 2018 (Figure 2). La quantité totale d’émissions de gaz naturel dues aux fuites constitue un important gaspillage d’énergie et de valeur. Par exemple, en 2018, la consommation de gaz naturel dans la région NE était de 101,5 milliards de m3 et les émissions totales estimées de gaz naturel étaient de 3,2 % à 5,3 % de la consommation régionale.
La figure 3 montre les changements dans les émissions de CH4 estimées du gaz naturel et les émissions totales de CH4 estimées par le modèle pour 2010-2018 par rapport aux années précédentes dans la région du NE. La variation d’une année à l’autre des émissions totales de CH4 estimées par le modèle suit de près les variations des émissions de CH4 du gaz naturel. En janvier 2016, une vague de froid record a frappé la région, provoquant une augmentation soudaine de l’utilisation du gaz naturel, et les fournisseurs de gaz naturel ont enregistré une augmentation des pertes de gaz naturel (c’est-à-dire la différence entre la quantité de gaz achetée et la quantité de gaz vendue).
Simultanément, les observations atmosphériques ont également capturé les changements d’émission, comme en témoignent les estimations inverses (figure 3). L’analyse montre une forte corrélation entre les tendances de l’utilisation du gaz naturel et l’augmentation de la concentration atmosphérique de CH4 dans la région NE, ce qui indique la capacité du GOSAT à surveiller les variations des sources anthropiques régionales.
Les conclusions de l’étude soulignent que l’augmentation de l’utilisation du gaz naturel menace les efforts de réduction de carbone de la Chine. L’augmentation des fuites de CH4 provenant de la production de gaz naturel et de la chaîne d’approvisionnement affectera négativement les intérêts des diverses parties prenantes, malgré l’introduction de mesures de réduction de carbone. Étant donné que les grands pipelines de distribution de gaz naturel s’étendent sur plus de 900 000 kilomètres en Chine, les fuites de gaz naturel constituent un important gaspillage d’énergie et de valeur. Les changements d’une année sur l’autre dans les émissions régionales et les tendances ont été détectés par des observations satellitaires et de surface dans cette étude.
À l’avenir, des observations supplémentaires à l’aide de satellites à haute résolution aideront à quantifier plus précisément les émissions et à fournir des orientations scientifiques pour les mesures de réduction des émissions. Il est également nécessaire de détecter et de localiser davantage ces fuites à l’aide de plates-formes mobiles avancées afin d’atténuer efficacement les émissions de CH4 en Chine et d’apporter des avantages économiques, environnementaux et sanitaires.
Plus d’information:
Fenjuan Wang et al, Les observations atmosphériques suggèrent que les émissions de méthane dans le nord-est de la Chine augmentent avec l’utilisation du gaz naturel, Rapports scientifiques (2022). DOI : 10.1038/s41598-022-19462-4
Fourni par l’Institut national d’études environnementales