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Le secret de l’adsorption : comment le méthane des couches de houille stocke-t-il et libère-t-il du méthane ?
Le méthane de houille (CBM) est un gaz naturel dérivé des veines de charbon, différent des ressources de gaz naturel traditionnelles. Alors que la demande énergétique augmente, en particulier aux États-Unis, au Canada et en Australie, le méthane de charbon est devenu une source d’énergie importante. La particularité de cette source d’énergie est que le méthane est stocké dans la veine de charbon sous forme d’adsorption plutôt que de s’écouler directement sous forme de gaz.
Le méthane de houille n’est pas seulement une source d’énergie interactive, mais également un exemple important du processus d’adsorption dans l’industrie pétrolière et gazière.
Le processus de stockage du méthane de houille utilise la structure poreuse du charbon, et le méthane est adsorbé dans les minuscules pores du charbon dans un état proche du liquide. Cela différencie le méthane de houille des réservoirs de grès traditionnels ou d’autres réservoirs de gaz conventionnels. Ces fissures ouvertes dans les pores, appelées fissures, peuvent également contenir du gaz libre ou être saturées d'eau.
Le processus de formation et l'histoire du méthane de houille
La formation de méthane de houille est principalement due au processus de maturation thermique de la matière organique. Contrairement aux veines de charbon courantes qui sont remplies d’eau souterraine, le méthane des veines de charbon est souvent généré par la fermentation des communautés microbiennes présentes dans la veine de charbon. Cela signifie que l’existence de méthane de houille est étroitement liée à l’inventaire et à la qualité du charbon, et que les conditions internes des veines de charbon dans différentes régions affecteront la production et le stockage du gaz.
À la fin des années 1970, la promotion du méthane de houille par le gouvernement américain a non seulement favorisé la recherche dans ce domaine, mais a également stimulé l'intérêt pour le développement commercial.
Propriétés de stockage du méthane de houille
Le processus de stockage et de libération du méthane de houille implique diverses propriétés physiques, telles que la porosité et la capacité d’adsorption. La structure poreuse des réservoirs de méthane de houille permet de considérer les veines de charbon comme des aquifères à double porosité, où la porosité des fractures affecte le comportement d'écoulement du gaz, tandis que la porosité de la matrice de charbon détermine la quantité de gaz qui peut être stockée. D’une manière générale, la porosité des eaux de stockage du méthane de houille varie d’environ 10 à 20 %, tandis que la porosité des fractures est comprise entre 0,1 et 1 %.
En outre, la capacité d’adsorption du réservoir de charbon est également cruciale. La capacité dépend de la qualité et du type de charbon. Si le filon de charbon est de qualité supérieure, la capacité d'adsorption peut atteindre 100 à 800 pieds cubes standard de gaz par tonne de charbon.
Méthodes d'extraction du méthane de houille
Les méthodes d’extraction du méthane de houille impliquent généralement le forage de puits dans les veines de charbon, un processus qui peut aller de 100 à 1 500 mètres sous terre. À mesure que la pression dans la veine de charbon diminue, le gaz et l’eau produite remontent à la surface par des tuyaux. Le traitement de l’eau produite dépend principalement de sa composition chimique, qui peut contenir des solides dissous tels que l’hydroxyde de sodium et le chlorure de sodium. Le gaz généré peut être envoyé vers une station de compression et transporté vers un gazoduc.
En raison des émissions de gaz à effet de serre plus faibles du méthane de houille lors de son processus de combustion par rapport au charbon, il est devenu une source d’énergie propre qui suscite progressivement l’attention.
Impacts et défis environnementaux
L’exploitation et l’utilisation du méthane de houille ne sont pas sans impact environnemental, en particulier l’impact du méthane libéré sur le réchauffement climatique ne peut être ignoré. Diverses études ont montré que l’effet de serre du méthane est bien plus important que celui du dioxyde de carbone. Une gestion efficace du gaz pendant le processus d’extraction est donc essentielle pour réduire les émissions de gaz à effet de serre.
En outre, la qualité de l’eau produite au cours du processus de production suscite également des inquiétudes, car elle contient une grande quantité de sel et de métaux lourds. Différentes régions doivent explorer des méthodes appropriées pour traiter ces sous-produits afin de protéger les ressources en eau locales.
Zones mondiales de production de méthane de houille
Actuellement, les principales zones de production de méthane de houille sont les États-Unis, l’Australie et le Canada. Avec les progrès technologiques, de nombreux pays comme l’Inde et le Kazakhstan ont également commencé à rechercher et à développer le potentiel du méthane de houille. Selon des données récentes, la production annuelle de méthane de charbon aux États-Unis représente toujours 3,6 % de la production totale de gaz, tandis que l’Australie et le Canada ont également signalé une croissance stable de leur production.
Face à l’augmentation de la demande mondiale en énergie, le potentiel de marché et la durabilité du développement du méthane de houille méritent toujours une réflexion approfondie. Par conséquent, la question de savoir comment équilibrer l’impact environnemental tout en développant l’utilisation du méthane de houille devrait devenir une question importante pour les gouvernements et les entreprises énergétiques.
