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Spécialité Physique TS 2
Année 2014-2015
Activité documentaire
Les hydrates de gaz
Document 1
Une cage d’eau
Les hydrates de gaz naturel ont
l'apparence et la consistance de la
glace.
Ce sont des molécules de gaz
(comme le méthane) entourées par
un réseau de molécules d'eau
disposées en cage, d'où le nom de
clathrate,
du
latin
clatatrus,
encapsulé, aussi donné à l'hydrate.
Document 2
Une ressource énergétique
« Dans la nature, les hydrates de gaz sont stables dans certaines conditions de température et de pression. De très
grandes quantités de gaz peuvent être stockées sous forme d'hydrates. Un volume unitaire d'hydrate peut ainsi
emmagasiner (ou libérer) 160 volumes de méthane durant sa formation (ou sa décomposition). […]
Ces poches de gaz constituent un fabuleux trésor énergétique, deux fois l'équivalent de méthane des réserves prouvées de
charbon, pétrole et gaz réunis.
Le service géologique américain (USGS) a en effet récemment estimé à 20 millions de km3 la quantité de méthane présente
sous forme d’hydrate dans les fonds marins et les sols gelés arctiques ».
Document 3
Les hydrates de gaz et le climat
En libérant de grandes quantités de méthane, un gaz à fort effet de serre, la déstabilisation des hydrates de gaz présents
dans les sédiments marins pourrait jouer un rôle fondamental dans les changements climatiques globaux.
On a en effet noté que toutes les périodes de réchauffement climatique depuis 60 000 ans ont été marquées par des
teneurs atmosphériques en méthane élevées.
Or le mécanisme "début de réchauffement - déstabilisation thermiques des hydrates - libération de méthane" a bien pour
effet une accélération du réchauffement.
Les hydrates sont stables à des températures très basses et à des pressions élevées. Dès que leur température ou leur
pression est modifiée, ils se décomposent.
Des chercheurs estiment qu’une baisse du niveau marin ou un réchauffement de l’océan profond pourraient libérer des
quantités massives de méthane dans l’atmosphère et entraîneraient un emballement du climat.
Document 4
Où trouve-t-on les hydrates de gaz ?
La formation et la conservation d’hydrates de gaz dans les sédiments
marins exigent des pressions élevées et des températures basses. Ces
conditions, pour les marges continentales situées à moyenne ou basse
latitude, comme c’est le cas pour la marge atlantique de l’Europe ou de
l’Afrique, sont celles de l’offshore profond (au-delà de 300 mètres de
profondeur d’eau).
La zone de stabilité des hydrates s’étend du fond de la mer à une
profondeur maximale dans les sédiments qui est dictée principalement par
les conditions de température ambiantes. Au-delà de cette profondeur, la
température est trop élevée. En pratique, les hydrates de gaz sont
presque toujours rencontrés dans les 500 premiers mètres sédimentaires
sous le fond de la mer. Ils ont été mis en évidence lors de nombreux
forages du programme de forage scientifique international ODP (Ocean
Drilling Program).
Documents extraits du site www.ifremer.fr
Spécialité Physique TS 2
Année 2014-2015
Que sont les hydrates de gaz ?
1. Quelle est la formule brute du méthane ? Donner sa représentation de Lewis et sa géométrie.
2. Quelle est l’étymologie du mot clathrate ? Pourquoi les hydrates de gaz sont –ils nommés ainsi ?
3. Quelles liaisons s’établissent entre les molécules d’eau ? Entre les molécules d’eau et de méthane ?
4. Quelles sont les grandeurs importantes qui conditionnent la stabilité des hydrates ?
5. A partir de quelle pression minimale des hydrates stables peuvent-ils se former pour une température de
l’eau de 4°C ? Donner le résultat dans le système international d’unités.
6. A 800 m de profondeur, peut-on trouver des hydrates stables dans une eau à 10 ° C ? A 11 ° C ?
7. Quel volume de méthane, dans les conditions ordinaires de température et de pression peut libérer 1 litre
d’hydrate de gaz ?
Les hydrates de gaz sont-ils une énorme réserve de gaz inespérée pour l’avenir ou un danger
redoutable pour le climat ?
8. Pourquoi un échantillon d’hydrate de gaz se trouvant dans les sédiments océaniques, prélevés à une
profondeur de 400 m et ramené directement à la surface s’enflamme t-il au contact d’une allumette ?
9. Ecrire l’équation de la combustion complète du méthane. Commenter la réaction chimique associée.
10.Qu’est-ce qu’un gaz à effet de serre ? Citer un gaz, autre que le méthane, à effet de serre.
11.Pourquoi la teneur en gaz à effet de serre augmente-t-elle depuis un siècle environ ?
12.Si l’homme parvient un jour à exploiter les hydrates de gaz, pourquoi le climat pourrait-il en être encore un
peu plus perturbé ?
13.Si l’exploitation commerciale n’est pas rentable ou réalisable, pourquoi le stock d’hydrates de gaz
représente-t-il quand même une menace pour le climat ?
Conclusion
L’exploitation à grande échelle des hydrates de gaz comme source d’énergie est-elle une bonne ou une fausse
bonne idée ?

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