Les décharges et les opérations pétrolières et gazières du monde entier libèrent bien plus de méthane, un puissant gaz à effet de serre, que les gouvernements ne le pensaient, comme le montrent de récentes enquêtes aéroportées et satellitaires. C’est un problème pour le climat ainsi que pour la santé humaine. C’est également la raison pour laquelle le gouvernement américain a resserré les réglementations sur les fuites de méthane et les rejets inutiles, plus récemment ceux des puits de pétrole et de gaz situés sur les terres publiques.
La bonne nouvelle est que bon nombre de ces fuites peuvent être réparées si elles sont repérées rapidement.
Riley Duren, chercheur scientifique à l’Université de l’Arizona et ancien ingénieur et scientifique de la NASA, dirige Carbon Mapper, une organisation à but non lucratif qui prévoit une constellation de satellites de surveillance du méthane. Son premier satellite, fruit d’un partenariat avec le Jet Propulsion Laboratory de la NASA et la société d’imagerie de la Terre Planet Labs, sera lancé en 2024.
Duren a expliqué comment les nouveaux satellites modifient la capacité des entreprises et des gouvernements à détecter et arrêter les fuites de méthane et à éviter de gaspiller un produit précieux.
Cartographe du carbone
Pourquoi les émissions de méthane sont-elles si préoccupantes ?
Le méthane est le deuxième polluant responsable du réchauffement climatique après le dioxyde de carbone. Il ne reste pas aussi longtemps dans l’atmosphère – environ une décennie seulement, contre des siècles pour le dioxyde de carbone – mais il a un impact démesuré.
La capacité du méthane à réchauffer la planète est près de 30 fois supérieure à celle du dioxyde de carbone sur 100 ans, et plus de 80 fois sur 20 ans. Vous pouvez considérer le méthane comme une couverture très efficace qui emprisonne la chaleur dans l’atmosphère, réchauffant ainsi la planète.
Ce qui inquiète de nombreuses communautés, c’est que le méthane constitue également un problème de santé. C’est un précurseur de l’ozone, qui peut aggraver l’asthme, la bronchite et d’autres problèmes pulmonaires. Et dans certains cas, les émissions de méthane s’accompagnent d’autres polluants nocifs, comme le benzène, cancérigène.
AP Photo/Jae C. Hong
Dans de nombreux champs de pétrole et de gaz, moins de 80 % du gaz extrait du sol d’un puits est du méthane ; le reste peut être constitué de polluants atmosphériques dangereux que vous ne voudriez pas avoir à proximité de votre maison ou de votre école. Pourtant, jusqu’à récemment, il y avait très peu de surveillance directe pour détecter les fuites et les arrêter.
Pourquoi les satellites sont-ils nécessaires pour détecter les fuites de méthane ?
Sous sa forme naturelle, le méthane est invisible et inodore. Vous ne sauriez probablement pas qu’il y avait un énorme panache de méthane à côté si vous n’aviez pas d’instruments spéciaux pour le détecter.
Les entreprises comptabilisent traditionnellement leurs émissions de méthane à l’aide d’une méthode du XIXe siècle appelée inventaire. Les inventaires calculent les émissions en fonction de la production déclarée des puits de pétrole et de gaz ou de la quantité de déchets envoyés dans une décharge, où les déchets organiques génèrent du méthane lors de leur décomposition. Il existe une grande marge d’erreur dans cette comptabilité fondée sur des hypothèses ; par exemple, cela ne tient pas compte des fuites inconnues ou des ventilations persistantes.
Jusqu’à récemment, l’état de l’art en matière de détection des fuites provenant des opérations pétrolières et gazières impliquait qu’un technicien visite une plateforme de puits tous les 90 jours environ avec une caméra infrarouge portative ou un analyseur de gaz. Mais une fuite importante peut libérer une quantité massive de gaz sur une période de plusieurs jours ou semaines ou peut se produire dans des endroits difficilement accessibles, ce qui signifie que bon nombre de ces soi-disant super-émetteurs ne sont pas détectés.
NASA
Les satellites de télédétection et les avions, en revanche, peuvent surveiller rapidement et régulièrement de vastes zones. Certains des satellites les plus récents, y compris ceux que nous lançons par l’intermédiaire de la Carbon Mapper Coalition, peuvent zoomer sur des sites individuels à haute résolution, afin que nous puissions localiser les superémetteurs de méthane sur une plateforme de puits, une station de compression ou une section spécifique d’une décharge. .
Vous pouvez voir un exemple du pouvoir de la télédétection dans notre récent article paru dans la revue Science. Nous avons étudié 20 % des décharges à ciel ouvert aux États-Unis avec des avions et avons constaté que les émissions étaient en moyenne 40 % supérieures aux émissions déclarées au gouvernement fédéral en utilisant une comptabilité basée sur des hypothèses.
Université de l’État d’Arizona
Si les scientifiques peuvent surveiller les régions fréquemment et de manière cohérente à partir de satellites, ils peuvent alors signaler l’activité des super-émetteurs et avertir rapidement l’opérateur afin que celui-ci puisse détecter le problème pendant qu’il se produit et réparer les fuites.
Comment les satellites détectent-ils le méthane provenant de l’espace ?
La plupart des satellites capables de détecter le méthane utilisent une forme de spectroscopie.
Un appareil photo typique voit le monde en trois couleurs : rouge, vert et bleu. Les spectromètres imageurs que nous utilisons ont été développés par le Jet Propulsion Laboratory de la NASA et voient le monde dans près de 500 couleurs, y compris des longueurs d’onde au-delà du spectre visible jusqu’à l’infrarouge, essentiel pour détecter et mesurer les gaz à effet de serre.
Les gaz à effet de serre comme le méthane et le dioxyde de carbone absorbent la chaleur dans les longueurs d’onde infrarouges – chacune ayant des empreintes digitales uniques. Notre technologie analyse la lumière solaire réfléchie par la surface de la Terre pour détecter les empreintes infrarouges du méthane et du dioxyde de carbone dans l’atmosphère.
Ces signatures sont distinctes de celles de tous les autres gaz, nous pouvons donc imager des panaches de méthane et de dioxyde de carbone afin de déterminer l’origine de chaque superémetteur. Une fois que nous utilisons la spectroscopie pour mesurer la quantité de gaz dans un panache donné, nous pouvons calculer un taux d’émission à l’aide des données sur la vitesse du vent.
Que peuvent faire les nouveaux satellites Carbon Mapper que d’autres n’ont pas encore fait ?
Chaque satellite possède des capacités différentes et souvent complémentaires. MthaneSat, que l’Environmental Defence Fund vient de lancer en mars 2024, est comme un objectif grand angle qui produira une image très précise et complète des émissions de méthane sur de vastes paysages. Nos satellites Carbon Mapper Coalition compléteront MethaneSAT en agissant comme une collection de téléobjectifs : nous pourrons zoomer pour localiser des émetteurs de méthane individuels, comme si nous zoomions sur un oiseau nichant dans un arbre.
En collaboration avec nos partenaires de Planet Labs et de la NASA, nous prévoyons de lancer le premier satellite de la Carbon Mapper Coalition en 2024, dans le but d’étendre la constellation dans les années à venir pour, à terme, assurer une surveillance quotidienne du méthane dans les régions hautement prioritaires du monde. Par exemple, on estime qu’environ 90 % des émissions de méthane liées à la production et à l’utilisation de combustibles fossiles proviennent de seulement 10 % de la surface de la Terre. Nous prévoyons donc de concentrer les satellites de la Carbon Mapper Coalition sur les bassins de production de pétrole, de gaz et de charbon ; les grandes zones urbaines avec des raffineries, des usines de traitement des eaux usées et des décharges ; et les principales régions agricoles.
Comment vos données de surveillance seront-elles utilisées ?
Nous espérons, grâce à l’expérience acquise en partageant les données de nos avions avec les exploitants d’installations et les régulateurs, qu’une grande partie de nos futures données satellitaires seront utilisées pour guider les efforts de détection et de réparation des fuites.
De nombreuses sociétés pétrolières et gazières, des exploitants de décharges et certaines grandes exploitations agricoles équipées de digesteurs de méthane sont motivés à rechercher des fuites, car dans ces cas, le méthane est précieux et peut être capturé et utilisé. Ainsi, en plus des impacts climatiques et sanitaires, les fuites de méthane équivalent à un rejet de bénéfices dans l’atmosphère.
Grâce à une surveillance régulière par satellite, nous pouvons rapidement avertir les propriétaires et les exploitants des installations afin qu’ils puissent diagnostiquer et résoudre tout problème, et nous pouvons continuer à surveiller les sites pour vérifier que les fuites restent réparées.
Nos données peuvent également aider à avertir les communautés voisines des risques, à éduquer le public et à guider les efforts de mise en application dans les cas où les entreprises ne réparent pas volontairement leurs fuites. En mesurant les tendances des événements à fortes émissions de méthane au fil du temps et dans tous les bassins, nous pouvons également contribuer à évaluer si les politiques produisent l’effet escompté.
