Le méthane: à quoi ça sert, formule, combustion, sources

Méthaneest le plus petit et le plus simple hydrocarbure. C'est un composé organique avec un seul carbone dans sa chaîne. Il a une géométrie tétraédrique et forme une substance polaire, incolore, gazeuse et inflammable. C'est l'un des gaz produits dans les procédés :

• dans décomposition de matière organique;
• de digestion;
• abiogènes (pas d'organismes vivants), comme les feux de forêt.

Il est également possible de trouver du méthane dans le Pétrole et dans le manteau terrestre comme l'une des principales substances dans la formation de la terre. C'est l'un des gaz responsables de l'accélération de la Effet de serre. Il a un séjour plus court dans l'atmosphère par rapport au dioxyde de carbone, cependant, il est très capable d'absorber la chaleur et rayons infrarouges. La combustion du méthane a comme produit des gaz tels que le CO₂, vapeur d'eau et suie.

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Qu'est-ce que le méthane ?

Le méthane est le plus petit et le plus simple des hydrocarbures,

molécule organique avec un seul atome de carbone lié à quatre hydrogènes.

Caractéristiques du méthane

• molécule organique
• saturé
• géométrie tétraédrique
• Substance polaire (ne se dissout pas dans l'eau)
• Incolore
• Gazeux dans des conditions normales de température et de pression
• Inflammable (au contact de l'air atmosphérique)

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formule de méthane

La formule moléculaire du méthane est CH₄, un carbone lié à quatre atomes d'hydrogène.

La molécule de méthane est formée par un carbone lié à quatre hydrogènes.

Sources de méthane

• Biotique (d'autres êtres vivants

→ Processus digestif des animaux herbivores, carnivores et omnivores : le processus digestif des animaux libère du méthane dans l'environnement. O processus digestif des ruminants, comme le bétail, émet du méthane en plus grande quantité.

Les élevages bovins ont un environnement riche en méthane, en raison du processus digestif qui se déroule dans le corps des ruminants.

→ Fermentation par bactéries méthanogènes: sont des micro-organismes qui participent au processus de décomposition anaérobie (décomposition sans présence d'oxygène), transformant des matières organiques plus complexes en méthane gazeux, gaz carbonique et d'autres molécules plus simples. Processus qui se déroule dans les marécages, où se trouve un écosystème riche en matière organique humide en cours de décomposition.

Voir aussi: Quel est le temps de décomposition des déchets ?

• Abiotiques (sources naturelles et pétrochimiques)

→ failles géologiques: au manteau de terre la plus forte concentration de méthane sur Terre est localisée, soit à cause d'une faille géologique qui pourrait conduire à sa fuite, soit à cause de conditions de température qui favorisent les réactions qui le libèrent.

→ Combustibles fossiles: Le méthane est l'un des hydrocarbures qui peuvent être extraits du pétrole. Il y a aussi la formation de méthane comme produit de réactions chimiques avec des hydrocarbures plus gros.

Utilisations et importance du méthane

Le méthane est principalement utilisé comme source de courant. Le gaz produit (biogaz) dansdécharges ou des décharges il est drainé par un tuyau puis envoyé vers une usine qui le convertit en énergie. À São Paulo, 700 000 personnes bénéficient de l'énergie issue du biogaz extrait des déchets urbains.

Dans le cas de l'agriculture, les biodigesteurs sont utilisés pour traiter et éliminer le biogaz contenu dans le excréments d'animaux (selles). L'énergie acquise grâce au biogaz est utilisée pour faire fonctionner la ferme et profiter aux communautés locales. L'énergie du méthane est également utilisée dans les négociations pour crédits carbone (initiative basée sur la réduction du réchauffement climatique).

Décharge sanitaire avec canalisation de collecte du biogaz produit.

Réaction de combustion du méthane

La combustion du méthane peut se produire complètement, formant du dioxyde de carbone (CO₂) et de l'eau (H₂O), ou il peut s'agir d'une combustion partielle ou incomplète, auquel cas du monoxyde de carbone (CO), de la suie (C) et de l'eau sont produits. Voir ci-dessous les réactions équilibrées de la combustion complète et partielle du méthane :

• Achevée:

CH_{4 (g)} + 2.0_2(g) CO_2(g) + 2.H₂O_(g)

• Incomplet avec formation de monoxyde de carbone (CO)):

CH_{4 (g)} + 2/2_2(g) CO_(g) + 2H₂O_(g)

• Suie de formation incomplète (C)

CH_4(g) + O_{(g) 2} C_(s) + 2.H₂O_(g)

Voir aussi :Qu'est-ce que la combustion?

danger du méthane

Le gaz méthane est l'un des responsables de l'accélération de la Effet de serre, étant en plus petites quantités dans l'atmosphère, par rapport au dioxyde de carbone. Cependant, son potentiel énergétique est 60 fois supérieur, en plus de sa grande capacité d'absorption du rayonnement infrarouge. Ainsi, malgré le fait que le méthane ne reste pas longtemps dans l'atmosphère, les dommages causés à l'environnement sont jusqu'à 20 fois plus importants que ceux causés par le dioxyde de carbone.

Pour la santé humaine, le méthane présente également risques d'empoisonnement. L'inhalation de gaz peut causer asphyxie, défaillance du système nerveux et arrêt cardiaque.

Exercices résolus

Question 1 - (Enem - 2016) La collecte des excréments d'animaux domestiques dans des sacs en plastique et leur élimination dans les décharges conventionnelles peuvent créer des conditions de dégradation qui génèrent des produits nocifs pour l'environnement environnement. (Figure 1)

La figure 2 illustre le Park Spark Project, développé à Cambridge, MA (USA), dans lequel les excréments d'animaux les articles ménagers sont collectés dans des sacs biodégradables et jetés dans un biodigesteur installé dans les parcs Publique; et les produits sont utilisés dans l'équipement du parc lui-même.

Une innovation de ce projet est de permettre (a) :

A) Combustion du méthane
B) Stockage du dioxyde de carbone
C) Décomposition aérobie des matières fécales
D) Utilisation plus efficace des combustibles fossiles
E) Fixation du carbone dans les molécules organiques

Résolution

Alternative A. Il permet de brûler du méthane, qui est converti en énergie pouvant être utilisée pour alimenter les systèmes électriques du parc.

Question 2 - (Enem) D'après le rapport "La grande ombre du bétail" (Livestock's Long Shadow), réalisé par les Nations Unies pour le Agriculture et Alimentation, le bétail est responsable d'environ 18% du réchauffement climatique, une contribution plus importante que celle du secteur de l'élevage. transport.

L'élevage à grande échelle contribue au réchauffement climatique par l'émission de

1. méthane pendant le processus de digestion.
2. protoxyde d'azote pendant le processus de rumination
3. chlorofluorocarbure pendant le transport de la viande.
4. protoxyde d'azote pendant le processus respiratoire.
5. dioxyde de soufre lors de la consommation des pâturages.

Résolution

Alternative A. Le processus digestif des ruminants se fait par des bactéries méthanogènes, dont l'un des principaux produits finaux le gaz méthane, qui est le deuxième gaz principal responsable de l'aggravation de la Effet de serre.

Par Laysa Bernardes Marques de Araujo
Professeur de chimie

Souhaitez-vous référencer ce texte dans un travail scolaire ou académique? Voir:

ARAúJO, Laysa Bernardes Marques de. "Méthane"; École du Brésil. Disponible en: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/metano.htm. Consulté le 28 juin 2021.