Les hydrates de méthane, un nouveau défi pour le Japon

Les hydrates de méthane, un nouveau défi pour le Japon | |
|Thème / Domaine d'étude / Mots-clés (pour l'enseignement de spécialité) : |
|L'eau / Eau et ressources / Ressources minérales et organiques dans les |
|océans ; hydrates de gaz |
| |
| |
|Type de ressources : Papier |
| |
|Notions et contenus : / |
| |
| |
| |
|Compétences transversales : |
| |
|S'APPROPRIER |
| |
|Rechercher, extraire et organiser l'information en lien avec une situation. |
|Adopter une attitude critique et réfléchie vis-à-vis de l'information |
|disponible. |
| |
|ANALYSER |
|Décomposer le problème en des problèmes plus simples. |
| |
|RÉALISER |
|Mener la démarche jusqu'au bout afin de répondre explicitement à la question |
|posée. |
|Effectuer des calculs (simples) |
|Rédiger la solution trouvée afin d'expliquer le raisonnement et les résultats|
| |
| |
|VALIDER |
|S'assurer que l'on a répondu à la question posée. |
| |
|COMMUNIQUER |
|Présenter la stratégie de résolution et une conclusion de manière cohérente |
|complète et compréhensible. |
| |
|Nature de l'activité : Résolution de problème |
| |
|Résumé : Il s'agit d'une résolution de problème permettant de d'estimer la |
|durée d'exploitation des hydrates de méthane au Japon et de porter un regard |
|critique sur son impact environnemental. |
| |
| |
|Mots clefs : Japon, hydrates de méthane, développement durable. |
| |
| |
|Académie où a été produite la ressource : http://www.pedagogie.ac-nantes.fr | Résolution de problème : Les hydrates de méthane, un nouveau défi pour le
Japon ? Après avoir présenté les hydrates de méthane et le contexte énergétique du
Japon, répondre au problème suivant : À consommation d'électricité
constante, pendant combien de temps le Japon peut-il espérer exploiter les
hydrates de méthane en remplacement total du nucléaire ? Cette solution est-
elle "durable" ? L'ensemble de la démarche de résolution devra être détaillée et accompagnée
de ses calculs.
Résolution de problème
Les hydrates de méthane, un nouveau défi pour le Japon ? Éléments de correction Le Japon est le deuxième plus grand producteur d'électricité après les
Etats-Unis. Depuis l'accident nucléaire de Fukushima, le gouvernement
japonais souhaite faire évoluer sa politique énergétique et affiche, le 14
septembre 2012, sa volonté de sortir complètement du nucléaire. Pour y
parvenir, il souhaite développer les énergies renouvelables ou non
conventionnelles, réduire la consommation d'électricité et améliorer
l'efficacité globale de l'économie nippone.
Dépendant des importations pour des sources d'énergie comme le charbon et
le gaz naturel, le Japon aimerait exploiter une source présente dans ses
fonds marins, les hydrates de méthane. Il s'agit de molécules de méthane
emprisonnées dans une cage de molécules d'eau. On peut les trouver dans les
couches sédimentaires des fonds océaniques, ils se sont formés sous
certaines conditions de température et de pression, par la cristallisation
d'un mélange d'eau et de méthane. Si ces conditions reviennent à la
normale, les cages de molécules d'eau se dissocient et de grandes quantités
de méthane sont libérées, d'où une possible exploitation. Pendant combien de temps le Japon peut-il espérer exploiter les hydrates de
méthane en remplacement total du nucléaire ? 1- Quantité d'énergie libérée par l'exploitation des hydrates de méthane. Les fonds marins japonais contiendraient environ 7 milliards de m3
d'hydrates de méthane (doc 1) et 1m3 libérerait 164m3 de méthane (doc 4).
Il y a donc : 7×109×164 = 1,1×1012 m3 de méthane L'énergie libérée par la combustion d'1m3 de méthane est de 9,89 kWh (doc
2).
Énergie totale libérée : Elib = 1,1×1012×9,89 = 1,1×1013 kWh 2- Quantité d'énergie électrique annuelle issue du nucléaire 26,7 % de l'électricité produite est d'origine nucléaire (doc3)
Quantité d'énergie électrique produite = production totale × 26,7%
Quantité d'énergie électrique produite : Econs = 1,1 × 1012 × 0,27 = 3,0 ×
1011 kWh 3- Nombre d'années d'exploitation
[pic] L'exploitation des hydrates de méthane donnerait une autonomie au Japon vis-
à-vis du nucléaire de 37 ans, chiffre qui semble faible compte tenu de
l'impact de l'exploitation sur l'environnement. En effet, cette
exploitation s'avère pour le moment délicate et pourrait provoquer la
libération du méthane dans l'atmosphère. Celui-ci étant un gaz à effet de
serre 20 à 25 fois plus fort que le dioxyde de carbone, on peut craindre
une action sur les climats.
D'autre part, les hydrates de méthane assurent la cohésion des sédiments,
leur disparition pourrait entrainer des glissements de terrains. Ils
constituent également une source d'énergie pour la faune et la flore qui
seraient déjà déstabilisées par l'installation du matériel de forage.
Cependant les conséquences humaines et environnementales de l'accident de
Fukushima sont considérables, il est donc difficile pour n'importe quel
pays de faire des choix sans prendre de risques.
[pic]
-----------------------
Document 1 : En décidant de sortir du nucléaire, le Japon va devenir le
laboratoire mondial des énergies renouvelables La décision avait beau être attendue, elle revêt une portée économique et
politique considérable au niveau mondial : un an et demi après le terrible
séisme qui a frappé le Japon et entraîné la catastrophe de Fukushima, le
gouvernement japonais a annoncé, vendredi 14 septembre, l'arrêt progressif
de la production d'électricité nucléaire sur trente ans (...)
Mais au-delà de cette décision politique majeure qui engage l'avenir à long
terme du Japon, le gouvernement japonais construit une ambitieuse stratégie
énergétique qui repose sur trois piliers complémentaires : développer
massivement toutes les énergies renouvelables et non-conventionnelles, y
compris les énergies issues de la mer, réduire de manière considérable la
consommation d'énergie du pays et améliorer l'efficacité énergétique
globale de l'économie nippone.
(...) Le salut énergétique pour le Japon pourrait bien venir d'une voie
prometteuse mais longtemps inaccessible : les hydrates de méthane
emprisonnés au fond des océans. L'information est passée inaperçue en
Europe mais début 2012, une équipe de recherche américano-japonaise a en
effet réussi pour la première fois au monde à extraire de manière continue
pendant deux mois des hydrates de méthane dans la région de North Slope, en
Alaska en utilisant une nouvelle méthode prometteuse qui consiste à
récupérer ces hydrates en injectant un mélange de CO2 et d'azote dans un
puits d'un kilomètre de profondeur.
Or, selon différentes estimations géologiques, il y aurait au fond des mers
entourant le Japon au moins 7 milliards de m3 d'hydrates de méthane (...) à
condition toutefois de mettre au point des technologies de récupération qui
préservent l'environnement et préviennent efficacement les risques de
pollution et d'émissions massives de ce gaz à effet de serre dans
l'atmosphère. (...)
Source : RTFLASH Recherche et Technologie
(Lettre gratuite hebdomadaire d'informations scientifiques et
technologiques du vendr