Éthane
L'éthane est un hydrocarbure de la famille des alcanes de formule brute Modèle:Formule chimique. C'est un gaz combustible, incolore et inodore que l'on peut trouver dans le gaz naturel et aussi dans les gaz du pétrole.
Utilisation
L'éthane est le réactif de base pour la synthèse de l'éthylène via le vapocraquage, du monochloro-, du 1,1-dichloro-, et du 1,1,1-trichloroéthane par chloration. En combinant la chloration avec l'oxychloration, le chlorure de vinyle peut être synthétisé et la réaction de l'éthane avec l'acide nitrique en phase gazeuse permet la formation du nitrométhane et du nitroéthane<ref name=Ullmann>Modèle:Ouvrage</ref>.
L'éthane est un constituant du gaz de pétrole liquéfié qui est un combustible utilisé comme remplaçant du gaz naturel pour des applications particulières.
Propriétés physico-chimiques
L'éthane se décompose à partir d'une température de Modèle:Tmp. Sa solubilité dans l'eau et dans l'alcool est meilleure que celle du méthane puisque, à Modèle:Tmp, celle-ci est de Modèle:Unité/2 pour Modèle:Unité/2 d'eau et de Modèle:Unité/2 pour Modèle:Unité/2 d'alcool.
Production et synthèse
L'éthane est principalement issu de la purification du gaz naturel ou extrait du gaz de pétrole liquéfié, une fraction du pétrole<ref name=Ullmann/>.
Transport
Il est actuellement transporté liquéfié, mais pourrait aussi un jour l'être sous forme d'hydrate d'éthane (clathrate)<ref>R. Kumar, P. Linga, I. Moudrakovski, J. A. Ripmeester, and P. Englezos, Structure and kinetics of gas hydrates from methane/ethane/propane mixtures relevant to the design of natural gas hydrate storage and transport facilities. AlChE J. 2008; 54 (8), 2132–2144.</ref>.
Écologie
L'éthane est un polluant atmosphérique classé parmi les COV (Composé organique volatil).
C'est l'un des précurseurs de la pollution photochimique, qui conduit notamment à la pollution par l'ozone troposphérique.
Il est en outre considéré comme un traceur intéressant car il est associé aux émissions de méthane géologique (gaz de schiste, gaz naturel, émanations de pétroles légers), mais non aux émissions de méthane biogénique<ref>Looking to space to quantify natural gas leaks on Earth ; Phys.org 2015, Science X network, publié 24 mars 2015, consulté 2 mai 2015</ref> (ce pourquoi il fait depuis quelques années l'objet d'un suivi (dont à partir de l'espace) et de modélisations).
Émissions naturelles et anthropiques
Sur Terre, on mesure des dégagements de l'ordre de quinze mégatonnes de ce gaz dans l'atmosphère par an :
- deux à quatre mégatonnes sont libérées par les volcans de boue, sources géothermales, bassins pétroliers et microfuites de gaz au fond des océans ;
- une dizaine de mégatonnes proviennent des feux de forêt, de l’activité biologique des océans, de la faune et des êtres humains<ref>Science & Vie, On sait ce que la Terre dégaze d’hydrocarbures, nº 1098, mars 2009, p. 34.</ref>.
- une quantité à ce jour non mesurée provient de fuites de forages, de gazoducs et canalisation d'installations pétrogazières et en particulier de gaz de schiste basées sur la fracturation hydraulique.
Éthane et gaz de schiste
Une étude<ref name=Vinciguerra2015>Vinciguerra, T & al. (2015) "Regional air quality impacts of hydraulic fracturing and shale natural gas activity: Evidence from ambient VOC observations," Atmospheric Environment, Volume 110, June 2015, Pages 144-150, ISSN 1352-2310, dx.doi.org/10.1016/j.atmosenv.2015.03.056 (résumé)</ref> publiée en mai 2015 dans la revue Atmospheric Environment montre que l'éthane est un bon traceur des fuites de gaz liés à l'exploitation du gaz de schiste. Ces fuites peuvent être ainsi détectées à des centaines de miles sous le vent des zones d'extraction, y compris aux États-Unis dans les États qui interdisent ou contrôlent strictement le fracking<ref name=News2015>News (Modèle:1er mai 2015) Emissions from natural gas wells may travel far downwind, Phys.org, Science X network</ref>.
Cette étude a fait suite à des anomalies détectées dans la teneur de l'air en éthane aux États-Unis à partir de 2010 où on l'a détecté en quantité importante dans des États où il n'était pas censé être émis : Alors qu'il y avait eu une diminution globale des émissions de COV non méthaniques et une amélioration de la qualité de l'air depuis 1996, le taux d'éthane dans l'air a, de 2010 à 2013, brutalement grimpé passant de 7 à 15 % du total du carbone organique non méthanique présent dans l'air<ref name=Vinciguerra2015/>, soit une augmentation Modèle:Citation<ref name=News2015/>. À cette époque, les émissions de méthane n'étaient pas assez suivies dans le pays pour que l'on puisse les lier à ces anomalies du taux d'éthane de l'air. Alors que rien ne pouvait dans le Maryland expliquer l'augmentation du taux d'éthane, il a rapidement été constaté que les valeurs horaires mesurées par les stations de surveillance photochimique de Baltimore et de Washington DC étaient fortement corrélées à la direction du vent et à l'évolution des activités de fracking dans le Bassin de Marcellus (où le gaz de schiste est massivement exploité depuis quelques années), à une grande distance en amont (par rapport au vent) du point de mesure. Les modèles météorologiques (appuyés sur la rose des vents, et la vitesse des vents) ont confirmé que le Maryland était exposé aux queues de panache d'émissions distantes provenant de Pennsylvanie, de Virginie-Occidentale et l'Ohio. Dans le Maryland, les vents dominants proviennent du Bassin de Marcellus les 2/3 du temps<ref name=News2015/>.
Les auteurs de l'étude ont pu exclure des causes toutes les sources capables d'expliquer l'apparition de ces pics d'éthane dans l'air (dont véhicules, fuites de gazoducs ou de stockage de gaz naturel dans le comté de Garrett, Md., Situé à 155 miles de la zone couverte par l'étude)<ref name=News2015/>. Ils ont en outre constaté que la même analyse ne révélait pas ces pics d'éthane pour Atlanta, Ga. qui est situé dans une région non concernée par l'exploitation généralisée de gaz naturel et sans nouvelles opérations pétrogazières<ref name=regionAirQual2015>Timothy Vinciguerra, Simon Yao, Joseph Dadzie, Alexa Chittams, Thomas Deskins, Sheryl Ehrman, Russell R. Dickerson (2015), Regional air quality impacts of hydraulic fracturing and shale natural gas activity: Evidence from ambient VOC observations ; Atmospheric Environment Volume 110, June 2015, Pages 144–150</ref>. Cette étude confirme les travaux précédents montrant que l'on a sous-estimé la pollution par le méthane induite par l'exploitation des gaz de schiste, et elle montre que cette pollution peut avoir des effets distants (sachant que l'éthane est ici considéré comme traceur d'autres gaz plus nocifs (mercure) ou plus réactifs issus des puits, mais aussi des installations et travaux de forage, de complétion, réactivation et de mise en sécurité en fin de vie des puits (oxydes d'azote, pollution particulaire, dioxyde de soufre et vapeurs d'hydrocarbures également sources de pollution de l'air)<ref name=News2015/>.
Pour R. Subramanian (chercheur du Carnegie Mellon, spécialisé dans l'étude des particules atmosphériques, dont les travaux ont montré que l'éthane est un excellent marqueur des émissions de méthane provenant de l'exploitation et du transport de gaz naturel), cette étude montre la contribution potentielle de l'extraction de gaz de schiste en Pennsylvanie à la qualité de l'air dans les États sous le vent, et la nécessité d'envisager le transport inter-États de cette pollution dans la formulation de règlements environnementaux concernant la pollution particulaire et le contrôle de l'ozone troposphérique<ref name=News2015/>.
Pour Ehrman, ces résultats sont aussi des indices forts qu'on ne peut plus parler de pollution locale, mais qu'il y a un Modèle:Citation. Il ajoute que les auteurs ont voulu par cette publication Modèle:Citation<ref name=News2015/>.
Biodégradabilité dans la nature
On connait depuis quelques décennies des microbes méthanotrophes, notamment trouvés dans certains sédiments marins. Bien que la réaction biochimique nécessaire soit complexe et thermodynamiquement peu probable, des chercheurs pensaient donc qu'il peut aussi exister des microbes capables de consommer l'éthane (émis à hauteur de 10 % environ des panaches de gaz naturels localement trouvés dans les grands fonds marins et qui après remontée vers la surface composent 5% environ du méthane atmosphérique)<ref name=nature27mars/>.
Un premier microorganisme capable consommer de l'éthane en condition anaérobie a été découvert dans les fonds marins (publication 2019) : l'archée Argoarcheum ethanivorans ; il oxyde l’éthane grâce à une symbiose avec un autre microorganisme qui lui fournit du dioxygène, dans une action mutualiste (syntrophie), en réduisant le sulfate en sulfure<ref name=nature27mars> (2019) Elusive microbe that consumes ethane found under the sea ; A microorganism that consumes ethane in the absence of environmental oxygen has been discovered. In the depths of the sea, this microbe, which oxidizes ethane, partners with another that reduces sulfate to sulfide, publié le 27 mars par la revue Nature</ref>,<ref>Chen SC Modèle:Et al., Anaerobic oxidation of ethane by archaea from a marine hydrocarbon seep., 2019 Modèle:DOI</ref>.
