Les émissions de méthane des plates-formes pétrolières et gazières offshore peuvent être systématiquement cartographiées à l'aide d'une méthode de télédétection basée sur les reflets du soleil, ont montré des chercheurs américains. Leur nouvelle approche pourrait aider à éclairer les efforts visant à réduire les rejets de méthane et à améliorer les inventaires nationaux des émissions.
Puissant gaz à effet de serre, le méthane est un contributeur important au changement climatique. Des recherches antérieures ont établi qu'au moins 20 % des émissions de méthane d'origine humaine proviennent de la production de pétrole et de gaz. Ceux-ci peuvent provenir à la fois d'opérations normales et de dysfonctionnements ou de fuites.
Alors que les rejets de méthane des installations pétrolières et gazières terrestres sont bien étudiés, les émissions des plates-formes offshore sont mal comprises, bien que ces installations contribuent à environ 30 % de toute la production pétrolière et gazière. Les estimations actuelles des émissions de méthane ont tendance à ne pas être fiables - et elles ne tiennent pas compte des émissions biaisées où une petite fraction de l'équipement est responsable d'une grande proportion des émissions.
Défis en mer
Les études observationnelles, quant à elles, sont difficiles compte tenu de l'éloignement des plates-formes offshore. Les bateaux sont souvent incapables de s'approcher suffisamment des plates-formes et n'ont pas la capacité de détecter avec précision les panaches d'émissions élevés. Les aéronefs équipés d'analyseurs de gaz peuvent détecter le méthane mais ont tendance à être incapables de localiser les sources avec la précision requise. Les avions et les satellites armés de spectromètres imageurs offrent une résolution spatiale plus élevée, mais ils ont du mal à détecter les traces de gaz au-dessus de l'océan car l'eau est une surface très sombre dans les bandes d'absorption du méthane.
Pour remédier à ces lacunes, le scientifique de l'atmosphère Alana Ayasse de l'Université de l'Arizona et Carbon Mappers et collègues ont démontré le potentiel d'une méthode de télédétection qui fonctionne en captant le reflet du soleil à la surface de l'eau. Cela fournit un rayonnement réfléchi suffisant pour discerner un signal de méthane.
"Nous y parvenons en inclinant l'avion au bon moment et au bon endroit, de sorte que l'angle du capteur - monté sur l'avion - soit au même angle que le Soleil et soit aligné avec la cible", explique Ayasse.
Étude de la Louisiane
En 2021, l'équipe a utilisé cette technique pour analyser au fil du temps les émissions de plus de 150 puits de pétrole/gaz et plates-formes de production offshore en eau peu profonde dans le golfe du Mexique, au large de la Louisiane. L'enquête a couvert environ 8 % de toutes les installations de ce type dans la région.
Non seulement les chercheurs ont démontré l'efficacité de la méthode des reflets solaires pour la détection à distance des rejets de méthane, mais ils ont également pu révéler que les émissions des plates-formes offshore apparaissent généralement à la fois plus élevées par rapport à la production et plus persistantes que celles des bassins pétroliers et gaziers terrestres. De plus, les émissions étaient très asymétriques, a noté l'équipe, la plupart provenant des réservoirs de stockage et des rampes de ventilation.
Ce travail est un grand pas vers la surveillance opérationnelle à grande échelle des productions offshore sur de vastes zones à l'échelle mondiale
Alana Ayassé
"Bien qu'il y ait eu quelques détections expérimentales ponctuelles de méthane au-dessus de l'océan, ce travail est un grand pas vers une surveillance opérationnelle à grande échelle des productions offshore sur de vastes zones à l'échelle mondiale", explique Ayasse. Cette capacité, dit-elle, est essentielle pour éclairer les efforts de réduction des émissions. Par exemple, les chercheurs soulignent que le fonctionnement normal d'une soupape de surpression pourrait être responsable d'émissions intermittentes de méthane provenant d'un réservoir de stockage - mais une libération plus persistante pourrait indiquer qu'une soupape est bloquée et doit être réparée.
«Nous avons démontré avec des programmes pilotes en Californie que le partage de données haute résolution sur le méthane avec des opérateurs pétroliers et gaziers terrestres peut directement conduire à une action volontaire de réparation des fuites», déclare Ayasse. "L'atténuation à long terme nécessite de nombreux acteurs et de nombreuses pièces mobiles, mais disposer de bonnes données est fondamental pour tout cela."
Déploiement satellite
Physicien de l'atmosphère Debra Wunch de l'Université de Toronto, qui n'a pas participé à l'étude, affirme que la recherche fournit des preuves supplémentaires que, pour progresser dans la réduction des rejets de méthane, les émissions déclarées doivent être vérifiées et surveillées. "L'utilisation de mesures de reflets sur l'eau nous permettra d'utiliser la prochaine génération de satellites de méthane pour inclure la production de pétrole et de gaz offshore dans notre surveillance atmosphérique, une source d'émissions auparavant difficile à surveiller."
Grant Allen, un physicien de l'atmosphère à l'Université de Manchester déclare : « L'étude confirme les conclusions de précédents projets de terrain axés sur la mesure, qui ont constamment constaté qu'un petit nombre d'installations (à terre et en mer) représentent généralement la grande majorité des émissions de méthane - installations dites de super-émetteurs. Souvent, les raisons peuvent être dues à de mauvaises pratiques opérationnelles ou à une ventilation potentiellement non identifiée ou indésirable (appelée émission fugitive). L'identification des super-émetteurs de cette manière peut aider à cibler des interventions rapides pour prévenir de nouvelles émissions et conduire à une politique et une réglementation des émissions plus ciblées.
Des inventaires précis
Allen souligne également que la mesure directe des émissions de méthane peut nous aider à identifier les erreurs dans les inventaires nationaux des émissions de gaz à effet de serre et les estimations des émissions déclarées par les opérateurs. Le premier est important pour tenir les gouvernements responsables des objectifs de réduction des émissions climatiques et nous permettre de modéliser avec précision les trajectoires des émissions et du changement climatique. Il conclut : « Des études basées sur des mesures comme celle-ci aident à maintenir nos inventaires d'émissions aussi honnêtes que possible ».
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Une fois leur étude initiale terminée, les chercheurs envisagent maintenant de retourner dans le golfe du Mexique pour étudier une plus grande population d'infrastructures offshore afin d'améliorer les évaluations des taux de perte de méthane dans la région. Cela inclut les plates-formes en eau profonde, dont la production est différente de leurs homologues en eau peu profonde.
"Nous sommes également impatients de lancer les deux premiers satellites Carbon Mapper en 2023", ajoute Ayasse. Celles-ci, explique-t-elle, "sont conçues pour fournir une surveillance mondiale plus complète et plus résistante des émissions de méthane des principales zones de production pétrolière et gazière offshore qui restent autrement largement invisibles".
L'étude est décrite dans Environmental Research Letters.
