Engagé à lutter contre la grave pollution atmosphérique du pays, La Chine tente de passer du charbon au gaz naturel et envisage diverses sources, y compris les options de gaz domestique et importé ainsi que la création de son propre gaz synthétique à partir du charbon.

Une équipe de chercheurs dirigée par l'Université de Princeton a étudié les impacts environnementaux de la transition du charbon au gaz naturel en Chine, explorer les implications sur la qualité de l'air, atténuation du carbone, et le stress hydrique d'ici 2020.

Les résultats, Publié dans Durabilité de la nature , avertir que l'utilisation de gaz naturel synthétique à base de charbon, connu sous l'acronyme « SNG, " augmenterait les émissions de carbone et la demande en eau, en particulier dans les régions de Chine qui ont déjà des émissions de carbone par habitant élevées et une pénurie d'eau.

Dans l'ensemble, les chercheurs constatent qu'un passage du charbon à d'autres types de gaz naturel produit de l'air, carbone, et les co-bénéfices de l'eau en cas de fuite de méthane, un puissant gaz à effet de serre, est bien contrôlé. Cependant, il existe des compromis quant au degré d'amélioration de la qualité de l'air et de la rareté de l'eau, selon le secteur dans lequel le gaz naturel est utilisé pour remplacer le charbon et l'endroit où cette substitution a lieu.

L'article est parmi les premiers à analyser les interactions entre la qualité de l'air, émission de dioxyde de carbone, et l'utilisation de l'eau dans la production et la consommation d'énergie. Le document souligne la nécessité d'un système intégré, approche stratégique lors de la refonte des systèmes énergétiques.

« Évaluer la qualité de l'air, émission de dioxyde de carbone, et les impacts de la rareté de l'eau au niveau local, régional, et au niveau mondial est crucial pour saisir les co-bénéfices potentiels tout en évitant les conséquences imprévues, " a déclaré le premier auteur de l'étude Yue Qin, qui a mené la recherche en tant que doctorant à l'Université de Princeton. Elle est maintenant chercheuse postdoctorale à l'Université de Californie, Irvine.

"Bien qu'il y ait beaucoup de discussions sur la nécessité d'une transition d'approvisionnement en énergie propre, dans quel secteur l'énergie propre est utilisée et ce qu'elle déplace est également critique pour déterminer la qualité de l'air, carbone, et co-bénéfices eau, " a déclaré la chercheuse principale de l'étude Denise L. Mauzerall, professeur de génie civil et environnemental et d'affaires publiques et internationales à la Woodrow Wilson School of Public and International Affairs et à la School of Applied Science and Engineering de l'Université de Princeton. « Alors que le document se concentre sur la Chine, ses conclusions générales sont largement applicables.

Les coauteurs de l'étude comprenaient Wei Peng, qui a mené la recherche à l'Université de Princeton et est maintenant à l'Université de Harvard; Lena Hoglund-Isaksson, Edouard Byers, et Fabien Wagner, tous de l'Institut international pour l'analyse des systèmes appliqués ; et Kuishuang Feng, basé à l'Université du Maryland.

Les chercheurs ont entrepris d'analyser la relation entre l'industrie de l'énergie et ses effets sur la qualité de l'air, carbone, et de l'eau. Ces questions environnementales sont souvent traitées individuellement, mais le secteur de l'énergie affecte chacun de ces domaines de manières distinctes et les politiques énergétiques peuvent apporter des co-bénéfices ou des désavantages.

La Chine est devenue l'étude de cas en raison de ses plans de réduction de sa dépendance au charbon et de transition, en partie, au gaz naturel pour améliorer la qualité de l'air. Les auteurs se sont intéressés aux implications environnementales plus larges de ce mouvement, qui a des implications mondiales pour le développement durable.

Aujourd'hui, La Chine représente plus de la moitié de la consommation mondiale de charbon. Le gaz naturel, le combustible fossile le plus propre, ne représente que 6 % de la consommation d'énergie primaire de la Chine, contre une moyenne mondiale d'environ 16 pour cent. La moyenne mondiale n'a cessé d'augmenter d'environ 15 % chaque année depuis 2000.

Pour comprendre les impacts environnementaux d'un passage du charbon au gaz naturel, les chercheurs ont combiné une analyse du cycle de vie production/utilisation de l'énergie, qui trace la vie d'un produit du début à la fin, avec une évaluation intégrée de l'impact environnemental.

Pour chacune des six principales sources de gaz, ils ont examiné les impacts de la substitution du charbon par une quantité fixe de gaz naturel supplémentaire sur les améliorations de la qualité de l'air qui en résultent, atténuation du carbone, et le stress hydrique en Chine.

Les sources de gaz ont été choisies sur la base des plans gouvernementaux et industriels pour 2020 et comprenaient le gaz conventionnel, gaz naturel de synthèse, gaz de schiste, gaz naturel liquéfié importé, gaz importé de Russie orientale, et du gaz importé d'Asie centrale.

Les chercheurs ont identifié l'air, carbone, et l'eau comme leurs « cibles environnementales » en raison de l'intérêt mondial et national dans ces domaines. Aussi, l'examen simultané de ces trois zones pourrait permettre d'éviter de graves, conséquences environnementales imprévues.

Les chercheurs ont découvert que, à l'exception du gaz naturel synthétique à base de charbon, le remplacement du charbon par du gaz naturel présente généralement des avantages pour la qualité de l'air, atténuation du carbone, et le stress hydrique.

Selon le type de source de gaz et son utilisation, le passage du charbon aux sources de gaz (autres que le gaz naturel synthétique) entraîne des réductions substantielles des émissions de CO2 ainsi que des réductions de la consommation d'eau. Des réductions de 60 à 120 millions de tonnes de CO2 ont pu être observées, ce qui équivaut au total national des émissions de CO2 aux Philippines. Au niveau de l'eau, des réductions de 20 à 60 millions de mètres cubes sont possibles en substituant 30 milliards de mètres cubes de gaz au charbon.

Mais le gaz naturel synthétique à base de charbon est une autre histoire. Le gaz naturel synthétique augmente les émissions de carbone et la consommation d'eau dans les provinces du nord-ouest de la Chine, qui souffrent déjà d'émissions de carbone par habitant élevées et d'une grave pénurie d'eau.

" Surtout, étant donné que les régions à forte pollution atmosphérique ne chevauchent pas les régions à fort stress hydrique, et la substitution dans différents secteurs entraînent différents niveaux d'impacts sur la qualité de l'air et l'eau, il y a des compromis dans l'ampleur des améliorations de la qualité de l'air et de l'eau, " dit Qin.

Globalement, la source de gaz affecte la qualité de l'air, carbone, et de l'eau de différentes manières selon son utilisation.

"Nos résultats montrent pourquoi il est essentiel de comprendre les synergies et les compromis sous-jacents air-carbone-eau afin que la Chine, ainsi que d'autres pays en développement, peuvent bien concevoir des trajectoires de transition énergétique propre en fonction de leurs priorités environnementales locales, " dit Qin.

« Le développement de nouveaux systèmes énergétiques offre une opportunité de réduire simultanément de multiples impacts environnementaux, notamment la pollution de l'air domestique, pénurie d'eau locale, et le changement climatique mondial, " dit Mauzerall. " En fin de compte, une transition complète des carburants à base de carbone sera nécessaire pour lutter contre le changement climatique. Dans d'autres recherches, nous avons constaté que les énergies renouvelables fournissent les plus grands co-bénéfices pour la qualité de l'air, atténuation du carbone, et une réduction de la consommation d'eau de toutes les sources d'énergie connues."

Le papier, "Synergies et compromis qualité de l'air-carbone-eau dans l'industrie chinoise du gaz naturel, " est apparu pour la première fois en ligne le 14 septembre dans Durabilité de la nature .