Aujourd'hui, les sources humaines sont responsables de 60 % des émissions mondiales de méthane, provenant principalement de la combustion de combustibles fossiles, la décomposition dans les décharges et le secteur agricole. Près d'un quart des émissions de méthane peuvent être attribués à l'agriculture, dont une grande partie provient de l'élevage du bétail. La riziculture et les déchets alimentaires sont également d'importantes sources de méthane agricole, car près d'un tiers de tous les aliments produits pour la consommation humaine sont perdus ou gaspillés.

A la Nasa, les scientifiques étudient le bilan mondial du méthane pour mieux comprendre les principales sources d'émissions de méthane et comment elles contribuent au changement climatique. En plus des sources humaines, le méthane est également produit dans les milieux naturels. La plus grande source naturelle de méthane sont les zones humides, qui contribuent à 30 % des émissions mondiales de méthane. D'autres sources naturelles d'émissions de méthane comprennent les océans, termites, pergélisol, végétation et feux de forêt.

Les concentrations atmosphériques de méthane ont plus que doublé depuis la révolution industrielle en raison de l'utilisation intensive du pétrole, gaz et charbon, demande croissante de viande bovine et de produits laitiers et augmentation de la production de déchets alimentaires et organiques. Bien que l'augmentation des concentrations de méthane dans l'atmosphère ait sensiblement ralenti vers la fin du 20 ^e Siècle, les concentrations ont augmenté considérablement depuis 2006, probablement en raison de l'augmentation des émissions provenant de l'élevage, une dépendance renouvelée au gaz naturel et, dans les années récentes, les zones humides et le réchauffement climatique.

L'effet de serre et le méthane

Gaz à effet de serre, dont le méthane, contribuent aux réactions chimiques et aux rétroactions climatiques. Les molécules de gaz à effet de serre piègent l'énergie solaire en agissant comme une couverture thermique. L'énergie du soleil est absorbée par la surface de la Terre, bien qu'une partie de cette énergie se reflète dans l'atmosphère. L'énergie absorbée est également réémise aux longueurs d'onde infrarouges. Une partie de l'énergie réfléchie et réémise rentre dans l'espace, mais le reste est piégé dans l'atmosphère par les gaz à effet de serre. Heures supplémentaires, la chaleur captée réchauffe notre climat, l'augmentation des températures mondiales.

Les augmentations de température provoquées par l'homme peuvent avoir un impact sur le méthane libéré par les sources naturelles. Par exemple, le pergélisol peut dégeler naturellement et émettre du méthane dans l'atmosphère, mais les humains ont augmenté la vitesse à laquelle le pergélisol dégèle en raison du réchauffement causé par l'homme.

Le méthane est le deuxième contributeur mondial au réchauffement climatique, après le dioxyde de carbone. Bien que le dioxyde de carbone soit plus abondant que le méthane dans l'atmosphère, une seule molécule de méthane retient plus efficacement la chaleur qu'une seule molécule de dioxyde de carbone.

Cependant, la durée de vie d'une molécule de méthane est plus courte que celle d'une molécule de dioxyde de carbone en raison de processus chimiques naturels qui éliminent plus rapidement le méthane de l'atmosphère que le dioxyde de carbone. Cela signifie que si les émissions de méthane diminuaient et que l'épuration chimique naturelle du méthane se maintenait, le méthane atmosphérique pourrait diminuer considérablement en seulement dix ans. La diminution de la quantité de méthane rejetée dans l'atmosphère pourrait avoir un impact significatif et presque immédiat sur la réduction des effets à court terme du changement climatique et pourrait contribuer à maintenir le changement de température mondiale en dessous de 2 degrés Celsius.

Pourquoi les vaches produisent du méthane

Bovins, comme les vaches laitières ou les bovins de boucherie produisent du méthane comme sous-produit de la digestion. Les bovins sont des ruminants, ce qui signifie qu'ils ont des systèmes digestifs spécialisés qui leur permettent de traiter des aliments qui ne peuvent pas être digérés par les humains et la plupart des autres animaux, comme l'herbe fraîche et le grain non cuit. Lorsque la nourriture pénètre dans l'estomac d'un bovin, il subit un processus appelé fermentation entérique :les microbes et les bactéries décomposent partiellement les particules alimentaires, qui fermentent ensuite dans la partie de l'estomac appelée le rumen. Au fur et à mesure que les particules alimentaires fermentent, ils produisent du méthane. Chaque fois que le bétail rote—et, dans une moindre mesure, flatulence - le méthane est expulsé et pénètre dans l'atmosphère, où il agit comme un gaz à effet de serre.

Les yeux de la Nasa sur le méthane

Alors que les concentrations de méthane sont bien observées, les émissions doivent être déduites en fonction de divers facteurs. Les scientifiques de la NASA utilisent diverses méthodes pour suivre les émissions de méthane. Pour obtenir les estimations les plus précises possibles, ils utilisent des inventaires d'émissions de pays du monde entier, simuler les émissions de méthane des zones humides, et combiner cela avec au sol, données aéroportées et satellitaires à l'aide de modèles atmosphériques.

En Californie (et dans certaines autres régions), les chercheurs pilotent des avions équipés du spectromètre d'imagerie infrarouge visible aéroporté de la NASA - Next Generation, ou AVIRIS-NG, et collecter des données hautement calibrées. Ces données sont utilisées dans le California Methane Survey, un projet cofinancé par la NASA, le California Air Resources Board et la California Energy Commission pour identifier et signaler rapidement les fuites de méthane.

En Alaska et dans le nord-ouest du Canada, Les chercheurs de la NASA utilisent des satellites, recherche aérienne et sur le terrain pour mieux comprendre les émissions de méthane dues au dégel du pergélisol dans le cadre de l'Expérience boréale arctique et de vulnérabilité, ou au-dessus. Les chercheurs ont découvert que le pergélisol riche en carbone fond à des taux de plus en plus élevés, probablement en raison du changement climatique induit par l'homme, faisant de l'Arctique une importante source potentielle d'émissions de méthane. Selon des estimations scientifiques, les sols de cette région stockent cinq fois plus de carbone que n'en a émis l'ensemble des activités humaines au cours des 200 dernières années.

Les chercheurs de la NASA combinent les données de missions comme ABoVE et le California Methane Survey avec leur connaissance du comportement du méthane dans l'atmosphère pour créer des modèles informatiques de méthane. Ces modèles peuvent aider les scientifiques et les décideurs à comprendre le passé, courant, et les futurs modèles de méthane atmosphérique.

Voies vers la réduction des émissions de méthane

Des chercheurs dans divers domaines ont étudié des solutions potentielles pour réduire les émissions mondiales de méthane. Par exemple, les systèmes de biogaz réduisent les émissions de méthane en transformant les déchets du bétail, cultures, l'eau et la nourriture en énergie. Le biogaz est produit par le même processus naturel qui se produit dans les décharges pour décomposer les déchets organiques. Cependant, les systèmes de biogaz exploitent le gaz produit et l'utilisent comme un source d'énergie renouvelable et fiable plutôt que de la laisser se libérer dans l'atmosphère sous forme de gaz à effet de serre.

Une étude menée par le professeur Ermias Kebreab de l'Université de Californie-Davis a découvert que l'introduction de quelques onces d'algues dans l'alimentation des bovins de boucherie pourrait réduire leurs émissions de méthane de plus de 82 %.

Ces types d'innovations technologiques — et biologiques — peuvent fournir aux décideurs, éleveurs et autres avec plus d'options pour gérer notre futur méthane.