Qu'est-ce qu'un clathrate?

Un clathrate est un type d'hydrate, ou composé d'eau, dans lequel les molécules d'une autre substance sont piégées dans une structure en forme de cage composée de molécules d'eau.La molécule piégée est généralement un gaz à la pression et à la température normales.Les clathrates sont des solides en forme de glace qui se forment généralement à des pressions élevées et à de faibles températures.Parmi les plus connus et les plus étudiés, il y a un hydrate de méthane qui se produit naturellement dans de grands dépôts sous le fond marin dans de nombreuses régions du monde.Celles-ci peuvent être une source d'énergie potentielle, mais il est également à craindre qu'une libération soudaine de grandes quantités de méthane de clathrate, soit peut-être provoquée par le réchauffement climatique, pourrait être désastreuse.

L'unité de base de la plupart des clathrates est un dodécacédère composé de 20 eauDes molécules disposées pour former 12 visages pentagonaux, avec un centre creux qui peut être occupé par une «molécule invitée».La structure est essentiellement maintenue ensemble par des liaisons hydrogène entre les molécules d'eau, mais stabilisées par les molécules d'invité.Étant donné que les dodécaèdres ne peuvent pas être emballés ensemble pour remplir tout l'espace disponible, d'autres formes polyédriques se produisent également, de sorte qu'un réseau se forme.En raison de cette variation des formes de cage et du fait que toutes les cages ne sont pas nécessairement occupées, les clathrates ne peuvent pas recevoir de formules chimiques précises.Les molécules d'invité de clathrate peuvent être des gaz d'hydrocarbures, tels que le méthane ou l'éthane, l'oxygène, l'azote et le dioxyde de carbone.

Le méthane est le composé de clathrate qui a suscité le plus d'intérêt.Ce composé se produit en grande quantité à divers endroits autour des bords de tous les continents et dans les régions de pergélisol de la Sibérie et de l'Alaska.Il a été estimé que ces dépôts constituent la plus grande réserve d'hydrocarbures sur la planète, dépassant de loin les réserves connues de charbon, de pétrole et de gaz naturel.On pense qu'ils se sont formés à partir du méthane produit par l'activité microbienne dans les conditions anaérobies dans les sédiments juste en dessous de la surface du fond marin ou sur des terres où les températures sont suffisamment faibles.Même dans les régions tropicales, les températures du fond marin sont suffisamment faibles pour la formation de clathrate, où la pression leur permet de se solidifier à quelques degrés au-dessus du point de congélation.

Étant donné les grandes quantités de méthane stockées dans ces dépôts, ils ont été considérés comme un potentielSource de gaz naturel.Il peut cependant y avoir de graves difficultés techniques impliquées dans son extraction qui la rend non rentable.L'Union soviétique a fait un certain nombre de tentatives infructueuses pour extraire le gaz des dépôts de clathrate de pergélisol sibérien dans les années 1960 et 1970.On craint également que les méthodes utilisées pour libérer le gaz piégé puissent déstabiliser les dépôts, ce qui pourrait potentiellement conduire à un affaissement et à des glissements de terrain.

Bien que les dépôts de clathrate puissent représenter une énorme ressource énergétique inexploitée, elles pourraient également poser un risque grave.Ils ne sont pas stables en dehors des conditions de température et de pression où ils se produisent et le réchauffement climatique peut les rendre instables.Cela représente une double menace.

Premièrement, la fusion de la glace de clathrate mélangée à des sédiments sur les bords continentaux pourrait entraîner des glissements de terrain massifs et des tsunamis qui en résultent.Il existe des preuves du passé géologique relativement récent que cela peut se produire au large des côtes de la Norvège.Deuxièmement, le méthane est un puissant gaz «en serre» qui emprisonne la chaleur dans l'atmosphère dans une mesure encore plus grande que le dioxyde de carbone.La libération soudaine d'énormes quantités de ce gaz pourrait accélérer le réchauffement climatique, ce qui pourrait à son tour provoquer une déstabilisation supplémentaire.Encore une fois, il existe des preuves géologiques que cela peut s'être produit dans le passé par le biais de processus naturels et qu'il y a, en 2011, une préoccupation particulière concernant l'hydrate de méthane dans les dépôts de pergélisol.