Guide du gaz naturel
Que ce soit pour notre usage privé ou professionnel, nous utilisons les matières premières que notre planète met à notre disposition. Le gaz naturel est un exemple typique de ces ressources, qui a fait l’objet d’une attention particulière dans les médias, car il reste un élément essentiel de notre sécurité d’approvisionnement.
Mais qu’est-ce que le gaz naturel au juste ? Quelles sont les propriétés précieuses, mais aussi éventuellement douteuses, du gaz naturel ? Et comment cette substance peut-elle être extraite ? Existe-t-il des réglementations spécifiques sur la manière d’explorer, de transporter et d’utiliser cette substance sans danger ? Chez Compur Monitors, nous avons élaboré ce guide détaillé pour les personnes intéressées. Si des questions subsistent, nous offrons bien entendu des conseils compétents et concrets.
- Faits historiques sur le gaz naturel
- Propriétés physiques et chimiques du gaz naturel
- Types de gaz naturel
- Formation : Comment se forme le gaz naturel
- Gisements de gaz naturel
- Extraction et production de gaz naturel
- Champs d'application du gaz naturel
- Impact environnemental du gaz naturel
- Gaz naturel et aspects techniques de la sécurité
- La détection du gaz naturel
Faits historiques sur le gaz naturel
C’est bon à savoir : Même si de nombreuses personnes pensent que l’apparition du gaz naturel est un processus constant, les processus de formation autour des gisements de gaz naturel de notre planète sont déjà terminés. Le gaz naturel que nous utilisons aujourd’hui s’est formé il y a des millions d’années. Selon les estimations, il y a entre 15 millions et 600 millions d’années. Nous consommons donc aujourd’hui des matières premières très anciennes dont les gisements sont également limités.
Même si le gaz naturel existe depuis des millions d’années, la période d’exploitation économique du gaz par l’homme est relativement courte. Les premiers forages pour l’extraction du gaz naturel auraient déjà eu lieu au troisième siècle avant Jésus-Christ. Des ouvriers chinois avaient pour projet d’utiliser le gaz naturel comme source d’énergie, par exemple pour alimenter des poêles à sel. L’exploitation commerciale du gaz naturel par l’Amérique, traditionnellement un pays producteur de gaz bien établi, a débuté au 19e siècle. Les premières compagnies de gaz naturel et les premiers gazoducs ont vu le jour.
L’Allemagne n’a commencé à utiliser le gaz naturel comme source d’énergie fossile que vers le début des années 1960.
Propriétés physiques et chimiques du gaz naturel
Le gaz naturel : un mélange précieux sous la surface de la terre
Si l’on examine le gaz naturel à la loupe, son nom est déjà tout un programme. En effet, les deux éléments qui composent le terme « gaz naturel » permettent déjà de savoir de quel type de substance il s’agit. D’une part, le gaz naturel est une substance qui se trouve sous la surface de la terre. Il peut s’agir aussi bien du sol terrestre que du fond de la mer. Le gaz naturel et le pétrole ont ce type de gisement en commun. Ce n’est pas surprenant, car les processus à la base de la formation du gaz naturel et du pétrole sont effectivement très similaires.
Le deuxième élément de la désignation gaz naturel, c’est-à-dire gaz, décrit déjà l’état d’agrégation de cette précieuse substance : le gaz naturel se trouve à l’état gazeux. Mais celui qui pense que le gaz naturel présent dans le sous-sol est une substance unique et homogène se trompe. Il s’agit plutôt d’un mélange de gaz, comme le décrit le prochain chapitre de notre guide sur le gaz naturel.
Le mélange de gaz naturel
Appartenance du gaz naturel à un groupe de substances :
Le gaz naturel est considéré comme un gaz naturel (en anglais : « natural gas »). C’est un représentant des hydrocarbures et donc un gaz organique. Le gaz comprimé possède des propriétés incolores et inodores.
Propriétés chimiques du gaz naturel :
Le gaz naturel est composé de mélanges qui peuvent être très différents les uns des autres. La composition d’un gisement de gaz naturel dépend en particulier du site et des processus de formation qui s’y sont réellement déroulés à l’époque préhistorique.
Tous les gisements de gaz naturel ont cependant un point commun : le composant principal de la composition chimique est le même, à savoir le méthane. Ce représentant du groupe chimique des alcanes représente généralement entre 70 et 99 pour cent du mélange de gaz naturel. Le méthane détermine donc tout particulièrement les propriétés du gaz naturel.
Mais le gaz naturel contient également d’autres composants. Des proportions variables de butane, d’éthane et d’éthène, de pentanes et de propane caractérisent les propriétés spécifiques du présent mélange, qui présente cependant toujours une forte teneur en hydrocarbures.
Le gaz naturel contient encore d’autres substances annexes. Le sulfure d’hydrogène est un composant typique du gaz naturel. Les composés organiques soufrés (mercaptans) sont également typiques. Plus l’odeur du gaz naturel est forte, plus la teneur en ces substances soufrées est élevée. Le soufre présent est éliminé par désulfuration, par exemple dans une installation Claus. L’azote et le dioxyde de carbone sont également des composants typiques du gaz naturel.
Même les gaz rares sont des composants du gaz brut, c’est-à-dire du gaz naturel extrait directement de la terre. L’hélium est un représentant important de ces gaz rares. Ces gaz rares sont également appelés gaz inertes. En règle générale, plus la proportion de gaz rares isolables, comme l’hélium, est élevée, plus le mélange de gaz naturel est de qualité.
Propriétés physico-chimiques du gaz naturel :
Les propriétés caractéristiques du gaz naturel sont un point d’ébullition compris entre -195 et -155 °C, une densité comprise entre 0,7 et 1,0 kg/m³ et une valeur de température d’inflammation comprise entre 575 et 640 °C. La LIE est de 4,4 %. La solubilité du gaz naturel dans l’eau est relativement faible. Les utilisateurs doivent prêter une attention particulière à la facilité d’inflammation du gaz naturel. Le contact du gaz naturel avec le chlore et le dioxyde de chlore, les oxydes d’azote et le trifluorure d’azote, le difluorure et le difluoroxyde, mais surtout l’oxygène liquide, provoque des réactions dangereuses. Il en va de même pour le contact entre le gaz naturel et les oxydants, par exemple le tafluorure de bromure, le trifluorure de chlore et le tafluorure d’iode.
Types de gaz naturel
Gaz naturel sec et humide : connaître la différence
Le gaz naturel étant un mélange gazeux, il peut paraître surprenant de distinguer le gaz naturel sec et le gaz naturel humide. Pourtant, les experts font cette distinction parce que le gaz naturel, en tant que mélange naturel, peut avoir des compositions très différentes.
Le gaz naturel humide possède une teneur particulièrement élevée en hydrocarbures, par exemple en éthane ou en propane. Ceux-ci peuvent facilement passer de l’état gazeux à l’état liquide sous l’effet de la pression. C’est pourquoi de tels mélanges sont également appelés gaz naturel humide. On parle également de gaz naturel humide lorsque le gaz naturel contient une grande quantité de vapeur d’eau.
Le gaz naturel sec possède beaucoup moins d’éléments liquéfiables tels que la vapeur d’eau et les alcanes supérieurs.
Formation : Comment se forme le gaz naturel
Le gaz naturel est produit sous terre. C’est dans ce milieu souterrain fermé que se trouvent les conditions de base décisives pour sa formation. D’une part, la pression des roches lourdes et de la terre et, d’autre part, l’absence d’air sont à la base de sa formation. Ces processus favorisent en outre des températures élevées loin sous la terre et l’existence de micro-organismes. La formation du pétrole suit les mêmes mécanismes.
Gisements de gaz naturel
La Terre entière possède des gisements de gaz, indépendamment des continents. Cependant, les calculs montrent que les réserves naturelles de gaz de la Terre pourraient bientôt être épuisées. Selon les estimations, il faudra quelques décennies. Les sources d’énergie alternatives sont donc essentielles.
Les volumes de production les plus élevés sont : États-Unis d’Amérique, Russie, Iran, République populaire de Chine, Qatar et Canada. Pour compenser les variations de charge et les pics de demande, les installations de stockage souterrain sont le moyen le plus efficace de conserver le gaz naturel traité.
Différents procédés sont importants pour la production d’un gaz naturel sûr et respectueux de l’environnement. La forte teneur en soufre du gaz naturel, mais aussi l’oxyde de carbone présent dans le gaz, doivent être séparés par lavage et désulfuration du gaz. Certaines de ces substances ont des propriétés toxiques pour l’environnement. C’est surtout le séchage qui est important pour produire sans danger et de manière efficace un gaz utilisable de manière universelle. Nous distinguons le séchage du gaz naturel par l’élimination de l’eau, le séchage du gaz naturel par absorption grâce à l’utilisation de glycol, qui élimine également l’eau, et le séchage du gaz naturel par des tamis moléculaires développés.
Les méthodes de purification et de séchage du gaz ont notamment pour but de produire un gaz naturel qui offre un bon pouvoir calorifique constant et qui n’endommage pas, par des particules dures ou de la condensation, les armatures précieuses des pipelines ou d’autres appareils.
Extraction et production de gaz naturel
En principe, nous distinguons deux formes d’extraction du gaz naturel. Comme le gaz naturel et le pétrole sont souvent associés, ils peuvent être extraits ensemble. Dans ce cas, le gaz naturel est bien entendu un sous-produit réjouissant de l’extraction de gisements de pétrole dans le sol. Ou bien sûr les gisements de gaz naturel d’où le précieux mélange de gaz est directement extrait. Après l’extraction de la matière première gazeuse, des mesures spéciales sont nécessaires.
Ces méthodes ont pour but de faciliter et de rendre plus avantageux le transport du gaz naturel en changeant son état physique. Différentes méthodes permettent d’atteindre cet objectif.
Les réservoirs sous pression compriment par exemple le gaz naturel. Ce type de gaz naturel est alors appelé CNG, Compressed Natural Gas. La liquéfaction du gaz naturel sert également à réduire son volume. Cette liquéfaction se fait soit par compression, soit par refroidissement. Les spécialistes désignent alors le gaz en question par le terme de GNL, gaz naturel liquéfié. Grâce à des processus spéciaux, il est possible de transformer le gaz naturel en hydrocarbures liquides et de l’utiliser comme matière première pour d’autres composés organiques.
Tous ces procédés permettent entre autres de ne pas acheminer le gaz naturel exclusivement par pipeline. Un avantage particulier du gaz naturel comprimé et de la réduction de volume qui en découle : il peut être transporté dans des camions-citernes.
Champs d’application du gaz naturel
En tant que source d’énergie fossile, le gaz naturel offre des options d’approvisionnement intéressantes dans une grande variété de domaines d’application. L’utilisation classique du gaz naturel concerne bien sûr le chauffage des biens immobiliers. Mais le gaz naturel permet également de mettre en œuvre des procédés de fabrication industriels dont la condition préalable est l’énergie thermique. Les exemples typiques sont les fours des boulangeries, les installations industrielles des cimenteries ou des verreries, la production d’électricité ou les processus de production de l’industrie lourde. Mais bien sûr, le gaz naturel a également fait ses preuves en tant que carburant. Cela concerne aussi bien la navigation que le transport automobile. Les raffineries utilisent également le gaz naturel comme source d’énergie facile à manipuler. Les centrales à gaz qui fonctionnent au gaz naturel sont particulièrement flexibles pour couvrir les pics de demande.
Impact environnemental du gaz naturel
Malgré sa nature de combustible fossile, le gaz naturel est considéré comme une variante relativement propre, car il contamine relativement peu notre environnement commun par le dioxyde de carbone. Le mazout classique émet par exemple un quart deCO2 de plus que le gaz naturel. Le gaz naturel marque également des points en ce qui concerne l’extraction. En effet, l’extraction conjointe de pétrole et de gaz naturel entraîne moins d’émissions et de consommation d’énergie. Mais ce n’est pas le cas lorsque la méthode d’extraction plutôt nouvelle utilisée est la fracturation, décriée pour ses effets néfastes sur l’environnement.
Le gaz naturel lui-même est un gaz non toxique. En outre, il est considéré comme une substance non polluante pour l’eau.
Gaz naturel et aspects techniques de la sécurité
Le gaz naturel est considéré comme une substance particulièrement inflammable. La combinaison de l’air et du gaz naturel provoque des explosions dangereuses. C’est pourquoi les stratégies de sécurité concernant le réservoir de gaz naturel bien fermé sont primordiales. Les concentrations élevées de gaz naturel déplacent l’oxygène. Les spécialistes de la sécurité doivent également en tenir compte, par exemple en cas de fuite de gaz naturel. Risque d’étouffement !
Les interactions susmentionnées entre le gaz naturel et, par exemple, le chlore et le sol, mais aussi les agents oxydants, doivent impérativement être évaluées de manière professionnelle et sans faille par les spécialistes de la sécurité.
L’utilisation du gaz naturel implique des mesures de sécurité étendues. Celles-ci concernent différents domaines de l’entreprise. Ce guide du gaz naturel a également pour but de présenter les aspects essentiels de la sécurité des opérations de gaz naturel.
Bouteilles de gaz – le bon usage
Un aspect essentiel du stockage et de l’utilisation sûrs du gaz naturel concerne les bouteilles de gaz et les réservoirs en tant que récipients classiques. Les forces de sécurité des entreprises utilisant du gaz naturel ainsi que les collaborateurs compétents doivent bien entendu connaître parfaitement toutes les prescriptions. Les récipients de gaz doivent être conservés à l’extérieur des locaux de travail et à l’abri de toute influence mécanique et de la chaleur. Leurs soupapes doivent être manipulées avec précaution et ouvertes lentement si nécessaire. Après l’utilisation, elles doivent être fermées avec soin et de manière solide. Éviter absolument de transvaser le gaz entre les récipients !
Stockage professionnel de récipients de gaz
Une grande partie des mesures techniques de protection concernant les bouteilles de gaz concerne leur stockage – en principe en dehors des locaux de travail. Les récipients doivent être placés à la verticale, résister au renversement et être parfaitement étanches. Les bouteilles de gaz et autres récipients similaires ne doivent pas obstruer les voies d’évacuation. Le local doit être plutôt frais, absolument inférieur à 50 degrés Celsius, et ne pas être exposé aux rayons du soleil. Les vannes doivent être protégées par des paniers ou des capuchons de protection supplémentaires. Un contrôle systématique est également une mesure de protection indispensable. Les responsables doivent absolument éviter ou détecter à temps les fuites et les fuites de gaz naturel. Cela concerne également les charges électriques ou les échauffements défavorables. En cas de suspicion de fuite, l’arrosage à l’eau fraîche est une mesure éprouvée pour prévenir d’éventuelles explosions.
Les dispositions relatives au stockage des bouteilles de gaz comprennent également ce que l’on appelle les conditions de stockage en commun. Cela concerne surtout les gaz oxydants et les matières inflammables afin de prévenir les explosions et les incendies. Les entreprises doivent également garantir une distance élevée entre les conteneurs de gaz, les matériaux oxydants et les sources d’inflammation ou de chaleur.
L’interdiction stricte de stocker ensemble du gaz naturel et d’autres substances dangereuses concerne par exemple les substances et mélanges de substances explosives et inflammables, les substances oxydantes, les substances toxiques, radioactives, corrosives et autres substances dangereuses pour la santé, mais aussi les denrées alimentaires et les aliments pour animaux.
Le stockage et l’utilisation du gaz naturel nécessitent également des mesures de protection techniques et personnelles. Pour des raisons de prévention et de lutte contre l’incendie, des extincteurs doivent être mis à disposition. Des responsables de la protection contre l’incendie et une formation du personnel sont indispensables pour prévenir les risques liés aux fuites de gaz naturel. Ces formations doivent être renouvelées chaque année, en raison de l’importance d’un concept de protection efficace concernant la conservation et l’utilisation du gaz naturel, mais aussi pour maintenir la vigilance face aux risques liés au gaz naturel.
Le gaz naturel et l’air pouvant former un mélange explosif, la formation d’un mélange explosif doit être strictement empêchée. Toutes les sources d’inflammation, telles que les flammes nues et les étincelles, les chauffages ou les appareils électriques, doivent être bannies de la zone où se trouvent les bouteilles de gaz et autres récipients de gaz. Il va de soi qu’il est également strictement interdit de fumer et de souder.
Seules les personnes formées et autorisées peuvent utiliser des bouteilles de gaz comprimé. L’analyse des risques de l’entreprise décrit en détail les dangers potentiels liés à l’utilisation du gaz naturel et établit un plan d’évacuation et de sauvetage qui décrit également les voies d’évacuation et leur signalisation. Des vêtements ignifuges et des chaussures de sécurité sont utilisés pour protéger les personnes contre les effets dangereux du gaz naturel. Si du gaz s’est échappé des réservoirs malgré toutes les mesures de sécurité, le plan d’alarme entre en vigueur.
Dégagement de gaz naturel
Si du gaz naturel s’échappe, il y a un risque d’explosion. L’exclusion des sources d’inflammation est un critère important de la prévention des explosions et des incendies. L’évacuation des zones contaminées et des zones adjacentes est une mesure obligatoire. Les avertissements doivent être respectés. Les personnes ne doivent pas pénétrer dans la zone à risque sans équipement de protection adéquat. Les mesures suivantes consistent alors à ce que les forces de sécurité évitent toute nouvelle fuite de gaz et surveillent la concentration actuelle du gaz naturel libéré.
Si les incendies sont dus à la libération de gaz naturel, les moyens d’extinction appropriés sont l’eau pulvérisée ou la poudre sèche. Les récipients de gaz encore intacts doivent également être refroidis par des jets d’eau pulvérisée et, idéalement, retirés de la zone dangereuse. Après avoir averti les pompiers, les forces d’intervention obtiennent idéalement immédiatement des informations sur les bouteilles de gaz fermées, ouvertes ou endommagées existantes.
L’élimination des récipients de gaz naturel
Le gaz naturel est considéré comme dangereux selon l’AVV, l’ordonnance sur la liste des déchets. Il est donc du devoir de l’utilisateur de l’éliminer correctement. Normalement, les bouteilles de gaz comprimé vides doivent être retournées au fournisseur concerné. Pour éviter de confondre les bouteilles de gaz pleines et vides, il convient de marquer les récipients en conséquence. Autour des stations de transvasement de gaz, il existe un risque d’explosion en zone II.
Réglementation relative à l’utilisation du gaz naturel
De nombreuses dispositions traitent de la manipulation correcte du gaz naturel. En voici des exemples typiques : L’ordonnance sur la liste des déchets (AVV), la signalisation des postes de travail selon la directive ASR, la DGUV (prescriptions des organismes d’assurance-accidents), diverses dispositions des TRGS – règlements techniques pour les substances dangereuses -, la classification et le marquage EH-GHS, l’ordonnance sur les accidents majeurs et d’autres dispositions encore touchent le domaine du gaz naturel. Et bien entendu, un concept de sécurité stratégiquement intelligent permet de mieux couvrir les questions d’assurance. Indispensable pour développer et mettre en œuvre des concepts de protection complets : la formation des collaborateurs et la désignation d’experts en sécurité par l’entreprise.
La détection du gaz naturel
Un bon guide sur le gaz naturel doit bien sûr aussi fournir des informations précieuses sur la détection d’éventuelles fuites de gaz naturel. Il existe d’excellents appareils de mesure qui permettent de détecter diverses fuites de gaz naturel. Ils constituent une aide précieuse en matière de sécurité, car une fuite de gaz naturel, typiquement incolore et inodore, ne serait pas détectable autrement.
Les appareils de mesure modernes, y compris ceux de la gamme bien fournie de Compur Monitors, détectent les fuites de gaz naturel grâce à une technique de mesure hautement spécifique et sûre. Elle est facile à utiliser et permet d’y voir plus clair. Les mesures Ex sont donc un complément important aux mesures de sécurité contre les risques liés au gaz naturel. Compur Moniotrs propose une gamme complète d’options sélectionnables en fonction des besoins pour mesurer en toute sécurité les éventuelles fuites de gaz. Les catégories concernées sont les détecteurs de gaz fixes et, bien entendu, les détecteurs portables. Des appareils de mesure de plusieurs gaz et des détecteurs de gaz discontinus complètent le portefeuille. Selon l’appareil, il est possible d’effectuer une détection de gaz immédiate ou une détection de fuites. Grâce à une utilisation simple, les résultats de mesure peuvent être lus même par des non-spécialistes.
L’essentiel d’un concept de protection efficace et réussi autour du gaz naturel, un produit utile mais pas inoffensif, consiste à choisir un appareil de mesure professionnel et – surtout – précis en fonction des besoins. L’équipe du spécialiste Compur Monitors fournit des conseils détaillés et concrets aux personnes intéressées.
Dr. Josef von Stackelberg
Directeur général COMPUR MONITORS GmbH & Co. KG
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