Livre étudiant – Hydrate de méthane

L’hydrate de méthane est un clathrate, c’est-à-dire un composé dans lequel une molécule « hôte » (ici, le méthane) est piégée dans un réseau cristallin de molécules formant une cage (ici, des molécules d’eau). L’hydrate de méthane ressemble à de la glace ; à température et pression ambiante, il devient instable et peut même s’enflammer, ce qui lui vaut le surnom de « glace qui brûle ». Comme nous le verrons dans ce problème, l’hydrate de méthane est stable à haute pression et basse température. Il est naturellement présent dans les sédiments marins et dans le pergélisol en quantité importante. La quantité de méthane ainsi piégée au fond des mers (de l’ordre de 1 à 5 x 10¹⁵ m³ en conditions normales de température et de pression) est estimée, au pire, comme supérieure aux stocks de gaz naturels et, au mieux, au double des réserves actuelles de combustibles fossiles classiques (Milkov, 2004). Sa présence est suspectée dans d’autres planètes susceptibles de contenir de la glace et du méthane, telle que Titan, une des lunes de Saturne (Bezacier et al., 2014). Sur Terre, le méthane qui piégé sous forme d’hydrate est issu de la décomposition des matières organiques.

Dans ce problème, nous nous intéressons à l’équilibre entre trois composés : l’eau à l’état liquide, le méthane gazeux, et l’hydrate de méthane solide dont la formule simplifiée est CH₄, 6H₂O_(s).

CH_4(g)+6H₂O_(l).⇄ CH₄, 6H₂O_(s)