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Là où la nourriture rencontre le méthane et le réchauffement climatique

Crédit : NASA/Jesse Kirsch/Avec l’aimable autorisation de Tracy Schuher

Aujourd’hui, les sources anthropiques sont responsables de 60 % des émissions mondiales de méthane, qui proviennent principalement de la combustion de combustibles fossiles, de la décomposition dans les décharges et du secteur agricole. Environ un quart des émissions de méthane peuvent être attribués à l’agriculture, dont la plupart proviennent de l’élevage. La culture du riz et les déchets alimentaires sont également d’importantes sources de méthane agricole, environ un tiers de tous les aliments produits pour la consommation humaine étant perdus ou gaspillés.

dans un NasaLes scientifiques étudient le bilan mondial du méthane afin de mieux comprendre les principales sources d’émissions de méthane et leur contribution 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. Les autres sources naturelles d’émissions de méthane comprennent les océans, les termites, le pergélisol, la végétation et les feux de forêt.

concentrations de méthane dans son atmosphère plus du double Depuis la révolution industrielle due à l’utilisation intensive du pétrole, du gaz et du charbon, une demande accrue de bœuf et de produits laitiers, une augmentation de la production alimentaire et des déchets organiques. Bien que l’augmentation des concentrations de méthane dans l’atmosphère ait nettement ralenti vers la fin du 20eN.-É. siècle, les concentrations étaient Augmentation significative depuis 2006, probablement en raison de l’augmentation des émissions provenant de l’élevage, d’une dépendance renouvelée au gaz naturel et, ces dernières années, aux zones humides et au réchauffement climatique.

Une nouvelle image 3D de la NASA montre le méthane, le deuxième contributeur mondial au réchauffement climatique, alors qu’il voyage dans l’atmosphère. En combinant plusieurs ensembles de données provenant d’inventaires d’émissions et de simulations de zones humides dans un modèle informatique haute résolution, les chercheurs disposent désormais d’un outil supplémentaire pour comprendre ce gaz complexe et son rôle dans le cycle du carbone, la composition de l’atmosphère et le système climatique de la Terre. La nouvelle visualisation des données donne une image plus complète de la diversité des sources de méthane sur Terre ainsi que du comportement du gaz lorsqu’il se déplace dans l’atmosphère. Crédit : NASA/Science Visualization Studio

L’effet de serre et le méthane

Les gaz à effet de serre, dont le méthane, contribuent aux réactions chimiques et aux interactions climatiques. Les molécules de gaz à effet de serre piègent l’énergie solaire en agissant comme une couverture thermique. La surface de la Terre absorbe l’énergie du Soleil, 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 entre à nouveau dans l’espace, mais le reste est piégé dans l’atmosphère par les gaz à effet de serre. Au fil du temps, la chaleur captée provoque le réchauffement de notre climat, provoquant une augmentation des températures mondiales.

Les gaz à effet de serre dans notre atmosphère agissent comme une couverture

Les gaz à effet de serre dans notre atmosphère agissent comme une couverture qui retient la chaleur du soleil. Cela conduit à une augmentation des températures mondiales avec une augmentation de la quantité de gaz à effet de serre. Crédit : NASA/Jesse Kirsch

Les augmentations de température provoquées par l’homme pourraient avoir un effet sur le méthane émis par des sources naturelles. Par exemple, le pergélisol peut dégeler naturellement et émettre du méthane dans l’atmosphère, mais les humains ont augmenté le taux de dégel du pergélisol en raison du réchauffement causé par l’homme.

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le méthane c’est le monde Le deuxième contributeur au réchauffement climatiqueaprès le dioxyde de carbone. Bien que le dioxyde de carbone soit plus abondant que le méthane dans l’atmosphère, une molécule de méthane piège la chaleur plus efficacement qu’une 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 purifient plus rapidement le méthane de l’atmosphère que le dioxyde de carbone. Cela signifie que si les émissions de méthane sont réduites et que le nettoyage chimique naturel du méthane est maintenu, le méthane atmosphérique peut être considérablement réduit en seulement dix ans. La réduction de la quantité de méthane pompée dans l’atmosphère pourrait avoir un effet 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. ° C.

Pourquoi les vaches produisent-elles du méthane ?

Les bovins, comme les vaches laitières ou les vaches, produisent du méthane comme sous-produit de la digestion. Les bovins sont des ruminants, ce qui signifie qu’ils ont un système digestif spécialisé qui leur permet de traiter des aliments que les humains et la plupart des autres animaux ne peuvent pas digérer, comme l’herbe fraîche et les céréales non cuites. Lorsque la nourriture pénètre dans l’estomac d’une vache, elle subit un processus appelé Fermentation intestinaleLes microbes et les bactéries décomposent partiellement les particules alimentaires, qui fermentent ensuite dans une partie de l’estomac appelée le rumen. Lorsque les particules alimentaires fermentent, elles produisent du méthane. Chaque fois que les bovins rotent – ​​et, dans une moindre mesure, lessivent – ​​du méthane est expulsé et pénètre dans l’atmosphère, où il agit comme un gaz à effet de serre.

Faits rapides sur le méthane

Faits saillants sur le méthane : le méthane est responsable de 20 % du réchauffement climatique depuis la révolution industrielle. En 2018, l’alimentation a contribué à 33 % de toutes les émissions de gaz à effet de serre d’origine humaine ; En 2015, le bétail a contribué à 10 % des émissions de méthane aux États-Unis ; le méthane est environ 30 fois plus puissant que le dioxyde de carbone sur un siècle ; L’Europe et l’Arctique sont les deux seules régions où les émissions de méthane ont diminué de 2000 à 2018 ; Les concentrations atmosphériques de méthane ont plus que doublé au cours des 200 dernières années. Crédit : NASA/Jesse Kirsch

Les yeux de la NASA sur le méthane

Bien que les concentrations de méthane soient 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, simulent les émissions de méthane des zones humides et les combinent avec des données terrestres, aériennes et satellitaires à l’aide de modèles atmosphériques.

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En Californie (et dans certaines autres régions), les chercheurs pilotent des avions équipés du spectromètre d’imagerie infrarouge visible aéroporté de nouvelle génération de la NASA, ou AVIRIS-NG, et collectent des données hautement calibrées. Ces données sont utilisées dans Enquête sur le méthane en Californie, un projet financé 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, des chercheurs de la NASA utilisent des satellites, des avions et des recherches sur le terrain pour comprendre les émissions de méthane provenant du dégel du pergélisol dans le cadre de l’Expérience d’impact et d’exposition de l’Arctique arctique, ou ABoVE. 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 source potentielle importante d’émissions de méthane. Selon des estimations scientifiques, les sols de cette région stockent cinq fois plus de carbone que toutes les activités humaines n’en ont émis au cours des 200 dernières années.

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

Voies de réduction des émissions de méthane

Des chercheurs dans divers domaines ont étudié des solutions potentielles pour réduire les émissions mondiales de méthane. Par exemple, systèmes de biogaz Réduire les émissions de méthane en convertissant les déchets du bétail, des cultures, de l’eau et de 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 source d’énergie propre, renouvelable et fiable plutôt que de le laisser s’échapper dans l’atmosphère sous forme de gaz à effet de serre.

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

Ces types d’innovations technologiques – et biologiques – peuvent offrir aux décideurs, aux éleveurs et à d’autres personnes davantage d’options pour gérer le méthane à l’avenir.