Atelier 1 : Simulation de la formation et de la capture du méthane

Avant de commencer l’expérience, lisez attentivement les consignes afin que la procédure étape par étape soit claire pour tous les membres du groupe.

Marche à suivre

1. Ajoutez 1 c. à thé de sucre et 1 sachet (ou 2 c. à thé) de levure dans une fiole.
2. Avec l’entonnoir, ajoutez de l’eau tiède pour remplir le tiers de la fiole et remuez doucement.
3. Placez un ballon bien serré sur l’ouverture de la fiole.
4. Observez pendant 15 minutes, en mesurant le diamètre avec la règle ou le ruban à mesurer toutes les 5 minutes, en notant vos mesures dans le tableau de données.
5. Notez toute observation supplémentaire (couleur, odeur, bulles, etc.) dans le tableau de données.
6. Rangez l’aire de travail, rincez la fiole, jetez le ballon et remettez tout le matériel à sa place.

Tableau de données

Questions d’analyse

1. Quel est le processus qui fait gonfler le ballon ?
   
   
   
   
   
   

2. Comment cela simule-t-il la production de biogaz ou de méthane dans les sites d’enfouissement ? Quelles sont les principales similarités et différences ?
   
   
   
   
   
   

Atelier 2 : Simulation de la fracturation hydraulique et de la perméabilité

Avant de commencer l’expérience, lisez attentivement les consignes afin que la procédure étape par étape soit claire pour tous les membres du groupe.

Marche à suivre

1. Créez des couches dans votre contenant transparent. Commencez (au fond) par une couche de sable d’environ 2,5 cm, représentant le réservoir de gaz.
2. Ensuite, ajoutez une couche d’argile d’environ 2,5 cm, représentant la roche de couverture.
3. Enfin, ajoutez une couche d’éponge d’environ 2,5 cm, représentant la roche poreuse.
4. Remplissez la seringue avec 20 ml d’eau colorée.
5. Injectez l’eau colorée dans la couche de sable au fond, en insérant la seringue sur le côté du contenant.
6. Observez comment et où le liquide se déplace, et notez vos observations dans le tableau de données. N’hésitez pas à ajouter des croquis pour accompagner vos descriptions.
7. Rangez l’aire de travail, remplacez les couches réutilisables et jetez celles qui ne le sont pas (p. ex. le sable), rincez le contenant et remettez tout le matériel à sa place.

Tableau de données

Questions d’analyse

1. Comment cette simulation reproduit-elle la fracturation hydraulique ? Quelles sont les principales similarités et différences ?
   
   
   
   
   
   
   

2. Quels sont certains risques environnementaux possibles ?
   
   
   
   
   
   
   

Atelier 3 : Simulation de l’énergie de combustion

Avant de commencer l’expérience, lisez attentivement les consignes afin que la procédure étape par étape soit claire pour tous les membres du groupe.

Important ! Consignes de sécurité
Un seul groupe doit effectuer cette expérience à la fois, en raison de l’utilisation de flammes nues et de la manipulation de matériaux chauds. Tous les élèves doivent porter des lunettes de sécurité et des gants résistants à la chaleur, et utiliser des pinces pour bécher lors de la manipulation de matériaux chauds.

Marche à suivre

1. Préparez trois canettes métalliques identiques, chacune contenant 50 ml d’eau.
2. Notez la température initiale à l’aide d’un thermomètre et inscrivez cette donnée dans le tableau de données.
3. Placez le trépied et la bougie au centre de votre aire de travail.
4. Placez la canette d’eau sur le trépied au-dessus de la bougie. Assurez-vous que la canette est bien stable.
5. Allumez la bougie et démarrez immédiatement un chronomètre. Laissez l’eau chauffer pendant exactement 3 minutes.

6. À la marque des 3 minutes, éteignez la flamme. Mesurez la température immédiatement après et notez la température finale de l’eau dans le tableau de données.
7. Notez toute observation supplémentaire, comme de la suie, une odeur, de la fumée, etc.
8. Laissez la canette métallique sur le trépied refroidir pendant une minute. Puis, à l’aide des pinces pour bécher, retirez soigneusement la canette et placez-la dans un endroit sûr pour qu’elle refroidisse.
9. Retirez soigneusement la bougie et remplacez-la par le contenant de gel à l’éthanol.
10. Placez la deuxième canette d’eau sur le trépied au-dessus du contenant de gel à l’éthanol.
11. Allumez le gel à l’éthanol et répétez la procédure une nouvelle fois, en remplissant votre tableau de données.

12. Pour éteindre la flamme du gel à l’éthanol, utilisez les pinces pour bécher afin de fixer le couvercle sur le contenant.
13. Retirez le contenant de gel à l’éthanol avec les pinces pour bécher et placez-le dans un endroit sûr pour qu’il refroidisse.
14. Placez le brûleur à gaz naturel sous le trépied. Placez la troisième canette d’eau sur le trépied.
15. Allumez le brûleur à gaz naturel, réglez-le à une flamme haute constante, et répétez la procédure de chauffage de 3 minutes.
16. Rangez l’aire de travail, videz et rincez les contenants (utilisez les pinces pour bécher afin de refroidir les canettes métalliques avec de l’eau froide, pour qu’elles soient sécuritaires pour le groupe suivant), et remettez tout le matériel à sa place.

Tableau de données

Questions d’analyse

1. Quel combustible a causé le plus grand changement de température de l’eau ? Décrivez les résultats comparatifs.
   
   
   
   
   
2. D’après vos résultats, comment le gaz naturel se compare-t-il en matière d’efficacité de transfert de chaleur dans cette expérience ? Quels facteurs pourraient influencer ce résultat ?

Activité de clôture

Dans l’espace ci-dessous, dessinez une carte conceptuelle montrant le cycle de vie du gaz naturel. Utilisez les titres suivants.
Formation → Extraction → Combustion → Utilisation → Impact environnemental

Pour chaque section, ajoutez une description de cette étape, ainsi que des notes concernant les avantages et les impacts à chaque étape.

Questions de conclusion

1. Quels sont les principaux avantages de l’utilisation du gaz naturel ?
   
   
   
   
   
   
   

2. Quelles sont ses principales préoccupations environnementales ?
   
   
   
   
   
   
   

3. Comment la science et la technologie répondent-elles à ces préoccupations ?