L’analyse isotopique composé-spécifique (CSIA) du δ13C des hydrocarbures en phase gazeuse et des gaz atmosphériques est utilisée pour interpréter l’activité microbienne, thermogénique ou géogénique des gaz, et fournit une compréhension plus solide de la source du carbone que la concentration seule. Les applications ayant recours à l’analyse isotopique comprennent notamment
SGS Beta propose une analyse spécialisée des gaz suivants :
Les gaz sélectionnés pour une isolation par chromatographie avant combustion comprennent :
SGS Beta utilise des matériaux de référence (MR) secondaires internationaux pour déterminer les valeurs δ13C par analyse isotopique composé-spécifique (CSIA) des hydrocarbures gazeux. Les MR proviennent de l’Institut d’études géologiques des États-Unis (USGS), qui fournit une série de gaz étalons de méthane, d’éthane et de propane (HCG-1, HCG-2 et HCG-3), en complément des étalons d’acide oxalique NIST SRM 4990C.
Vous trouverez ci-dessous un exemple de la manière dont l’analyse du δ13C est appliquée concrètement dans la surveillance environnementale réelle.
Figure 1 : Analyses de la décharge « Class III Flare 1 » (Torchère 1, Classe III) portant sur six paramètres, réalisées par SGS Beta (département R&D)
L’analyse du δ13C du CH4 et CO2 présents dans les gaz du sol et les décharges est devenue un outil indispensable pour distinguer les sources de carbone d’origine biogénique de celles d’origine géogénique. Le méthane présent dans les sols peut provenir de la méthanogénèse microbienne, de fuites thermogéniques de combustibles fossiles, voire de réactions abiotiques. Chacun de ces processus subit un fractionnement isotopique 13/12C qui génère des signatures δ13C . À titre d’exemple, la littérature scientifique indique que les voies microbiennes présentent des valeurs de ¹³C appauvries pour le méthane, allant de –50 à –110 ‰ ; le gaz thermogénique est modérément appauvri (–30 à –50 ‰), tandis que le méthane abiotique ou issu du manteau peut être comparativement enrichi (–5 à –30 ‰). En mesurant le δ13C parallèlement aux profils de profondeur, on peut déduire l’origine du méthane : soit une formation active in situ en conditions anaérobies, soit une contamination des couches superficielles du sol par la migration de gaz fossile. Le δ13C de la fraction CO2 apporte un éclairage complémentaire sur le cycle du carbone et les contaminations potentielles lorsqu’il est comparé à la fraction CH4. Le CO2 issu de la respiration du sol provenant de la végétation est généralement plus faible dans les écosystèmes C3 (–22 à –37 ‰) et moins appauvri dans les systèmes C4 (–9 à –15 ‰) Tout écart par rapport à ces fourchettes, tel qu’un enrichissement vers 0 ‰, peut indiquer une dissolution des carbonates ou un dégazage thermogénique plutôt qu’une respiration racinaire ou microbienne. On a également observé un enrichissement en δ13C de la fraction CO2 issue des gaz de décharge, compris entre –10 et +15 ‰.
L’analyse du δ13C de l’éthane (C2H6) et du propane (C3H8) fournit des éléments essentiels pour interpréter l’origine des gaz, parallèlement à celle du méthane. Étant donné que ces hydrocarbures à longue chaîne sont rarement produits par des voies microbiennes, leur présence et leur composition isotopique constituent des indicateurs clés des processus thermogéniques ou abiotiques. Dans les applications environnementales et énergétiques, des valeurs élevées de δ13C dans l’éthane et le propane peuvent aider à distinguer les fuites de combustibles fossiles ou les effets de la fracturation hydraulique de la méthanogénèse purement microbienne, tandis que les variations relatives entre le CH4, C2H6 et C3H8 révèlent les voies de mélange, de migration et de contamination des gaz. Les valeurs thermogéniques typiques de l’éthane et du propane s’élèvent en moyenne à environ -30 ‰ (avec une fourchette allant de ≈-60 ‰ à -16 ‰), tandis que les sources abiotiques peuvent présenter des teneurs comparativement plus élevées (atteignant parfois près de -5 ‰) et que les systèmes microbiens se caractérisent par l’absence de ces gaz ou par des concentrations infimes. En analysant conjointement le méthane, l’éthane et le propane, SGS Beta fournit des empreintes isotopiques spécifiques à chaque composé, qui constituent un cadre solide pour l’attribution des sources, la surveillance environnementale et les études des systèmes pétroliers.
Le δ13C peut suggérer les voies de formation ; toutefois, son couplage avec le 14C renseigne à la fois sur les processus et sur l’âge, créant ainsi un puissant cadre d’analyse à double isotope. En combinant l’analyse δ13C avec les mesures au radiocarbone (14C), il est possible de déterminer l’activité du 14C (ou l’âge), l’origine et le devenir des hydrocarbures et des gaz atmosphériques associés (CO et CO2). Les échantillons peuvent être analysés et faire l’objet d’un rapport soit par l’analyse du C14 pour les hydrocarbures gazeux biogéniques selon la norme ASTM D6866, soit soumis à une analyse au radiocarbone pour obtenir le pMC mesuré (MpMC), le pMC conventionnel (CpMC), l’âge radiocarbone apparent en BP et le δ13C.
Veuillez contacter votre chargé de compte ou envoyer un e-mail à US.Info.Beta@sgs.com pour recevoir un questionnaire d’analyse isotopique composé-spécifique (CSIA). Ce questionnaire doit être rempli, renvoyé et approuvé par notre équipe de laboratoire avant l’envoi des échantillons. Il est également possible de demander une analyse par chromatographie en phase gazeuse selon la norme ASTM D7833 en complément de nos services d’analyse isotopique pour des échantillons de méthane, d’éthane, de propane et de carbone total (gaz en vrac).
Volume des échantillons et exigences relatives aux contenants : 2 % (v/v) dans un sac à gaz multicouche en feuille d’aluminium de 0,6 L ou dans un IsoTube sous pression.
Consultez ici nos consignes complètes concernant l’envoi d’échantillons de gaz.
Pour toute question ou pour plus d’informations, veuillez nous contacter à l’adresse US.Info.Beta@sgs.com.
Références
Dernière mise à jour de la page: avril 2026
