La méthanisation : un sujet de chimie et d'énergie

La partie physique-chimie du brevet 2024 Amérique du Sud part d'un procédé agricole bien réel : la méthanisation. Des déchets organiques sont transformés pour produire du méthane, puis ce méthane alimente un cogénérateur qui fournit à la fois de l'électricité et de l'eau chaude. Le sujet compte huit questions pour 25 points et se traite en 30 minutes. Il mélange chimie, énergie et lecture de documents.

La chimie de la méthanogénèse

La question 1 demande d'interpréter la formule CH₄ : un atome de carbone et quatre atomes d'hydrogène. La question 2 consiste à choisir l'équation qui modélise la méthanogénèse. Il faut d'abord repérer les réactifs (dioxyde de carbone et dihydrogène) et les produits (méthane et eau), ce qui élimine la proposition écrite à l'envers, puis compter les atomes de chaque côté pour garder la seule équation équilibrée. La question 3 repose sur la conservation de la masse : 1 000 kg + 182 kg − 818 kg donnent 364 kg de méthane. La question 4 relie la combustion du méthane au dioxyde de carbone, un gaz à effet de serre.

L'énergie du cogénérateur

Les questions 5 et 6 portent sur le diagramme de conversion : le cogénérateur reçoit de l'énergie chimique et fournit de l'énergie thermique et de l'énergie électrique. Il faut ensuite reconnaître la relation E = P × t. La question 7 demande de lire sur le graphique la puissance de 2019, 170 MW, puis de calculer l'énergie sur une année de 8 760 heures : on obtient 1 489 200 MWh, soit environ 1,5 × 10⁶ MWh. La question 8 compare cette valeur aux 7,7 TWh des bioénergies : environ 19 %.

Les pièges à éviter

Plusieurs erreurs reviennent souvent. On écrit « 4 molécules d'hydrogène » au lieu de 4 atomes. On additionne des tonnes et des kilogrammes sans convertir. On recopie seulement la valeur annoncée dans une question « montrer que » au lieu d'écrire le résultat exact du calcul. Enfin, on divise des MWh par des TWh sans les mettre dans la même unité. Le corrigé signale chacun de ces pièges au bon endroit.

Conseils pour réussir

Commence par souligner dans le texte les réactifs et les produits avant de toucher aux équations. Écris toujours la formule littérale, puis le calcul avec les unités. Pour un pourcentage, vérifie que le résultat est cohérent avec le document : ici, la cogénération reste une très petite part de la production française d'électricité. Une démarche claire rapporte des points même si le résultat final est faux.