Le lac Kivu (), situé à la frontière de la république démocratique du Congo et du Rwanda, est l'un des Grands Lacs d'Afrique. Il est le plus dangereux des trois lacs méromictiques du continent, car contenant de grandes quantités de gaz toxique, asphyxiant et à effet de serre (sulfure d'hydrogène, gaz carbonique et méthane). Il pourrait brutalement dégazer en cas de tremblement de terre. Géographie
Son exutoire, la rivière Rusizi, alimente au sud le lac Tanganyika. Le lac a une altitude de . On y trouve Idjwi, la deuxième plus grande île à l'intérieur du continent africain avec une longueur de et une superficie de . Au fond du lac, environ de sédiments recouvrent le socle cristallin précambrien. Au nord du lac, des anomalies magnétiques sont dues à d'anciens épanchements volcaniques. La salinité approche 4 ‰ au fond du lac.
Le premier Européen y ayant accédé fut un Allemand, le comte Gustav Adolf von Götzen, en 1894. Les villes congolaises de Goma et de Bukavu sont voisines du lac. Au Rwanda, ce sont Gisenyi, Kibuye et Cyangugu. Le lac a gagné une triste notoriété lors du génocide au Rwanda de 1994, de nombreux corps de victimes du génocide y ayant été jetés.
Origine L'origine du lac Kivu est différente de celle des autres lacs de l'Est congolais qui sont pour la plupart d'origine tectonique (rift est-africain). Sa configuration morphologique ressemble à celle d'un lac de barrage naturel, avec ses nombreuses baies et îles, ces dernières disparaissant vers le nord.
Ce sont les volcans des montagnes des Virunga qui ont barré l'écoulement sud-nord d'un réseau hydrographique qui prenait ses sources sur le plateau des Bafulero, près du mont Mulhi..
Ce lac est caractérisé par une forte stratification thermiqueDamas, H. (1937), La stratification thermique et chimique des lacs Kivu, Édouard et Ndalaga (Congo Belge), Verh. Int. Ver. Limnol. , 8 (3), 51–68. et chimique : du dioxyde de carbone, du sulfure d'hydrogène et du méthane sont assez fortement « piégés » dans les eaux profondes, mais pourraient épisodiquement être brutalement libérés avec des risques graves pour la population et la faune.
Mythe de l'eau sacrée Selon une légende de la région « des Grands Lacs », le lac Kivu serait fait des eaux de la reine du pays des Mille Collines. Cette reine, durant l'absence de son mari parti en guerre, aurait exigé d'un de ses serviteurs de la satisfaire sexuellement. Terrorisé à l'idée des futures représailles de son roi, celui-ci s'approcha de la reine tout tremblant ; si bien qu'il n'aurait pas réussi à la pénétrer. Son pénis restant à l'extérieur, frotta contre son clitoris. Ces vibrations lui auraient donné tant de plaisir qu'elle éjacula et donna ainsi naissance au lac Kivule sexe à la rwandaise sur TV5 Monde.
Méthane Dans les années 1950/1960, des chercheurs belges ont montré que ce lac recelait du méthaneKufferath, J. (1960). Le méthane du lac Kivu. Les Naturalistes belges, 41, 418. et du dioxyde de carbone (d'origine magmatique).
La genèse de ce méthane et l'explication de son accumulation ont été longtemps discutéesSchoell, M., K. Tietze, and S. M. Schoberth (1988), Origin of methane in Lake Kivu (East-Central Africa), Chem. Geol. , 71 , 257–265. ; on a notamment pensé qu'il était d'origine volcanique et/ou issu de matière organique en décomposition, et on cherche à mieux comprendre le fonctionnement des puits de méthane (dans les couches supérieures oxygénées du lac, certaines bactéries méthanotrophesBastviken, D., Ejlertsson, J., Sundh, I., & Tranvik, L. (2003). Methane as a source of carbon and energy for lake pelagic food webs. Ecology, 84(4), 969-981. dégradent le méthane avant qu'il ne gagne l'atmosphère)Pasche, N., Schmid, M., Vazquez, F., Schubert, C. J., Wüest, A., Kessler, J. D., ... & Bürgmann, H. (2011). Methane sources and sinks in Lake Kivu. Journal of Geophysical Research: Biogeosciences (2005–2012), 116(G3) (PDF, 16 pages). du lac.
Puis, les données apportées par deux expéditions conduites sur le lac, de même qu'une réévaluation des données acquises antérieurement, ont conclu que l'essentiel de ce méthane est biogénique (produit par la décomposition de résidus organiques grâce à l’action de bactéries et micro-organismes) et récent. Il aurait été formé par des organismes autrefois classés comme « bactéries méthanogènes » et aujourd'hui reclassés parmi les archées, un groupe de procaryotes distinct des bactéries et vivant dans les eaux anoxiques profondes, appartenant au groupe peu connu des crenarchaeMarc Llirós & al (2010), Vertical Distribution of Ammonia-Oxidizing Crenarchaeota and Methanogens in the Epipelagic Waters of Lake Kivu (Rwanda-Democratic Republic of the Congo) Appl. Environ. Microbiol. 2010-10-15 : 6853-6863.).
Ces bactéries auraient synthétisé du méthane à partir de dioxyde de carbone et d'hydrogène (qui sont eux tous abiogéniques)..
On a ensuite supposé qu'une petite partie du méthane serait thermocatalytique, le reste étant issu d'une transformation du dioxyde de carbone en méthane par des bactéries méthanogènes..
Ici, à la différence du lac Nyos, c'est le méthane qui est la premières source de risque, car bien moins soluble que le dioxyde de carbone, et donc beaucoup plus proche du bouillonnement.
Gisement exploitable ? vignette|gauche|Le lac vu de l'espace.
On a récemment démontré qu'ici en profondeur (à partir d'une profondeur d'environ ), en raison du système local de convection/diffusion particulier (superpositions de cellules de convection conservant une certaine stabilitéKelley, D. E. (1990), Fluxes through diffusive staircases: A new formulation, J. Geophys. Res. , 95 (C3), 3365– 3371.), caractérisé par un mélange turbulent diapycnal faible et un transport vertical par diffusion dominé par un phénomène de double diffusion (à partir de en )Schmid, M., Busbridge, M., & Wüest, A. (2010). Double-diffusive convection in Lake Kivu. Limnology and oceanography, 55(1), 225-238 (résumé). (conséquence d'un gradient élevé de salinité, et donc de densité et d'entrées de sources subaquatiques à différentes profondeurs, également responsables d'une teneur anormale de l'eau en zinc Degens, E. T., von Herzen, R. P., Wong, H. K., Deuser, W. G., & Jannasch, H. W. (1973). ; Geologische Rundschau, 62(1), 245-277, 33 p.), que contrairement aux systèmes connus de double diffusion naturelle ou étudiés en laboratoire, le dioxyde de carbone et le dissous, contribuent de manière significative à la stratification en couches, avec des équilibres inhabituels entre l'effet stabilisateur de sels dissous et l'effet déstabilisateur de la température.
Des couches mixtes épaisses de en moyenne semblent néanmoins être en état de convection active, .
Des changements sont observés dans le lac (réchauffement des eaux profondes, renforcement de la chimiocline principale qui évoque un débit accru des sources subaquatiques, ce qui pourrait expliquer de récents changements dans le cycle des éléments nutritifs et la production de méthane du lac.
Le gisement potentiellement exploitable de méthane du lac a été estimé à plus de 50 (à pression et température ambiante) à de mètres cubes. Le , la République démocratique du Congo et le Rwanda ont signé un accord pour qu'une équipe de scientifiques étudie la faisabilité de l'exploitation du gisement. Ainsi, à condition qu'il n'y ait pas de perturbation de l'effet de chimiocline par l'exploitation, on espère à la fois pouvoir réduire le risque d'explosion et/ou d'asphyxie par remontée d'une grande bulle de méthane, au profit d'une production de carburant et/ou électricitéClaire Remington, Climate & Energy Intern at Worldwatch Institute (2013), Project KivuWatt Generates Electricity from Rwanda’s Explosive Lake Kivu, Re-Volt, ..
En 2021, le projet KivuWatt extrait du méthane du lac pour générer 26 mégawatts (MW) d'électricité. Un contrat vise à atteindre 100 MW. Et des options sont étudiées pour vendre le dioxyde de carbone du lac comme produit commercial.
En , le gouvernement de la RDC accorde le droit à trois entreprises d'exploiter les trois blocs gaziers du lac Kivu. Il s'agit des Américains Symbion Power & Red, pour le bloc dit « Makelele » et Winds Exploration and Production LLC (bloc Idjwi) ainsi que des Canadiens d'Alfajiri Energy Corporation (bloc Lwandjofu).
Risques naturels (ou anthropiques) liés au méthane vignette|Une cheminée d'extraction du méthane sur le lac Kivu.
Le niveau précis de risque fait encore l'objet d'analyseSchmid, M., K. Tietze, M. Halbwachs, A. Lorke, D. McGinnis, and A. Wüest (2004), How hazardous is the gas accumulation in Lake Kivu ? Arguments for a risk assessment in light of the Nyiragongo Volcano eruption of 2002, Acta Vulcanol., 14/15, 115–121. et de discussion, mais le lac Kivu est l'un des trois lacs identifiés dans le monde entier susceptibles d'éruptions limniques graves (lac méromictique) ; les deux autres étant les lacs Nyos et Monoun au Cameroun.
En 2005, des géologues et géochimistes ont estimé que certains changements récents de comportement du lac sont des indices de risque accru d'une éruption incontrôlable de gaz et que Schmid, M., Halbwachs, M., Wehrli, B., & Wüest, A. (2005). Weak mixing in Lake Kivu: new insights indicate increasing risk of uncontrolled gas eruption. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 6(7) (AGU)..
Les premières évaluations de risques et de sécurité étaient basées sur l'hypothèse que les concentrations de gaz dissous dans les eaux profondes sont dans un état d'équilibre correspondant à un temps de séjour de environ, avec un transport turbulent considéré comme principale voie de remontée verticale du dioxyde de carbone et du méthane. Or des mesures récentes et la réanalyse des processus de transport vertical ont radicalement modifié cette hypothèse : l'échange turbulent vertical apparait en fait comme étant faible et négligeable (comme le montrent un ensemble spectaculaire de plusieurs centaines de couches de diffusion double). Le temps moyen de séjour ne serait pas de 400 mais de , alors que les enregistrements disponibles montrent une tendance récente à un accroissement de la production de méthane dans les sédiments du lac (+ 15 % en trente ans selon une étude récente, qui admet une augmentation des sources ou causes anthropiques, mais invite à ne pas exclure l'hypothèse d'une augmentation géogène de et ), conduisant à une accumulation de gaz. Or plus l'eau profonde sera saturée en gaz, moins l'apport de chaleur nécessaire au déclenchement d'une libération « catastrophique » de gaz dévastateur sera important. S'il n'y a pas d'erreur dans la production actuelle de telle qu'estimée en 2005, la saturation en de l'eau profonde pourrait être atteinte avant 2100. Le réchauffement climatique pourrait être source anthropique d'aggravation de ce risque (réchauffement de surface de en trente ans ; mais qui pourrait aussi être attribuée à la variabilité climatique)Lorke, A., K. Tietze, M. Halbwachs, et A. Wüest (2004), Response of Lake Kivu stratification to lava inflow and climate warming, Limnol. Oceanogr, 49 (3), 778–783.. Une entrée d'environ de lave dans le lac Kivu après l'éruption du volcan Nyiragongo en n'a pas eu d'effet grave mirror.
Ce lac abriterait cubes de dioxyde de carbone et cubes de méthane, pouvant remonter par des cheminées volcaniques, ce qui représente plus de la quantité de gaz contenue dans le lac Nyos qui lors de son éruption avait fait .
Économie et transports vignette|Petits poissons séchés (sambaza) du lac Kivu (Rwanda).