lundi 10 septembre 2007

Manicore 1: l'effet de serre


Comme promis, je me suis attaqué à la très difficile tâche qui consiste à résumer les infos du site Manicore de Jean-Marc Jancovici. Voici donc le premier d'une série que j'espère longue (il faut rester motivé !). Je compte sur vous pour me dire ce que vous en pensez : si c'est trop long, trop court, bien expliqué, mal expliqué, si j'ai dit des conneries, etc ... (Merci à Zinkou et Elise pour la relecture, les conseils et la mise en forme)

1) C'est quoi donc l'effet de serre ? Et de quels gaz on parle dans "gaz à effet de serre" ?

On appelle "gaz à effet de serre" l'ensemble des gaz présents dans l'atmosphère qui agissent comme une serre, c'est-à-dire ceux qui laissent entrer le rayonnement solaire (au moins partiellement) mais empêchent (au moins partiellement également) les infrarouges, émis par tout corps chaud [1], de repartir, contribuant ainsi à l'augmentation de la température moyenne de la planète. Ils agissent comme une sorte de couvercle. Ils existent depuis toujours à l'état naturel et sont nécessaires à la vie puisqu'ils permettent d'avoir une température moyenne d'environ 15°C. Sans eux, la température moyenne avoisinerait -18°C !

Les gaz à effet de serre peuvent être séparés en 2 catégories :
  1. ceux qui sont naturels
  2. ceux qui ne le sont pas :)
Les principaux gaz à effet de serre naturels sont :
  • la vapeur d'eau (H20)
  • le gaz carbonique (CO2)
  • le méthane (CH4) : c'est le gaz "naturel" de nos cuisinières
  • le protoxyde d'azote (N20) : c'est celui qu'on appelle le gaz hilarant
  • l'ozone (O3)
Dire que ces gaz sont naturels veut dire qu'ils existaient avant les hommes et qu'ils sont produits et absorbés de façon naturelle (un cycle naturel complet existe).

Les gaz à effet de serre non naturels sont des gaz industriels : les halocarbures (CxHyHalz ou Hal désigne un gaz halogène comme le Fluor, le Chlore, etc ...), les chlorofluorocarbures [2] (CFC - CxClyFz, c'est une sous-famille des halocarbures), l'hexafluorure de soufre (SF6) pour ne citer qu'eux.

2) Combien de temps faut-il pour "recycler" ces gaz à effet de serre ?

Une donnée importante est le temps de séjour de ces gaz dans l'atmosphère. En effet, plus une molécule y reste longtemps, plus sa participation individuelle à l'effet de serre est importante.

Ci-dessous les durées approximatives :
  • le gaz carbonique CO2 : 100 ans
  • le méthane CH4 : 12 ans
  • le protoxyde d'azote N2O : 120 ans
  • les halocarbures : jusqu'à 50 000 ans !!!

Concrètement, cela signifie que les gaz que nous émettons aujourd'hui (en prenant notre voiture par exemple) auront un impact pendant 1 ou 2 siècles, pour nos enfants, petits-enfants, arrières-petits-enfants, etc ... Cela veut dire aussi que même en stoppant toutes les émissions dès aujourd'hui, les gaz émis depuis le début de l'ère indutrielle auront un impact climatique sur notre avenir.

3) Comment comparer l'impact de ces différents gaz ?

Une formule mathématique (ici pour les curieux) permet de calculer le pouvoir de réchauffement global (PRG) de chaque gaz en prenant en compte leur durée de séjour dans l'atmosphère. Cette valeur n'est pas absolue mais relative au gaz carbonique et encore une fois approximative. La dénomination complète est : PRG relatif / CO2 sur 100 ans :
  • gaz carbonique CO2 : PRG = 1 (forcément :) )
  • méthane CH4 : PRG = 25
  • protoxyde d'azote N20 : PRG = 298
  • perfluorocarbures CnF2n+2 (un halocarbure) : PRG = 7400 à 12200
  • hydrofluorocarbures CnHmFp (un autre halocarbure) : PRG = 120 à 14800
  • hexafluorure de soufre SF6 : PRG = 22800
En clair, cela signifie que, sur un siècle, 1 kg de SF6 émis dans l'atmosphère est équivalent pour l'effet de serre à émettre 22,8 tonnes de CO2 !!!

On utilise plus souvent l'"équivalent carbone" (vous en avez peut-être déjà entendu parlé), c'est-à-dire qu'au lieu de comparer à la masse du gaz carbonique - CO2 - dans son ensemble, on compare à la masse du carbone seul - C - contenu dans le CO2 émis. Dans 1 kg de CO2, il y a 0,2727 kg de carbone C, donc l'équivalent carbone du CO2 = 0,2727. Pour les autres gaz, il suffit de multiplier ce chiffre au PRG relatif / CO2, ce qui donne, en équivalent carbone par kg émis :
  • gaz carbonique CO2 : 0,2727
  • méthane CH4 : 6,82
  • protoxyde d'azote N20 : 81,3
  • perfluorocarbures CnF2n+2 : 2015 à 3330
  • hydrofluorocarbures CnHmFp : 34 à 4040
  • hexafluorure de soufre SF6 : 6220
La "taxe carbone", envisagé pour décourager les émissions de gaz à effet de serre est basée sur cet équivalent carbone. Le principe est très simple : si on fixe la taxe de la tonne équivalent carbone à 1000 euros par exemple, alors l'émission d'une tonne de CO2 sera taxée 273 euros (en arrondissant), une tonne de CH4 6820 euros, etc ...

4) Quels sont les gaz qui contribuent le plus à l'effet de serre ? Dans quels proportions ?

C'est aussi grâce à cet équivalent carbone qu'on peut calculer la répartition de l'impact de chacun de ces gaz sur l'effet de serre.
La vapeur d'eau et le gaz carbonique sont les 2 principaux gaz responsables de l'effet de serre mais les halocarbures absorbent bien plus fortement les infrarouges que le gaz carbonique à poids égal et en réémettent donc plus vers la Terre. Leurs molécules sont très solides (chimiquement très stables dans l'atmosphère), seuls les ultraviolets et les rayons cosmiques (très énergiques) du rayonnement solaire peuvent "casser" les liaisons de ces molécules. Il faut donc très longtemps avant que ces molécules lourdes montent suffisamment haut dans la stratosphère (c'est une des couches de l'atmosphère [3]) pour être exposées à ces rayons et être "recyclées".

Si on considère l'effet de serre additionnel (c'est-à-dire celui qui est provoqué par les émissions de gaz d'origine humaine et qui se rajoute à l'effet de serre naturel), la répartition de l'impact de ces gaz est la suivante (les pourcentages sont arrondis) :
  1. le gaz carbonique CO2 : 55% avec principalement la combustion des énergies fossiles (charbon, pétrole, gaz) et à un niveau moindre, certaines industries (exemple : production de ciment) et la déforestation
  2. le méthane CH4 : 15% avec la combustion des matières organiques (bois), l'élevage des ruminants (vaches, moutons, etc ...), la culture du riz, les décharges d'ordures ménagères, les exploitations pétrolières et gazières, les mines de charbon.
  3. les halocarbures : 10% avec les gaz réfrigérants, les gaz propulseurs des aérosols et certains procédés industriels (fabrication de mousses plastiques, de composants d'ordinateurs et téléphones portables, ...)
  4. l'ozone : 10%, qui vient indirectement de la combustion des hydrocarbures et est également responsable de la pollution locale car c'est un oxydant très agressif.
  5. le protoxye d'azote N20 : 5% avec les engrais agricoles azotés et certains procédés chimiques
  6. la vapeur d'eau : la contribution de la vapeur d'eau d'origine humaine à l'effet de serre est négligeable sur une planète couverte au 2/3 d'eau, d'autant que son temps de résidence dans l'atmosphère est de l'ordre d'une semaine.
On voit très clairement pourquoi le CO2 est pointé du doigt : il est responsable de plus de la moitié de l'effet de serre additionnel et il vient en grande majorité de la production de l'énergie que nous utilisons dans notre vie quotidienne (électricité, voitures pour ne citer que ceux-là).
Voilà pourquoi il est si important de faire des économies d'énergie ...


[1] : D'un point de vue physique, tout corps au-dessus du zéro absolu (0°Kelvin = -273°C) est un corps chaud et émet des infrarouges. Par exemple : la terre, un être humain ou un arbre émettent des infrarouges.
[2] : Les CFC ont en plus la particularité de diminuer la concentration d'ozone et sont responsables du "trou" de la couche d'ozone. Cela fera l'objet d'un autre billet.
[3] : L'atmosphère est divisée en 5 couches. Voir article Wikipedia.

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Sources sur le site de Jean-Marc Jancovici :
Voir aussi l'effet de serre et la bio de Jean-Marc Jancovici (c'est pas un charlot !) sur Wikipedia.

2 commentaires:

zinkou a dit…

"Cela veut dire aussi que même en stoppant toutes les émissions dès aujourd'hui, les gaz émis depuis le début de l'ère indutrielle auront un impact climatique sur notre avenir."

Pour illustrer cette phrase, continuer à émettre des gaz à effet de serre revient à continuer à mettre des couvertures sur le lit alors que l'on a déjà trop chaud ou pire à ajouter du bois sous la marmite dans laquelle on nage (réf aux grenouilles). L'intérêt de stopper (ou fortement réduire) dès maintenant les émissions n'est pas d'éviter tous changements climatiques mais d'atténuer leur ampleurs et surtout les effets de seuil pour lesquels les scientifiques se font pas mal de soucis.

L'idée est à minima que les émissions deviennent compatibles avec l'absorption naturelle du cycle du carbone pour que la concentration n'augmente plus (et diminue à l'avenir).

Urus a dit…

Me voilà naviguant entre ce blog et celui de Zinkou. J'en apprend du coup beaucoup sur le sujet et vous en remercie tous deux. (du coup, ce message, à peu de choses près, est sur vos deux blogs...;-)