Gaz à effet de serre

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Les gaz à effet de serre sont des composants gazeux de l'atmosphère qui contribuent à l'effet de serre.

Le dioxyde de carbone un des principaux gaz à effet de serre.

Description

Les principaux gaz à effet de serre sont la vapeur d'eau, le dioxyde de carbone (CO₂), le méthane (CH₄), l'oxyde nitreux (ou protoxyde d'azote, de formule N₂O) et l'ozone (O₃). Les gaz à effet de serre industriels incluent les halocarbones lourds (fluorocarbones chlorés incluant les CFC, les molécules de HCFC-22 comme le fréon et le perfluorométhane) et l'hexafluorure de soufre (SF₆). Les gaz à effet de serre sont les principaux facteurs du réchauffement climatique.

Le mécanisme de l'effet de serre

Les gaz à effet de serre sont transparents à certaines longueurs d'onde des rayonnements solaires, ce qui permet à ces derniers de pénétrer profondément dans l'atmosphère ou jusqu'à la surface du globe. La partie du rayonnement absorbée par la Terre lui apporte de la chaleur, qu'elle restitue à son tour en direction de l'atmosphère sous forme de rayons infrarouges. Les gaz à effet de serre et les nuages empêchent une partie du rayonnement infrarouge de s'échapper, emprisonnant ainsi la chaleur près de la surface du globe, où elle réchauffe l'atmosphère basse. L'altération de la barrière naturelle des gaz atmosphériques peut augmenter ou réduire la température moyenne de la Terre.

Émission de gaz à effet de serre

La plupart des gaz à effet de serre sont d'origine naturelle, comme la vapeur d'eau ou le dioxyde de carbone. Mais certains d'entre eux sont uniquement d'origine humaine, ou bien voient leur concentration dans l'atmosphère augmenter en raison de l'activité humaine.

La concentration de certains gaz à effet de serre a augmenté au fil des années, principalement à la suite d'activités humaines, comme :

• Utilisation de combustibles fossiles, ce qui augmente les concentrations en dioxyde de carbone notamment dans les logements (chauffage) et les transports (voiture, avion)
• Beaucoup d'industries émettent du dioxyde de carbone, notamment la production de ciment (7 à 8% des émissions de CO₂ à l'échelle planétaire).
• Elevage de bovins et d'ovins, ce qui augmente la production de méthane.
• Utilisation des CFC dans les systèmes de réfrigération et climatisation, et anciennement dans les aérosols.
• Décharges qui produisent du méthane
• L'agriculture émet du méthane (notamment dans les rizières) et du protoxyde d'azote (lié à l'utilisation d'engrais).

Augmentation des gaz à effet de serre dans l'atmosphère

Depuis le début de la Révolution industrielle, la concentration de nombreux gaz à effet de serre a augmenté.

• le dioxyde de carbone a augmenté de 30 %, passant de 278 000 à 358 000 parties par milliard en volume ;
• le méthane est passé de 700 à 1721 parties par milliard en volume ;
• l'oxyde nitreux a augmenté de 15 %, de 275 à 311 parties par milliard en volume ;
• les CFC-12 sont passés de 0 à 0,503 parties par milliard en volume ;
• les HCFC-22 sont passés de 0 à 0,105 parties par milliard en volume ;
• le perfluorométhane est passé de 0 à 0,070 parties par milliard en volume ;
• l'hexafluorure de soufre est passé de 0 à 0,032 parties par milliard en volume.

(Source : Rapport de forçage radiatif de l'IPCC -- 1994)

Mesure des émissions

Il existe plusieurs gaz à effet de serre dont la nocivité est différente. Plutôt que de mesurer les émissions de chaque gaz, on utilise une unité commune : l'équivalent CO₂ ou l'équivalent carbone.

L'équivalent CO₂ est aussi appelé potentiel de réchauffement global (PRG). Il vaut 1 pour le dioxyde de carbone qui sert de référence. Le potentiel de réchauffement global d'un gaz est le facteur par lequel il faut multiplier sa masse pour obtenir une masse de CO₂ qui produirait un impact équivalent sur l'effet de serre. Par exemple, le méthane a un PRG de 23, ce qui signifie qu'il a un pouvoir de réchauffement 23 fois supérieur au dioxyde de carbone.

Pour l'équivalent carbone, on part du fait qu'un kg de CO₂ contient 0,2727 kg de carbone. L'émission d'un kg de CO₂ vaut donc 0,2727 kg d'équivalent carbone. Pour les autres gaz, l'équivalent carbone vaut :
équivalent carbone = PRG x 0,2727
On peut noter que la combustion d'une tonne de carbone correspond bien à l'émission d'une tonne équivalent carbone de CO₂.

Cette unité de mesure est très utile pour déterminer les émissions produites par une entreprise par exemple. On peut ainsi réaliser un bilan global qui prend en compte les émissions directes (combustions, consommation d'énergie, transports) et indirectes (fabrication et transport des produits sous-traités).

Durée de séjour et potentiel de réchauffement global

Les gaz à effet de serre, une fois dans l'atmosphère, n'y restent pas éternellement. Ils peuvent en être extraits de plusieurs manières :

• par un phénomène naturel (la pluie et la condensation retirent la vapeur d'eau de l'atmosphère) ;
• par une réaction chimique intervenant dans l'atmosphère (le méthane, par exemple, réagit avec les radicaux hydroxyle naturellement présents dans l'atmosphère pour créer du CO₂) ;
• par une réaction chimique intervenant à l'interface entre l'atmosphère et la surface du globe (le CO₂ est réduit par photosynthèse par les végétaux, ou est dissout dans les océans pour former des ions bicarbonate et carbonate (le CO₂ est chimiquement stable dans l'atmosphère)) ;
• par des rayonnements : par exemple, les rayonnements électromagnétiques émis par le soleil et les rayonnements cosmiques « brisent » les molécules dans les couches supérieures de l'atmosphère. Une partie des halocarbones disparaissent de cette manière (ils sont généralement trop stables pour disparaître par réaction chimique dans l'atmosphère).

Hormis la vapeur d'eau, qui est évacuée en quelques jours, les gaz à effet de serre mettent très longtemps à quitter l'atmosphère. Étant donné la complexité du système atmosphérique, il est difficile de connaître la durée exacte de leur séjour. Voici toutefois quelques estimations de leur durée de séjour, c'est-à-dire le temps nécessaire pour qu'ils disparaissent de l'atmosphère.

Durée de séjour et potentiel de réchauffement des principaux gaz à effet de serre :

• La durée de séjour du CO₂ est variable (certains disent 200 ans) et son potentiel de réchauffement global (PRG) est de 1.
• Le méthane a une durée de séjour de 12,2 +/-3 ans et un PRG de 23 (ce qui signifie qu'il a un pouvoir de réchauffement 22 fois supérieur au dioxyde de carbone).
• Le peroxyde d'azote a une durée de séjour de 120 ans et un PRG de 310.
• Les molécules de CFC-12 ont une durée de séjour de 102 ans et un PRG compris entre 6200 et 7100.
• Les molécules de HCFC-22 ont une durée de séjour de 12,1 ans et un PRG compris entre 1300 et 1400.
• Le perfluorométhane a une durée de séjour de 50 000 ans et un PRG de 6500.
• L'hexafluorure de soufre a une durée de séjour de 3 200 ans et un PRG de 6500.

Source : GIEC

Cela signifie que même si on arrêtait complètement d'émettre des gaz à effet de serre, les gaz déjà émis continueraient d'agir pendant plusieurs siècles.

Un des effets "pervers" de la prise de conscience des gaz à effets de serre, c'est que la prise en compte de ce problème (en particulier du dioxyde de carbone) a littéralement éliminé la pollution atmosphérique de la conscience collective et des débats de société. Seul compte désormais le rejet de gaz à effets de serre, et le problème de la qualité de l'air n'est plus d'actualité

Comment diminuer les émissions

Au niveau de la Terre

• Le protocole de Kyoto propose de limiter les gaz à effet de serre dans les pays développés. Il prend en compte le dioxyde de carbone, l'oxyde nitreux et le méthane, mais pas l'ozone.

• Les arbres absorbent du dioxyde de carbone : les forêts sont des puits de carbone. Pour ne pas amplifier l'effet de serre, il faut stopper la déforestation. Les océans absorbent également du dioxyde de carbone.

• L'énergie fossile (charbon, pétrole, gaz) produit du dioxyde de carbone. En comparaison, l'énergie nucléaire et les énergies renouvelables ne contribuent pas à l'effet de serre. Cependant, lors des négociations internationales, le nucléaire a été exclu des "mécanismes de développement propre" et n'est donc pas considéré comme une option pour lutter contre le réchauffement climatique.

À son niveau

• Faire des économies d'énergie
• Réduire ses déplacements en voiture et en avion pour utiliser moins de carburant. Utiliser des modes de déplacement alternatif moins polluants.
• Limiter l'utilisation de la climatisation. La remplacer par des moyens alternatifs
• Diminuer sa consommation de viande, de plats préparés et de surgelés
• Consommer des produits locaux pour diminuer les transports.
• Réduire ses déchets.

Voir aussi

Liens internes

• Effet de serre
• Réchauffement climatique
• Méthane
• Bilan Carbone Personnel

Liens externes

• Le réchauffement climatique : réponse à quelques questions élémentaires

Bibliographie

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