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CO² et effet de serre

mardi 24 avril 2012 par Jean-François

 

Résumé de l’article

L’effet de serre est dû à un excès de gaz carbonique (CO²), qui "piège" une partie de la chaleur reçue du soleil.

L’excès de CO² apparaît directement lié à l’activité humaine, avec l’emploi excessif des énergies fossiles : charbon, pétrole, gaz.

L’effet de serre va entraîner une augmentation de la température moyenne de 2° (ou plus) d’ici la fin du siècle, bouleversant le climat.

Le risque d’effets catastrophiques est considérable : montée de la mer, sécheresses, cyclones..., avec des conséquences économiques et sociales très importantes.

1. Mécanismes de l’effet de serre

La température de la surface terrestre est essentiellement déterminée par l’équilibre entre :

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Echanges thermiques en surface du sol
Source : Atlas des énergies, Bertrand Barré

- L’énergie qu’elle reçoit du soleil sous forme de rayonnement visible (en jaune sur le schéma).
- L’énergie qu’elle rayonne dans l’espace sous forme de rayonnement infrarouge (en rouge sur le schéma). C’est une partie de cette énergie qui est "piégée" par l’effet de serre.

Vous pouvez cliquer sur un schéma pur l’agrandir !

Une certaine dose d’effet de serre est nécessaire, mais il en faut ni trop, ni trop peu :
- Sans effet de serre, la température moyenne de surface serait de -19° (brrrr...).
- Avec l’effet de serre adhoc (en gros celui prévalant avant l’ère industrielle), la température moyenne de surface est de 15°.
- Avec l’effet de serre actuel et qui ne cesse de croître, la température moyenne de surface s’élèverait au moins à 17° d’ici la fin du siècle (sous réserve que des mesures drastiques sont prises d’ici 2020) et vraisemblablement davantage : 18° ? 19° ?

Composition de l’air et gaz à effet de serre

Je vous rappelle que l’air est composé ainsi :
- Azote (78%)
- Oxygène (21%)
- Gaz rares divers
- Vapeur d’eau
- Dioxyde de carbone, le fameux CO²

Parmi ces gaz, ceux qui absorbent le rayonnement infrarouge et contribuent à l’effet de serre sont les suivants :
- vapeur d’eau (H²O) ;
- dioxyde de carbone (CO², soit 1 carbone + 2 oygènes) ;
- autres : méthane, protoxyde d’azote, ozone.

A noter que :
- L’eau (nuages et vapeur) est à l’origine des trois quarts de l’effet de serre. Mais elle ne pose pas vraiment problème : quand il y en a trop, il pleut !
- Le CO² est bigrement utile :
- C’est grâce à lui que les plantes peuvent pousser (en récupérant le carbone du CO², par photosynthèse).
- C’est grâce à lui que l’effet de serre existe et que la température est favorable (les 15° en moyenne).
- Mais si il y en a trop (de CO²), il y a trop d’effet de serre, et ça chauffe trop !

2. Les origines de l’excès de CO²

Les origines humaines de l’excès de CO² ne font plus guère de doutes, le "décollage" des quantités en excès (vers les années 1860) correspond bien avec le début de l’ère industrielle et l’utilisation massive du charbon, puis des autres énergies fossiles.

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La montée en charge du CO²
Source : Atlas des énergies

2.1 Production de CO² par type d’énergie

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CO² produit par type d’énergie
Source : ADEME

Toutes les énergies produisent du CO² !
Même l’hydraulique (il faut beaucoup de béton pour construire les barrages), le nucléaire, l’éolien, ... Mais à des degrés très divers, les "championnes" étant évidemment les énergies fossiles !
A noter la situation assez défavorable du photovoltaïque, due sans doute à la complexité de production (beaucoup d’énergie pour fabriquer un silicium très pur) rapporté à la faible quantité d’énergie produite..

2.2 Production de CO² par pays

Le graphique ci-après représente les émissions de CO² pour une sélection des pays les plus producteurs.

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CO² produit par pays
Source AIE 2009

On remarquera :
- La très forte progression de la Chine, de l’Inde et (dans une moindre mesure) des USA.
- La diminution dans les pays de l’ex bloc soviétique, due en fait à la récession dans ces pays (ce qui expliquerait aussi la baisse en Allemagne, après la réunification).
- La faible émission de CO² par la France, du fait de sa production électrique nucléaire.

2.3 Production de CO² par habitant

Emissions de CO² en kg par habitant, classés par ordre croissant des productions 2007

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CO² produit par habitant
Source AIE 2009

On remarquera :
- La situation peu enviable des Etats-Uniens, plus forts émetteurs de CO² de la planète.
- La situation de la Chine, qui émet peu par habitant, mais avec une forte progression entre 2000 et 2007.
- La situation de la France, faisant partie des pays développés les plus "vertueux" en termes d’émissions par habitant (avec la Suède et la Suisse).

2.4 Production de CO² par secteur d’activité

La production de CO² par secteur est très variable d’un pays à l’autre, selon son niveau de développement, son mode de production d’électricité, son niveau d’industrialisation, etc.
J’illustre ci-dessous le cas de la France

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Production de CO² par secteur d’activité
Source : Centre Interprofessionnel Technique d’Etude de la Pollution Atmosphérique

On constate que le transport routier est le principal émetteur de CO² en France.
A noter que :
- Aux USA ce serait le résidentiel-tertiaire (du fait de la prédominance d’électricité produite par les énergies fossiles).
- En Chine ce serait l’industrie. La part des transports est encore faible, mais c’est en train de changer très fortement (accès des Chinois à la voiture individuelle).

3. Comment lutter conte l’excès de CO² ?

A ma connaissance, il y a quatre méthodes :
- Planter, planter, planter ! Et ne pas déforester ! Toutes les plantes captent naturellement le CO² pour se développer (avec l’aide du soleil)
- Limiter au maximum l’emploi des énergies fossiles (charbon, pétrole, gaz) dont la combustion dégage nécessairement du CO². Plus facile à dire qu’à faire (mais une taxe carbone pourrait y aider).
- Capter le CO² produit par ces combustions (mais si, tout là haut, en haut de la cheminée...) et l’enfouir quelque part pour qu’il ne nous embête plus (par exemple dans des cavités du sous-sol). C’est possible, mais ça coûte cher (sauf si ça permet d’éviter de payer une taxe carbone).
- Remplacer les énergies fossiles par des énergies produisant peu de CO² :
- les énergies renouvelables,
- le nucléaire (vous avez dit Charybde et Scylla ?).

Le problème, c’est que, même si on fait tout ça (et on n’en prend pas le chemin), l’amélioration sera lente, très lente, et ce pour plusieurs raisons :
- Le CO² qui est déjà en excès mettra très longtemps à disparaître naturellement : plus d’un siècle.
- Le réchauffement climatique a des effets cumulatifs :
- l’eau des océans capte le CO² en le dissolvant. Si elle chauffe plus, elle en dissout moins.
- La diminution des banquises (fonte) augmente l’énergie solaire absorbée et contribue au réchauffement.
- Si le permafrost dégèle (la toundra gelée en Sibérie), il va dégager son méthane, encore plus pernicieux que le CO² pour l’effet de serre.

Bref, vous voyez que ça urge de maîtriser la transition énergétique !

4. Conséquences économiques et sociales du changement climatique

(Source : Stéphane Hallegatte, économiste et ingénieur à Météo-France, membre du GIEC)

Dans le monde
- Manque d’eau douce dans plusieurs régions du monde, notamment dans le bassin Méditerranéen, avec des conséquences sur l’agriculture et la disponibilité en eau pour la production électrique et la consommation domestique.
- Diminutions locales de la production agricole, entrainant des problèmes de sécurité alimentaire et d’exode rural.
- Montée du niveau de la mer rendant inhabitables des zones à forte densité de population, comme le bassin du Nil ou le Bangladesh. En l’absence de politique de protection, des migrations massives sont possibles, jusqu’à 200 millions de personnes en 2050 pour les études les plus pessimistes.
Les déstabilisations politiques pourraient être non négligeables dans les pays aux institutions les plus fragiles.
- Catastrophes naturelles (cyclones tropicaux, pluies intenses, etc.). Le changement climatique constituant un obstacle supplémentaire au développement des pays les plus pauvres.
- Disparition de 20 à 30% des espèces de la planète.

En Europe
- Canicules plus nombreuses ou sécheresses plus intenses ayant des conséquences humaines et économiques significatives. On estime à 70 000 le nombre de décès supplémentaires en Europe imputable à l’épisode de canicule d’août 2003.
- Inadaptation de certaines infrastructures : habitat, gestion des eaux, protection contre les inondations, production électrique, infrastructures portuaires.
Le changement climatique va demander à certains territoires de s’orienter vers de nouvelles activités (notamment en matière agricole).

Enfin les effets du changement climatique en Afrique auront très probablement des répercussions sociales et politiques en Europe.

Galerie

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