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Tout comprendre sur les gaz à effet de serre (GES)
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Au vu de l’urgence climatique que nous vivons actuellement, les gaz à effet de serre (GES) sont perçus - à raison - comme LA menace à éradiquer.
Pour preuve : en 2019, les émissions de GES liées aux activités humaines s’élevaient à 59 milliards de tonnes de CO2. Des émissions trop élevées pour garantir un futur vivable.
Principalement responsables du réchauffement climatique - notamment le carbone (CO2) et le méthane (CH4) - les GES ont à l’origine un rôle bénéfique autant pour l’environnement que pour les humains.
Qu’est-ce qu’un gaz à effet de serre ? Quels sont les différents gaz existants ? Sont-ils tous nocifs pour l’environnement ? On vous dit tout dans cet article.
Qu’est-ce qu’un gaz à effet de serre ?
Gaz à effet de serre, définition
Un gaz à effet de serre est un composant gazeux pouvant être naturellement présent dans l’atmosphère - à l’image de la vapeur d’eau, du CO2, etc. - ou issu des activités humaines - l’ensemble des gaz fluorés, par exemple.
Leur fonction ? Absorber et retenir les rayonnements du soleil en vue :
- de réguler le climat ;
- de rendre la vie possible sur Terre.
C’est ce qu’on appelle l’effet de serre.
Zoom sur l’effet de serre
Un gaz à effet de serre constitue donc l’élément principal du phénomène naturel appelé « l’effet de serre ».
“ Pourquoi cette appellation ? Tout simplement parce que cet effet est semblable à une serre de jardinerie qui empêche les rayons infrarouges de pénétrer à l’intérieur. ”
Comment fonctionne cet effet ?
Les gaz naturellement présents dans l’atmosphère retiennent une partie des rayonnements solaires (70 %), avant de renvoyer l’énergie restante dans l’espace (30 %). Ce qu’on appelle « l’effet albédo ».
La chaleur solaire est absorbée par le sol, qui émet des rayons infrarouges, eux-mêmes absorbés dans l’atmosphère par les gaz à effet de serre. Ce processus permet ainsi de créer de la chaleur nécessaire à notre survie.
Ce procédé permet donc de réguler le climat, puisque sans cet échange, la température moyenne de la planète serait de - 18 °C au lieu des + 15 °C actuels.
De plus, la concentration des gaz est stabilisée dans l’atmosphère grâce à leur absorption - notamment du carbone - dans des puits naturels (océans, forêts et sols) à raison de 9,5 à 11 gigatonnes de CO2 chaque année.
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Principaux responsables du réchauffement climatique
Bien qu’ils soient nécessaires à notre survie, les gaz à effet de serre ont désormais un effet néfaste aussi bien sur l’environnement que sur les hommes. Émis en excès dans l’atmosphère, les gaz augmentent la température moyenne de la planète, donnant ainsi lieu à nombre de dérèglements climatiques (dont le réchauffement).
C’est ce qu’on appelle « l’effet de serre additionnel ».
En cause ? La quantité impressionnante de rejets issue des activités humaines depuis la révolution industrielle.
Ces rejets proviennent principalement de :
- la combustion des énergies fossiles (pétrole, charbon et gaz) ;
- l’usage d’engrais ;
- l’élevage ;
- les procédés industriels et l’usage de gaz artificiels - comme l’halocarbure présent dans les systèmes de climatisation et les bombes aérosols ;
- la déforestation.
Depuis cette période, les émissions de GES se sont multipliées, augmentant ainsi les concentrations mondiales des gaz anthropiques. La planète doit absorber une part plus importante d’énergie solaire, ce qui n’est pas sans impact sur l’équilibre climatique.
On peut notamment citer la multiplication de violents événements météorologiques (incendies, inondations, sécheresses, canicules, etc.), l’acidification des océans ou la fonte du permafrost qui relâche de grandes quantités de CO2 et de méthane.
“ Les experts du GIEC sont catégoriques :« les activités humaines sont à l’origine du changement climatique ». La preuve la plus flagrante reste l’augmentation de la température moyenne de la planète de + 1,1 °C depuis l’ère industrielle. ”
Quels sont les principaux GES ?
La vapeur d’eau (H2O)
Apparu avant même l’apparition de l’Homme, la vapeur d’eau est un gaz à effet de serre naturel créé suite à l’évaporation de l’eau se trouvant à la surface de la Terre.
Il s’agit du gaz le plus présent dans l’atmosphère puisqu’il occupe entre 0,4 et 4 % du volume atmosphérique. Toutefois, il participe peu au réchauffement climatique puisqu’il s’évapore en quelques jours seulement.
Le dioxyde de carbone (CO2)
Le CO2 est produit de deux manières différentes :
- par la décomposition naturelle des matières végétales ou animales - dont les émissions sont ensuite absorbées par les plantes lors du processus de photosynthèse ;
- par les activités humaines - dont le surplus d’émission est notamment issu de la combustion des énergies fossiles et des déforestations tropicales. À titre d’exemple, entre 1750 et 2019, la concentration de CO2 a augmenté de plus de 45 %.
“ À l’heure actuelle, le carbone est le principal responsable du réchauffement climatique (65 %). ”
Le méthane (CH4)
Responsable de 15 % de l’effet de serre actuel, le méthane est créé :
- par la décomposition de matières végétales en milieux humides (marécages, marais, etc.) ;
- par les activités humaines, particulièrement l’agriculture (les rizières ou la fermentation dans l’intestin des ruminants), le traitement des déchets ménagers, les procédés industriels, l’exploitation, la distribution et la consommation de gaz naturel.
“ Tout comme le carbone, le méthane joue un rôle clé dans l’accélération du réchauffement climatique. Entre 1750 et 2005, la concentration de ce gaz a augmenté de 150 %. ”
Le protoxyde d’azote (N2O)
Le protoxyde d’azote - aussi appelé « gaz hilarant » - est également produit par les activités humaines. En cause ? L’agriculture, l’industrie chimique, la combustion d’énergies fossiles, ainsi que l’utilisation d’engrais.
“ Ce gaz est responsable de 5 % de l’effet de serre. Sa concentration est actuellement supérieure de 16 % à celle de 1750. ”
L’ozone (O3)
L’ozone est présent sous deux formes :
- il est naturellement présent dans la stratosphère (située à une altitude entre 10 et 50 km), l’ozone forme une couche - « la couche d’ozone » - protégeant la planète des rayons ultraviolets (UV) du soleil. Toutefois, cette couche se désintègre à cause des substances produites par les activités humaines - notamment les gaz présents dans les aérosols ;
- il est créé dans la troposphère - c’est-à-dire la couche la plus basse de l’atmosphère située entre le sol et à 10 km d’altitude - suite à une réaction chimique entre la chaleur solaire et les substances à l’origine de la pollution de l’air. Suite à ce mélange, il renforce l’effet de serre, est nocif pour la santé et impacte les cultures agricoles.
“ Ce gaz à effet de serre engendre 10 % de l’effet de serre anthropique. ”
Les gaz fluorés
Étant des gaz industriels - donc uniquement créés par l’homme - les principaux gaz fluorés sont au nombre de quatre :
- les HFC (les hydrofluorocarbures) ;
- les PFC (les perfluorocarbures) ;
- le SF6 (l’hexafluorure de soufre) ;
- le NF3 (le trifluorure d’azote).
Ces derniers sont issus des aérosols, des systèmes de refroidissement (réfrigération ou air conditionné), des mousses et des extincteurs et ont une très forte capacité d’absorption des infrarouges.
Seul le SF6 est utilisé dans les doubles vitrages et le NF3 - un gaz particulièrement toxique - provient de la fabrication de composants électroniques à l’image des écrans LCD.
Comment calculer l’implication des gaz à effet de serre dans le réchauffement climatique ?
Afin de rendre compte de l’implication de chaque gaz envers le réchauffement climatique, on calcule leur pouvoir ou leur potentiel de réchauffement global - PRG ou GWP pour « Global Warming Potential » en anglais.
Autrement dit, on mesure leur capacité à intercepter et à renvoyer l’énergie vers la Terre selon sa durée de vie - estimée à 100 ans.
Cette mesure s’exprime en tonnes d’équivalent CO2, selon un coefficient précis :
- 1 pour le carbone (CO2) ;
- 25 pour le méthane (CH4) ;
- 298 pour le protoxyde d’azote (N2O) ;
- 23 900 pour l’hexafluorure de soufre (SF6) ;
- 17 200 pour le trifluorure d’azote (NF3) ;
- 140 à 11 700 pour les hydrofluorocarbures (HFC) ;
- 6 500 à 9 200 pour les perfluorocarbures (PFC).
“ Pour faire simple : l’émission d’un kilo de méthane équivaut à l’émission de 25 kg de CO2 sur un siècle dans l’atmosphère. De fait, le méthane est 25 fois plus puissant que le CO2 pour l’effet de serre. ”
Peut-on diminuer l’impact des gaz à effet de serre sur l’environnement ?
Faire face à la longévité des gaz à effet de serre dans l’atmosphère
On ne va pas vous mentir : il semble compliqué de retrouver l’équilibre climatique nécessaire pour stopper le réchauffement climatique. En effet, les gaz à effet de serre mettent longtemps à s’évaporer dans l’atmosphère.
Dans le détail, il faut :
- 100 ans pour faire disparaître les émissions de CO2 anthropiques de l’atmosphère ;
- 12 ans pour le méthane ;
- 120 ans pour le protoxyde d’azote ;
- plus de 50 000 ans pour certains gaz halogénés.
“ À savoir : la hausse progressive des températures que nous vivons actuellement provient majoritairement de l’ère industrielle. De fait, les émissions que nous émettons aujourd’hui se trouveront encore dans l’atmosphère dans un siècle. ”
Réduire nos émissions de GES
Fort heureusement, nous pouvons - et devons - limiter notre impact pour garantir une planète vivable les générations futures.
Il est bel et bien possible de limiter le réchauffement climatique en réduisant dès aujourd’hui nos émissions mondiales de GES - qui s’élevaient encore à 59 milliards de tonnes de CO2 en 2019 - et dans l’idéal atteindre la neutralité carbone.
Dans le détail :
- 34 % des émissions proviennent du secteur de l’énergie ;
- 24 % de l’industrie ;
- 22 % de l’agriculture ;
- 15 % des transports ;
- 6 % du logement.
“ Selon le dernier rapport du GIEC, pour maintenir la température à + 1,5 °C comme déterminé dans l’Accord de Paris, nous devons impérativement réduire les émissions mondiales de GES de 43 % d’ici 2030 par rapport aux niveaux de 2019. Les émissions de carbone, quant à elles, doivent être réduites de moitié d’ici 2030 et atteindre le zéro émission nette en 2050. ”
À ce titre, le GIEC propose plusieurs solutions pour y parvenir :
- le développement accéléré des énergies renouvelables ;
- la réalisation d’économies d’énergie ;
- le stockage de l’électricité ;
- l’utilisation de l’hydrogène, de la biomasse et des biogaz ;
- le développement des technologies de capture et de stockage de CO2 et de captage direct des GES dans l’air - bien qu’étant une solution de dernier recours.
Sans compter que chacun peut agir à son niveau en diminuant sa consommation de viande, en empruntant des transports vertueux, en réduisant la production de déchets ou en maîtrisant sa consommation d’énergie.
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Intégrer les gaz à effet de serre dans la législation
Entré en vigueur en 2005, le protocole de Kyoto est le premier engagement à prendre en compte l’impact néfaste de six gaz à effet de serre sur l’environnement et à fixer un objectif de réduction de 5,2 % entre 2008 et 2012.
D’autres réglementations ont suivi ce premier grand engagement à l’image de l’Accord de Paris. Signé en 2015 par 190 pays et l’Union européenne (UE), l’objectif est de réduire les émissions de CO2 en vue de limiter le réchauffement climatique à + 1,5 °C d’ici 2050.
En se basant sur cet accord naît le Pacte vert, qui a pour ambition de rendre l’Europe climatiquement neutre d’ici 2050.
En France, le gouvernement a initié la Stratégie Nationale Bas-Carbone (SNBC) au sein de la Loi de Transition Énergétique pour la Croissance Verte (LTECV) afin d’amorcer des changements de taille dans notre quotidien.
“ L’objectif ? Effectuer la transition vers une économie bas-carbone, circulaire et durable en vue d’atteindre la neutralité carbone à l’horizon 2050. ”
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