Energie et Pollution > Pourquoi le CO2 est-il si néfaste ? 03/10/2020

Le CO2 est-il si grave pour la planète ?


Comme vous le savez déjà, le CO2 est la substance émise par nos voitures la plus surveillée ... Les bonus et malus ne s'appuyant par exemple que sur lui.
Mais s'agissant d'un gaz qui n'est en aucun cas toxique pour la vie, on peut finir par douter de sa capacité à nous nuire. Face aux NOx et particules fines très agressives pour nos organismes, on pourrait se dire que le CO2 n'est qu'une problématique secondaire. Voyons donc ce qu'induit de rejeter du CO2 dans l'atmosphère et si il y a vraiment péril en la demeure. Je vais ici principalement m'appuyer sur les données fournies par Jean-Marc Jancovici / RTE.

A lire aussi : part du CO2 émis par les voitures

Quels effets a le CO2 ? Principe de l'effet de serre


Il faut vraiment avoir été déscolarisé ou avoir vécu sur une île déserte pour ne pas savoir que le CO2 provoque un réchauffement de la planète.
Comme vous le savez, il s'agit donc d'un gaz à effet de serre qui empêche l'évacuation d'une partie de la chaleur dans l'espace. Notez que sans ce phénomène (si nous n'avions pas d'atmosphère) la Terre aurait une température moyenne qui tendrait plus vers les -20 degrés.

Mécanisme du réchauffement

Pour faire simple, les rayons du soleil composés d'ondes électromagnétiques énergétiques (ex : lumière, ondes radio, micro-ondes etc.) viennent frapper le sol de la planète (70% des rayons y parviennent, les autres étant filtrés par l'atmosphère), ce qui la réchauffe.
En absorbant ces photons, les atomes du sol gagnent de l'énergie (ils sont excités) et se mettent à vibrer plus (le principe même de la chaleur). Les couches externes composées d'électrons se mettent alors à "gonfler", et ces derniers vont sur des couches électroniques plus lointaines (autour du noyau des atomes, il y a comme des rails de trains bien définies sur lesquelles les électrons circulent, il n'y a donc pas de possibilité que les électrons se trouvent entre deux rails, comme si c'était des "crans"). En chauffant ils vont sur des rails de plus en plus loin du noyau, des genres de strates autour du coyau.


Ici on a peu de gaz à effet de serre (matérialisée par la ligne bleue en haut), une partie des rayons finit rapidement par pouvoir s'échapper dans l'espace


Ici on ea plus de gaz à effet de serre (ligne plus épaisse), ce qui opacifie l'atmosphère et emprisonne d'autant plus les rayons qui passent leur temps à chauffer sol et air ...

Mécanisme du refroidissement

Cette énergie est donc absorbée par le sol (comme votre siège cuir brûlant en été) qui cherche par la suite à s'en débarrasser pour retrouver une stabilité : il s'agit tout simplement de son refroidissement. Le différentiel de température entre le sol chaud et l'air plus froid provoque une instabilité qui se corrige d'elle-même : le sol se refroidit pendant que l'air se réchauffe, le tout se stoppant quand un équilibre est atteint. C'est la même chose quand vous ouvrez une fenêtre l'hiver (les fumeurs connaissent bien le phénomène) : l'air froid s'engouffre brutalement vers l'intérieur car il y a une différence importante entre la température de l'air extérieur et intérieur (déséquilibre important). Une fois que la pièce commence à être froide, et donc que le différentiel entre température extérieure et intérieure se réduit, les choses se stabilisent et on ne sent plus de courant d'air. C'est la même chose ici, le sol perd d'autant plus de chaleur que l'air est froid par rapport au sol.


Voici une synthèse du réchauffement et du refroidissement des atomes. En premier les rayons tapent sur les atomes, ce qui excite les électrons qui gagnent alors de l'énergie. Ils vont alors sauter sur des couches électroniques plus loin de la périphérie du noyau. Quand il refroidit en étape 3, les électrons perdent de l'énergie et reviennent sur des couches électroniques plus basses. Le saut induit l'émission d'un rayon infrarouge

Effet de serre

Le refroidissement du sol s'incarne ici par l'émission d'infrarouges (ce sont toujours des ondes électromagnétiques, et de toute manière tout rayonnement  ou presque est une onde électromagnétique ...) qui repartent en direction de l'espace, rayons qui sont énergétiques et qui ont donc la capacité de chauffer tout ce qu'ils viennent frapper (la température émerge du mouvement des atomes, et donc finalement la chaleur qu'on ressent avec nos sens est une invention totalement subjective générée par notre cerveau ...). Mais avec la présence d'une atmosphère qui contient des gaz à effet de serre, ces rayons infrarouges rebondissent sur le plafond de notre atmosphère pour repartir vers le bas une nouvelle fois, ce qui va induire que le sol se réchauffera une nouvelle fois.
Sur 100% de rayons émis par le sol, moins de 10% arrivent à s'échapper et finir dans le vide intergalactique. Le reste passant son temps à ricocher du sol au plafond (atmosphère) en réchauffant l'air (gaz) situé entre les deux. Plus il y a de nuage plus il y a d'effet de serre (c'est pourquoi il fait souvent plus chaud quand le temps est gris).

Durée de vie du CO2 dans l'air ?

Etant un oxyde, il s'agit d'une molécule (formée de carbone et oxygène) extrêmement stable qui ne va jamais se détériorer par elle-même ...
Pour s'en débarrasser il faut des plantes, organismes vivants et eau pour l'absorber (la déforestation et la disparition du plancton met en panne cette machine fabuleuse et vertueuse), car dans le cas contraire ça reste ad vitam aeternam.
Le pire est que les océans recracheront le CO2 accumulé en son sein quand l'air en aura été débarrassé. C'est comme avec les vases communicants, il doit y avoir un équilibre entre air et eau. Si j'enlève le CO2 dans l'air il y aura une différence importante avec ce qui est présent dans l'eau. Le système va donc s'équilibrer en rejetant une partie du CO2 dans l'eau  vers l'air.


Globalement, il faut 100 ans pour perdre 50% du CO2 et non la totalité comme on peut le voir indiqué dans certains ouvrages. Il faut ensuite attendre 1000 ans pour qu'il ne reste que 20 à 30% de ce CO2. Puis au bout de 10 000 ans il reste encore 10% du surplus de CO2 que l'Homme a dégagé dans l'air.


Conséquence d'avoir plus de CO2 dans l'air ?

Réchauffement bête et méchant ...

Plus j'ajoute de CO2 dans l'atmosphère, plus je rend opaque cette dernière ... C'est à dire que plus j'ai de gaz à effet de serre, moins mes rayons énergétiques (infrarouges émis par le sol qui cherche à se débarrasser de son surplus d'énergie) peuvent quitter la planète. Ils vont donc d'autant plus ricocher du sol au plafond (incarnée par l'atmosphère) et donc réchauffer l'air ambiant.
Et si certains croient que cela est anecdotique, vous allez voir que le système Terre est une chose extrêmement complexe qui est réglé au millimètre.

Où en sommes-nous en terme d'émissions et de réchauffement ?

Avant d'aller plus loin, faisons le bilan comptable de notre situation actuelle.
Depuis le début de l'ère industrielle nous avons induit une augmentation de 1.2 degrés de la chaleur moyenne sur la planète (sachant qu'on sera à + 1.5 dans 20 ans même si l'humanité disparaît et n'émet plus rien), cela avec des rejets de 2 200 milliards de tonnes de CO2 dans l'atmosphère depuis cette époque.
L'objectif de nos gouvernements (objectif qui ne cherche toutefois pas à être atteint quand on voit les moyens mis en oeuvre) est de ne surtout pas dépasser 2 degrés au total, une échéance qui approche pourtant à grands pas ! Pour ne pas dépasser 2 degrés, il faut limiter nos émissions à un total de 3000 milliards de tonnes, sachant qu'on est déjà à 2200 milliards actuellement et que le rythme des émissions est plus important que jamais ...


Conséquences d'une augmentation de chaleur sur la planète

C'est ici que ça se corse et que le sujet démarre vraiment. Et comme dirait Bruce Benaman ça devient velu !

La première chose à préciser est que les conséquences d'une augmentation de température ne sont pas linéaires. C'est à dire que 2 degrés en plus est 50 fois pire que 1 degrés, et que 3 degrés de hausse est en terme de conséquences est potentiellement 10 000 fois pire que 2 degrés. L'analogie fournie par l'ingénieur est le corps humain, les conséquences d'une fièvre de 3 degrés(donc plus de 40 degrés) est bien pire qu'une autre de 1 degré (38 de fièvre). Et + 5 degrés vous tue purement et simplement ...
On peut aussi parler de l'échelle de Richter (mesure des tremblements de terre) qui elle aussi n'est pas une fonction linéaire.

Notez qu'à terme il a été estimé que les conséquences gravissimes de ce gaz impliqueront un coût de 10 000 à 600 000$ par tonne de CO2 relâchée par l'Homme. Cela implique un effondrement économique puisque chaque Français libère en moyenne par an 10 à 15 tonnes ... A ce stade l'argent ne sert plus à rien et il devient même futile de le mettre dans l'équation ...

Etude d'un cas concret


Source : Jean-Marc Jancovici

Avant de détailler techniquement certains des mécanismes, voyons l'exemple que Jean-Marc Jancovici qui montre concrètement ce que produit une différence de 4 à 5 degrés. Pour cela il suffit de regarder comment étaient les choses il y a 20 000 ans, quand le climat en Europe était plus froid de quelques degrés. On voit de manière très nette que 5 degrés sont suffisants à métamorphoser le paysage et rendre les conditions de vie très difficiles ... Océans plus bas de 120 mètres, couche de glace de 3 km sur une grande partie de l'Europe etc.
A ce moment là, les ressources limitées par cette température (plantes et animaux qui ont du mal à prospérer) ne permettaient de ne nourrir que 100 000 personnes pour tout le continent.
L'avantage de cet exemple est qu'il n'est pas spéculatif ni dépendant d'erreurs d'interprétations ou de calculs, c'est un fait avéré et factuel. Reste maintenant à deviner ce qui pourrait se produire dans l'autre sens, à savoir + 5 degrés.

Les projections liées à un réchauffement

+4 degrés


Source : Jean-Marc Jancovici

Voici illustré ce que pourrait donner une hausse de 4 degrés sur la planète.
On voit une carte qui indique, selon le lieu, le nombre de jours par an où il devient impossible de vivre en tant qu'être humain. La combinaison d'un taux d'humidité important à des températures élevées ne permettent plus à notre corps de se réguler via la transpiration (l'évaporation de l'eau induit physiquement de la fraîcheur). C'est pour cela que la bande équatoriale est particulièrement touchée, l'humidité y étant plus importante. Un humain dans un milieu ayant un taux d'humidité de 100% et une température de 35 degrés ne peut pas survivre.

+2 degrés


Source : Jean-Marc Jancovici

Ici on voit l'évolution de la pluviométrie si la température était plus haute en moyenne de 2 degrés, ce qui n'est plus très loin avec nos 1.2 actuels (1.5 dans 20 ans).
Certaines zones sont trop arrosées tandis que d'autres subiront des sècheresses. Dans les deux cas ce n'est pas bon.
Dans les zones plus chaudes, même si les précipitations restent les mêmes alors le sol sera malgré tout trop sec en raison de l'évaporation trop rapide. Nourrir toute l'humanité est compromis ...
Globalement, on atteint 20% de sècheresse en plus moyenne avec une température de +2 degrés.


On voit ici qu'à partir de 2 degrés l'insécurité alimentaire se produit, une des premières causes de conflit dans le monde.

Détails des principales conséquences d'une hausse des températures

Voyons maintenant quelques conséquences précises qu'a mène un réchauffement de l'atmosphère :

  • Rendements agricoles en chute, fortes probabilités de conflits internationaux
  • Zones devenues inhabitables à l'année
  • Multiplication des incendies (en 2040, des projections montrent que les incendies qu'on connaît sur la cote méditerranéenne existeront partout sur le territoire)
  • CO2 qui réchauffe l'atmosphère mais produit un refroidissement de la stratosphère située plus haut. Ce qui induit une modification de sa composition chimique avec la disparition de l'ozone ... Les rayons mortels UV-B pourront alors nous atteindre
  • Bouleversement des courants qui régulent la terre. Car notre planète a sa température régulée un peu à la manière de notre corps qui fait circuler le sang. Ici le JetStream va être totalement bouleversé avec des changements impossibles à prévoir (il fera alors peut-être -15 chez nous comme il pourra faire 45 degrés ...). La répartition planétaire de la planète dépend en grande partie de lui et du GolfStream (dans l'eau)
  • Fonte des glaces et augmentation du niveau de la mer qui redessine toutes les cartes du monde
  • Acidification de l'eau, car les océans absorbent le CO2 (qui s'appelle à l'origine acide carbonique) qui tue la vie et empêche par exemple le squelette des organismes en début de chaîne alimentaire de se former (ossature en calcaire)
  • Hausse des maladies en raison d'un concomitance entre la hausse des températures et du taux d'humidité (un vrai nid à virus et bactéries)
  • Fonte du permafrost qui va libérer beaucoup de méthane. Il y a alors emballement de la machine avec une sorte de fin du monde ...





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