Protection de l environnement Matière FE LES GAZ À EFFET DE SERRE. Par Isabelle Coupal et Sébastien Poirier

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1 Protection de l environnement Matière FE LES GAZ À EFFET DE SERRE Par Isabelle Coupal et Sébastien Poirier Présenté à : Annette Huot, professeure Département des Techniques du milieu naturel Le mardi 5 avril 2011

2 ii TABLE DES MATIÈRES 1. INTRODUCTION 1 2. DÉVELOPPEMENT L effet de serre La vapeur d'eau (H 2 O) Le dioxyde de carbone (CO 2 ) Le méthane (CH 4 ) L oxyde nitreux (N 2 O) L ozone (O 3 ) Les hydrocarbures halogénés 6 3. CONCLUSION 7 4. BIBLIOGRAPHIE 8 Listes des figures : Figure 1. L effet de serre 2 Figure 2. Les différentes couches atmosphériques 2 Figure 3. Émissions de certains gaz à effet de serre par secteur d activité 3

3 1. INTRODUCTION L atmosphère est à la base de la vie sur terre. Il est donc bien important de connaître ses propriétés, dont l effet de serre. Contrairement aux croyances populaires, celui-ci a toujours existé, mais l humain l a rendu problématique. Dans ce présent travail, il y aura une description de ce qu est l effet de serre, des bienfaits et des problèmes que cela peut apporter, de la position des différentes couches de l atmosphère, du pourcentage des émissions de gaz à effet de serre par secteur d activité économique et une description physique de chacun de ces derniers, soient la vapeur d eau (H 2 O), le dioxyde de carbone (CO 2 ), le méthane (CH 4 ), l oxyde nitreux (N 2 O), l ozone (O 3 ) et les hydrocarbures halogénés (CFC, HCFC, HFC, PFC et SF 6 ). 2. DÉVELOPPEMENT 2.1 L effet de serre Pour simplifier son explication, on compare l atmosphère de la Terre à une couche de verre transparent. Sur notre planète, il y a donc un effet de serre parce que, tout comme avec le verre d une serre, la chaleur (rayons infrarouges) entre plus facilement qu elle ne sort. Naturellement, cet effet était là bien avant l arrivée des humains, puisqu il permet de garder la Terre à une température moyenne de 15 C. En son absence, celle-ci chuterait à -18 C! D importants écarts de températures entre le jour et la nuit seraient aussi ressentis. Il n y aurait probablement pas autant de vie sur la planète qu aujourd hui. Cependant, le problème que l on rencontre présentement est la trop grande émission de gaz qui augmentent l effet de serre, provoquant un réchauffement de la température. Cela entraîne divers problèmes colossaux comme la fonte des glaciers, la hausse du niveau des océans, les nouvelles aires de répartition de certaines espèces et les phénomènes naturels de plus en plus présents. On parle donc de changements climatiques. On voit à la figure 1, la grande quantité de rayons infrarouges du Soleil qui entrent dans l atmosphère de la Terre. Une certaine quantité réussit à ressortir ou à être reflétée, mais il y en a qui reste emprisonnée. Cela produit l effet de serre.

4 2 Figure 1. L effet de serre. (Figure dessinée par Isabelle Coupal) La figure 2 est importante pour comprendre que la couche d ozone se trouve dans la stratosphère et que nous vivons dans la troposphère. Figure 2. Les différentes couches atmosphériques. (Référence : Wikipédia, figure libre de droits d auteur)

5 3 Dans la figure 3, on remarque que les transports sont responsables de beaucoup d émission de CO 2. De plus, si on l additionne à l extraction ainsi que la distribution des énergies fossiles, nous retrouvons environ ¼ de tous les gaz à effet de serre produits par les humains. Il faudrait donc revoir notre dépendance aux énergies fossiles pour alimenter les voitures et autres moyens de transport et pour la fabrication de divers objets de la vie courante comme les matières plastiques. Figure 3. Émissions de certains gaz à effet de serre par secteur d activité. (Référence : Wikipedia, figure libre de droits d auteur)

6 4 2.2 La vapeur d'eau (H 2 O) La vapeur d eau (H 2 O) est de l eau sous forme gazeuse, inodore et incolore, et constitue le plus grand facteur de gaz à effet de serre, et ce, tout en étant naturellement présente dans l atmosphère. «L eau contribue à refroidir la surface de la Terre par l évaporation, à réfléchir l énergie du soleil (sous forme de nuages et de calottes glaciaires) et à garder la terre chaude (sous forme de vapeurs d eau).» 1 La vapeur d eau compte pour plus du deux tiers des gaz à effet de serre et elle augmente au fur et à mesure que l atmosphère se réchauffe, car la capacité de l air à retenir l évaporation est supérieure de même que la quantité d eau évaporée lorsque la température de la terre est plus chaude. La vapeur d eau absorbe le rayonnement infrarouge. Or, une augmentation de vapeur d eau dans l atmosphère causera une absorption supérieure du rayonnement infrarouge, ce qui accroîtra davantage l effet de serre. Par conséquent, l effet de serre naturel de la vapeur d eau est considéré seulement «comme une rétroaction dans le système climatique» 2, car il est peu influencé par l activité humaine. 2.3 Le dioxyde de carbone (CO 2 ) Le dioxyde de carbone est un gaz invisible, qui n a aucune odeur et qui a une saveur piquante. On le retrouvait déjà à l état naturel avant les premières industries. En effet, les végétaux s en servent pour faire de la photosynthèse. L humain produit beaucoup de gaz carbonique, ce qui fait qu on en retrouve désormais en quantité plus grande que la normale dans l atmosphère. Il est le deuxième gaz à effet de serre le plus important après la vapeur d eau. Le CO 2 est dégagé lors de la combustion, soit naturellement lors de la respiration des plantes et des animaux (dont les humains), lors des incendies forestiers ou, encore, lors des éruptions volcaniques, ou soit chimiquement dans les transports, les résidences, les industries, lors des déforestations, en agriculture et dans nos déchets et égouts. On appelle «puits de carbone» tout réservoir, naturel ou artificiel, capable de 1 Les changements climatiques, Manipuler le thermostat de la Terre, Environnement Canada, dépliant. 2 Les changements climatiques, Manipuler le thermostat de la Terre, (2008) Environnement Canada, dépliant.

7 5 stocker le dioxyde de carbone pour ainsi réduire sa quantité dans l atmosphère. Par exemple, les forêts boréales retiennent beaucoup de CO 2 et sont donc considérées comme de très bons puits de carbone. 2.4 Le méthane (CH 4 ) Le méthane (CH 4 ) est un combustible, un gaz à effet de serre naturel et artificiellement émis par l être humain. Il est inodore et incolore dans des conditions normales de température et de pression. Il se trouve à être plus léger que l air et, par conséquent, il se retrouve plus haut dans la stratosphère. On le retrouve en moins grande quantité que la vapeur d eau et le dioxyde de carbone. «Comme le dioxyde de carbone, le méthane est un gaz à effet de serre dont les molécules absorbent la chaleur essayant de s'échapper dans l'espace.» 3 Cependant, il retient beaucoup plus efficacement la chaleur. Il provient essentiellement de la décomposition de matières en milieu anaérobique. «Les sources principales sont les marécages, les rizières, les processus de digestion des animaux, l extraction des combustibles fossiles et la décomposition des ordures.» 4 Les émissions artificielles du méthane aident à augmenter l effet de serre. Depuis la révolution industrielle, sa concentration dans l atmosphère a plus que doublé, contribuant ainsi grandement au réchauffement climatique. 2.5 L oxyde nitreux (N 2 O) L oxyde nitreux peut être appelé «protoxyde d azote» ou encore «gaz hilarant». Il est invisible (incolore), mais il a une odeur et un goût sucrés. Il provient principalement du sol et des océans. Il se retrouve donc déjà dans la nature. Cependant, l humain contribue grandement à son accroissement dans l atmosphère en brûlant des combustibles fossiles et des matières organiques. Certaines pratiques agricoles utilisant des engrais faits à base d azote dégagent aussi beaucoup d oxyde nitreux. On l utilise aussi pour son effet hallucinogène, anesthésique et euphorisant à l inhalation. Il est le quatrième gaz à effet de serre le plus polluant après le H 2 O, le CO 2 et le CH 4. 3 «Atmosphere, Climate & Environment» (2011), sur le site internet de Manchester Metropolitan University. 4 Les changements climatiques, Manipuler le thermostat de la Terre, (2008) Environnement Canada, dépliant.

8 6 2.6 L ozone (O 3 ) À température ambiante, l ozone est de couleur bleu pâle et son odeur rappelle celle de l eau de javel. Dans la stratosphère (une couche de notre atmosphère), l ozone est connu pour former une couche à une hauteur allant de 13 à 40 km avec un maximum de concentration d ozone vers 24 km. Cette couche d ozone capte plus de 97% des rayons ultraviolets du Soleil. C est l ozone stratosphérique qui nous est bénéfique. Cependant, il est un gaz très nocif lorsqu il se retrouve dans la troposphère, là où nous vivons et respirons l air. Nous parlons alors d ozone troposphérique. Il peut effectivement agresser le système respiratoire des animaux (dont nous, les êtres humains) et même brûler les végétaux les plus sensibles. On peut le produire artificiellement à cause de l action des rayons UV sur des produits chimiques émis par les automobiles, industries, les centrales électriques thermiques et les incinérateurs. Il est aussi émis par des décharges électriques dans du dioxygène (O 2 ). Ainsi, il s en produit lors de l utilisation de l imprimante laser, lorsqu il y a des éclairs lors d un orage et même à partir de toute étincelle. C est pourquoi il est important de bien aérer les pièces dans lesquelles on retrouve des produits qui émettent des décharges électriques. 2.7 Les hydrocarbures halogénés Les hydrocarbures halogénés sont un groupe chimique produit par l activité humaine et composés d un halogène (brome, chlore, fluor et de carbone). Ces gaz à effet de serre sont très «puissants» pour capter la chaleur dans l atmosphère. Ils sont uniquement d origine industrielle et sont communément appelés les «gaz fluorés». Il existe cinq catégories principales d halocarbures 5 : les chlorofluorocarbures (CFC), les hydrofluorocarbures (HFC), les perfluorocarbures (PFC), les hydrochlorofluorocarbures (HCFC) et l'hexafluorure de soufre (SF 6 ). 5 «Gaz fluorés» (2011), sur le site internet Wikipedia, l Encyclopédie universelle.

9 7 «Les chlorofluorocarbures contribuent à dégrader l'ozone stratosphérique. Ils sont responsables du trou dans la couche d'ozone.» 6 Les chlorofluorocarbures sont ininflammables, extrêmement stables et inertes. Ils étaient très peu coûteux à fabriquer, avant leur interdiction, ce qui a rapidement augmenté leur concentration dans l air. En plus de contribuer au réchauffement climatique, ils ont une espérance de vie très longue, ce qui fait en sorte que, même en très infirme quantité, ils font des ravages pendant longtemps à la couche d ozone qui nous protège des rayons ultraviolets du soleil. Ils sont, par conséquent, nullement à négliger et «suscitent beaucoup d intérêt chez les groupes environnementaux». 7 Avant, on utilisait les CFC, les HFC et les HCFC dans les bombes aérosols et les extincteurs comme agents propulseurs. Ils étaient aussi présents dans l industrie de la réfrigération. Il y en avait donc beaucoup d émis par les climatiseurs, les réfrigérateurs et les congélateurs industriels ou domestiques. Les PFC et les SF 6 sont aussi utilisés pour divers autres fonctions, entre autres en alimentation (PFC) et dans les industries métallurgiques (SF 6 ). Désormais, on a prohibé l utilisation de ces gaz dans certains pays. 3. CONCLUSION Somme toute, on peut constater que l effet de serre a toujours existé. Toutefois, l humain l a rendu problématique, augmentant les quantités de gaz à effet de serre, soit la vapeur d eau (H 2 O), le dioxyde de carbone (CO 2 ), le méthane (CH 4 ), l oxyde nitreux (N 2 O), l ozone (O 3 ) et les hydrocarbures halogénés (CFC, HCFC, HFC, PFC et SF 6 ) de façon significative dans l atmosphère. Cela entraîne donc le problème de l augmentation de la température moyenne sur Terre et les changements climatiques. Il faut souhaiter que le Protocole de Kyoto, qui a comme mandat de diminuer la production de gaz à effets de serre 8, soit pris plus au sérieux par les habitants de la planète, car ce qu il se produit présentement est très grave aux points de vue écologique et santé. 6 «Hydrocarbures halogènes» (2011) sur le site internet Wikipedia, l Encyclopédie universelle. 7 «Gaz fluorés» (2011), sur le site internet Wikipedia, l Encyclopédie universelle. 8 «Le Protocole de Kyoto» (2011) sur le site internet UNFCCC.

10 8 4. BIBLIOGRAPHIE Sites Internet «Atmosphere, Climate & Environment» (2011), sur le site internet de Manchester Metropolitan University. Page web consultée le 19 mars «Effet de serre» (2011), sur le site internet Wikipedia, l Encyclopédie universelle. Page web consultée le 19 mars «Émission de CO 2» (2010), sur le site internet Verdura. Page web consultée le 19 mars «Le Protocole de Kyoto» (2011), sur le site internet UNFCC. Page consultée le 19 mars «Les changements climatiques : l effet de serre» (2011), sur le site internet Défi Climat. Page web consultée le 19 mars «L oxyde nitreux (N 2 O)» (2011), sur le site internet de l Université Laurentienne. Page web consultée le 19 mars Case+Study/Glossary/nitrous+oxide+(N2O).htm?Laurentian_Lang=fr-CA Documents Questions fréquemment posées au sujet de la science du changement climatique, mise à jour 2008, Section de l évaluation et de l intégration scientifiques, Direction générale des sciences et de la technologie, Environnement Canada, Toronto (Ontario), 57 pages. Les changements climatiques, Manipuler le thermostat de la Terre, (2008) Environnement Canada, dépliant.