La pollution du CO2

Partie gérée par Anne.

La pollution au dioxyde de carbone

Le dioxyde de carbone ou CO2 est un constituant naturel de l’atmosphère. Sa concentration dans l’atmosphère a pourtant vu une augmentation continue et accélérée. Cette augmentation est uniquement d’origine humaine. Actuellement, l’augmentation du CO2 est de 0,5 % par an.

Or, à l’échelle des ères géologiques, la fluctuation du taux de CO2 atmosphérique a toujours été accompagnée de variations climatiques. On ne peut qu’être inquiet lorsqu’on constate que sous l’action des hommes, l’augmentation de dioxyde de carbone entre 1950 et 1990 est du même ordre de grandeur l’augmentation de dioxyde de carbone de -10 000 av J.C aux années 1900.Il s’agit là selon toute probabilité, de la plus grande menace d’accidents climatiques qui pèse sur de nombreuses zones de notre planète durant le prochain siècle.

Pour aborder le problème de la pollution au dioxyde de carbone nous verrons dans une première partie : pourquoi le CO2 est il nocif dans l’atmosphère ? Puis nous étudierons Comment l’activité humaine provoque la formation du CO2 ?


- Pourquoi le CO2 est il nocif dans l’atmosphère ?

Le danger principal de la présence trop importante du CO2 dans l’atmosphère est qu’il est l’un des gaz responsable de l’effet de serre.
Le mécanisme de l’effet de serre est le suivant :
L’atmosphère laisse passer le rayonnement du soleil dans le domaine du visible. Ce rayonnement vient frapper le sol. La surface de la terre réchauffée émet alors un rayonnement Infrarouge qui est en partie piégée par la présence de gaz au niveau de la troposphère ( 0 à 12 km d’altitude). Ces gaz sont principalement le CO2 et la vapeur d’eau. Il résulte de ce phénomène une isolation et un réchauffement accru de la planète.
Ce réchauffement de la planète, s’il est trop important, peut être dangereux à différents niveaux :
Tout d’abord, il peut produire une augmentation mécanique du volume d’eau de mer par dilatation et par la fonte des calottes glaciaires qui engloutirait les terres basses (les îles Coralliennes et Maldives sont les premières menacées.)
D’autre part la mer absorbant le CO2 atmosphérique voit son pH diminuer. Ce qui empêche au phytoplancton de fabriquer son squelette et ses coquilles par la diminution de des ions carbonate. Or le phytoplancton produit 80 % du dioxygène que nous respirons et absorbe l’essentiel du CO2 dissous dans l’eau de mer.
L’augmentation de la pluviométrie, la modification des courants marins, l’augmentation des incendies de forêts sont autant de conséquences du réchauffement de la planète.

-Comment l’activité humaine est à l’origine de l’augmentation du CO2 dans l’atmosphère ?

Le CO2 anthropique a deux origines :

● 3/4 proviennent de la combustion de carburants fossiles (pétrole, charbon et gaz naturel) qui libère de l’énergie, mais qui libère aussi du CO2 et du SO2.

● 1/4 provient de la destruction des forêts tropicales.

● Les combustibles fossiles :

Ce sont des combustibles produits à partir de roches issus de la fossilisation d’éléments organiques. Ils se séparent en trois catégories :

Le charbon : Combustible fossile solide formé depuis des millions d’années par la décomposition de la végétation. Quand des couches compactes sont chauffées, les dépôts se transforment en charbon. Le charbon est assez abondant. Il est généralement extrait des mines. Le charbon est surtout utilisé par les pays en voie de développement pour produire leur énergie car le pétrole et le gaz naturel sont trop chers. Sa réaction de combustion est :
C(s) + O2(g)  CO2(g)

Le pétrole : C’est un liquide formé de microorganismes marins déposées dans les fonds marins. Après des millions d’années les dépôts ont terminé dans les roches et les sédiments où le pétrole est emprisonné dans de petits espaces. Il est extrait par des plateformes de forage. Le pétrole est le combustible fossile le plus utilisé. Constitué de nombreux composés organiques qui sont transformés dans des procédés de raffinage. Il n’est présent qu’à certains endroits sur terre. Sa formule générale est C10H22 et sa réaction de combustion est :
2C10H22(l) + 31O2(g)  20 CO2(g) + 22H2O(l)

Le gaz naturel: Comme le pétrole, il est formé de restes de microorganismes marins. C’est un relativement nouveau type de source d’énergie. L’utilisation du gaz naturel dépasse depuis peu l’utilisation du charbon dans les pays développés. Son utilisation est limité et il est donc susceptible de s’épuiser. Il est principalement formé de méthane CH4, il est présent sous forme compressée a des grandes profondeurs. Il est ramené à la surface par forage. Les réserves en gaz naturel sont plus également distribuées que celles en pétrole sa réaction de combustion s’écrit :
CH4(g) + 2O2(g)  CO2(g) + 2H2O(l)


● La déforestation:

La destruction des forêts tropicales est causée par deux types de besoins des populations situées à côté de celles-ci. Ces populations connaissent une grande croissance démographique et ont un niveau de vie faible. C’est pourquoi la déforestation permet de régler leurs besoins :
- de terres consacrées à l’agriculture de subsistance.
- de bois pour la construction de leur maisons et cuir leurs aliments.
Les trois grands sites de déforestation sont :
1- Le Kongo, le Cameroun Brazzaville et la république centrafricaine qui exploitent le bois de la forêt.
2-Le Brésil qui plante des cannes à sucre pour fabriquer de l’éthanol qui servira de carburant local ou sera exporté.
3- L’Indonésie qui déforeste à tout va pour planter des palmiers à huile dont l’huile de palme sert de carburant.

L’impact de la déforestation sur l’augmentation du CO2 dans l’atmosphère se fait à deux niveaux :
1- Les forêts tropicales absorbent le plus le CO2 de l’air que nous émettons. En effet, une forêt ancienne dite primaire absorbe 2 à 3 fois plus de CO2 qu’une forêt récemment plantée et en début de croissance, d’où une perte difficile à compenser.

2- La dégradation des arbres morts génère du CO2 dans l’atmosphère.

Pour conclure L’augmentation du CO2 atmosphérique résulte du déséquilibre en termes de flux de carbones émis et absorbé.
La photosynthèse terrestre absorbe 1 à1,5 gigatonnes de CO2 par an et la photosynthèse et autres processus océaniques absorbent 3 gigatonnes par an alors que le déstockage global d’énergie en produit environ 5 gigatonnes par an et la déforestation 1,5 à 2 gigatonnes par an.
Il y a donc toujours un excèdent de CO2.
Sans la déforestation, cet excèdent de CO2 serait réduit de 2/3 et un effort important d’économie d’énergie pourrait combler le reste.

Pollution au CO2
Introduction :
Le dioxyde de carbone ou CO2 est un constituant naturel de l’atmosphère. Sa concentration dans l’atmosphère a pourtant vue une augmentation continue et accélérée. Cette augmentation est uniquement d’origine humaine. Actuellement, l’augmentation du CO2 est de 0,5 % par an.
Or à l’échelle des ères géologiques, la fluctuation du taux de CO2 atmosphérique a toujours été accompagnée de variations climatiques. On ne peut qu’être inquiet lorsqu’on constate que sous l’action des hommes, l’augmentation de dioxyde de carbone entre 1950 et 1990 est du même ordre de grandeur que l’augmentation de dioxyde de carbone de -10 000 av J.C aux années 1900.Il s’agit là selon toute probabilité, de la plus grande menace d’accidents climatiques qui pèse sur de nombreuses zones de notre planète durant le prochain siècle.
Pour aborder le problème de la pollution au dioxyde de carbone nous verrons dans une première partie : Pourquoi le CO2 est il dangereux dans l’atmosphère ? Puis nous étudierons comment l’activité humaine provoque la formation du CO2 ?


I- Pourquoi le CO2 est il néfaste dans l’atmosphère ?

Le danger principal de la présence trop importante du CO2 dans l’atmosphère est qu’il est l’un des principaux gaz responsable de l’effet de serre.
Le mécanisme de l’effet de serre est le suivant :
L’atmosphère laisse passer la plus grande partie du rayonnement solaire. Ce rayonnement vient frapper le sol. La surface de la terre réchauffée par ce rayonnement émet alors un rayonnement Infrarouge qui est en partie piégé par la présence de gaz au niveau de la troposphère (0 à 12 km d’altitude). Ces gaz sont principalement le CO2 et la vapeur d’eau. Il résulte de ce phénomène une isolation et un réchauffement accru de la planète.
Ce réchauffement de la planète, s’il est trop important, peut être dangereux à différents niveaux :
Tout d’abord, il peut produire une augmentation mécanique du volume d’eau de mer par dilatation et par la fonte des calottes glaciaires qui engloutirait les terres basses (les îles Coralliennes et Maldives sont les premières menacées.)
D’autre part la mer absorbant le CO2 atmosphérique voit son pH diminuer. Ce qui empêche au phytoplancton de fabriquer son squelette et ses coquilles par la diminution des ions carbonates (devenus hydrogénocarbonates). Or le phytoplancton produit 80 % du dioxygène que nous respirons et absorbe l’essentiel du CO2 dissous dans l’eau de mer.

II- Comment l’activité humaine est à l’origine de l’augmentation du CO2 dans l’atmosphère ?

Le CO2 anthropique a deux origines :
● 3/4 proviennent de la combustion de carburants fossiles (pétrole, charbon et gaz naturel) qui libère de l’énergie, mais qui libère aussi du CO2 et du SO2.

●1/4 provient de la destruction des forêts tropicales.

a- Les combustibles fossiles :

Ce sont des combustibles produits à partir de roches issus de la fossilisation d’éléments organiques. Ils se séparent en trois catégories :

Le charbon : Combustible fossile solide formé depuis des millions d’années par la décomposition de la végétation. Quand des couches compactes sont chauffées, les dépôts se transforment en charbon. Le charbon est assez abondant. Il est généralement extrait des mines. Le charbon est surtout utilisé par les pays en voie de développement pour produire leur énergie car le pétrole et le gaz naturel sont trop chers. Sa réaction de combustion est :
C(s) + O2(g)  CO2(g)

Le pétrole : C’est le combustible fossile le plus utilisé dans le monde. Il est formé par la décomposition de microorganismes marins déposés au fond des océans. Avec le temps, ils se sont accumulés et se sont mélangés à la boue et au limon pour former des couches de sédiments riches en matière organique, le kérogène. Celui-ci a pu se former grâce à la décomposition des matières organiques par des bactéries. Il est alors disséminé dans une masse minérale, la roche mère, sous forme de petits filets. Les sédiments s’enfoncent dans le sol sous l’effet de la tectonique des plaques. Avec l’augmentation géothermique, la température s’est élevée et a entraîné une décomposition interne des matières organiques en substances plus simples, les hydrocarbures. Cette décomposition s’appelle la pyrolyse. Le pétrole brut est formé. Relativement léger, le pétrole brut remonte à la surface de la terre par migration lente à travers des couches géologiques poreuses. Lorsqu’il rencontre des couches imperméables, une accumulation se forme d’où le nom pétrole (de Petra oléum qui signifie huile de roche.). Dans la partie supérieure de ces poches, du gaz naturel (plus léger) s’accumule alors que les roches des parties inférieures de ce gisement sont remplies d’eau. Les gisements de pétrole sont très localisés l’essentiel se trouve autour du golf persique. On trouve aussi d’autres gisements importants sous la mer. On trouve dans le pétrole des alcanes alcènes alcynes et cycloalcanes.
En prenant un alcane de formule brut C10H22 et sa réaction de combustion est :
2C10H22(l) + 31O2(g)  20 CO2(g) + 22H2O(l)

Le gaz naturel: Comme le pétrole, il s’agit d’un combustible fossile constitué d’un mélange d’hydrocarbures présents naturellement dans les roches poreuses sous forme de gaz. C’est un relativement nouveau type de source d’énergie. L’utilisation du gaz naturel dépasse depuis peu l’utilisation du charbon dans les pays développés. Son utilisation est limitée car il est susceptible de s’épuiser. Il est principalement formé de méthane CH4, présent sous forme comprimée à des grandes profondeurs. Il est ramené à la surface par forage. Les réserves en gaz naturel sont plus également distribuées que celles en pétrole sa réaction de combustion s’écrit :
CH4(g) + 2O2(g)  CO2(g) + 2H2O(l)


b) La deforestation:

La destruction des forêts tropicales est causée par deux types de besoins des populations situées à côté de celles-ci. Ces populations connaissent une grande croissance démographique et ont un niveau de vie faible. C’est pourquoi la déforestation permet de régler leurs besoins :
- de terres consacrées à l’agriculture de subsistance.
- de bois pour la construction de leur maisons et cuir leurs aliments.
Les trois grands sites de déforestation sont :
1- Le Kongo, le Cameroun Brazzaville et la république centrafricaine qui exploitent le bois de la forêt.
2-Le Brésil qui plante des cannes à sucre pour fabriquer de l’éthanol qui servira de carburant local ou sera exporté.
3- L’Indonésie qui déforeste à tout va pour planter des palmiers à huile dont l’huile de palme sert de carburant.

L’impact de la déforestation sur l’augmentation du CO2 dans l’atmosphère se fait à deux niveaux :
1- Les forêts tropicales absorbent le CO2 de l’air que nous émettons. Elles absorbent environ 1/5 des émissions de CO2 que nous produisons dans le monde.
2- La dégradation des arbres morts génère du CO2 dans l’atmosphère.

Pour conclure, l’augmentation du CO2 atmosphérique résulte du déséquilibre en termes de flux de carbones émis et absorbé.
La photosynthèse terrestre absorbe 1 à1,5 gigatonnes de CO2 par an et la photosynthèse et autres processus océaniques absorbent 3 gigatonnes par an alors que le déstockage global d’énergie en produit environ 5 gigatonnes par an et la déforestation 1,5 à 2 gigatonnes par an.
Il y a donc toujours un excèdent de CO2.
Sans la déforestation, cet excèdent de CO2 serait réduit de 2/3 et un effort important d’économie d’énergie pourrait combler le reste.













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