Gaz à effet de serre

Les gaz à effet de serre sont des gaz dont les propriétés physiques sont telles que leur présence dans l'atmosphère terrestre contribue à un effet de serre à la surface de la Terre (voir aussi réchauffement climatique).

Les principaux gaz à effet de serre sont la vapeur d'eau, le dioxyde de carbone, le méthane, l'oxyde nitreux (ou protoxyde d'azote) et l'ozone.

Les gaz à effet de serre industriels incluent les halocarbones lourds (fluorocarbones chlorés), CFC, molécules de HCFC-22 comme le fréon et le perfluorométhane et l'hexafluorure de soufre (SF₆).

Le mécanisme de l'effet de serre

Les gaz à effet de serre sont transparents à certaines longueurs d'onde des rayonnements solaires, ce qui permet à ces derniers de pénétrer profondément dans l'atmosphère ou jusqu'à la surface du globe. La partie du rayonnement absorbée par la Terre lui apporte de la chaleur, qu'elle restitue à son tour en direction de l'atmosphère sous forme de rayons infrarouges. Les gaz à effet de serre et les nuages empêchent une partie des rayonnements infrarouge de s'échapper, emprisonnant ainsi la chaleur près de la surface du globe, où elle réchauffe l'atmosphère basse. L'altération de la barrière naturelle des gaz atmosphériques peut augmenter ou réduire la température moyenne de la Terre.

Émission de gaz à effet de serre

La concentration de certains gaz à effet de serre a augmenté au fil des années, principalement à la suite d'activités humaines, comme :

• Utilisation de combustibles fossiles, ce qui augmente les concentrations en dioxyde de carbone ;
• Elevage de bovins et d'ovins, ce qui augmente la production de méthane ;
• Utilisation des CFC dans les systèmes de réfrigération et climatisation.
• Le dioxyde de carbone est le sujet du Protocole de Kyoto (voir aussi hypothèse du réchauffement climatique.
• L'oxyde nitreux et le méthane sont également pris en compte dans les accords internationaux, mais pas l'ozone.

Augmentation des gaz à effet de serre dans l'atmosphère

Depuis le début de la révolution industrielle, la concentration de nombreux gaz à effet de serre a augmenté.

• le dioxyde de carbone a augmenté de 30 %, passant de 278 000 à 358 000 parties par milliard en volume ;
• le méthane est passé de 700 à 1721 parties par milliard en volume ;
• l'oxyde nitreux a augmenté de 15 %, de 275 à 311 parties par milliard en volume ;
• les CFC-12 sont passés de 0 à 0,503 parties par milliard en volume ;
• les HCFC-22 sont passés de 0 à 0,105 parties par milliard en volume ;
• le perfluorométhane est passé de 0 à 0,070 parties par milliard en volume ;
• l'hexafluorure de soufre est passé de 0 à 0,032 parties par milliard en volume.

(Source : Rapport de forçage radiatif de l'IPCC -- 1994)

Mesure des émissions

Il existe plusieurs gaz à effet de serre dont la nocivité est différente. Plutôt que de mesurer les émissions de chaque gaz, on utilise une unité commune : l'équivalent CO₂ ou l'équivalent carbone.

L'équivalent CO₂ est aussi appelé potentiel de réchauffement global (PRG). Il vaut 1 pour le dioxyde de carbone qui sert de référence. Le potentiel de réchauffement global d'un gaz est le facteur par lequel il faut multiplier sa masse pour obtenir une masse de CO₂ qui produirait un impact équivalent sur l'effet de serre. Par exemple, le méthane a un PRG de 23, ce qui signifie qu'il a un pouvoir de réchauffement 23 fois supérieur au dioxyde de carbone.

Pour l'équivalent carbone, on part du fait qu'un kg de CO₂ contient 0,2727 kg de carbone. L'émission d'un kg de CO₂ vaut donc 0,2727 kg d'équivalent carbone. Pour les autres gaz, l'équivalent carbone vaut :
équivalent carbone = PRG x 0,2727
On peut noter que la combustion d'une tonne de carbone correspond bien à l'émission d'une tonne équivalent carbone de CO₂.

Cette unité de mesure est très utile pour déterminer les émissions produites par une entreprise par exemple. On peut ainsi réaliser un bilan global qui prend en compte les émissions directes (combustions, consommation d'énergie, transports) et indirectes (fabrication et transport des produits sous-traités).

Durée de séjour et potentiel de réchauffement global

Les gaz à effet de serre, une fois dans l'atmosphère, n'y restent pas éternellement. Ils peuvent en être extraits de plusieurs manières :

• par un phénomène naturel (la pluie et la condensation retirent la vapeur d'eau de l'atmosphère) ;
• par une réaction chimique intervenant dans l'atmosphère (le méthane, par exemple, réagit avec les radicaux hydroxyle naturellement présents dans l'atmosphère pour créer du CO2) ;
• par une réaction chimique intervenant à l'interface entre l'atmosphère et la surface du globe (le CO2 est réduit par photosynthèse par les végétaux, ou est dissout dans les océans pour former des ions bicarbonate et carbonate (le CO2 est chimiquement stable dans l'atmosphère)) ;
• par des rayonnements : par exemple, les rayonnements électromagnétiques émis par le soleil et les rayonnements cosmiques « brisent » les molécules dans les couches supérieures de l'atmosphère. Une partie des halocarbones disparaissent de cette manière (ils sont généralement trop stables pour disparaître par réaction chimique dans l'atmosphère).

Hormis la vapeur d'eau, qui est évacuée en quelques jours, les gaz à effet de serre mettent très longtemps à quitter l'atmosphère. Étant donné la complexité du système atmosphérique, il est difficile de connaître la durée exacte de leur séjour. Voici toutefois quelques estimations de leur durée de séjour, c'est-à-dire le temps nécessaire pour qu'ils disparaissent de l'atmosphère.

Notes :

1. Source : GIEC

2. aussi nommé perfluorométhane

Cela signifie que même si on arrêtait complètement d'émettre des gaz à effet de serre, les gaz déjà émis continueraient d'agir pendant plusieurs siècles.

Voir aussi

• bilan radiatif de la Terre
• effet de serre
• réchauffement global

See also: Gaz à effet de serre, 1994, Atmosphère de la Terre, Bicarbonate, Bilan radiatif de la Terre, Bovin, CFC, Carbonate