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Les gaz à effet de serre et les émissions anthropiques

Les gaz à effet de serre et les émissions anthropiques

Les gaz à effet de serre, tels que le dioxyde de carbone (CO2), le méthane (CH4) et le protoxyde d'azote (N2O), sont des composés qui piégent la chaleur dans l'atmosphère terrestre, renforçant l'effet de serre naturel et contribuant au réchauffement climatique. Les émissions anthropiques désignent les rejets de ces gaz provenant d'activités humaines, notamment la combustion de combustibles fossiles, l'agriculture, et la déforestation. Ces émissions altèrent la composition atmosphérique et accélèrent les changements climatiques globaux.

Les émissions anthropiques : définition et problématique

Les émissions anthropiques de gaz à effet de serre désignent les émissions de gaz qui intensifient l'effet de serre et qui sont directement liées aux activités humaines. Parmi ces gaz, on retrouve principalement le dioxyde de carbone (CO2), issu de la combustion des combustibles fossiles comme le charbon, le pétrole et le gaz naturel, ainsi que le méthane (CH4), émis par les pratiques agricoles et la gestion des déchets, et le protoxyde d'azote (N2O), provenant de l'usage d'engrais chimiques et de certains processus industriels. D’autres composés contribuent également, dans une moindre mesure, avec notamment les composés fluorés (HFC, CFC, PFC, SF6, NF3) qui sont très utilisés dans la réfrigération, les pompes à chaleur et divers processus industriels.

La gestion de ces émissions est donc cruciale pour limiter les impacts négatifs sur l'environnement, la biodiversité, et les sociétés humaines. Cela implique des efforts internationaux coordonnés pour réduire la dépendance aux combustibles fossiles, améliorer l'efficacité énergétique et développer des technologies propres, tout en adoptant des pratiques agricoles et industrielles plus durables.

Quels sont les principaux gaz à effet de serre (GES) ?

Dioxyde de carbone

Dioxyde de carbone

Le dioxyde de carbone est émis naturellement par la respiration des êtres vivants, la décomposition de la matière organique, les feux de forêts et les éruptions volcaniques. Il est aussi induit principalement par la combustion des combustibles d'origine fossile ou biomasse, dans les secteurs résidentiel et tertiaire, transports et industriel. Une partie des émissions est absorbée en grande majorité par des réservoirs naturels appelés « puits », constitués principalement des océans, des forêts et des sols.

D’énormes quantités de méthane sont enfouies dans le sous-sol, soit directement (poches de gaz naturel) ou accompagnant d’autres combustibles fossiles (charbon, pétrole, schiste bitumeux, …).  L’exploitation minière, la distribution et la manipulation de ces combustibles constitue la majeure partie des émissions en relation avec les usages énergétiques. Ce gaz se dégage également naturellement des zones humides peu oxygénées comme les marais ou les rizières. La fermentation des déchets, en absence d’oxygène, conduit à la formation de méthane. Finalement, la première source d’émission reste l’élevage avec la formation dans l'estomac et le tube digestif de nombreux animaux, notamment des ruminants, dans le processus de fermentation entérique.

A noter que le méthane est également présent en très grandes quantités dans certains sols (Permafrost), fonds marins, talus continentaux sous forme d'hydrate de méthane. Cette présence est jugée très critique du fait de la dégradation de ces écosystèmes avec le changement climatique et le risque de relargage de ce gaz dans l’atmosphère.

Méthane

Méthane

Protoxyde d'azote

Protoxyde d'azote

L'agriculture est la principale source d'émission de protoxyde d’azote (aussi appelé oxyde nitreux), en particulier du fait de l'épandage des fertilisants minéraux et d'origine animale (engrais, fumier, lisier, résidus de récolte). Une petite partie des émissions est attribuée au trafic routier et à quelques procédés industriels. Les microorganismes des sols et des océans produisent naturellement du protoxyde d’azote.

A l’exception du chlorure de méthyle tous les gaz fluorés sont d’origine synthétique. Ils sont utilisés dans les systèmes de réfrigération et de climatisation, et employés comme agents de propulsion dans les aérosols (produits d’entretien, insecticides, extincteurs…) ou agents d’expansion des mousses isolantes. Certains sont utilisés dans l’industrie des semi-conducteurs, en tant qu’isolants électriques dans les transformateurs ou dans les procédés de certaines fonderies. Si leur contribution est secondaire quand on les compare aux trois principaux gaz cités précédemment, leurs émissions croissantes et leur effet très durable a motivé leur inclusion dans les protocoles onusiens sur le changement climatique.

Gaz fluorés

Gaz fluorés

Qu’est-ce que le Potentiel de Réchauffement Global ?

Le Potentiel de Réchauffement Global (PRG) est un indicateur utilisé pour mesurer l'impact relatif qu'une quantité donnée de gaz à effet de serre peut avoir sur le réchauffement climatique, comparativement au dioxyde de carbone (CO2) sur une période spécifique. Le CO2 sert de référence avec un PRG de 1. Les autres gaz, comme le méthane ou le protoxyde d'azote, ont des PRG beaucoup plus élevés, reflétant leur capacité plus importante à piéger la chaleur dans l'atmosphère (forçage radiatif) ou leur durée de vie plus importante (stabilité du composé considéré).

L’intérêt principal du PRG est de permettre une comparaison standardisée des effets de différents gaz à effet de serre sur le climat. Cela aide les décideurs et les acteurs économiques à prioriser les actions de réduction des émissions en fonction de leur impact potentiel sur le réchauffement global en tenant compte de la nocivité relative de chaque gaz.

Pouvoir réchauffant global (PRG) par rapport à 1kg de CO2

Dioxyde de carbone

CO2

Dioxyde de carbone

PRG = 1

(référence)

Méthane

CH4

Méthane

PRG = 27,9

Protoxyde d'azote

N2O

Protoxyde d'azote

PRG = 273

Hexafluorure de soufre

SF6

Hexafluorure de soufre

PRG = 25 200

Émissions énergétiques et non énergétiques

Les émissions de gaz à effet de serre sont généralement classées en deux catégories principales : énergétiques et non énergétiques, en fonction de leur source d'origine.

Émissions énergétiques 

Les émissions de gaz à effet de serre énergétiques proviennent de la production et de l'utilisation de l'énergie. Elles sont principalement composées de dioxyde de carbone (CO2) issu de la combustion de combustibles fossiles tels que le charbon, le pétrole et le gaz naturel, utilisés pour la production d'électricité, le chauffage, les transports, et divers processus industriels. Ces émissions représentent la part la plus significative des gaz à effet de serre émis par les activités humaines, car l'énergie est au cœur de l'économie moderne et de nos modes de vie.

Émissions non énergétiques 

Les émissions non énergétiques de gaz à effet de serre comprennent celles qui ne sont pas directement liées à la production ou à la consommation d'énergie. Cela inclut, par exemple, le méthane (CH4) émis par les déchets organiques dans les décharges, l'agriculture (notamment la fermentation entérique des ruminants et la gestion des effluents d'élevage), ainsi que le protoxyde d'azote (N2O) provenant de l'utilisation d'engrais azotés et de certains processus industriels. Ces émissions proviennent également des changements d'affectation des terres, comme la déforestation, qui libère du carbone stocké dans les forêts. Les émissions de composés fluorés (HFC, PFC, ...) sont également de nature non énergétique.