Dossier Carbone : A quoi ça sert ? (1e Partie)

Dans ce dossier consacré au carbone, nous allons expliquer des choses toutes simples qui permettront j’espère au lecteur de voir les choses de façon plus clair.

A quoi sert le carbone?

Dans la problématique du changement climatique et de réchauffement de la planète, le carbone et plus précisément le CO2 se trouve souvent incriminé de nombre de conséquences néfastes pour l’environnement. Cependant, il ne faut pas oublier qu’en plus d’être utile, le carbone est indispensable autant au niveau constitution du vivant qu’au niveau processus chimique essentiel à la vie sur terre.

Giraffe

Constitution du vivant.

Le carbone, de symbole chimique C, est le principal élément constitutif des êtres vivants : protéine, lipide ou les sucres de même que les acides nucléiques sont construits autour de chaînes carbonée. Son noyau contient 6 protons et 6 neutrons, cet élément offre un excellent compromis : Cet atome est capable de se lier avec d’autres éléments chimiques (4 au plus) grâce à des liaisons covalentes. Ces liaisons présentent un compromis entre solidité et relâchement qui permet à un grand nombre de réactions chimiques d’avoir lieu dans des conditions compatibles avec la vie.

Énergies fossiles.

Pétrole

La formation de combustible fossile se fait en trois étapes:

  1. il y a d’abord accumulation de la matière organique, provenant d’organismes morts, qui sédimente strate par strate.
  2. Puis maturation de la matière organique : sous l’effet de l’augmentation de la température et de la pression cette matière organique se transforme en kérogène, précurseur de gaz naturel et du pétrole.
  3. Enfin les hydrocarbures remonte à la surface jusqu’au moment où ils sont piégés par des roches imperméables de nature variée : le gisement de pétrole ou de gaz est alors formé.

Leur combustion est source d’une augmentation de la teneur en carbone minéral (CO2) dans l’atmosphère.

Le gaz, le charbon et le pétrole sont des énergies dites fossiles car elles proviennent de la dégradation d’organismes animaux ou végétaux. Leurs formations nécessitent plusieurs millions d’années. Ces ressources ne sont donc pas renouvelables à l’échelle de l’humanité et notre exploitation intensive de celles-ci va, à terme conduire à leur épuisement.

Barrage de Grandval (Auvergne)D’ailleurs, se pose aujourd’hui la question des énergies nouvelles et en particuliers des énergies renouvelables. A défaut d’être assez matures, les énergies renouvelables apparaissent dans ce contexte comme une alternative intéressante, d’autant plus qu’elles offrent de préserver à la fois le confort des êtres humains et la qualité de l’air. En effet, les énergies renouvelables sont des modes de production d’énergie utilisant des forces ou des ressources dont les stocks sont illimités.

Une autre énergie renouvelable est la biomasse qui est un autre moyen d’utiliser la matière organique à des fins énergétiques. Elle est une source d’énergie, parfois appelée « énergie verte ».

La biomasse et les biocarburants.

Champs de colzaLa biomasse regroupe la matière vivante, animale et végétale. L’énergie lumineuse est captée par des pigments photosynthétiques comme la chlorophylle mais aussi les caroténoïdes et les phycobilines pour les algues et les cyanobactéries. À partir de CO2 et d’eau, la lumière permet de donner des produits hydrocarbonés (sucres,  matière végétale) qui peuvent être des sources d’énergie (énergie thermique et alimentaire) : C’est la production primaire par la photosynthèse.

Chaque année, à l’échelle du globe, 200 milliards de tonnes de CO2, soit plus de 10% du carbone atmosphérique sont ainsi transformés en biomasse. Les plantes terrestres, les algues et beaucoup de bactéries comme les cyanobactéries pratiquent la photosynthèse.

On peut obtenir de l’énergie à partir de la biomasse de trois manières différentes :

  1. Par combustion directe, en brûlant des déchets de bois, de récoltes mais aussi les ordures ménagères et les déchets industriels.
  2. Par décomposition, les bactéries produisent du gaz à partir de déchets putrescibles (certaines boues de stations d’épuration, des déchets ménagers organiques. Ce mélange de gaz est en majorité composé de méthane, utilisable, une fois épuré, pour alimenter des chaudières ou des véhicules fonctionnant au gaz naturel.
  3. Par transformation. L’huile de colza transformée en biocarburant est un excellent substitut au gazole. Alors que la transformation chimique des céréales ou de la betterave peut fournir de l’ETBE, qui ajouté à l’essence, permet de réduire certaines émissions polluantes de nos voitures.

L’utilisation de biomasse comme source d’énergie est à mettre en relief, elle produit dans les trois cas des gaz responsable de l’effet de serre. De plus,  il ne faut pas oublier les pollutions collatérales ni les besoins importants en eau inhérents aux cultures.

L’effet de serre.

La Terre reçoit la majeure partie de son énergie du soleil, une partie est absorbée par la Terre et une autre renvoyée sous forme d’infrarouges par les nuages et les calottes glacières qui ont un fort albédo (ou pouvoir réfléchissant). Le rayonnement infrarouge réémis par la Terre est en partie piégé par les gaz à effet de serre (vapeur d’eau, CH4, CO2, N2O) augmentant la température moyenne de la Terre.

L’effet de serre est un phénomène naturel, indispensable à la vie sur Terre et intervient dans le bilan radiatif de la terre en assurant une température moyenne de +15°C environ au lieu de -18 °C. En fait, une température de -18°C ferait geler les océans, ce qui augmenterait considérablement leur albédo (pouvoir réflecteur) faisant chuter les températures autour de -100°C, température non favorable à la vie.

Effet de serre

Mécanismes de l’effet de serre.

Liens entre CO2 et température :

Quelques mots sur le lien entre CO2 et température qui bien qu’évident n’a été vérifié que relativement récemment. En 1955, Charles Keeling a inventé un instrument de mesure du CO2. Keeling a effectué des mesures méticuleuses du CO2 sur plusieurs années : Il a découvert un cycle jour/nuit, un cycle saisonnier mais surtout une augmentation du CO2 au fil des années corrélés avec l’élévation de la température du globe. Fait appuyé pas les études en glaciologie avec de forte variation de température pour de forte variation de CO2.

Variation de la pression partielle de CO2 au cours du temps de 1955 à 1996. Mesure de Keeling.

Fin de la première partie du dossier Carbone

Dossier Carbone 2e partie

Philippe F. NAI

Une réponse à to “Dossier Carbone : A quoi ça sert ? (1e Partie)”

  • Ghaïth says:

    Salut du Maroc!
    Je suis instituteur au Maroc et j’ai fait découvrir votre site à mes élèves. Il est vrai que lorsqu’on parle de l’effet de serre c’est souvent en négatif et cet article ma servi de base pour expliquer aux enfants tout ce qui concernait le carbone.
    J’ai une suggestion, pourquoi ne feriez vous pas une page en anglais, cela vous permettrait de toucher d’autre public!
    Bonne continuation!

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