Dossier Carbone : 2e partie

Parce que rien ne par en fumée…

Dans le 2e volet de notre dossier consacré au carbone, nous allons évoquer les différentes formes sous lesquels on peut trouver le carbone. On parlera aussi des puits naturels de carbone afin de mieux comprendre comment le carbone est stocké à l’état naturel.

alternative-energy-329x500

Une quantité énorme de carbone est emprisonné dans les glaces sous forme d'hydrate de méthane. Un réchauffement climatique pourrait avoir des conséquences désastreuses en libérant le méthane, un gaz à effet de serre 20 fois plus persistant que le CO2.

Les différentes formes de carbone

carbone

Le diamant est la forme métastable du carbone. C'est la matière la plus dure à rayer sur Terre.

On entend par formes de carbone, les formes de stockage du carbone fossile. Ainsi, dans la croûte terrestre le carbone se présente sous forme :

  • Non combustible : ce sont les roches minérales comme celles issues de l’océan (la craie et le calcaire, contenant du CaCO3), que fixent de grandes quantités de carbone. Le carbone comme corps pur existe aussi dans la nature sous forme de diamant que l’ont retrouve dans des roches comme les kimberlites.
  • Combustible (les hydrocarbures), issus des processus de décomposition de végétaux terrestres dans des conditions très particulières (décrites dans la première partie du dossier).
  • Sous forme d’hydrates de gaz : On a découvert, il y a peu, que le sous-sol des forêts boréales et les fonds océaniques contenaient de grandes quantités d’hydrates de méthane. On estime aujourd’hui que ces composés des fonds océaniques contiennent deux fois plus en équivalent carbone que la totalité des gisements de gaz naturel, de pétrole et de charbon connus mondialement. Là, les matières organiques mortes se sédimentent et se décomposent. Ce processus est dirigé par des bactéries anaérobies méthanogènes qui ne se trouvent que dans les profondeurs et les milieux mal oxygénés.

Sous des conditions de température et de pression particulières, la glace (H2O) peut piéger des molécules de gaz (comme le CO2, le CH4 ou le sulfure d’hydrogène H2S) formant une sorte de cage emprisonnant les molécules de gaz. Une glace contient une quantité énorme de gaz : la fonte de 1 centimètre cube de glace libère jusqu’à 164 centimètre cubes de méthane! (Suess, E., Bohrman, G., Greinert, J. et Lausch, E. Le méthane dans les océans. Pour la Science, No 264 – octobre 1999)

Les puits naturels

Forets

Les arbres stockent le carbone pendant leur croissance


Le stockage ou séquestration du carbone, regroupe différents processus qui transfèrent le CO2 de la biosphère aux trois principaux puits : les écosystèmes continentaux, l’océan, les stocks fossiles ou minéraux.

On appelle puits de carbone, un réservoir qui stocke plus ou moins durablement  le carbone sous une forme ou une autre. Il faut souligner que la notion de puits est dynamique, tout dépend du bilan des flux de carbone. L’atmosphère est scientifiquement parlant un puits mais n’est pas reconnu en tant que tel car le concept de « puits de carbone » s’est répandue avec le protocole de Kyoto créé dans le but de réduire les concentrations élevées et croissantes de CO2 atmosphériques.

Les écosystèmes continentaux

Il s’agit surtout des forêts. Le sol contient l’essentiel du carbone des écosystèmes terrestres notamment sous forme d’humus (matière organique relativement récente non identifiable provenant de la décomposition de végétaux essentiellement). L’autre moitié du stock du carbone du sol est profond, stable, âgé et difficilement dégradable. L’essentiel du carbone forestier est dans le sol

Les forêts ne fixent davantage de carbone qu’elles n’en produisent que pendant leur période de développement en stockant le carbone via la photosynthèse ; passée celle-ci, le carbone se fixe dans le sol et les divers éléments de l’écosystème mais l’absorption globale devient nulle : les plantes absorbent autant de CO2 que le milieu en produit. Le stockage dans les végétaux n’est relativement durable que dans le bois. En effet, les feuilles et tiges ont des durées de vie faible et sont plus facilement dégradables par les bactéries du sol : leur décomposition libère du CO2 dans l’atmosphère.

Cependant avec le réchauffement de la planète, les incendies de forêt libèrent des quantités énormes de CO2, celles-ci ne se comportent plus comme des puits mais comme des sources. De plus les sols cultivés, sont utilisés comme des sources de carbone et autres nutriments pour les cultures. Une étude récente portant sur le priming effect a démontré que ces sols n’arrivent plus à stocker le carbone qu’on leur apporte artificiellement car le carbone est alors utilisé comme source d’énergie pour les bactéries qui, en respirant, produisent au contraire du CO2.

Les océans

Les coraux participent également à la séquestration du carbone dans les océans. Ce petit animal utilise le carbone pour fabriquer son squelette. On estime ainsi que la grande barrière de corail australienne pourrait mourir et disparaître au cours des prochaines décennies du fait du réchauffement climatique.

Les coraux participent également à la séquestration du carbone dans les océans. Ce petit animal utilise le carbone pour fabriquer son squelette. On estime ainsi que la grande barrière de corail australienne pourrait mourir et disparaître au cours des prochaines décennies du fait du réchauffement climatique.

Le système océanique contient près de 60 fois plus de carbone que le réservoir atmosphérique. Sa capacité à stocker du carbone et l’importance du flux de carbone à l’interface air-mer lui confère un rôle clé dans le contrôle du contenu atmosphérique de CO2. Seul le contenu en carbone de la lithosphère surpasse le réservoir océanique. Il n’en demeure pas moins qu’une partie significative des échanges avec la lithosphère transite par l’océan. Le flux de carbone air-mer est contrôlé par deux facteurs que nous verrons dans la partie cycle du carbone.

Les premiers coraux ont ainsi transformé l’atmosphère terrestre initiale en stockant l‘excès de CO2 atmosphérique de la planète, tôt dans son histoire. C’est au niveau de l’interface eau-sédiment marin que s’opère le partage entre recyclage et enfouissement des squelettes de CaCO3. La fraction du flux qui est enfouie est soustraite du système pour des temps géologiques. Ainsi, les stromatolithes, premières roches coralliennes connues, dateraient environ de 3,5 milliards d’années. D’autres organismes qui fabriquent des pièces calcaires sont les coccolithophoridés (micro-algues), les foraminifères (protozoaires), et les ptéropodes (mollusques pélagiques). Le couplage dilution du CO2/bio-calcification fait de l’océan un puits de carbone efficace.

Sur des échelles de temps de milliers d’années, 85 % du carbone de l’atmosphère ont été absorbé par les océans. Les proportions de CO2 sont de 40 000 milliards de tonnes de carbone dans l‘océan, 750 milliards dans l’atmosphère et de 2200 sur terre. Si tout le CO2 atmosphérique était stocké dans les couches profondes de l’océan, la concentration de CO2 dans l’océan ne s’en trouverait accrue que de moins de 2 % !

Encore beaucoup d’inconnues

 

Question Mark
D’une manière générale, la capacité de stockage des systèmes naturels reste mal connue car le stockage résulte de plusieurs facteurs biologique et climatique : le taux de CO2 stimule la croissance des plantes n’est plus si clair. Car l’augmentation de la température entraîne une sécheresse qui diminue la croissance des plantes. De plus, Le sol est un écosystème particuliers dans le sens où il est plus régi par des processus non trophique (non alimentaire) comme les structures élaborées par les organismes ingénieurs ayant un impact certains sur le stockage : à température plus forte, les micro-organisme du sol sont plus actifs et il en ressort un dégagement supérieur de CO2.

On a donc un système relativement dynamique difficile à modéliser. Ainsi, le stockage du CO2 par la biosphère terrestre est beaucoup plus précaire que par les océans. En effet les temps de stockage dans la végétation ou les sols sont courts, quelques années à quelques décennies, tandis que les constantes de temps océaniques peuvent dépasser plusieurs siècles.

Philippe F. NAI

Une réponse à to “Dossier Carbone : 2e partie”

Laisser un commentaire

*