Un GES est un gaz qui absorbe le rayonnement infrarouge « lointain » dans l’atmosphère. Les gaz à effet de serre comprennent le dioxyde de carbone, le méthane, l’oxyde nitreux et l’ozone. Ils comprennent également les gaz fluorés comme les chlorofluorocarbures, les hydrochlorofluorocarbures, les hydrofluorocarbures, les perfluorocarbures et l’hexafluorure de soufre.
Qu’est-ce qu’un gaz à effet de serre ?
Par définition, un gaz à effet de serre (GES) est un gaz !!… qui possède des raies d’absorption dans les infra-rouges lointains émis par la surface planétaire. Dit autrement, les molécules des GES ont la capacité d’avoir des transitions électroniques, précisément dans les gammes d’énergies des photons qui sont envoyés par la surface planétaire.
Du point de vue de la chimie, pour qu’un gaz puisse absorber les infra-rouges, sa molécule doit être composé d’au moins trois atomes ou bien deux atomes différents. À titre d’exemples, le dioxygène (O2), l’azote (N2) et l’argon (Ar) ne sont pas des gaz à effet de serre. À contrario, le dioxyde de carbone (CO2), le méthane (CH4), l’ozone (O3), les CFC (CH3Cl, CF2Cl2, …) ou encore la vapeur d’eau (H2O) sont des GES.
Effet de serre : Évolution du taux de CO2 dans l’atmosphère
Les activités humaines sont énormément consommatrice d’énergie. Plus de 80% de cette énergie est d’origine fossile (gaz, pétrole, charbon). À titre d’exemple, lorsque l’on brûle un combustible carboné comme du propane (C3H8), il y a inévitablement une émission de dioxyde de carbone (CO2) dans l’atmosphère.
C3H8 + 5 O2 → 3 CO2 + 4 H2O
Environ 78% d’azote (N2), 21% de dioxygène (02) et environ 1% d’argon (Ar) composent l’atmosphère de la Terre. Lié à sa faible densité, le CO2 ne se mesure pas en pourcentage mais en ppm (parties par million). En somme 1 ppm = « 1 pour un million ». Aujourd’hui (en 2023), le taux de CO2 atmosphérique est d’environ 400 ppm, soit 0,04%. Grâce à l’analyse des bulles d’air contenues dans les carottes glaciaires nous pouvons voir l’évolution du taux de ppm de CO2 sur de longues périodes.
Historiquement (depuis l’an 1000), le taux de ppm est resté autour de 280, à quelques variations près. Mais à partir des années 1850 (première révolution industrielle), le taux de CO2 atmosphérique a commencé à grimper jusqu’à dépasser les 400 ppm. Nous rappelons ici que la première révolution industrielle a impliquée un très grande consommation de charbon. Aujourd’hui, la communauté scientifique accepte largement l’impact de l’activité des hommes sur cette courbe.
Les principaux gaz à effet de serre
CO2 – Dioxyde de carbone
Le dioxyde de carbone pénètre dans l’atmosphère par la combustion de combustibles fossiles (charbon, gaz naturel et pétrole), les déchets solides, les arbres et autres matières biologiques, ainsi que par certaines réactions chimiques (par exemple, la production de ciment). La photosynthèse des plantes permet d’absorber (ou « séquestrer ») le dioxyde de carbone de l’atmosphère.
CH4 – Méthane
La production et le transport du charbon, du gaz naturel et du pétrole émettent du méthane. Les émissions de méthane résultent également de l’élevage et d’autres pratiques agricoles. Ils résultent également de l’utilisation des terres, de la décomposition des déchets organiques dans les décharges, et de déchets solides municipaux.
N2O – Protoxyde d’azote
Les activités agricoles et le traitement des eaux usées émettent du protoxyde d’azote. La combustion de fossiles et de déchets solides émettent également du protoxyde d’azote.
Gaz fluorés
Les hydrofluorocarbures, les perfluorocarbures, l’hexafluorure de soufre et le trifluorure d’azote sont des gaz à effet de serre synthétiques. Ils sont émis par diverses applications et processus domestiques, commerciaux et industriels. Les gaz fluorés (en particulier les hydrofluorocarbures) sont parfois utilisés en remplacement des substances appauvrissant la couche d’ozone stratosphérique (par exemple, les chlorofluorocarbones, les hydrochlorofluorocarbones et les halons). Ils sont généralement émis en quantités plus faibles que d’autres gaz à effet de serre, mais ce sont des gaz à effet de serre puissants. Avec des potentiels de réchauffement global (PRG) qui varient généralement de milliers à dizaines de milliers, ils sont parfois appelés gaz à haut PRG parce que, pour une quantité donnée de masse, ils retiennent beaucoup plus de chaleur que le CO2.
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Dioxyde de carbone (CO2)
Méthane (CH4)
Protoxyde d’azote (N2O)
Gaz fluorés
Sources
IPCC – « Updates methodology for greenhouse gas inventories »