I- La production de Dioxyde de carbone dans l'atmosphère

Nous allons continuer notre TPE en parlant maintenant des émissions de dioxyde de carbone de différents secteurs qui en produisent le plus. Ces derniers sont très variés et se divisent en trois grandes catégories : les transports, les industries et les activités agricoles.

1) La circulation automobile et les avions

transports

Toutes les évolutions poussent aujourd'hui à accroître la mobilité, donc la pollution. On constate un allongement des distances quotidiennes parcourues, surtout en voiture. Déjà, le transport a remplacé l'industrie comme source principale de pollution atmosphérique. La situation est préoccupante en matière de transports. Concernant la seule lutte contre les changements climatiques, ce secteur est responsable de 26 % des émissions brutes françaises de Gaz à Effet de Serre (GES) d'origine humaine pour l'année 2001 (contre 22 % en 1990) et de 34 % pour le seul CO2 soit une inflation très nette des émissions de 21 % en douze ans. La situation en Europe est identique avec + 18,5 % entre 1990 et 2000 pour le CO2. Ainsi, en 2002, le secteur des transports a produit 138.2 millions de tonnes de CO2. Selon le scénario du laisser-faire, les émissions augmenteront de 60% entre 1990 et 2010, soit 40% de la croissance totale

Il s'agit donc d'un secteur principal dans l'émission de dioxyde de carbone.

a) les Avions

avion

A l'échelle globale, l'aviation contribue au réchauffement climatique par l'émission de gaz carbonique (CO2). Les différentes études reconnues au niveau international montrent que l'aviation est à l'origine de 2% des émissions de gaz carbonique tous secteurs confondus et de 13% de celles liées aux activités de transport dans le monde. En France, les émissions de CO2 liées aux vols intérieurs représentent 1% des émissions de gaz à effet de serre tous secteurs confondus et 4% des émissions dues aux transports.


b) les Voitures

voiture

La voiture n'est pas la principale source d'émission de gaz à effet de serre mais elle est la première source d'émission de CO2.

En effet en 1998, selon l'inventaire réalisé par le CITEPA, la première source de gaz à effet de serre était de très loin... l'agriculture (cf. ci-dessous).

tableau des plus gros pollueurs par secteur d'activité

Cela est dû au fait que les gaz à effet de serre ne se résument pas au seul gaz carbonique, et que pour les autres gaz (méthane et protoxyde d'azote) l'agriculture est de très loin le premier poste d'émissions de gaz a effets de serre comme nous le rappellerons tout à l'heure.

En outre, le graphique ci-dessus montre que :

Cela étant, sur la base des évolutions constatées de 1990 à 1998, on peut faire une prolongation tendancielle sur 20 ans (une prolongation tendancielle n'est pas une prévision).

prolongation tendancielle sur l'évolution de la pollution par secteur

On constate alors que les deux premiers postes d'augmentation des émissions, sur cette base, sont :

Notons toutefois que ces prolongations tendancielles sont plus ou moins légitimes selon les secteurs. En particulier, la libéralisation des marchés de l'électricité pourrait très fortement réorienter la production française vers le gaz (ce qui est plutôt une mauvaise chose du point de vue des émissions de gaz à effet de serre : le gaz n'est pas renouvelable et sa combustion émet des gaz à effet de serre), avec comme conséquence une forte accélération de la croissance des émissions dans le secteur de l'énergie et une part nettement plus importante de cette source dans les augmentations à venir.

De plus la pollution émise par les voitures dépend de nombreux facteurs : les voitures anciennes émettent beaucoup plus de dioxyde de carbone que les nouvelles voitures conformes aux nouvelles normes. La pollution émise par une voiture dépend aussi de son moteur : contrairement à certaines idées reçues les voitures diesel émettent moins de dioxyde de carbone que les voitures essence.

chiffres de pollution de différents moteurs
Grammes de dioxyde de carbones rejetés en moyenne
en 2000 par différents types de moteurs de voiture.

Il n'en reste pas moins que les "efforts" concernant les transports sont parfaitement justifiés au regard de la croissance rapide des émissions, mais il ne faut pas perdre de vue que cela sera hélas très loin d'être suffisant si l'on veut lutter efficacement contre les émissions de gaz à effet de serre.

smog le smog à New York (1988)

Suite à cette étude des divers moyens de transports, nous pouvons nous demander lequel de ces deux moyens de transports pollue le plus. Pour ceci nous nous sommes basés sur un article trouvé sur Internet : http://www.h-50.fr/h-50/affiche_revue.php?revue=439 et sur lequel nous nous sommes basés pour faire la comparaison voiture-avion

On a pu lire sur ce site : "Je voudrais un aller-retour Paris-Bangkok dans un avion de facture récente et bien rempli". Voilà ce qu'un voyageur très soucieux de lutter contre l'effet de serre pourrait demander à son agence de voyage. En avion, un passager émet en moyenne 140 grammes de CO2 au kilomètre, contre 100 en moyenne en voiture, rappelle l'Institut Français de l'environnement (IFEN) dans une synthèse sur la contribution du transport aérien à l'effet de serre. Même en tenant compte des émissions liées à la fabrication des voitures et au raffinage du pétrole, l'avion rejette 16% de dioxyde de carbone de plus par passager.
Même dans les meilleures conditions de remplissage, type vol charter, un aller-retour Paris-New York correspond au rejet d'une tonne de CO2 par passager, précise l'IFEN dans le dernier numéro des Données de l'environnement. Les vols les plus polluants sont les plus courts.
Les rejets de CO2 ne sont pas la seule contribution du transport aérien à l'effet de serre, continue l'IFEN. Les avions rejettent aussi des oxydes d'azote et de la vapeur d'eau qui favorisent la formation des traînées de condensation.
Les travaux de Patrick Minnis, du Centre de recherche Langley de la NASA, ont montré que ces traînées forment des cirrus qui retiennent la chaleur.

Le transport aérien mondial représente 2,5% des émissions mondiales de CO2 liées à la consommation d'énergie fossiles. La marge de manoeuvre pour améliorer l'efficacité énergétique des avions est très limitée, souligne l'article de l'IFEN. Par conséquent, avec un trafic en augmentation, l'impact sur le climat va s'intensifier. "

avion

Cependant d'après nos calculs, cette information est inexacte.

Préliminaires :
Nous avons récemment calculé les rejets massiques en partant de l'équation de combustion complète du kérosène dans l'air : CnH(2n+2) + (3n+1)/2*(O2+3.76N2) --> nCO2 + (n+1)H2O+(3n+1)/2*3.76N2

Or le kérosène, carburant des réacteurs, est plus lourd que l'essence. Prenons le numéro atomique du Carbone 12 ; soit une formule chimique moyenne de C12H26.

D'après les formules de combustion, il vient :

Application au kérosène pour une mole de kérosène (n=1) (titre massique)
[C12H26] = 12*12 + 26*1 = 170 g/mol.
[CO2]= 12+2*16=44 g/mol.
Or, pour une mole de kérosène consommée, il y a 12 moles de CO2 rejetées.
La masse de CO2 rejetée par mole de kérosène consommée est de : 44*12 = 528 g.
Donc pour 170 g de kérosène consommés, 528g de CO2 sont rejetés.
Le rapport consommation massique de kérosène sur rejets de CO2 est de 528/170 = 3.10

Cela veut dire que pour 1 kilo de kérosène consommé 3.1 kilogrammes de CO2 sont émis.

Revenons à l'article.

Selon celui ci : un aller retour Paris- New York rejette 1 tonne de CO2 par passager.

Ceci signifie que 1000/3.1 = 322 kilogramme de kérosène ont été consommés, soit 322/0.8 = 402 L car la densité du kérosène est de l'ordre de 0.8.

La distance Paris New York est de 5850 Km environ soit 5850*2 = 11700 Km pour un aller-retour.

402 L pour faire 11 700 Km. Cela nous donne une consommation moyenne par passager de 3.43 L au 100 km.

Enfin, les voitures ont une consommation moyenne de 10L/100 Km qui peut descendre jusqu'à 6 L/100 Km pour les voitures " écologiques ".

Note : Le taux de remplissage moyen des voitures européennes est situé entre 1.2 et 1.6 personne/voiture, une correction des calculs est donc possible grâce à ces chiffres pour obtenir les rejets ou la consommation moyenne pour les automobiles en g de CO2 par km. Passager ou L / 100km.passager.

Conclusion :

Dans tous les cas, et selon le chiffre initial de 1 tonne de CO2 pour un aller-retour Paris/New- York, l'avion reste moins consommateur que les voitures pour les longues distances, en considérant un avion plein et une voiture presque vide !
Le problème majeur du futur est donc bel et bien les transports terrestres et l'accroissement du parc automobile mondial.

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