Gaz à effet de serre, dioxyde de carbone, méthane, oxyde nitreux, halocarbures,mots de l'urgence climatique, Des Universitaires,
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©Marie Leviel
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Gaz à effet de serre

De manière générale, les gaz à effet de serre (GES) désignent les molécules gazeuses qui contribuent aux effets de serre naturel et anthropique (c’est-à-dire causé par l’être humain). Ces phénomènes participent au bilan énergétique de la Terre, déterminant ainsi la température planétaire. Aujourd’hui, dans la majorité des contextes, l’acronyme GES désigne seulement les molécules générées par les activités humaines qui s’accumulent dans l’atmosphère et qui sont à l’origine de l’effet de serre anthropique. Ce phénomène provoque un réchauffement des températures terrestre et océanique et des dérèglements climatiques, leur ampleur dépendant en grande partie de l’accumulation des GES dans l’atmosphère.

Les principaux GES

Le principal GES, celui qui est le plus abondant et auquel on doit près des trois quarts du réchauffement planétaire, c’est le dioxyde de carbone, ou gaz carbonique (CO2). La majorité du CO2 est émise lors du processus de combustion des carburants fossiles (pétrole, gaz, charbon, etc.), des biocarburants (éthanol, par exemple) ou de la biomasse (résidus de bois). La production de ciment et d’aluminium est également à l’origine d’importantes émissions de CO2 (et d’autres GES, dans le cas des alumineries). Enfin, la déforestation contribue à augmenter la quantité de CO2 dans l’atmosphère, car la conversion des terres empêche les forêts de jouer leur rôle de puits de carbone.

Entre 1750 et 2011, l’activité humaine a généré 1375 milliards de tonnes (Gt) de CO2. Si on ajoute à ce chiffre les conséquences de la déforestation, les émissions de CO2 atteignent 2035 Gt. Près de la moitié de ces émissions, soit 43 % (880 Gt CO2), se sont accumulées dans l’atmosphère, le reste ayant été absorbé par les puits de carbone naturels : océans (570 Gt CO2) et écosystèmes terrestres (585 Gt CO2). Alors que la concentration de CO2 était de 280 parties par million (ppm) au milieu du 18e siècle, elle atteint aujourd’hui 413 ppm (le ppm représente le nombre de molécules du GES considéré par rapport à un million de molécules de l’air atmosphérique).

Le second GES en importance est le méthane (CH4), dont les émissions proviennent surtout de l’exploitation des combustibles fossiles, de la digestion des ruminants d’élevage, des rizières et des dépotoirs. À quantité égale, l’impact du méthane est plus important que celui du CO2.

Parmi les autres GES, on compte l’oxyde nitreux (N2O) et d’autres molécules appelées halocarbures comme les chlorofluorocarbures (CFC) et les hydrochlorofluorocarbures (HCFC), que l’on retrouve notamment dans les climatiseurs, ainsi que des substances dites « halogénées », qui sont partiellement responsables du phénomène de « trou » dans la couche d’ozone. L’eau est également un puissant GES naturel, mais l’humain n’en émet pas suffisamment pour influencer le climat.

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Répartition des émissions de GES selon le secteur émetteur (à gauche) et selon le GES (à droite). Source : Inventaire québécois des émissions de gaz à effet de serre en 2018 et leur évolution depuis 1990, Québec, ministère de l’Environnement et de la Lutte contre les changements climatiques. ©Thierry Lefèvre, 2021 ; Design ©Marie Leviel

L’impact de chaque GES

Chaque GES a un impact plus ou moins important sur le réchauffement mondial. Cet impact dépend :

1) de la concentration atmosphérique du GES considéré : plus le GES est présent, plus il contribue au réchauffement;

2) de la structure chimique de la molécule qui absorbe plus ou moins efficacement la chaleur émise par la surface de la planète (voir l’effet de serre);

3) de la durée de sa présence dans l’atmosphère. Cette durée dépend des réactions chimiques qui décomposent le GES en d’autres composés (le méthane, par exemple, se transforme en eau par l’action du radical hydroxyle OH). Le CO2, pour sa part, peut disparaître en étant absorbé à la fois par la végétation (phénomène de photosynthèse) et par les océans. L’absorption du CO2 par les océans acidifie d’ailleurs l’eau de mer, ce qui représente une grande menace pour la faune, la flore et les coraux.

La combinaison des paramètres 2) et 3) constitue la capacité de chaque GES à réchauffer la planète. Ce phénomène est appelé « potentiel de réchauffement mondial » (ou GWP, pour Global Warming Potential). Ce paramètre est indépendant de la concentration du GES dans l’atmosphère. Par exemple, le potentiel de réchauffement du méthane est 84 fois plus élevé que celui du CO2 sur une période de 20 ans, mais il est 28 fois plus élevé sur une période de 100 ans. Néanmoins, du fait de son importante concentration, le CO2 contribue globalement davantage à l’effet de serre anthropique. Celui-ci est donc déterminé par le type de GES émis et les quantités rejetées dans l’atmosphère.

*Thierry Lefèvre, professionnel de recherche, Faculté des sciences et de génie, Université Laval et membre du regroupement Des Universitaires

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