Quels sont les gaz qui contribuent à l'effet de serre ?

Les émissions d’origine humaine de certains gaz à effets de serre contribuent à une hausse importante de l’effet de serre et donc de la température : on parle de réchauffement climatique.

Les gaz à effet de serre (GES) sont des gaz qui, comme leur nom l’indique, participent à l’effet de serre. Celui-ci est un phénomène naturel qui réchauffe la Terre. En l’absence d’effet de serre, la température moyenne sur Terre serait de l’ordre de – 18 °C selon le CNRS.

► La vapeur d’eau

La vapeur d’eau est un puissant gaz à effet de serre naturel, mais les émissions humaines de vapeur d’eau sont considérées comme négligeables et ce gaz n’est donc pas considéré comme faisant partie des responsables du réchauffement climatique. De plus, la vapeur d’eau ne reste que quelques jours dans l’atmosphère.

► Le dioxyde de carbone CO2

Part dans les GES d’origine humaine : 73 %

Persistance dans l’atmosphère : > 100 ans

Émissions françaises en 2015 : 336,6 Mt CO2éq.

PRG : 1

Principales sources : combustion d’énergie fossile (chauffage, transport, industrie…)

► Le méthane CH4

Part dans les GES d’origine humaine : 20 %

Persistance dans l’atmosphère : ~ 12 ans

Émissions françaises en 2015 : 58,9 Mt CO2éq.

PRG : 28

Principales sources : agriculture, élevage et déchets

► Le protoxyde d’azote N2O

Part dans les GES d’origine humaine : 5 %

Persistance dans l’atmosphère : ~ 110 ans

Émissions françaises en 2015 : 41,3 Mt CO2éq.

PRG : 265

Principales sources : engrais et agriculture

► Les gaz fluorés (hydrofluorocarbures, perfluorocarbures etc.)

Part dans les GES d’origine humaine : 2 %

Persistance dans l’atmosphère : de 12 à 50 000 ans

Émissions françaises en 2015 : 20,3 Mt CO2éq.

PRG : de 6 000 à 23 500 (pour l’hexafluorure de soufre)

Principales sources : réfrigérateurs, aérosols, extincteurs…

* Mt CO2éq. = millions de tonnes équivalent CO2

** PRG = pouvoir de réchauffement global = énergie renvoyée vers le sol en 100 ans par un kilo de gaz (valeur de référence de 1 pour le CO2). Par exemple, un kilo de méthane réchauffe autant l’atmosphère que 28 kg de CO2 en un siècle). Son effet de serre est donc nettement supérieur.

Sources : Chiffre clés du climat – édition 2018, ministère de la transition écologique

Lorsque l’on parle de gaz à effet de serre, on pense souvent au CO2. En réalité, ce gaz est loin d’être le seul à avoir cet impact sur notre planète. 

Quels sont les différents gaz à effet de serre ? Comment agissent-ils sur notre environnement ? Comment limiter leur émission ?

Qu’est-ce qu’un gaz à effet de serre ?

Un gaz à effet de serre est un gaz que l’on retrouve dans l’atmosphère terrestre et qui intercepte les rayons infrarouges émis par la surface de la Terre. Ceci provoque l’effet de serre, ce qui aboutit à l’augmentation de la température sur notre planète. 

Pourquoi parle-t-on d’effet de serre ? Le soleil envoie de l’énergie vers la Terre. En retour, la surface terrestre envoie des rayonnements infrarouges. Les gaz à effet de serre absorbent ces rayonnements et les renvoient en grande partie vers la surface terrestre. 

Ce type de gaz a une particularité : ils sont transparents à la lumière du soleil, tout en étant opaques au rayonnement infrarouge. Ceci piège donc l’énergie, à la manière d’une serre, ce qui augmente la température au sol.

L’effet de serre est un procédé naturel de notre écosystème. Sans celui-ci, la température à la surface de la Terre tournerait autour de -19 degrés en moyenne, au lieu de 15 degrés à l’heure actuelle. Il est donc indispensable à la vie sur notre planète. 

En revanche, depuis le milieu du 18e siècle, l’activité humaine a fait augmenter drastiquement les émissions de gaz à effet de serre. Ceci provoque un déséquilibre et donc un dérèglement climatique que nous connaissons aujourd’hui. 

Les gaz à effet de serre “naturels”

Deux gaz sont principalement à l’origine de l’effet de serre, et ce depuis la création de l’atmosphère. Il s’agit de la vapeur d’eau (H2O) et du dioxyde de carbone (CO2). Il en existe beaucoup d’autres, dont certains sont tout aussi naturels que ces deux gaz. 

Qu’entend-on par “naturels” ? Ce sont des gaz qui sont naturellement présents dans l’atmosphère. Ils existaient donc avant l’apparition de l’Homme. Ainsi, il y a naturellement des sources de gaz à effet de serre ainsi que des puits de carbone qui permettent d’absorber ces gaz afin que l’atmosphère s’équilibre.

Dans le cas du CO2, c’est notamment la photosynthèse des plantes qui sert de puits de carbone. Pour la vapeur d’eau, c’est tout simplement la pluie qui assure ce rôle.

Il existe d’autres gaz à effet de serre naturellement présents dans l’atmosphère comme le méthane, le protoxyde d’azote (le gaz hilarant) et l’ozone.

En revanche, même si ces différents gaz sont naturels, l’Homme a clairement un impact sur la quantité d’émissions produites et donc sur leur concentration dans l’atmosphère. 

Les gaz à effet de serre “industriels”

Il existe également des gaz à effet de serre qui ne sont pas naturellement présents dans l’atmosphère terrestre et qui découlent de l’activité humaine. Ils font principalement partie de la catégorie des halocarbures. 

Ce sont des hydrocarbures (comme le propane, le butane ou encore l’octane que l’on retrouve dans l’essence) où on remplace l’hydrogène par un gaz comme le chlore ou le fluor. Il s’agit de gaz industriels.

Les halocarbures absorbent très fortement les rayonnements à infrarouges, encore plus que le CO2, et leur durée de vie dans l’atmosphère sont très longue. Une famille spéciale d’halocarbures peut même attaquer directement la couche d’ozone mais sa production est interdite depuis le protocole de Montréal signé en 1987.

Les gaz qui contribuent le plus à l’effet de serre

Quel est le poids de chaque gaz dans l’effet de serre ? Ici, on prend en compte uniquement les émissions liées à l’activité humaine, sur lesquelles nous pouvons avoir un impact.

La vapeur d’eau

Le gaz qui participe le plus fortement à l’effet de serre dans son ensemble est la vapeur d’eau. En effet, elle y contribue à 60%. En revanche, ce phénomène s’autorégule grâce à la pluie.

Mais si l’on regarde uniquement les émissions de gaz à effet de serre liées à l’activité humaine, le constat est différent. Les émissions de vapeur d’eau liées aux activités humaines ne contribuent presque pas à augmenter l’effet de serre, notamment car l’eau ne s’accumule pas dans l’atmosphère. Les émissions humaines sont donc marginales dans le cycle global de l’eau.

Le dioxyde de carbone

Une part des émissions de CO2 est naturelle, notamment liée à la respiration des animaux ou encore aux incendies naturels. Ces émissions naturelles sont compensées par des puits de carbone importants, comme les forêts. 

Le CO2 d’origine humaine, quant à lui, représente environ 65% de l’effet de serre lié à l’Homme. Il a donc un poids considérable dans ce phénomène. 

Le CO2 qui provient directement des activités humaines a pour origine principalement la combustion des énergies fossiles, mais également certaines activités industrielles ainsi que la déforestation.

Le méthane

Le méthane représente environ 15% de l’effet de serre lié à l’Homme. Une partie de ce gaz est d’origine naturelle : il est notamment produit lorsque des éléments organiques se décomposent à l’abri de la lumière.

Mais l’activité humaine développe sa production, notamment avec la combustion de matière organique, les décharges d’ordures ménagères, l’élevage d’animaux ruminants ainsi que les fuites de gaz des exploitations pétrolières et gazières.

Les halocarbures

Ce type de gaz pèse pour moins de 10% dans l’effet de serre. Les halocarbures sont notamment utilisés comme gaz réfrigérants (qui s’échappent notamment lors de fuites de climatisation), gaz propulseurs, aérosols ou encore dans la fabrication de composants électroniques.

Le protoxyde d’azote

Le protoxyde d’azote contribue environ à hauteur de 5% à l’effet de serre. On le retrouve notamment dans les engrais azotés utilisés dans l’agriculture, ainsi que dans certains procédés chimiques.

L’ozone

L’ozone pèse pour environ 10% dans l’effet de serre. Ce gaz est utile dans l’atmosphère, à de très hautes altitudes, car il permet de casser les rayons ultraviolets du soleil et donc de nous en protéger. Sans cette action, il n’y aurait potentiellement pas de vie sur Terre en dehors des océans.

En revanche, il est nuisible en ville car il a un impact négatif sur nos poumons lorsque nous le respirons. En milieu urbain, il provient notamment de la combustion d’hydrocarbures.

Combien de temps les gaz à effet de serre restent-ils dans l’atmosphère ?

La durée de vie des gaz à effet de serre dans l’atmosphère est très variable. La vapeur d’eau est le seul d’entre eux qui s’élimine naturellement rapidement, en quelques jours. 

Pour les autres, il faut compter environ 100 ans pour le CO2 et jusqu’à 50 000 ans pour les halocarbures.

Pendant toute la durée de vie de ces gaz, ils continuent à provoquer l’effet de serre. Il y a donc un vrai impact à long terme de toutes ces émissions.

Limiter les émissions de gaz à effet de serre

Comment lutter contre les émissions de gaz à effet de serre ? Les accords internationaux tentent notamment de répondre à cette problématique, avec plus ou moins de succès. Par exemple, le protocole de Kyoto visait à réduire d’au moins 5% les émissions de 6 gaz à effet de serre entre 2008 et 2012, par rapport au niveau de 1990.

Pour l’accord de Paris, mis en place à l’issue de la COP21, il n’y a pas eu d’accord chiffré. Une limite d’augmentation de température planétaire a été fixée. Afin de contenir cette hausse à 1,5 degré maximum comme convenu, il faudrait réduire de 70 % à 80 % nos émissions de gaz à effet de serre d’ici la deuxième moitié du 21e siècle.

D’autres initiatives permettent de réduire les émissions de gaz à effet de serre, comme la réduction de la quantité de déchets produits ou encore la limitation de la consommation de viande.

Enfin, œuvrer pour mettre en place une production d’énergie verte et pour tourner le dos petit à petit aux énergies fossiles est essentiel. C’est notamment sur cette problématique que nous travaillons au quotidien chez Lendopolis. 

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