L’effet de serre est un phénomène indispensable à la vie sur Terre, toutefois l’augmentation de la teneur, dans l’atmosphère, des gaz à effet de serre, principalement de dioxyde de carbone, se traduit par une élévation moyenne des températures à la surface du globe avec des conséquences climatiques importantes.
La moitié environ de l’énergie solaire reçue (340 W/m2) est absorbée par la terre. Le sol de la terre (chauffé par le soleil) réémet un rayonnement dans l’infrarouge (de 4 à 30 µm de longueur d’onde). Le CO2 (comme d’autres gaz : vapeur d’eau, CH4…) possède une bande d’absorption dans ce domaine de longueur d’onde (de 15 à 18 µm pour CO2). La présence de CO2 (et des autres gaz) permet le chauffage, par le sol, des basses couches de l’atmosphère (la troposphère : en dessous de 10 km en moyenne). La température moyenne au sol est de +15°C alors qu’elle ne serait que de -18°C, sans les gaz à effet de serre. L’effet de serre est donc un phénomène indispensable à la vie sur Terre, toutefois l’augmentation de la teneur, dans l’atmosphère, des gaz à effet de serre, se traduit par une élévation moyenne des températures à la surface du globe avec des conséquences climatiques importantes.
Afin de prendre en compte l’effet sur le réchauffement climatique de l’ensemble des gaz à effet de serre, un indicateur, le potentiel de réchauffement global (PRG) est utilisé. Six gaz inclus dans le protocole de Kyoto sont pris en compte : CO2 (dioxyde de carbone), CH4 (méthane), N2O (protoxyde d’azote), HFC (hydrofluorocarbures), PFC (perfluorocarbures, par exemple CF4 et C2F6), SF6 (hexafluorure de soufre) et depuis 2013, NF3 (trifluorure d’azote). La vapeur d’eau, non prise en compte, a un effet 2 fois plus important que le dioxyde de carbone mais sa teneur dans l’atmosphère, comprise entre 0,4 et 4 %, dépend peu des activités humaines.
Cet indicateur est exprimé en équivalent CO2, le coefficient 1 étant attribué à celui-ci.
CO2 | 1 | PFC | 9 069 en moyenne en 2013 | |
CH4 | 28 | SF6 | 23 500 | |
N2O | 265 | NF3 | 16 100 | |
HFC | 2 093 en moyenne en 2013 |
Source : Citepa, à l’horizon de 100 ans
En France, en 2019, en équivalent CO2, les émissions ont été de 436 millions de t, elles étaient de 553 millions de t, en 1991. Elles contribuent au potentiel de réchauffement global de la façon suivante :
CO2 | 74,8 % | PFC | 0,1 % | |
CH4 | 12,8 % | SF6 | 0,1 % | |
N2O | 8,9 % | NF3 | 0,002 % | |
HFC | 3,2 % |
Source : Citepa, inventaire CCNUCC, périmètre Kyoto, hors UTCATF
Dans l’Union européenne à 27, en 2019, les émissions, en équivalent CO2, hors UTCF, ont été de 3 494 millions de t avec la répartition suivante :
CO2 | 82,1 | N2O | 5,7 | |
CH4 | 10,0 | Gaz fluorés | 2,2 |
Source : Agence Européenne pour l’environnement
Par pays, en 2019, sur un total de 3 494 millions de t équivalent CO2 :
en millions de t | en millions de t | |||
Allemagne | 823 | Pays Bas | 197 | |
France | 424 | République tchèque | 138 | |
Italie | 389 | Belgique | 121 | |
Pologne | 379 | Grèce | 86 | |
Espagne | 296 | Roumanie | 84 |
Source : Agence Européenne pour l’environnement
Dans quelques autres pays :
Dans le monde, en 2020, les émissions ont été de 34 807 millions de t équivalent CO2, avec les valeurs suivantes pour les principaux pays :
Chine | 10 668 | Iran | 745 | |
États-Unis | 4 713 | Allemagne | 644 | |
Inde | 2 442 | Arabie Saoudite | 626 | |
Russie | 1 577 | Corée du Sud | 598 | |
Japon | 1 031 | Indonésie | 590 |
Source : Global Carbon Atlas
L’agriculture et la sylviculture produisent particulièrement du N2O et du CH4, le transport routier surtout du CO2.
En France métropolitaine, sur un total de 396 millions de t d’équivalent CO2, en 2020.
Transport | 29 % | Agriculture, sylviculture | 21 % | |
Industrie manufacturière | 19 % | Transformation de l’énergie | 10 % | |
Résidentiel, tertiaire | 19 % | Traitement centralisé des déchets | 4 % |
Source : Citepa
Dans l’Union européenne, sur un total de 3 610 millions de t d’équivalent CO2, en 2019.
Énergie | 76,6 % | Industrie | 9,4 % | |
Agriculture | 10,7 % | Déchets | 3,2 % |
Source : Chiffres clés du climat, Datalab
Aux États-Unis, sur un total de 5 216 millions de t d’équivalent CO2, en 2019.
Transport | 29 % | Commercial et résidentiel | 13 % | |
Production d’électricité | 25 % | Agriculture | 10 % | |
Industrie | 23 % |
Source : EPA
Dans le monde, en 2010, sur un total de 49 milliards de t d’équivalent CO2 (52,4 milliards de t d’équivalent CO2, en 2019).
Énergie : production et transformation | 29 % | Résidentiel et tertiaire | 8 % | |
Industrie | 18 % | Énergie : torchage et émissions fugitives | 6 % | |
Transports | 13 % | Déchets | 4 % | |
Agriculture | 11 % | Feux de forêts | 3 % | |
Sylviculture | 8 % |
Source : PNUE
Données mondiales :
Le principal gaz à effet de serre est le CO2. Sa teneur dans l’atmosphère est, en avril 2021, de 419 ppm, en volume. Il est produit par les activités industrielles, les transports, le chauffage, ainsi que par les feux de forêt. Sa teneur dans l’atmosphère, avant la révolution industrielle, était, en 1750, de 280 ppmv.
Quelques exemples de production de CO2, en France, en 2013.
Par sources d’énergie, dans le monde, les émissions de CO2 proviennent, en 2013, à 45 % du charbon, 34 % du pétrole, 20 % du gaz naturel.
Émissions de CO2, en 2019, en millions de t et en t par habitant, sur un total mondial de 38 017 millions de t et de 4,9 t/habitant/an et dans l’Union européenne à 28, de 3 304 millions de t et 6,5 t/habitant/an :
Total | t CO2/ha | Total | t CO2/ha | |||
Chine | 11 535 | 8,1 | Canada | 585 | 15,7 | |
États-Unis | 5 107 | 15,5 | Afrique du Sud | 495 | 8,5 | |
Inde | 2 597 | 1,9 | Mexique | 485 | 3,7 | |
Russie | 1 792 | 12,5 | Brésil | 478 | 2,3 | |
Japon | 1 154 | 9,1 | Australie | 433 | 17,3 | |
Allemagne | 703 | 8,5 | Turquie | 416 | 5,0 | |
Iran | 702 | 8,5 | Royaume Uni | 365 | 5,5 | |
Corée du Sud | 652 | 12,7 | Italie | 332 | 5,6 | |
Indonésie | 626 | 2,5 | Pologne | 318 | 8,4 | |
Arabie Saoudite | 615 | 18,0 | France | 315 | 4,8 |
Source : « Fosil CO2 emissions of all world countries« , 2020 report, European Commission
Par habitant, en 2019, les émissions les plus élevées sont au Qatar : 38,8 tCO2/ha/an, à Curaçao : 36,4 tCO2/ha/an, à Trinidad et Tobago : 23,8 tCO2/ha/an, au Koweït : 23,3 tCO2/ha/an, au Bahreïn : 21,6 tCO2/ha/an…
Émissions de CO2 dues à la production d’électricité, en 2013 : monde : 12 658 millions de t de CO2, Union européenne : 1 207 millions de t de CO2 .
Chine | 3 786 | Japon | 584 | |
États-Unis | 2 128 | Allemagne | 332 | |
Inde | 945 | Corée du Sud | 300 | |
Russie | 680 | Royaume Uni | 163 |
Source : AIE
Une partie des émissions est absorbée par :
La végétation lors de la photosynthèse :
6 H2O + 6 CO2 = C6H12O6 + 6 O2
Pour fixer le CO2 émis, en France, par la combustion des combustibles fossiles, il faudrait reboiser 1/10 du territoire (1/4 du reboisement du pays pour les émissions des États-Unis).
Les océans, qui dissolvent de 30 à 50 % des émissions de dioxyde de carbone. La dissolution et l’émission du gaz par les océans dépendent de la température. Les régions intertropicales émettent du gaz, les régions froides dissolvent le gaz.
CO2 + 2 H2O = HCO3– + H3O+
Une partie des ions carbonates des océans précipite dans les sédiments sous forme de carbonate de calcium.
En milliards de t de CO2.
Ils concernent :
La conséquence de l’augmentation de la teneur de l’atmosphère en gaz à effet de serre est l’échauffement global de la terre. Le taux de gaz carbonique est passé de 280 ppm en 1750 à 419 ppm, en avril 2021. D’après le groupe intergouvernemental d’experts sur l’évolution du climat (GIEC), ce taux pourrait atteindre une valeur comprise entre 540 et 970 ppm en 2100 avec, comme conséquence, une hausse moyenne des températures de 3°C.
Au XXème siècle, en France, l’augmentation des températures a été de 0,7°C dans le nord-est et 1,1°C dans le sud-ouest.
Cette hausse de la température aura de nombreuses conséquences :
Le protocole de Kyoto
La conférence de Kyoto sur le réchauffement de la Terre a eu lieu à la fin de l’année 1997. En 2001, 180 pays se sont mis d’accord sur l’application du protocole de Kyoto limitant les émissions de gaz à effet de serre. Ce traité fixe une injonction : « les pays industrialisés doivent diminuer leurs émission de gaz à effet de serre d’au moins 5 % par rapport au niveau de 1990 au cours de la période d’engagement allant de 2008 à 2012 ».
Parmi les pays ayant refusé de signer ce protocole on trouve les États-Unis, l’Australie, ainsi que l’Égypte et l’Indonésie. Ce protocole est entré en vigueur au début de l’année 2005, il fixe comme priorité les économies d’énergie.
A Durban, en 2012, le protocole de Kyoto a été prolongé jusqu’en 2020.
Les bourses d’échange.
Pour atteindre les objectifs de réduction d’émission de CO2, les pays signataires du protocole de Kyoto ont mis en place une « bourse d’échange » du CO2.
Kyoto et la commission de Bruxelles ont fixé un prix à la tonne de CO2, ou plus exactement aux tonnes d’émission de CO2 évitées. Il est donc désormais possible de vendre les tonnes de CO2 non émises par une entreprise à une autre entreprise.