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RÉSUMÉ
L’augmentation du gaz carbonique dans l’atmosphère est due en grande partie à l’activité humaine. En effet, cette teneur en gaz a subi une très forte croissance ces dernières années. Pour cette raison, la volonté de réduction des polluants atmosphériques est plus que jamais présente. Cette problématique permanente, abordée dans un contexte général, fait l’objet de cet article. Tout d’abord, la structure et les caractéristiques de la molécule sont rappelées. Puis différentes questions sont abordées, qu’elles traitent des sources d’émission, des impacts, de la métrologie, de la législation ou encore des solutions techniques existantes.
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Pierre LE CLOIREC : Professeur, directeur scientifique - École de chimie de Rennes (ENSCR)
INTRODUCTION
Effet de serre, réchauffement de la planète, fonte de la banquise ou de tel glacier… toutes ces expressions sont maintenant entrées dans le langage du grand public du fait de propos plus ou moins alarmistes transmis par les médias. Les principales molécules à effet de serre sont répertoriées et définies. On trouve, avec leur valeur de contribution : la vapeur d'eau pour 55 %, le dioxyde de carbone (CO2) pour 39 %, le méthane (CH4) 2 %, l'ozone (O3) 2 %, le protoxyde d'azote (N2O) 2 % ainsi que, dans une moindre part, les halocarbones (chlorofluorocarbones (CFC), fréon, perfluorométhanes) et l'hexafluorure de soufre (SF6) [1]. Certains auteurs ne prennent pas en compte la vapeur d'eau et dans ce cas, bien sûr, les valeurs de répartition sont différentes. Dans ce présent dossier, nous nous intéresserons exclusivement au gaz carbonique dont l'augmentation dans l'atmosphère est due en grande partie à l'activité humaine. La figure 1, proposée par le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC), donne une évolution cyclique sur une très longue durée, et une forte croissance ces dernières années, de la teneur en gaz carbonique dans l'atmosphère. En 2005, la teneur moyenne en CO2 atmosphérique était de 379,1 ppm soit une augmentation de 2,9 % par rapport à 1993. Les conférences internationales de Rio et de Kyoto marquent une volonté de réduction des polluants atmosphériques. En 1997, le protocole de Kyoto impose aux 38 pays signataires de réduire de 5,2 % leurs émissions de gaz à effet de serre d'ici la période 2008-2012. Dans ce contexte, l'Union européenne a mis en place une directive, adoptée le 13 octobre 2003, prévoyant des quotas de rejets et des pénalités en cas de dépassement des engagements. Dans une approche écologique et/ou réglementaire, il est nécessaire de réduire les émissions de gaz à effet de serre et en particulier les rejets de dioxyde de carbone [2] [3]. C'est dans ce contexte général que sera abordée, dans ce dossier, la problématique du CO2.
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VERSIONS
- Version archivée 2 de janv. 2017 par Pierre LE CLOIREC
- Version courante de déc. 2022 par Pierre LE CLOIREC
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3. Métrologie
3.1 Échantillonnage
Le mode de prélèvement utilisé dépend de la teneur en gaz, à doser, de l'échantillon ; il peut être de deux types : avec ou sans concentration préalable.
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Si le niveau de CO2 dans le gaz est suffisant pour une analyse directe, le prélèvement s'effectue facilement dans des ampoules dans lesquelles le vide a été fait, ou dans des sacs de type Tedlar®, Mylar®…
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Lorsqu'une préconcentration est nécessaire, plusieurs approches sont possibles. Les méthodes par absorption dans un liquide sont classiquement mises en œuvre en utilisant des solutions basiques de barbotage du type soude, potasse, baryte… Il est également possible de piéger le dioxyde de carbone par adsorption sur une phase solide ; par exemple, dans des tubes garnis de chaux sodée ou de gels imprégnés de substances basiques. Ces matériaux peuvent aussi donner une réaction colorée permettant une visualisation de la présence de CO2 à certaine teneur, voire une quantification sur l'échelle graduée de certains tubes (type Dräger®). Dans tous ces cas, il est nécessaire de mesurer avec exactitude le volume d'air passé (qui contient le dioxyde de carbone) afin de calculer sa concentration dans la phase gazeuse grâce à la mesure réalisée préalablement dans la phase de préconcentration, liquide ou solide.
3.2 Séparation – Quantification
Il existe de nombreuses méthodes de quantification du CO2 dans l'air ou dans les gaz. Celles-ci reposent sur la propriété acide du dioxyde de carbone (volumétrie, titrimétrie, néphélométrie, conductimétrie), sur des réactions colorées (spectrométrie visible) ou sur son absorption en infrarouge. Dans le cas de mélange de polluants, une séparation est parfois nécessaire avant une quantification par des détecteurs du type catharomètre ou ionisation de flamme après méthanisation [12] ...
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En 2002, les États-Unis émettent près d'un quart des rejets de CO2 totaux. À cette même date, la part des émissions de la Chine et celle de l'Union européenne sont proches (tableau 1) ; certaines études prévoient que la Chine sera le premier pays émetteur de CO2 d'ici 2009. Le taux de participation de la France est relativement faible : les rejets proviennent majoritairement du transport routier, des habitations et bâtiments du tertiaire, des industries (tableau 2).
Pour une distance égale, le transport du CO2 par navire est plus avantageux économiquement (tableau 3). Le stockage du CO2 peut présenter de fortes disparités (tableau 4).
HAUT DE PAGERéférences
Centre interprofessionnel technique d'études de la pollution atmosphérique (CITEPA) - Inventaire des émissions de polluants atmosphériques en France. - CITEPA/CORALIE/Format SECTEN, (mise à jour février 2004) et site http://www.citepa.org.
Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) - Rapport spécial du GIEC – Piégeage et stockage du dioxyde de carbone. - Conférence des parties à...
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