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RÉSUMÉ
La problématique du CO2 est abordée dans son ensemble. Cet article décrit les propriétés physico-chimiques de la molécule, les sources et les impacts du CO2 sur la santé et l’environnement ainsi que son identification et sa quantification dans les émissions gazeuses. La législation est abordée en relation avec les accords internationaux sur le climat. Les grandes technologies de séparation, de concentration, de transport et de stockage sont décrites. La valorisation du CO2 est illustrée par quelques exemples. Des données technico-économiques permettent d’apprécier chaque étape de l’approche technologique de réduction des émissions dans l’atmosphère.
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Pierre LE CLOIREC : Professeur, directeur de l’ENSCR - École nationale supérieure de chimie de Rennes, France
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.
En décembre 2015, la COP21 (21e Conférence des parties), tenue à Paris, a permis une discussion entre États et de générer un texte d’accord avec, en particulier, une limite à 2 °C de la hausse des températures. Ceci entraîne une diminution drastique des gaz à effet de serre (GES) présents dans les émissions dues à l’activité humaine.
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, pour une moindre part, les halocarbones (chlorofluorocarbones (CFC), fréon, perfluorométhanes) et l’hexafluorure de soufre (SF6) . 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 article, nous nous intéresserons exclusivement au gaz carbonique.
Les conférences internationales de Rio et de Kyoto (COP3) marquent une volonté de réduction des polluants atmosphériques. En 1997, le protocole de Kyoto imposait 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 émis une directive, adoptée le 13 octobre 2003, prévoyant des quotas de rejets et des pénalités en cas de dépassement des engagements. La France a diminué ses émissions de CO2 d’environ 15 % et de 6 % respectivement par rapport aux années 1990 et 2010.
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 . C’est dans ce contexte général que sera abordée, dans cet article, la problématique du CO2.
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- Version archivée 1 de janv. 2008 par Pierre LE CLOIREC
- Version courante de déc. 2022 par Pierre LE CLOIREC
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1. Structure et caractéristiques de la molécule
Le dioxyde de carbone a été découvert, en 1638, par le médecin belge Jan Baptist Van Helmont. Vers 1750, il est étudié par Joseph Black, chimiste et physicien écossais. Joseph Priestley, pasteur anglais, isole le gaz carbonique en 1766 et c’est en 1776 que le chimiste français Antoine Laurent de Lavoisier met en évidence la production du CO2 lors de la combustion du carbone en présence d’oxygène.
Le tableau 1 regroupe quelques caractéristiques physico-chimiques du dioxyde de carbone [J6280].
À partir de sa structure moléculaire, certaines propriétés macroscopiques peuvent être énoncées :
-
le CO2 représente le degré ultime d’oxydation du carbone. C’est une molécule assez stable et relativement inerte chimiquement ;
-
c’est un gaz acide légèrement soluble dans l’eau. La variation de la constante de Henry H (atm) avec la température T est donnée par une équation classique :
avec ΔH = 8,65 J · mol–1
B = 6,73 ;
-
il peut être corrosif en présence de vapeur d’eau ;
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en fonction du pH des solutions aqueuses, le dioxyde de carbone, après dissolution, forme des carbonates et bicarbonates plus ou moins solubles dans l’eau. Les équilibres calcocarboniques ont été largement étudiés...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - 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 web http://www.citepa.org.
-
(2) - 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 la convention-cadre des Nations unies sur les changements climatiques, 58 p., site web http://www.ipcc.ch/activity/srecs/ IPPC % 20F.pdf, (2005).
-
(3) - Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC) - Changement climatique 2014, Rapport de synthèse, Résumé à l’intention des décideurs. - 40 p., site web : http://www.developpement-durable.gouv.fr/IMG/pdf/ONERC_Resume_decideurs_SYR_AR5_fr_non_officielle_V6.pdf, (2014).
-
(4) - BRGM - « Le Changement climatique ». - Géosciences, 3 (2006).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
Bilan Carbone® ABC – http://associationbilancarbone.fr/fr.
HAUT DE PAGE
ADEME (Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie) http://www.ademe.fr/.
CITEPA (Centre interprofessionnel technique d’études de la pollution atmosphérique) http://www.citepa.org/fr/.
COP21/CMP11 (21e Conférence des parties à la convention-cadre des Nations unies sur les changements climatiques) http://www.cop21.gouv.fr/.
EUR-lex (réglementation de l’Union européenne) http://eur-lex.europa.eu/homepage.html?locale=fr.
France stratégie – centre d’analyses stratégiques http://www.strategie.gouv.fr/.
INRS (Institut national de sécurité) http://www.inrs.fr/.
Légifrance (réglementation française) http://www.legifrance.gouv.fr/.
Ministère de l’Environnement, de...
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