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Énergie, pollution de l’air et développement durable

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Claude Ronneau

Introduction

Texte intégral

1L’existence, sur la planète Terre, de formes de vie évoluée, dont l’être humain, résulte de la conjonction de bon nombre de facteurs exceptionnels faute desquels nous ne serions pas ici pour en parler :

  • la présence du soleil, une modeste étoile comme il s’en trouve des milliards dans la voie lactée. Le soleil, par sa lumière, irradie la terre sous une puissance colossale de 178 1015 W, soit la puissance thermique de près de 60 millions de centrales nucléaires,

  • l’orbite de notre planète qui, voguant à quelque 150 millions de km du soleil, se trouve là à une distance idéale pour que sa surface soit portée à une température optimale sous laquelle l’eau se trouve majoritairement à l’état liquide mais aussi, pour une faible fraction, dans les états gazeux et solide,

  • l’inclinaison de l’axe de rotation de la terre (23 degrés) sur le plan de l’écliptique qui fait se succéder les saisons dans les deux hémisphères : cette succession est à l’origine d’une bonne répartition des flux thermiques à la surface de la planète,

  • l’existence d’une enveloppe gazeuse, l’atmosphère, élaborée au cours des âges par le dégazage de la croûte terrestre, essentiellement par l’apport des volcans dont l’existence résulte de la géotectonique. Cette enveloppe est constituée majoritairement d’un gaz relativement inerte, l’azote (N2 : 78 % en volume), d’un gaz vital, l’oxygène (O2 : 21 %, progressivement accumulé par la synthèse chlorophyllienne) et d’un gaz totalement inerte, l’argon (Ar -0,93 %). Cette atmosphère contient aussi quelques gaz à l’état de traces, parmi lesquels le dioxyde de carbone (CO2 -0,037 %) qui interviennent dans le réglage de la température de la terre :

  • en effet, ces quelques gaz agissent comme une verrière qui, à l’instar d’une serre, retient une partie du rayonnement infrarouge émis par la terre et nous fait bénéficier d’une température moyenne de 15°C sous laquelle la vie a pu coloniser la quasi totalité du globe terrestre.

  • Outre son rôle de milieu chimique et de régulateur thermique (vents, effet de serre), l’atmosphère constitue un écran qui met la vie à l’abri des radiations nocives venues du cosmos et du soleil.

  • La présence d’eau, majoritairement à l’état liquide. L’eau est une substance unique en ce sens que, aux températures rencontrées sur la terre, elle peut exister dans les trois phases : liquide, solide et gazeuse. En outre, sa densité est moindre à l’état solide qu’à l’état liquide ce qui permet à la glace de flotter à la surface des mers et de laisser ainsi la vie subsister dans l’eau des régions polaires. Enfin, l’eau est capable de dissoudre bon nombre de substances, de les véhiculer et de les distribuer au gré de ses courants. Les courants marins assurent également une redistribution vers les pôles de l’énergie thermique déposée majoritairement dans les régions tropicales.

  • Une fraction importante de l’énergie solaire (30 %), captée par l’atmosphère, porte l’eau à l’état de vapeur : cette vapeur se recondense partiellement sous forme de nuages. Les mouvements des masses d’air chargées de cette humidité assurent le transfert vers les continents de 40.000 milliards de tonnes d’eau douce chaque année, phénomène évidemment capital pour le maintien de la vie sur les continents. Les nuages assurent aussi un rôle d’écran en réfléchissant vers l’espace une fraction importante de l’énergie du soleil et limitant ainsi la surchauffe du globe terrestre.

  • Le temps qui s’est écoulé depuis la formation de la terre (5 milliards d’années) a permis que s’élaborent les conditions exceptionnelles (richesse biologique, terres fertiles, climat idéal, réserves minérales, …) qui ont fait de notre monde un véritable joyau, probablement unique dans un espace galactique vaste de plusieurs années-lumière.

2Cette planète-joyau, notre civilisation est en train de la ternir parce que le développement technique et démographique qu’elle a engendré en dérègle les délicats équilibres élaborés au cours de centaines de millions d’années d’évolution géophysique et biologique. L’emprise qu’exerce l’être humain sur la biosphère et, singulièrement, sur l’atmosphère est majoritairement liée à la consommation d’énergie. Cette emprise est telle que l’homme en compromet gravement la pérennité. Les peuples anciens étaient convaincus que l’univers obéit à des cycles immuables. Leur seule crainte était que quelque divinité courroucée ne vienne perturber ces éternels renouveaux : on pouvait redouter qu’un caprice de Râ, le Dieu Soleil, ne le dissuadât de revenir sur sa barque chaque matin, on pouvait redouter que le ciel ne nous tombât sur la tête, … Rien de bien réaliste ! En revanche, une démographie galopante et un développement technologique irrésistible né à la fin du 18e siècle se sont débridés durant les cinquante dernières années et suscitent les plus graves préoccupations. Bien sûr, la vie restera possible sur terre, probablement pour les millions d’années à venir, et l’être humain y survivra, aidé par un cerveau aux capacités démesurées. Mais, à l’échelle de temps des civilisations humaines, la planète ne sera plus ce qu’elle a été car, dès à présent, l’expansion technologique et démographique de l’Homo Sapiens a dépassé les capacités d’hébergement de la terre et on peut redouter que ce même Homo, à présent trop peu sage, ébloui par le mirage technologique, refuse de se plier aux règles qui régissent les équilibres subtils dans lesquels notre belle planète bleue a évolué pour devenir ce qu’elle est : un monde unique, le meilleur des mondes, un monde duquel aucune évasion de masse n’est possible, n’en déplaise aux amateurs de science-fiction.

3Si notre ciel est bleu, c’est parce la terre est entourée d’une enveloppe gazeuse extrêmement ténue qui, précisément, diffuse la fraction bleue du rayonnement solaire. Il faut en voir les photos prises depuis l’espace pour apprécier sa fragilité. L’atmosphère est le premier garant de notre existence.

1. L’atmosphère terrestre

4L’enveloppe d’air qui entoure la terre pèse 5,23 1018 kg (cinq millions de milliards de tonnes), ce qui ne représente qu’un dix millième de pour cent de la masse totale du globe terrestre ou encore 240 fois moins que la masse d’eau présente à la surface de la terre. La moitié de la masse de l’air est située dans la couche atmosphérique comprise entre 0 et 5 km d’altitude. La couche appelée « troposphère » qui s’étend depuis le niveau de la mer jusqu’à une altitude de 8 à 15 km, suivant la latitude, englobe de 80 à 90 % de la masse totale d’air : elle est le siège de la majorité des phénomènes atmosphériques qui concernent la vie à la surface de la terre. La troposphère se caractérise par une diminution de sa température avec l’altitude ; elle est aussi le siège de turbulences qui provoquent un brassage vigoureux de l’air avec l’effet bénéfique d’une dispersion rapide et efficace des polluants. Elle est la couche atmosphérique dans laquelle la vie terrestre a pu se développer et dans laquelle se produisent la majorité des échanges d’énergie thermique et d’énergie mécanique : elle assure, entre autres, un rôle capital, celui qui consiste à distribuer l’eau à la surface de la terre. Nous vivons dans cette troposphère : elle est un des garants de l’équilibre des conditions de vie sur terre… mais elle est aussi devenue le dépotoir des tonnages croissants de déchets gazeux et des particules émis par les activités humaines. La masse d’air qui enveloppe la terre est tellement énorme qu’il semble impossible de l’altérer. Et pourtant, pour prendre un exemple parmi d’autres, sachant que, d’une part, l’atmosphère héberge déjà quelque 720 milliards de tonnes de carbone sous forme de CO2 et que, d’autre part, la technologie actuelle, appuyée en cela par la déforestation, en injecte dans l’air chaque année 7 à 8 milliards de tonnes, on réalise le potentiel de « perturbation » ainsi créé. Le résultat en est que, en 150 ans de développement technologique, la concentration en CO2 dans l’air est passée de 280 à 370 parts par million en volume (ppmv).

2. La pollution de l’air

5Soulignons dès à présent que la combustion est responsable de l’émission dans l’air de la majeure partie des gaz chimiquement ou physiquement actifs, potentiellement toxiques pour les êtres vivants et/ou actifs dans les équilibres thermiques qui régissent la température de l’atmosphère. Une réactivité physique et chimique élevée des polluants entraîne leur élimination rapide de l’atmosphère, suite aux diverses réactions qui les transforment progressivement en substances moins actives, en molécules condensables, en particules, … qui vont être assez rapidement évacuées de l’atmosphère par dépôt et par lessivage par la pluie. D’autres gaz, en revanche, chimiquement inertes et insolubles dans l’eau ont des temps de séjour élevés dans l’atmosphère et, de ce fait, s’y accumulent au point que leur concentration est en croissance, produisant une déstabilisation de la composition de l’air : c’est le cas du CO2 qui vient d’être évoqué. La majorité des gaz à effet de serre (GES) sont des gaz inertes.

6A l’échelle mondiale, la pollution naturelle est importante du point de vue des tonnages émis mais elle est le plus souvent très diffuse et, à notre échelle de temps, elle ne semble pas induire de variations significatives dans la composition de l’air. A l’opposé, la pollution artificielle (« anthropique ») est concentrée dans certaines régions du monde, surtout dans certaines zones de l’hémisphère nord : cette pollution anthropique est en train de déstabiliser gravement les équilibres qui garantissaient la pérennité de l’enveloppe gazeuse de la terre. Le tableau ci-dessous reprend la liste des principaux gaz, actifs dans l’atmosphère du point de vue des effets qu’ils sont susceptibles d’induire.

  • 1 µm = millionième de mètre = millième de millimètre.

7Pour ce qui concerne les poussières atmosphériques, ce qui les caractérise le mieux est leur comportement dans l’air et, particulièrement pour les particules dites « grosses » (diamètre > 0,5 µm), une élimination relativement rapide de l’atmosphère par sédimentation et par impaction sur les surfaces qu’elles rencontrent au cours de leur transport par le vent (végétaux, constructions, sols, …). Les particules dites « fines », (diamètre compris entre 0,1 et 1 µm)1ont un comportement surtout basé sur la diffusion. Etant donné cette diffusivité, elles « balayent » en quelque sorte l’air et agissent comme noyaux de condensation de diverses molécules telles que les hydrocarbures poly-aromatiques (HPA, dioxines et dérivés, …).

8Les différents chapitres du livre vont développer les principaux thèmes qui sont à prendre en compte pour aborder la problématique de la déstabilisation qui menace l’atmosphère. Le livre ne se veut pas exhaustif, loin de là : seuls vont être présentés les points qui nous paraissent fondamentaux pour comprendre la problématique abordée.

Principaux polluants de l’air, sources et effets

Principaux polluants de l’air, sources et effets

Note : Hydrocarbures naturels émis par les feuilles des arbres.

  • Il faudra expliquer ce qu’est l’énergie (chap. 1), ce qu’a été son histoire (chap. 2), et les leçons qu’il faut en tirer, de manière à ne pas se faire trop d’illusions sur certaines perspectives de transformation de l’énergie et sur certaines ressources dites « nouvelles » ou, plus exactement, renouvelables.

  • On décrira les principaux mécanismes de formation des polluants dans les flammes (chap. 3) pour mieux comprendre l’évolution actuelle des techniques de contrôle ou de prévention des émissions. Des progrès très significatifs ont été accomplis durant les dernières décennies.

  • Le chapitre 4 sera consacré à la pollution provoquée par la voiture automobile qui est devenue la principale source de pollution urbaine, voire continentale. Malgré le battage médiatique qui est mené au sujet de nouveaux prototypes d’automobiles, les solutions sont loin d’être encourageantes : tout a un coût, et aussi les solutions dites « propres ».

  • Seront aussi abordés les effets de la pollution sur la qualité de l’air (chap. 5). En réalité, c’est l’observation relativement récente de ces effets qui a enfin déclenché la prise de conscience (trop tardive) des problèmes que l’humanité commence à affronter.

  • L’énergie nucléaire est fort décriée : il est pourtant impensable de s’en priver dans la perspective des graves pénuries qui s’annoncent (chap. 6).

  • On perlera, bien sûr, des sources d’énergie renouvelables (chap. 7) on constatera qu’il ne faut pas trop se leurrer sur les possibilités qu’elles offrent et encore moins sur leur prétendue « gratuité ». Si elles tardent à s’imposer, c’est que les sources d’énergie fossile demeurent encore plus économiques … mais, malheureusement, dans une perspective à très court terme !

3. Le tableau est alarmant

9Les conclusions du chapitre 8 seront émises sous la seule responsabilité de l’auteur : elles ne seront pas très optimistes, le lecteur doit en être averti. Il n’est pas inutile de secouer les esprits quand on réalise l’insouciance béate qui imprègne encore la majorité de nos contemporains. Malgré de nombreuses réactions officielles de bon augure, le pouvoir politique est trop léthargique. Outre l’accroissement déjà manifeste de la température moyenne de l’atmosphère, l’humanité va devoir faire face, dans quelques décades, à de graves pénuries : pénurie de ressources énergétiques fossiles, de matériaux primaires, pénuries alimentaires, … épuisement des ressources en eau douce, des sols fertiles, des ressources forestières et marines, …

10Le bien-être qui fait notre bonheur de citoyens de pays riches est-il à ce point précieux qu’il en est devenu un acquis inaliénable ? Pourquoi cette réticence des pouvoirs publics à reconnaître ouvertement que les choses tournent mal ? De toute évidence, le bien-vivre dont nous profitons encore actuellement est un luxe considéré à ce point comme inaliénable que nous en restreignons dès à présent l’accès à nos enfants et petits-enfants, sinon aux populations du tiers-monde.

11Le tableau que l’on va brosser dans ce livre est manifestement fort pessimiste mais nous pensons que le principe de précaution exige beaucoup de prudence, en tout cas bien plus que ce qu’exigerait un attentisme frileux alimenté par l’utopique perspective de la découverte de sources d’une énergie à la fois propre, bon marché et inépuisable. Les démonstrations qui en seront proposées exigent que l’on aborde un certains nombre de raisonnements scientifiques faute desquels l’argumentation soutenue dans ce livre resterait bien faible et donc peu convaincante.

Notes

1 µm = millionième de mètre = millième de millimètre.

Table des illustrations

Titre Principaux polluants de l’air, sources et effets
Légende Note : Hydrocarbures naturels émis par les feuilles des arbres.
URL http://books.openedition.org/pucl/docannexe/image/621/img-1.jpg
Fichier image/jpeg, 419k

© Presses universitaires de Louvain, 2004

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