Introduction
Le dioxyde de carbone est constitué d’un atome de carbone (C) doublement lié à deux atomes d’oxygène (O) pour produire le composé moléculaire O=C=O, avec le symbole chimique CO2. Il n’a ni couleur ni odeur, mais le dioxyde de carbone a un léger goût acide. Cette saveur acide se retrouve dans les boissons gazeuses car le dioxyde de carbone donne à ces liquides leur pétillant. Sous les températures et les pressions normales que l’on trouve sur Terre, le dioxyde de carbone est un gaz, mais on peut aussi le trouver à l’état liquide et solide.
Les scientifiques ont appris que le dioxyde de carbone se trouve dans l’atmosphère terrestre dans une proportion d’environ 300 à 400 parties par million (ppm). Cependant, au fur et à mesure que le climat mondial a été étudié, une augmentation de la concentration de dioxyde de carbone a été remarquée par les scientifiques à un taux d’environ 0,4 % par an. Cette augmentation de la concentration est importante pour l’étude du changement climatique car les scientifiques soutiennent qu’une partie de cette augmentation est due à la combustion de combustibles fossiles et de végétaux tels que le bois, le pétrole et le charbon.
Contexte historique et fondements scientifiques
Le chimiste flamand Johannes van Helmont (1580-1644) a observé que la masse finale était inférieure à la masse initiale lorsque du charbon de bois brûlait dans un récipient fermé. Van Helmont
a émis l’hypothèse que la différence était due à l’élimination d’une substance invisible (finalement identifiée comme étant du dioxyde de carbone).
Plus tard, le chimiste écossais Joseph Black (1728-1799) a produit une substance inconnue – appelée « air fixe » – en décomposant de la craie et du calcaire. Black est généralement considéré comme le premier scientifique à avoir découvert le dioxyde de carbone.
Mots à connaître
BIOSPHÈRE : La somme totale de toutes les formes de vie sur Terre et l’interaction entre ces formes de vie.
Cycle du carbone : L’ensemble des parties (réservoirs) et des flux de carbone. Le cycle est généralement considéré comme quatre réservoirs principaux de carbone interconnectés par des voies d’échange. Ces réservoirs sont l’atmosphère, la biosphère terrestre (qui comprend généralement les systèmes d’eau douce), les océans et les sédiments (y compris les combustibles fossiles). Les mouvements annuels de carbone, les échanges de carbone entre les réservoirs, se produisent en raison de divers processus chimiques, physiques, géologiques et biologiques. L’océan contient le plus grand réservoir de carbone près de la surface de la Terre, mais la majeure partie de ce réservoir n’est pas impliquée dans les échanges rapides avec l’atmosphère.
Combustibles fossiles : Combustibles formés par des processus biologiques et transformés en minéraux solides ou fluides au cours des temps géologiques. Les combustibles fossiles comprennent le charbon, le pétrole et le gaz naturel. Les combustibles fossiles ne sont pas renouvelables à l’échelle de temps de la civilisation humaine, car leur reconstitution naturelle prendrait plusieurs millions d’années.
GAZ À SERRE : Composant gazeux de l’atmosphère contribuant à l’effet de serre. Les gaz à effet de serre sont transparents à certaines longueurs d’onde de l’énergie radiante du soleil, ce qui leur permet de pénétrer profondément dans l’atmosphère ou jusqu’à la surface de la Terre. Les gaz à effet de serre et les nuages empêchent une partie du rayonnement infrarouge de s’échapper, piégeant la chaleur près de la surface de la Terre où elle réchauffe la basse atmosphère. L’altération de cette barrière naturelle de gaz atmosphériques peut élever ou abaisser la température moyenne globale de la Terre.
RÉVOLUTION INDUSTRIELLE : Période, commençant vers le milieu du XVIIIe siècle, au cours de laquelle les humains ont commencé à utiliser les moteurs à vapeur comme source majeure d’énergie.
PHOTOSYNTHÈSE : Processus par lequel les plantes vertes utilisent la lumière pour synthétiser des composés organiques à partir de dioxyde de carbone et d’eau. Au cours de ce processus, de l’oxygène et de l’eau sont libérés. L’augmentation des niveaux de dioxyde de carbone peut augmenter la photosynthèse nette chez certaines plantes. Les plantes créent un réservoir très important de dioxyde de carbone.
RESPIRATION : Processus par lequel les animaux utilisent les aliments stockés (par combustion avec l’oxygène) pour produire de l’énergie.
En outre, le chimiste suédois Svante Arrhenius (1859-1927) a été le premier scientifique à publier un article sur les émissions de dioxyde de carbone provenant de la combustion de combustibles fossiles. Arrhenius a publié « Sur l’influence de l’acide carbonique dans l’air sur la température du sol » en 1896.
Impacts et enjeux
Le dioxyde de carbone joue un rôle important dans le cycle du carbone, qui implique un échange de dioxyde de carbone entre la biosphère (êtres vivants), la géosphère (masses terrestres), l’hydrosphère (masses d’eau) et l’atmosphère (air).
Dans le cadre de la photosynthèse, les plantes vertes transforment le dioxyde de carbone et l’eau en aliments tels que l’oxygène et le glucose. À l’inverse, les plantes et les animaux libèrent du dioxyde de carbone dans un processus appelé respiration.
Cependant, les humains affectent la quantité de dioxyde de carbone libérée dans l’atmosphère par leurs activités produites artificiellement, comme la combustion de combustibles fossiles, le défrichement des forêts et l’utilisation de véhicules à carburant. En raison de ces activités, la concentration de dioxyde de carbone dans l’atmosphère n’a cessé d’augmenter depuis 1850 environ, début de la deuxième révolution industrielle. Comme l’indique le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC) des Nations unies, entre 1970 et 2004, l’augmentation des émissions de CO2 a progressé d’environ 80 %.
DANS LE CONTEXTE : CAPTAGE ET STOCKAGE DU CO2
« Le CSC dans les formations géologiques souterraines est une nouvelle technologie qui pourrait contribuer de manière importante à l’atténuation des émissions d’ici 2030. Les développements techniques, économiques et réglementaires affecteront la contribution réelle. »
SOURCE:Metz, B., et al. « GIEC, 2007 : Résumé à l’intention des décideurs ». Dans : Changements climatiques 2007 : Atténuation des changements climatiques. Contribution du groupe de travail III au quatrième rapport d’évaluation du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat New York : Cambridge University Press. 2007.
Le problème environnemental appelé réchauffement climatique inquiète les humains en raison de l’augmentation remarquée des gaz à effet de serre comme le dioxyde de carbone. Les scientifiques étudient cet effet de serre pour voir si la fonte des glaciers et des icebergs, l’augmentation des tempêtes et les températures plus chaudes que la normale sont dues à un effet de serre exagéré. D’ici 2050, le GIEC prévoit que le dioxyde de carbone dans l’atmosphère pourrait atteindre 450 à 550 ppm.
Voir aussi Cycle du carbone ; Concentrations de dioxyde de carbone ; Changement climatique ; Effet de serre ; Gaz à effet de serre ; Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC).
BIBLIOGRAPHIE
Livres
Gunter, Valerie Jan. Volatile Places : Une sociologie des communautés et des controverses environnementales. Thousand Oaks, CA : Pine Forge Press, 2007.
Mackenzie, Fred T. Le carbone dans la géobiosphère : L’enveloppe extérieure de la Terre. Dordrecht, Pays-Bas : Springer, 2006.
National Academy of Engineering, National Research Council of the National Academies. Le dilemme du dioxyde de carbone : technologies et politiques prometteuses. Washington, DC : National Academies Press, 2003.
Sites web
« Contributions du groupe de travail III au quatrième rapport d’évaluation du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat. » Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat, 4 mai 2007. < http://www.ipcc.h/SPM040507.pdf> (consulté le 5 novembre 2007).