Énergie, choix de développement et futur climatique
La consommation mondiale d’énergie, en forte augmentation, fait majoritairement appel aux combustibles fossiles dont l’utilisation est la principale cause du changement climatique.
Les activités humaines modifient de manière rapide certains flux associés au cycle du carbone. Dans ce contexte, l’estimation d’une empreinte carbone est essentielle pour élaborer des scénarios et fixer des objectifs de réduction.
Les différents scénarios de l’évolution globale du climat dépendent des stratégies que l’humanité mettra en œuvre.
La notion de risques étudiée au collège et en classe de seconde est convoquée.
L’énergie utilisée dans le monde provient d’une diversité de ressources parmi lesquelles les combustibles fossiles dominent.
Leur consommation est très inégalement répartie selon la richesse des pays et des individus.
La croissance de la consommation globale (doublement dans les 40 dernières années) est directement liée au modèle industriel de production et de consommation des sociétés.
En moyenne mondiale, cette énergie est utilisée à parts comparables par le secteur industriel, les transports, le secteur de l’habitat et dans une moindre mesure par le secteur agricole.
Les énergies primaires sont disponibles sous forme de stocks (combustibles fossiles, uranium) et de flux (radiatif solaire, géothermique et des marées).
Le carbone est stocké dans plusieurs réservoirs superficiels. L’élément carbone circule entre ces différents réservoirs terrestres, constituant le cycle du carbone. Les combustibles fossiles se sont formés à partir du carbone contenu dans la matière organique des êtres vivants, résultant de la réduction du CO2 par photosynthèse il y a plusieurs dizaines à plusieurs centaines de millions d’années. Ils ne se renouvellent pas suffisamment vite pour que les stocks se reconstituent : ces ressources en énergie sont qualifiées de non renouvelables.
La combustion de carburants fossiles et de biomasse libère du dioxyde de carbone, également des aérosols et d’autres substances (N2O, O3, suies, produits soufrés) qui affectent la qualité de l’air inhalé et la santé.
L’empreinte carbone d’une activité ou d’une personne est la masse de CO2 produite directement ou indirectement par sa consommation d’énergie et/ou de matière première.
Les scénarios de transition écologique font différentes hypothèses sur la quantité de GES émise dans le futur. Ils évaluent les changements prévisibles, affectant les écosystèmes et les conditions de vie des êtres humains, principalement les plus vulnérables. Les projections fournies par les modèles permettent de définir les aléas et peuvent orienter les prises de décision.
Dans le domaine énergétique, le choix des mesures d’adaptation et d’atténuation doit tenir compte de nombreux critères et paramètres : disponibilité des ressources et adéquation aux besoins, effets (climatique, écologique, sanitaire, agricole), vulnérabilités et gestion des risques, faisabilité, conséquences économiques et sociales.
Les durées longues, liées à l’inertie de certains systèmes (infrastructures énergétiques, transports, production industrielle), sont à confronter à l’urgence de l’action.
La transition écologique des sociétés repose sur la créativité scientifique et technologique (recherche de diversification ou d’évolution des ressources, mix énergétique, etc.) et sur l’évolution des comportements individuels et collectifs (consommation, déplacements, etc.).
I - Le cycle biogéochimique du carbone
Le carbone est réparti entre différents réservoirs superficiels : l’atmosphère, les sols, les océans, la biosphère et les roches.
Les êtres vivants permettent des flux de carbone entre les réservoirs : respiration, photosynthèse, fossilisation, combustion.
Les combustibles fossiles se sont formés à partir du carbone des êtres vivants, il y a plusieurs millions d’années. Ils ne se renouvellent pas suffisamment vite pour que les stocks se reconstituent : ces ressources en énergie sont dites non renouvelables.
II - Le lien entre l’activité économique mondiale et le réchauffement climatique
La proportion de CO2 a augmenté énormément et exceptionnellement rapidement au cours des 200 dernières années. Sur cette même période, le PIB (indicateur de la croissance économique) a également augmenté de manière exceptionnelle.
Il existe donc une corrélation positive entre ces deux paramètres.
Plus un pays est riche, plus la quantité d’énergie utilisée par habitant est importante. La majorité de l’énergie (81,3%) utilisée dans le monde provient des ressources fossiles (charbon, pétrole, gaz) qui sont des ressources émettrices de CO2. Par conséquent, plus un pays est riche et plus il va produire de CO2.
Il y a donc bien une relation de causalité entre le PIB et la proportion de CO2 atmosphérique.
III - Les polluants de l’air et santé
L’utilisation des combustibles fossiles entraîne, en plus des émissions de CO2, des émissions d’oxyde d’azote (NOx), d’ozone (O3), et de particules fines. Ces polluants sont localisés à proximité des lieux d’émission, mais peuvent également être entraînés par les vents. Ils ont un effet néfaste sur la santé, qui dépend de leur concentration et de la durée cumulée d’exposition. Leur concentration diminue pour certains depuis 2000, tandis que pour d’autres, elle augmente.
Définitions
Aérosol : suspension, dans un gaz, de fines particules, solides ou liquides.
Flux de carbone : échanges de carbone entre différents réservoirs terrestres et estimés en T/an.
Polluant : désigne un agent physique, chimique ou biologique qui provoque une gêne ou une nuisance dans le milieu liquide ou gazeux.
Réservoir de carbone : couche terrestre qui contient du carbone.