Le principal gaz à effet de serre : le CO2
Le gaz à effet de serre le plus important et le plus connu est le dioxyde de carbone, aussi appelé gaz carbonique, ou encore CO2, sa formule chimique. Cette formule spécifie qu'une molécule de dioxyde de carbone est formée de l'association d'un atome de carbone avec deux atomes d'oxygène.
C'est une molécule très efficace pour absorber le rayonnement infrarouge qui est émis par notre planète une fois chauffée par le Soleil. C'est ce qui lui confère son pouvoir de gaz à effet de serre.
Le CO2 est un composé qui résulte de l'oxydation du carbone. Lorsque du carbone est mis en présence d'oxygène, il forme du dioxyde de carbone et cette réaction dégage de l'énergie. Cela peut se faire lentement, comme lorsque les cellules de votre corps utilisent l'oxygène que vous respirez pour dégrader du glucose (fait de carbone) et en tirer l'énergie qui les fait vivre. Le CO2 alors produit est celui que vous émettez en expirant. Cela peut aussi se faire rapidement, comme lorsque du bois (fait de carbone) brûle dans un foyer: la lumière et la chaleur de la flamme sont l'énergie produite et le CO2 est contenu dans la fumée.
Le carbone est présent sur terre sous forme de différents « réservoirs » : dissous dans l'océan, dans la biomasse des plantes ou des animaux, vivants ou morts; dans les roches (calcaire, charbon...), etc. L'échange continuel entre l'atmosphère et ces différentes formes de réservoirs est appelé le « cycle du carbone ». Comme la plupart des échanges de carbone impliquent le CO2, tous les éléments participant au cycle, qui sont capables de piéger le CO2 sur terre, peuvent par conséquent réduire sa concentration dans l'atmosphère.
Dans les faits, l'atmosphère terrestre contient une assez faible proportion de CO2: 386 parties par millions (ppm) ou, si vous préférez, un pourcentage de 0,0386 %. C'est une proportion faible, mais qui représente quand même 2 750 gigatonnes de CO2 (une gigatonne = un milliard de tonnes) dans l'atmosphère. Comparé à l'ensemble de l'atmosphère, c'est peu, mais c'est suffisant pour produire un effet de serre important. Mais cette proportion augmente sensiblement depuis 150 ans. Au début du XXIe siècle, elle était de 369 ppm. En 1980, elle était de 339 ppm et en 1960, elle était de 317 ppm. Cette augmentation est précisément mesurée par plusieurs stations scientifiques dispersées en différents points du globe6.
Pour connaître les concentrations de CO2 de l'atmosphère à des époques antérieures aux mesures directes, les climatologues prélèvent des carottes de glace dans les grands glaciers du monde. Comme cette glace est le fruit de l'accumulation de la neige, plus on va la chercher profondément, plus la glace est ancienne. Et parce qu'elle renferme de petites bulles, on peut mesurer la quantité de CO2 dans ces petits échantillons d'air du passé. On a ainsi pu mesurer que la concentration de CO2 dans l'air n'était que de 280 ppm avant les années 17507.
Selon le GIEC, la concentration de CO2 pourrait atteindre 600 ppm et même 1500 ppm en 2100 selon que l'on considère le scénario de faibles émissions de GES (B1) ou le scénario où l'utilisation des combustibles fossiles est très grande (A1FI)5.
Et comme le CO2 est un gaz à effet de serre, plus il y en aura, plus l'effet de serre sera important. L'augmentation de la température moyenne du globe s'explique aussi simplement que cela: plus il y a de CO2, plus il y a d'effet de serre et plus il fait chaud.
Mais d'où vient tout ce CO2 dont la concentration augmente? De nous, les humains. C'est au milieu du XIXe siècle que la concentration de l'atmosphère en CO2 s'est mise à augmenter significativement. En fait, tout a commencé avec la révolution industrielle, quand nous nous sommes mis à brûler du charbon, puis du pétrole et du gaz naturel... Ces matières fossiles qui étaient enfouies dans le sol depuis des millions d'années constituaient un réservoir de carbone (4 000 gigatonnes séquestrées dans le sol). Nous avons ouvert ce réservoir vers 1800 et nous en extrayons le carbone un peu plus chaque année en brûlant ces combustibles. Les autres principales causes des émissions de carbone atmosphérique dues à l'activité humaine sont la déforestation dans les pays tropicaux ainsi que la production de béton.
Au total, les activités humaines entraînent l'émission annuelle d'environ 8 milliards de tonnes de CO2 dont seulement la moitié est réabsorbée par les forêts et les océans, alors que le reste s'accumule dans l'atmosphère.
Selon le 4e rapport d'évaluation du GIEC, pour éviter des changements climatiques catastrophiques, la hausse de température devra être limitée à 2 °C5. Pour atteindre cet objectif très ambitieux, il sera impératif que les émissions de GES à l'échelle mondiale atteignent leur maximum en 2020 et qu'elles soient par la suite réduites d'au moins 50 % en 2050 par rapport à l'année de référence 1990.
Combustibles fossiles
On les appelle combustibles fossiles parce qu'il s'agit d'anciennes plantes qui se sont fossilisées il y a très longtemps. À une époque appelée le Carbonifère, qui remonte à plus de 300 millions d'années, la Terre était abondamment recouverte de grandes forêts. Une fois tombés, tous ces arbres morts ont été enfouis sous terre par différents phénomènes géologiques, emportant avec eux le carbone dont ils étaient constitués. Dans la chaleur du sous-sol et sous les grandes pressions souterraines, cette matière organique s'est chimiquement transformée. Selon les conditions, elle est devenue charbon, pétrole, gaz naturel... Et en les brûlant, on renvoie ce carbone dans l'air.
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