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Le « Bilan CarboneTM  »

La mesure des émissions de gaz à effet de serre :

problèmes posés

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On parle aussi d’effet de serre anthropique (du grec anthropos, qui signifie « qui concerne l’homme »)

Dans le cadre de la méthode « bilan carbone », comme pour n ’importe quelle autre méthode , seul l’effet de serre « additionnel », provenant des activités humaines, est pris en compte dans les calculs.

Dans ce cadre, on ne prend pas en compte les émissions de vapeur d’eau, pour lesquelles les activités humaines

sont globalement sans effet direct sur la concentration troposphérique. Une

exception : les avions

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D’où viennent les émissions anthropiques des gaz à effet de serre ?

Dioxyde de carbone (CO2) : essentiellement combustion des énergies fossiles (charbon, pétrole, gaz naturel) et, pour une plus faible part (15% du total du CO2 anthropique), déforestation.

Méthane (CH4 ) : rizières, élevage bovin, exploitation des hydrocarbures, déchets organiques (industriels, agricoles ou ménagers)

Protoxyde d’azote (N2O ) : essentiellement utilisation des engrais azotés, mais aussi l ’industrie chimique

Halocarbures : fluides frigorigènes, gaz expanseurs dans l ’industrie des mousses plastiques, solvants pour semi-conducteurs, gaz propulseurs des aérosols, produits dérivés « indésirables » de certains procédés industriels (par exemple électrolyse de l ’alumine), etc

Ozone troposphérique : pas d’émissions directes. L’ozone augmente dans l’atmosphère à la suite d’émissions de « précurseurs », notamment les NOx et les hydrocarbures, qui réagissent ensuite entre eux sous l’effet du rayonnement solaire pour former de l’ozone. Les précurseurs sont essentiellement liés à l ’usage des combustibles fossiles.

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Peut-on mesurer directement les émissions de gaz à effet de serre ?

Concentration du CO2 dans l’air, mesurée à Manau Loa (Hawaï), depuis 1957

Pour n’importe quel gaz à effet de serre, il est possible de mesurer leur concentration dans l’atmosphère, ou dans l’air des bulles contenues dans les carottes de glace, qui n’est rien d’autre qu’une atmosphère « fossile ».

Concentrations atmosphériques de divers halocarbures, mesurés de manière directe

Teneur en méthane de l’air, mesurée à partir des carottages glaciaires pour les années anciennes et par mesure directe depuis les années 1960

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Peut-on mesurer les émissions de gaz à effet de serre ? (2)

Dans le cas particulier d’une activité humaine, il n’est généralement pas possible de procéder par mesure directe. Il faudrait en effet pouvoir mesurer les concentrations à la sortie de chaque cheminée, de chaque pot d’échappement, au-dessus de chaque champ…. Il faut donc procéder autrement

La méthode repose sur la conversion en émissions de données aisément disponibles dans l’entité auditée, grâce à des facteurs de conversion

Par exemple, brûler un litre d’essence est supposé dégager TOUJOURS la moyenne de la fourchette des valeurs possibles : on « convertira » les litres consommés - faciles à obtenir - en émissions de gaz - impossibles à mesurer directement -, sur la base de cette valeur moyenne.

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Pour pouvoir disposer d’un indicateur de la pression globale d’une activité sur le climat, il faut pouvoir disposer d’une unité de mesure

applicable à toutes les émissions.

Pour chaque gaz, cela implique de connaître l’effet d’une émission supplémentaire sur le climat

Puis cela implique de pouvoir comparer les gaz à effet de serre entre eux, pour arbitrer entre des émissions de CO2 et de méthane, etc.

Or connaître l’effet d’une émission additionnelle, et comparer les gaz entre eux, ne sont possibles qu’avec des approximations : la « mesure » des émissions de gaz à effet de serre est un exercice imparfait par nature.

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Comment comparer les gaz à effet de serre ? (1)

On calcule l’effet cumulé de la présence de ces gaz sur une certaine durée de référence. Comme les « temps de résidence » des gaz à effet de serre dans l’atmosphère ne sont pas les mêmes, plus la durée de référence est

longue, moins les gaz à faible temps de résidence pèsent dans le total

Gaz

Durée de résidence approximative dans la

troposphère

CO2 100 ans

N2O 120 ans

CH4 10 ans

Halocarbures quelques semaines à 50.000 ans

En outre ces durées vont évoluer à l’avenir, car elles dépendent des vitesses d’élimination des gaz à effet de serre de l’atmosphère, ces dernières dépendant

des concentrations (qui changent), des conditions climatiques (qui vont changer) et, pour le CO2, de l’activité des êtres vivants (qui va aussi changer).

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Comment comparer les gaz à effet de serre ? (2)

Deuxième difficulté pour le calcul : l’effet d’un supplément de gaz n’est pas le même quelque soit la concentration préexistante, et la règle change au fur et à

mesure que la concentration augmente

GazAu niveau actuel de concentration,

l'effet de serre varie comme…

CO2 le logarithme de la concentration

CH4 la racine carrée de la concentration

N2O la racine carrée de la concentration

halocarbures Une fonction linéaire de la concentration

Linéaire

logarithme

Racine carrée

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Comment comparer les gaz à effet de serre ? (3)

Troisième difficulté : différents gaz peuvent absorber les mêmes infrarouges : l’effet de l’un d ’entre eux dépend non seulement de sa concentration, mais aussi de la concentration des gaz « concurrents », qui absorbent les mêmes infrarouges

Pourcentage du rayonnement absorbé (en ordonnée) selon la longueur d’onde en micromètres (en abscisse) pour le méthane et le protoxyde d ’azote

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Comment comparer les gaz à effet de serre ? (4)

Un indicateur par nature approximatif : le PRG (pouvoir de réchauffement global).Pour chaque gaz, le PRG indique « combien de fois plus » un kg de ce gaz « perturbe le climat » (en fait les échanges radiatifs), au bout d’une durée donnée, qu’un kg de

gaz carbonique

Gaz FormulePRG relatif à 20

ansPRG relatif à 100

ansPRG relatif à 500

ans

Dioxyde de carbone CO2 1 1 1Méthane CH4 62 23 7Protoxyde d'azote N2O 275 296 156Hydrofluorocarbures CnHmFp 40 à 9.400 12 à 12.000 4 à 10.000Perfluorocarbures CnF2n+2 3.900 à 8.000 5.700 à 11.900 8.900 à 18.000Chlorofluorocarbures CnClmFp 4.900 à 10.200 4.600 à 14.000 1.600 à 16.300Hexafluorure de soufre SF6 15.100 22.200 32.400

Quelques exemples de ce que signifie cette comparaison :- émettre un kg de méthane ou 62 kg de gaz carbonique « perturbent le climat » à peu près de la même manière à 20 ans d’échéance- émettre un kg de protoxyde d ’azote ou 296 kg de gaz carbonique « perturbent le climat » à peu près de la même manière à 100 ans d’échéance

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Comment comparer les gaz à effet de serre ? (5)

L ’unité de mesure : l’équivalent carbone

L’équivalent carbone est le PRG à 100 ans ramené au seul poids de carbone dans le CO2, autrement dit le PRG multiplié par 12/44. Il s’agit d’une grandeur qui se mesure en kg.

Gaz Formule

Kg d'équivalent carbone d'un kg

de gaz

Dioxyde de carbone CO2 0,27Méthane CH4 6,3Protoxyde d'azote N2O 81Perfluorocarbures CnF2n+2 1.500 à 3.200Hydrofluorocarbures CnHmFp 3 à 3.000Hexafluorure de soufre SF6 6.055

L’intérêt de cette mesure est sa simplicité d ’emploi (malgré les apparences !) : la combustion parfaite d’une tonne de carbone pur dégage exactement une tonne équivalent carbone sous forme de CO2. Pour toutes les combustions complètes de composés carbonés, l’équivalent carbone du CO2 dégagé correspond donc exactement au poids de carbone dans le composé de départ.

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Comment comparer les gaz à effet de serre ? (6)

Cet étalon étant créé, nous pouvons par exemple donner la répartition des émissions mondiales de gaz à effet de serre (hors ozone).

Emissions mondiales par nature de gaz en 2000, en millions de tonnes équivalent carbone, hors ozone. GIEC, 2000

6 900

1 100

2 026

565

948CO2 combustiblesfossile

CO2 déforestation

méthane

N2O

halocarbures

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Toute entreprise ou administration émet directement ou indirectement des gaz à effet de serre

Toute entreprise ou activité se chauffe

Toute entreprise ou activité utilise des transports

Toute entreprise ou activité utilise des matières premières, ne serait-ce que du papier dans une administration

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On émet des gaz à effet de serre dès que l’on utilise une source d’énergie fossile, ne serait-ce que pour le chauffage des bureaux

Kg équivalent carbone par tonne équivalent pétrole, en analyse de cycle de vie. Calculs de l’auteur.

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On émet indirectement des gaz à effet de serre dès que l’on utilise de l’électricité produite à partir de combustibles fossiles

Kg équivalent carbone par kWh (sortie de centrale) pour divers producteurs européens, pour les seules émissions liées à l’utilisation de l’énergie primaire

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On émet indirectement des gaz à effet de serre dès que l’on utilise un matériau quelconque

Kg équivalent carbone par tonne pour divers matériaux (moyenne européenne), en analyse de cycle de vie. Valeurs tirées du document méthodologique du Bilan Carbone

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On émet des gaz à effet de serre dès que l’on se déplace

Grammes équivalent carbone par passager.km pour divers modes de transport

3

22,9 25

60 60

100 100

0

20

40

60

80

100

120

train SNCF Train Royaume-Uni

bus voiture, route avion longcourrier

voiture, ville avion courtcourrier

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Bien sûr, toutes les voitures ne sont pas égales….

Grammes équivalent carbone par km en cycle urbain, en fonction de la puissance fiscale du véhicule, pour les automobiles diesel.

Pour une appréhension fine, il faut donc discriminer le type de véhicule.

Source Jancovici/ADEME (Bilan Carbone), 2003

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 15 16 17 18 19

19

Avec quoi émettons nous du CO2 dans le monde ?

Répartition des émissions de CO2 dans le monde par secteur, 1998 (source IEA)

20

Avec quoi émettons nous du CO2 dans le monde ?

Répartition des émissions de CO2 dans le monde par secteur, 1999, après avoir affecté l’électricité aux utilisateurs finaux (source IEA)

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Avec quoi émettons nous des gaz à effet de serre dans le monde ?

Répartition approximative des émissions de gaz à effet de serre hors ozone dans le monde par secteur, 2000 (source IPCC)

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Avec quoi émettons nous des gaz à effet de serre en France ?

Répartition des émissions brutes françaises 2001 (tous gaz à effet de serre pris en compte, sauf ozone) par secteur (source CITEPA)

(*) hors transports maritimes et aériens internationaux

9%

22%

20%24%

22%

1%2%

Transformationénergie

Industrie

Résidentiel /tertiaire

Agriculture/sylviculture

Transport routier

Autres transports(*)

Autres

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