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Question d’un lecteur

“Comment un litre d’essence peut-il produire 2,4 kg de CO2 ?”

... et tentative d’explication.

dimanche 11 novembre 2018, par André-Jean

Après la lecture de l’article appelant à Planter des milliards d’arbres, un ami interroge en reprenant la question qui lui a été posée par un jeune :

“Comment un litre d’essence peut-il produire 2,4 kg de CO2 ?”

.
Reprenons ce courrier avec ses diverses questions et essayons de démêler les difficultés pour mettre en lumière ce qui peut être retenu.
Merci ami.

Le courrier tout d’abord :

Il est indéniable que les arbres participent au cycle du carbone et aussi à la production d’oxygène, donc à la régénération de la couche protectrice d’ozone. Il faut donc planter des arbres, et des feuillus de préférence au lieu de détruire la forêt amazonienne.
Il n’en reste pas moins vrai que la combustion d’un litre d’essence produit 2,4kg d’équivalent CO² composé pour l’essentiel de CO2 mais aussi de gaz qui ont un Potentiel de Réchauffement Global (PRG) 100 à 1000, (voire 22 000 comme l’hexafluorure de soufre) fois supérieur à celui du CO2.
Par exemple un seul gramme de PFC-14 (Tétrafluorure de carbone) a un PRG (sur un horizon temporel de 100 ans) de plus de 7kg de dioxyde de carbone (CO2).
J’aimerais savoir combien de gramme de CO2 sont produit par la combustion d’un litre d’essence et combien de milligrammes d’autres gaz comme le Tétrafluorure de carbone pour faire un total de 2,4kg d’”équivalent CO² “.
L’élimination de ces quelques milligrammes de gaz divers n’est-elle pas, elle aussi, nécessaire, urgente et difficile.
En se focalisant sur l’élimination du CO2 et en évitant de prendre en considération “l’équivalent carbone” n’oublie-t-on pas quelque chose d’important ?
Je crois avoir lu (à vérifier) que sur un horizon temporel de 25 ans, le méthane produit par deux vaches a le même “équivalent carbone” que la consommation d’essence de trois voitures.
A ma connaissance, les arbres ne recyclent ni le méthane, ni l’hexafluorure de soufre !
Voilà pourquoi il me parait important de faire la distinction entre “CO2” , “Carbone” et “équivalent carbone” ou plus exactement “équivalent CO2” .
Ne pas faire cette distinction me semble être à coup sur une erreur, même si je ne suis pas capable d’en mesurer l’importance. Mais, ce n’est pas parce que l’erreur est commune qu’elle devient vérité !
Voilà pourquoi la consultation du tableau ci-dessous et me conduit à continuer à réfléchir à la définition de la durée de vie, de l’horizon temporel et du Potentiel de Réchauffement Global !

Le sujet n’est pas simple, mais mérite que l’on essaye de faire de la bonne vulgarisation.
Certes, il ne faut pas semer le doute en compliquant à plaisir. Mais il n’est pas bon non plus de laisser des brèches dans lesquelles l’erreur n’hésite jamais à s’engouffrer.
Les plus jeunes peuvent comprendre si on leur explique.
En revanche, si on se contente d’approximations douteuses, ils peuvent faire flèches de tout bois pour démolir ce qu’on leur raconte.
C’est un jeune qui m’a forcé à y réfléchir avec une question apparemment simple : “Comment un litre d’essence peut-il produire 2,4 kg de CO2 ?”
Il serait peut-être utile de faire une petite note d’information sur le sujet.
Par exemple, en dépit de mes efforts, je ne sais toujours pas clairement ce que l’on entend le terme “décarburation”. Je crains qu’il ne soit parfois inadapté.
Merci de m’aider à mesurer qu’elle importance il faut accorder à tout ça.

Oui ! « Le sujet n’est pas simple ». Essayons donc d’éclairer ses divers volets en renvoyant vers des sources d’information appropriées.

Il est indéniable que les arbres participent au cycle du carbone et aussi à la production d’oxygène ...


C’est indéniable, tous les organismes vivants participent au Cycle du carbone. Le GIEC, dans son 5ème rapport d’évaluation, chapitre 6 donne une représentation simplifiée du cycle du carbone. Elle est reprise dans notre article "Quelle(s) énergie(s) pour demain ?" à la note 17. Les flux annuels d’échange de CO2 entre la biosphère terrestre (l’ensemble des organismes vivants sur les continents) et l’atmosphère s’élève à environ 440 PgCO2 (440 Pétagrammes, soit, 440 milliards de tonnes de CO2/an) presque équilibré entre ce qui est absorbé par la photosynthèse et ce qui est rejeté par la respiration des organismes vivants. Et oui, la photosynthèse utilise le rayonnement solaire pour, à partir de CO2 et d’eau H2O, produire de la matière organique notamment dans les arbres et les végétaux en général.
Et donc, oui aussi, Planter des milliards d’arbres est une bonne façon de retirer du CO2 de l’atmosphère.

... donc à la régénération de la couche protectrice d’ozone.


La Destruction de la couche d’ozone est une question également essentielle pour la vie sur terre et donc pour l’humanité. Elle est tout aussi complexe, mais cependant différente de celle du réchauffement climatique. On considère aujourd’hui que l’humanité, à travers le Protocole de Montréal, a su répondre à ce défi en interdisant l’utilisation et la diffusion des gaz les plus destructeurs de l’ozone stratosphérique. On peut espérer une reconstitution complète de cette protection contre les rayonnements solaires ultra-violet dangereux d’ici la fin du 21ème siècle. Cette lutte s’est faite avec la substitution des gaz les plus nocifs pour l’ozone par d’autres gaz industriels. Or, ces derniers se sont révélés de puissants gaz à effet de serre (GES), au Potentiel de Réchauffement Global (PRG) très élevé (voire le courrier plus haut). C’est notamment ce qui lie, sans toutefois les confondre, les deux défis, celui de la couche d’ozone et celui du réchauffement climatique.

J’aimerais savoir combien de gramme de CO2 sont produit par la combustion d’un litre d’essence et combien de milligrammes d’autres gaz comme le Tétrafluorure de carbone pour faire un total de 2,4kg d’”équivalent CO² “.


L’Essence (hydrocarbure), comme le nom d’hydrocarbure l’indique, est composé de carbone et d’hydrogène. En l’occurrence, c’est un mélange d’alcanes, essentiellement des octanes, à 8 atomes de carbone et 18 d’hydrogène. Dans leur combustion, notamment dans un moteur thermique, les atomes s’associent à l’oxygène de l’air pour donner du CO2 et de l’eau H2O. Au final, on peut représenter l’équation de cette combustion sous la forme :
C8H18 + 12,5 O2 => 8 CO2 + 9 H2O,
soit en poids
(8X12 + 18X1) + 12,5X32 => 8X44 + 9X18
soit 114g d’essence et 400g d’oxygène brulent en dégageant 352g de gaz carbonique et 162g d’eau. Un litre d’essence pèse 0,75 kg et produit 2,64 kg de CO2 en brulant. Le chiffre de 2,4, inférieur, mentionné dans le courrier, provient de la part d’heptane à 7 atomes de carbone en mélange dans l’essence.
Il n’est pas nécessaire de faire intervenir d’autres gaz. Même si quelques traces d’oxydes d’azote et des particules fines s’ajoutent aux gaz d’échappement et apportent leurs pollutions à l’air de nos villes, ils n’ajoutent pas de contribution à l’effet de serre supplémentaire du au gaz carbonique de la combustion. A noter enfin que cette combustion d’un litre d’essence dégage une énergie calorifique de 10 kWh dont le rendement mécanique de 25 % laissera 2,5 kWh pour faire rouler la voiture.

Voilà pourquoi il me parait important de faire la distinction entre “CO2” , “Carbone” et “équivalent carbone” ou plus exactement “équivalent CO2” .


Oui, il est important de ne pas confondre ce que recouvrent ces divers termes. Et il faut bien reconnaître que cela participe de la complexité du sujet. Plusieurs gaz contribuent effectivement à l’effet de serre. Leur Potentiel de réchauffement global (PRG) permet de comparer leur contribution marginale à l’augmentation de cet effet. Le tableau plus haut montre les différences considérables entre ces divers PRG. Et c’est bien sur la base de telles valeurs relatives des PRG que sont calculés les équivalent CO2. Une teqCO2 correspond à une émission d’un GES (qui peut être du méthane ou tout autre) qui contribue de la même façon à l’effet de serre qu’une tonne de CO2 (En l’occurrence, l’émissions de 40 kg de CH4 correspondent à 1 teqCO2).
Le courrier souligne une autre source de difficultés. Beaucoup de gaz à effet de serre ont une présence naturelle dans l’atmosphère. C’est leur très rapide augmentation liée aux activités humaines qui provoque déjà un réchauffement sensible et inquiète pour le futur proche.
Pour bien fixer la compréhension de l’importance de chacune des sources de cet effet supplémentaire de forçage climatique, le GIEC associe le tableau des PRG avec celui des quantités de chacun des gaz émises par les activités humaines. Le tableau publié dans le 5ème rapport d’évaluation, groupe de travail 1, explicite les contributions au forçage climatique des émissions anthropiques de chacun des GES à l’échelle planétaire.

Le dioxyde de carbone, CO2, apparaît clairement en premier. Il est suivi par le méthane, CH4, qui, bien qu’ayant un PRG très supérieur, est émis en bien plus faible quantité. Les autres gaz ne doivent pas être négligés, mais ils ont une incidence moindre, notamment les gaz fluorés mentionnés dans le courrier.

Il y aurait encore beaucoup à dire autour de ces questions. Retenons pour simplifier, qu’il est capital de toujours s’intéresser aux ordres de grandeurs des phénomènes en jeu afin de fixer des priorités à son attention. En première approche, la proportionnalité, c’est à dire la règle de trois, est un outil précieux pour une première appréhension de ces ordres de grandeur. Après il faut véritablement accepter d’entrer dans la complexité.


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Messages

  • Cette article entraîne d’autres questions :
    1/ j’ai subi un enseignement en agronomie en 1962, dont l’effet de serre ; de mémoire, il avait fait l’objet de recherches en France à la fin du 19ème siècle. J’ai retenu (1) que le principal gaz à effet de serre est H2O ; (2) que le taux optimum de CO2 dans la serre pour la production végétale était 4% (d’où le chauffage au bois des serres) ; (3) qu’en zone tempérée, le taux d’humidité de l’air générait un température de l’ordre de 20° centigrade. Ne s’agit-il plus de vérités scientifiques ?
    2/ Avant l’invention de la photosynthèse par les cyanobactéries, il y a 4 milliards d’années, le principal moyen de stockage de l’énergie était la création de méthane, le plus simple des hydrocarbures. Il me paraît logique que ce moyen de gradation de l’énergie par le système terre est du même ordre de grandeur que la photosynthèse. Sommes-nous incapable de stocker cette hydrocarbure à l’état natif afin d’en utiliser l’énergie ?

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