Biomasse, lumière, CO2 et effet de serre

Les végétaux croissent en absorbant de l’eau dans le sol et du dioxyde de carbone (CO2) dans l’air. L’eau et le CO2 réagissent ensemble pour former une molécule plus complexe, grâce à la lumière, en rejetant du dioxygène (O2)1.

Pour avoir un ordre de grandeur des quantités : en Europe, chaque m2 de sol reçoit en moyenne 3,5 kWh de lumière par jour, ce qui devrait permettre 250 kg de biomasse par an. Mais le rendement n’est pas de 100 %. L’efficacité du processus est faible : seulement entre 0,5 et 2% de la lumière disponible est transformée. La production est donc située entre 1 et 5 kg par m2, et par an, en moyenne ( entre 10 tonnes et 50 tonnes à l’hectare).

Une fois coupé et séché, le bois peut restituer l’énergie stockée sous forme chimique, en brûlant. Il peut aussi être converti en combustibles, liquides ou gazeux, plus commodes à utiliser. Cette combustion dégage du CO2 qui ne contribue pas à l’augmentation de l’effet de serre si l’on replante la même quantité de végétaux que celle qui est consommée. La production  de carburants issus de la biomasse devrait donc pouvoir remplacer les carburants fossiles, sans avoir leur impact sur l’effet de serre.

 

  1. Il faut environ 0,14 kWh de lumière pour fabriquer  30 g d’hydrate de carbone C6H12O6 []

Moins consommer, c’est mieux :

En France, 47% de l’énergie produite est utilisée par les ménages pour leur usage domestique La consommation d’une résidence principale se répartit en moyenne de la manière suivante : 69% pour le chauffage, 12% pour la production d’eau chaude sanitaire, 12% pour des besoins spécifiques en électricité comme l’éclairage ou le réfrigérateur, et 7% pour la cuisson des aliments.

Il faut savoir qu’un réfrigérateur de type américain consomme 3 à 4 fois plus d’énergie que son homologue européen. Au moment d’acheter ou de renouveler un appareil ménager, cela vaut le coup de choisir un modèle économe en énergie.

L’électricité n’étant pas chère en France, on n’hésite pas à en consommer plus que de raison. Notre bonne conscience se rassure de ce que 90% de cette production est d’origine renouvelable ou nucléaire, donc sans émission de gaz carbonique. Mais, dans d’autres pays où l’électricité est souvent produite à partir de combustibles fossiles, notamment du charbon, le plus polluant d’entre eux, ce n’est pas le cas.

Même en France, pendant les heures de pointe, on utilise des centrales thermiques utilisant des combustibles fossiles qui émettent du CO2 lors de leur combustion. Au total, environ 10% de l’électricité française est produite par ce moyen. Consommer l’électricité aux heures creuses plutôt qu’à celle de forte demande produit moins de CO2.

Avant tout, la meilleure énergie est celle que l’on ne consomme pas. Laisser une pièce allumée quand on n’y est pas ne sert à rien. Parcourir quelques centaines de mètres en marchant est plus efficace (en matière d’énergie) et plus sain pour l’environnement (mais aussi la santé) que de les faire en voiture. Se demander « est ce que je peux pas faire autrement ce que je m’apprête à faire ? » est un réflexe à acquérir.

Quels matériaux pour la construction ?

Le béton est le matériau manufacturé le plus utilisé. On met en œuvre en France chaque année 60 millions de m3 de béton, soit 1 m3 par habitant. Le béton moderne contient moins de 10% de ciment, le reste étant du sable et du gravier. Alors que le parpaing (moellon de béton) et la brique creuse ont été largement utilisées après la fin de la seconde guerre mondiale, de nouveaux matériaux sont aujourd’hui nécessaires pour satisfaire aux nouvelles normes d’isolation. Lire la suite

La formation du pétrole, du gaz naturel et du charbon

Les combustibles fossiles ont été formés il y a des millions d’années.

Les combustibles fossiles sont issus de plancton,  algues et végétaux terrestres,  qui contiennent une forte proportion d’atomes de carbone, d’hydrogène, d’oxygène et d’azote. Lorsqu’ils meurent, leur matière organique est décomposée par des microorganismes. En milieu aérobie, c’est-à-dire en présence d’air, donc d’oxygène, tout le carbone est transformé en CO2. On dit qu’il y a minéralisation totale.

Lorsque la matière organique est en milieu anaérobie (sans oxygène), une faible partie sédimente sans être minéralisée (environ 1%). Cette fraction peut conduire à la formation de pétrole, de gaz naturel ou de charbon. Les bactéries anaérobies vont consommer l’oxygène et l’azote présents dans la matière organique et conduire à un résidu riche en carbone et hydrogène : le « kérogène ». La couche sédimentaire riche en kérogène, qui se situe initialement jusqu’à environ 1000 m de profondeur, constitue ce que l’on appelle la « roche mère ».

Si le mouvement des plaques tectoniques  provoque un enfoncement  de cette roche mère, sa température  augmente à cause de l’énergie géothermique. Elle augmente lentement avec la profondeur, d’environ 0,5 à 20°C par million d’années. Lorsqu’elle atteint des températures allant de    50 °C à 120 °C le kérogène est soumis à une « pyrolyse » qui produit principalement du pétrole, entre 2 et 3 km de profondeur, puis du gaz naturel vers 3 à 4 km.  Le pétrole et le gaz naturel formés peuvent être expulsés de la roche mère,  et rencontrer sur leur parcours des roches poreuses (roches réservoirs) qui vont les piéger et former des gisements d’hydrocarbures. Des minéraux étanches, comme l’argile, peuvent empêcher les hydrocarbures de s’échapper et les retenir piégés en profondeur.

Alors que le pétrole et le gaz naturels sont issus d’un kérogène d’origine marine (plancton, algues…), le charbon provient d’un kérogène formé à partir de biomasse végétale (fougères, arbres…). Selon la durée et la température de la pyrolyse naturelle, sont générés des charbons de plus en plus riches en carbone : tourbe (50 à 55%), lignite (55 à 75%), houille (75 à 90%) et anthracite (>95%). La pyrolyse prolongée fournit aussi du pétrole et du gaz naturel. Ce dernier, présent dans les mines de charbon, est responsable des « coups de grisou ».

Il a fallu des dizaines de millions d’années pour que la nature synthétise des combustibles fossiles, dans des conditions qui étaient beaucoup plus favorables qu’aujourd’hui, en particulier lors de la période du carbonifère. Celle-ci s’est étendue entre 300 et 360 millions d’années avant notre ère, et a produit une grand partie du charbon présent aujourd’hui sur Terre.

La consommation d’énergie par type de transport

Mode de transportation Energie consommée pour 1000 km parcourus (kg d’essence équivalent) Quantité de CO2 émise (tonnes)
Automobile 47 123
Avion moyen courier 39 123
Moto moyenne 38 116
Bus 17.3 5.5
Train 8 14
TGV 7 8

Table 4 dans Ngo, page 344. Les calculs sont effectuées à l’aide d’un programme de l’Ademe (www.ademe.fr)