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L’effet de Serre et le Changement Climatique

L’effet de Serre - Les Solutions

Depuis le début de la Révolution Industrielle à la fin du 19éme siècle, la concentration atmosphérique du dioxyde de carbone (CO2) a augmenté d’environ 40% (110 µL/L). La plus grande partie de cette augmentation s'est produite depuis 1945 et les niveaux continuent d’augmenter et atteignent un taux alarmant. Le fait de brûler les combustibles fossiles tels que le charbon et le pétrole est la cause principale de l’augmentation du CO2, crée par l’homme. Le déboisement est la deuxième cause majeure, suivi par l’utilisation d'autres gaz tels que le méthane.

Environ 24.000 millions de tonnes de CO2 par an, sont libérés dans le monde entier, l’équivalent d’environ 6500 à millions de tonnes de carbone par année. Pour les problèmes du phénomène d’effet de serre, nous devons viser à réduire les émissions de CO2 aux niveaux préindustriels. Afin de réaliser ceci, nous devons regarder des solutions de rechange au fait de brûler les combustibles fossiles, et aussi trouver des moyens d'arrêter les futures émissions de CO2 et d'éliminer le CO2 existant dans l'atmosphère.

Il n'y a pas qu’une solution au problème de l’effet de serre, c’est pourquoi il doit être attaqué sur plusieurs fronts en même temps, si nous voulons que les niveaux de CO2 soient efficacement réduits et les futures augmentations évitées.

Certaines de ces méthodes, très probablement pour faire un impact positif, sont l'utilisation des ressources renouvelables ; l’énergie nucléaire ; la géo-technologie ; et la séquestration de carbone : aussi bien la séquestration naturelles par les arbres et les océans que la séquestration artificielle avec que la géo-séquestration.

Selon l’Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), il est nécessaire de réduire les émissions de CO2 du monde de 8 milliards de tonnes en 2015, et de 15 milliards de tonnes en 2030 et de 27 milliards de tonnes en 2050 afin de stabiliser la concentration de CO2 atmosphérique à 550ppm.

Les énergies renouvelables

L'énergie renouvelable est le terme utilisé pour décrire n'importe quelle source d'énergie qui peut être employée sans épuiser ses réserves. Les exemples des ressources énergétiques renouvelables sont : les barrages hydrauliques, les moyens géothermiques et, de plus en plus, les fermes de vent (éoliennes) et l’énergie solaire. Ces méthodes de produire l'électricité sont efficaces et ne créent pas de CO2.

D'autres types d'énergie renouvelable, tels que l'éthanol, produisent en fait du CO2, mais à des niveaux beaucoup plus bas que ceux associés au fait de brûler les combustibles fossiles. De cette façon nous pouvons encore réduire nos émissions d’un petit pourcentage.

L'énergie renouvelable est l'une des industries les plus à croissante au monde. Elle fournit une solution commercialement viable et disponible de suite, pour nos besoins énergétiques et peut réduire les émissions de gaz à effet de serre, d’une quantité significative.

Avec une volonté politique suffisante et une aide financière, il sera possible de passer de l’utilisation d’une puissance basée sur les combustibles fossiles à une puissance basée sur l’énergie renouvelable, dans un avenir proche.

L’énergie nucléaire

L'énergie nucléaire a le potentiel de fournir une solution au problème de l’effet de serre parce que le processus de production d'énergie ne brûle pas de combustible fossile, et ainsi ne crée pas de CO2.

Cependant, il y a plusieurs problèmes qui devraient être soulignés avant que l’énergie nucléaire soit considérée comme une option viable. En premier lieu, construire des centrales nucléaires est extrêmement cher, et un énorme investissement financier est exigé pour remplacer les centrales de charbon.

Il y a d’autres problèmes importants liés à cette forme d’énergie : l’élimination des déchets nucléaire, les accidents de réacteurs, les menaces sur la santé publique, la prolifération des armes nucléaire et la vulnérabilité face au terrorisme.

Il a aussi été suggéré que l'énergie nucléaire puisse être inefficace dans le combat contre l’effet de serre parce qu'elle fournit uniquement de l'électricité, qui ne représente qu’un tiers de l'utilisation de combustible fossile. En outre, la construction et l'entretien des centrales nucléaires, à elles seules, produiraient une quantité significative de CO2.

La séquestration de carbone

La séquestration de carbone est le terme utilisé pour décrire le processus par lequel le CO2 est capturé dans l'atmosphère dans différents endroits. C'est une approche différente au problème de l’effet de serre car il n'essaye pas de produire moins de CO2 ou d'arrêter la consommation des combustibles fossiles qui conduisent à l’augmentation des gaz à effet de serre. Au lieu de cela, cette méthode essaye d'empêcher le CO2 d’entrer dans l'atmosphère, en éliminant le CO2 de nos émissions industrielles et en le mettant autre part.

Différents moyens de capturer artificiellement et de stocker le CO2 sont explorés, y compris la géo-séquestration, en maintenant et augmentant les procédés naturels de séquestration, qui doivent aider à réduire les niveaux d’effet de serre et à atténuer le réchauffement climatique.

Amélioration des procédés naturels de séquestration

La séquestration du CO2 se produit naturellement dans l'environnement. D'énormes quantités de carbone sont naturellement stockées dans les forêts et les océans.

Les forêts

Les arbres et d'autres plantes absorbent le CO2 de l'atmosphère pendant qu'ils se développent, grâce au processus de la photosynthèse. Ils stockent le carbone comme du sucre, de l’amidon et de la cellulose, et plus tard libèrent de l'oxygène dans l'atmosphère.

Une jeune forêt composée d'arbres grandissant rapidement absorbe le CO2 et le stocke. Les forêts matures composées d'un mélange de divers arbres âgés, de matières mortes et détériorées peuvent être dépourvu de carbone au-dessus du sol, mais le CO2 peut également être absorbées par le sol.

Quand un arbre meurt ou se décompose sur le sol, des nutriments retournent dans le sol. L’accumulation progressive de matière organique en décomposition continuera à accumuler le carbone, agissant de ce fait en tant qu'entonnoir, en séquestrant le carbone à un taux qui dépasse tout carbone dans le sol actuellement et d’autres émissions.

Le dioxyde de carbone peut également être re-libéré dans l'atmosphère par les arbres, le bois de construction ou par les produits en bois qui sont brûlés.

Les plantes peuvent retenir environ trois fois plus de carbone que l'atmosphère. Cependant, le taux auquel les forêts séquestrent le carbone est influencé par le climat, la topographie et les sols, ainsi que par les différentes caractéristiques des arbres et de comment la forêt est contrôlée.

Les forêts de plantation ont le potentiel d'aider les forêts existantes pour absorber le CO2 de l'atmosphère. Elles fournissent aussi un certain nombre d'avantages comme la réduction de l'érosion, capturer d’avantage d'eau, et d’augmenter les bénéfices économiques une foi moissonnée durablement.

Les océans

Les océans peuvent également agir en tant qu'emplacements naturels de séquestration pour le CO2. À mesure que le niveau du CO2 augmente dans l'atmosphère, le niveau des océans augmente aussi, créant des océans acides potentiellement catastrophiques. L'eau des océans peut retenir une quantité variable de CO2 dissous selon la température et la pression, mais il a été estimé qu'il pourrait absorber pas moins de 40% de nos émissions de combustible fossile.

Les phytoplanctons sont des plantes microscopiques que l’on trouve dans l'océan. Comme les arbres, ils utilisent la photosynthèse pour extraire le carbone à partir du CO2. Le plancton et d'autres organismes marins extraient le CO2 à partir de l'eau d'océan et le convertissent en calcium minérale (CaCO3) pour construire leurs squelettes et coquilles. Ceci élimine le CO2 de l'eau, permettant ainsi d’en absorber plus de l'atmosphère. Ces squelettes et coquilles de calcium, tombent par la suite au fond de l'océan quand les organismes meurent.

Une des manières les plus prometteuses d'augmenter l'efficacité de séquestration de carbone des océans est d'ajouter des petites particules de fer appelées hématite ou sulfate de fer, dans l'eau. Ceci à l'effet de stimuler la croissance du plancton. Le fer est un aliment important pour celui-ci, et l’augmentation du nombre de plancton permet aux océans de séquestrer plus de carbone.

Il est également possible de cultiver le plancton à grande échelle à partir de l'océan, dans les systèmes semblables à ceux utilisés en aquaculture. Dans ce scénario, de grands réservoirs de planctons sont maintenus pour séquestrer le CO2 de l'atmosphère.

Capture et stockage artificielle du dioxyde de carbone - La géo-séquestration

Il y a plusieurs différentes méthodes pour stocker le CO2 dans un état non-gazeux. La méthode la plus commune est la géo-séquestration. La Géo-séquestration est le fait de capturer et de stocker le CO2 dans le sol. La Géo-séquestration a été suggérée comme une méthode qui nous permettrait de continuer d’utiliser les centrales de charbon pour l'énergie tout en assurant une réduction d'émissions de gaz participant à l'effet de serre dans l'atmosphère.

Pour empêcher le CO2 d’entrer dans l'atmosphère, le charbon est brûlé et transformé en mélange de gaz. Le CO2 est éliminé du mélange de gaz, puis capturé et comprimé dans une forme liquide. Si le charbon est brûlé en oxygène, des concentrations plus élevées du CO2 peuvent être produites, ce qui est plus facile de séparer. Le CO2 liquide est alors pompé en profondeur dans le sol, dans des crevasses et espaces qui existent dans des formations de roche, où ils sont fixés et stockés pour des milliers d'années. D'autres sites potentiels de stockage, incluent de vieux gisements de pétrole et de gaz, des mines de charbon, ou les fonds marin. Le gaz qui demeure après traitement, est le CO2 libre et peut être utilisé par la centrale.

Le stockage souterrain des quantités industrielles de CO2 dans des formations de roches poreuses et perméables se produit depuis 1999 au gisement de gaz occidental de Sleipner en Mer du Nord, et a récemment été entrepris ou proposé dans plusieurs pays autour du monde comprenant l'Australie. Bien qu'il y ait encore une incertitude significative en termes de figures réelles, il s'avère que globalement il y ait assez de capacité de stockage souterrain de CO2 pour avoir un impact significatif sur les émissions dans atmosphère.

Bien que la géo-séquestration cherche à réduire les émissions de CO2, réduisant de ce fait les concentrations en gaz à effet de serre, mais il y a beaucoup de problèmes probables avec cette méthode. Presque toutes les centrales existantes exigeront des transformations importantes ou devront être remplacées, pour qu’elles puissent capturer le CO2. Ce qui exigera un investissement financier important. La protection et la sécurité du stockage doivent également être prises en compte en raison du potentiel pour le CO2 de couler hors de la roche dans lequel il est stocké. L'acceptation publique est potentiellement l'obstacle le plus grand, car la communauté doit être convaincue des avantages de la géo-séquestration et doit soutenir une telle activité en dépit du coût et des facteurs de risque associés.

La géo-technologie

La géo-technologie est une approche basée sur la modification artificielle de l'environnement pour essayer de résoudre le problème. Elle peut fournir un délai, pour relever les défis économiques et technologiques révélés par d'autres solutions au problème de l’effet de serre.

Une approche géo-technologique est d'essayer de refléter plus de lumière du soleil dans l'espace, diminuant ainsi les concentrations des rayons solaire et réduisant de ce fait la quantité de gaz à effet de serre emprisonnée dans notre atmosphère. Plusieurs différentes méthodes ont été suggérées pour réaliser ceci, y compris, placer un film réfléchissant au-dessus de grands déserts, ou des îles de plastiques blancs sur les océans, ou en plaçant un miroir de 240km de long entre la terre et le soleil, ou encore de pulvériser de minuscules gouttelettes d'eau de mer sur les nuages au-dessus des océans pour en faire de meilleurs miroirs pour les rayons du soleil.

Une autre stratégie, proposée dans les années 70, est d'injecter des particules de sulfate qui bloquent les rayons solaire, ou les aérosols, dans la stratosphère tout les un à quatre ans. Chaque injection, en théorie, refroidirait le climat pendant une année plus ou moins, de la même façon que les grandes éruptions volcaniques créent un effet de refroidissement global.

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