D'où viennent les gaz à effet de serre ? Le Co2 est-il l'ennemi public?

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Submitted by bchatelet on Sat, 09/18/2021 - 18:15

Fixer des objectifs chiffrés et programmés de réduction des gaz à effet de serre émis, tant au niveau national que mondial est un objectif aujourd'hui plus que nécessaire, tant la question du réchauffement climatique fait aujourd'hui l'objet d'un consensus très large dans la communauté scientifique. En 2021 l'été a été marqué comme chacun de ceux qui l'ont précédé par des catastrophes climatiques, avec l'apparition pour la première fois d'une  famine provoquée par le réchauffement climatique à Madagascar" (1a) (1d). Tandis que les sept dernières années sont les plus chaudes jamais enregistrées (1b), certains pays vont connaître des impacts sérieux à partir de 2040: Congo, Guyane, Indonésie, Mexique, Madagascar (1c, 5min).  L'Europe serait trois fois plus menacée par le réchauffement que les régions situées à la même latitude (1e). On s'oriente probablement vers un climat continental en Europe. C'était déjà avancé par le vice président Al-gore depuis 2006 dans le film "une vérité qui dérange" à propos du ralentissement du Gulfstream, lié à la fonte de l'Arctique, tandis qu'une quasi disparition est envisageable à partir de 2,5°C de réchauffement moyen. Il y a déjà eu une baisse du courant de 15% depuis 50 ans, et au rythme de fonte actuel il n'y aura par ailleurs probablement plus de glace au Pôle Nord d'ici 2040-2050. Le réchauffement semble lié à un phénomène comme la pompe à solubilité des océans qui a probablement une rétroaction sur la concentration en phytoplancton dans des mécanismes qui sont encore partiellement modélisés. Il y a par ailleurs aussi une rétroaction du réchauffement avec la fonte du pergélisol qui contient en réserve environ deux fois plus de Ges que l'atmosphère n'en contient déjà, alors que des projections prédisent 40% de sa fonte d'ici la fin du XXIe siècle.

0) Les effets du méthane
La concentration du méthane dans l'atmosphère n'a jamais été aussi élevée qu'en 2022.
Une augmentation des émissions de méthane de 50% était par exemple constatée entre 2019 et 2020 (1g),  ce qui correspondrait à augmentation de 9% de la quantité de Co2 émise en 2020, car  le méthane représenterait 18% des émission de Ges. Il s'agit toutefois d'une estimation basse. En effet, si on a 0,6Gt d'émission de méthane par an (chiffre 2017) contre 43,1Gt pour le CO2, dire que les émissions de méthane ne représentent que 18% des Ges cela signifie que le méthane n'émet en équivalent CO2 que 7,75gt/CO2. Ceci équivaut à attribuer au méthane un pouvoir de réchauffement implicite en comparaison du CO2 environ seulement  7,75/0,6=~13 fois plus important. 
Or le coefficient de Potentiel de Réchauffement Global qu'il faudrait appliquer pour évaluer son effet par exemple en 2022 est PRG=72 (effet sur 20 ans). Le méthane contribuerait alors en 2022 à au moins autant que le CO2 au réchauffement (0.6*72/43,1=1,00)
(p3/14). Si on prend en compte par ailleurs la déclaration de l'Aiea, qui indiquait en 2022, que les émissions sont en réalité sous estimées de 70%, alors le méthane contribuerait en 2022 à 70% de plus au réchauffement que le CO2.
Par ailleurs, une étude (23min) évaluait en 2020 la contribution du méthane à 2/3 environ (p15/21) de celle du CO2, à 10 ans, ce qui compte tenu de la révision des émissions de 2022, donne une contribution de 1,7*2/3, soit 12% de plus que le CO2 (1,7=re-évaluation Aie, 2022).
En résumé: en intégrant un PRG relatif à l'année où ces émissions sont calculées, en 2022 le méthane contribuerait entre 12% à 70% de plus que le CO2 au réchauffement, au niveau mondial.  
Le PRG utilisé pour le méthane est calculé à 100 ans et n'est donc pas adapté à une modélisation dynamique de l'évolution du réchauffement et des ses rétroactions susceptibles d'intervenir d'ici la moitié du 21éme siècle (6.1). Cette page (fig 7.22) montre que suivant la valeur que l'on adopte pour le coefficient PRG, l'ampleur et la vitesse du réchauffement sont complétement différentes. Les bilans d'émissions de Ges publiés par exemple au niveau européen ou Français ont donc probablement des biais méthodologiques.  

D'après la Nasa le rythme d'accroissement de la concentration de méthane a été multiplié par 10 depuis 2008  et  les fuites ne viennent manifestement pas de la Norvège. D'après l'Aie les principaux émetteurs parmi les pays producteurs de gaz sont les États-Unis et la Russie(1g). Les projets de capture de fuites des pays producteurs non mis en ouvre représentent 60% de la consommation européenne de gaz  (p5/19) alors que 85% des émissions de méthane en 2022 venaient des énergies fossiles (1ga). Le conseil européen du 19/12/22, a appelé à la création d'un organisme de contrôle en France des installations (p7/113).  D'après une étude Américaine; il y a aurait un taux de fuite de prés de 10% lors de l'extraction des gaz de schistes.  En 2021 l'exploitation du gaz de schistes aux États-Unis a émis 6,3 Millions t de méthane. Avec un PRG de 82 cela représente l'équivalent de 482Mt CO2, c'est à dire plus en 2021 que le total des émissions "officielles" Françaises (418Mt) de CO2 (ou moins que les émissions de 2019 qui ont été en réalité de 3*100+439=~739Mt/CO2, le PRG du méthane à 5 ans étant de 100). On voit tout l'intérêt que l'on a à limiter à très brève échéance les émissions de méthane d'autant que celles ci sont plus simples à limiter car plus localisées et moins importantes en volume. D'après l'Aie : "
la réduction des émissions de méthane provenant des opérations pétrolières et gazières est l'un des fruits les plus faciles à saisir pour atténuer le changement climatique" (1h),  tandis que les schémas pour réduire le taux d'émission de 60%(fig3) à 75% dans la production de fossiles (1i), d'ici 2030, ont été étudiés. Ces détections seraient rémunératrices dans 85% des cas (1j).
On voit, en particulier, que l'intégration insuffisante du méthane dans les modélisations du Giec (p27/32) conduit à une sous-estimation du potentiel de réchauffement de la planète 
(fig1).
                 On voit tout l'intérêt que l'on aurait d'utiliser le méthanol à la place du méthane et en particulier du GNL, compte tenu de fuites presque inexistantes avec le premier, malgré un pouvoir calorifique deux fois plus faible pour le méthanol. L'utilisation du méthane pour le chauffage (répartition des usages du gaz, en France) doit cependant disparaitre à l'horizon 2050, sauf utilisation dans les réseaux de chaleur pour lesquels on peut envisager la captation du CO2.  L'intérêt pratique à l'échéance 2050 du méthane se limitera alors pour beaucoup -hors les applications pour la chimie et l'industrie- à un moyen de stockage de l'énergie électrique. Dans ce dernier domaine, le e-méthane n'est a contrario pas plus compétitif que le e-méthanol (p2/7) (p8/29), compte tenu de coûts de stockage
(fig8, 3.4.3, 4.4) plus élevés pour le premier. D'après cet article, on ne peut pas faire de prévision fiable d'évolution du climat sans fixer dans les accords COP des objectifs simultanés de réduction des émissions de méthane et de CO2 (1gb).

Cependant aller au delà des accords de principe adoptés dans les différentes réunions des COP nécessite aussi de mettre en place cette transformation.
S'attaquer au problème nécessite d'abord de poser un diagnostic expliquant d'où proviennent ces émissions et de donner quelques références récentes à ce sujet. On retiendra quelques chiffres clefs dans un sujet assez vaste et complexe.

1) D'où vient l'excès de CO2 ?
2) L'urgence climatique
3) Quel est le chemin de plus rapide vers une réduction du CO2 ?

1) D'où vient l'excès de C02 ?
Ainsi, au niveau planétaire:

d'après le Giec  (1), en 2014, 92% des gaz à effet de serre (2) proviennent du CO2 (75%) et du méthane (16%) (2a)
Pour autant si le méthane à un effet 25 fois plus puissant que le C02 sur le réchauffement il reste en moyenne 10 fois moins longtemps dans l'atmosphère.  Pour simplifier le CO2 a environ 5 fois plus (3) d'influence sur l'effet de serre que le méthane, à cause de sa quantité plus importante. Cependant l'effet d'emballement du réchauffement par le biais du méthane (pergélisol) semble avoir encore mal été anticipé (3a).

Pour la France, la répartition par secteurs est assez différente de celles des autres pays du fait d'une production électrique majoritairement décarbonée (4) (nucléaire) . 
Ainsi comme le montre ce graphique issu du rapport du Citepa (5)

On observe d'après ce dernier graphique,  depuis les années 90, une diminution des émissions des industries manufacturières. Il faut cependant relativiser celle-ci car dans le même temps les délocalisations ont été nombreuses.    

Il faut savoir qu'au niveau mondial, d'après le rapport du Giec de 2014, 70% du réchauffement climatique (6, 6min45/16) a pour source les énergies fossiles (charbon, pétrole, gaz), qui représentaient elles mêmes 87% des sources d'énergie à cette date. 

2) L'urgence climatique

A l'issue de la COP21 à Paris, en 2015, tous les états tous les États se sont engagés à publier leurs propres objectifs de réductions des émissions de gaz à effet de serre (7). La France s'est engagée (8) avec la loi « Énergie - Climat » de 2019 à baisser de 40 % ses émissions en 2030 pour atteindre la « neutralité carbone » en 2050. L'objectif implicite de cet loi est donc de baisser de 20% les émissions d'ici 2027.
C'est un objectif extrêmement ambitieux, et en partie disproportionné (10 ans pour 40% de l'effort, 20 ans pour 60%). Les voies et moyens pour tenir ces objectifs sont cependant pour la plus part en 2021 non explicités et ne disposent pas d'évaluations économiques très précises ou robustes tant l'ampleur des transformations à mettre en œuvre sont importantes.  La part des énergie fossiles dans l'énergie finale Française représentaient en effet en 2018-2019, entre 60% et 67% de l'énergie finale.

En pratique pour le prochain candidat à la présidentielle Française en 2022, cela signifie pour simplifier de s'engager au moins:
-soit sur une diminution durant son quinquennat de 15% (=40%/2*70%) des importations de pétrole et de gaz
-ou de présenter un plan technologique pour réduire de 15% au moins les émissions venant de ces deux sources d'énergie.
Entre 1990 et 2020, par exemple, la consommation de pétrole n'a diminué que de 17% tandis que la consommation de gaz a augmenté de 46% (11).
 

3) Quel est le chemin le plus rapide vers une réduction du CO2 ?

Ces données montrent que la façon la plus efficace de lutter contre le réchauffement climatique est en priorité dans les secteurs du transport, de l'industrie ou du chauffage:
-soit de diminuer le recours aux énergies fossiles
-soit d'arriver à diminuer l'empreinte carbone de ces mêmes énergies.

Il ne faut cependant pas oublier que la question est un problème international. Les données d'émission de C02 par pays (12) montrent que la France a par exemple une faible part de responsabilité (moins de 1% des émissions au niveau mondial) tandis qu'en 2017 prés de 45% des émissions venaient de la Chine et les Etats unis.  L'union européenne est cependant le troisième émetteur au niveau mondial et c'est sans doute à l'échelle européenne que des engagements sur la limitation des émissions doivent être pris.

Une politique liée sur des engagements a cependant  peu de chances d'être respectée à la lettre. Les  marchés du carbone (13), même s'ils ont une efficacité certaine, restent des incitations et sont aussi sujets à certains contournements. De plus on constate une disparité au niveau mondial (14) du prix de la taxation  du carbone qui enlève en partie son sens à cette dernière approche mise en place par exemple au niveau européen, tandis que répartition des quotas par pays dans l'UE semble est assez arbitraire (15, p49/550). Si l'on constate que certains pays tardaient pour la réduction de leurs émissions, on devra alors probablement mettre en application des politiques contraignantes. 
Des courants de l'écologie politique mettent en avant une nécessaire politique dite de décroissance (15a) (15d) qui  rendrait nécessaire une décroissance du Pib pour arriver à une baisse corrélative des émissions. Cependant l'examen des dernières décennies montrent qu'un certain nombre de pays ont réussi des politiques de décarbonation qui décorrèlent l'augmentation du Pib de celui des émissions de Ges (15b). La décroissance apparait donc comme une condition suffisante mais pas nécessaire, dans la mesure où par ailleurs, réduire la consommation d'énergie correspond bien à de moindres émissions. En effet, il y bien a une "cointégration" (15c, 7min) entre la niveau de consommation d'énergie et celui du Pib, mais il est beaucoup plus difficile -à cause des changements des modes de production d'énergie (décarbonation)- de relier le niveau des émissions et celui de la consommation d'énergie. 

 

En France on peut estimer que les investissements nécessaires à la transition sont de 4%/an du Pib par an jusqu'en 2050, ce qui ne signifie par forcément une décroissance de l'économie mais probablement en particulier davantage de taxation des revenus du capital (15a, 30min) . Une politique réellement contraignante passera sans doute par la mise en place d'une taxation douanière du carbone (16). Une telle taxe, avec un niveau non défini en 2022 devrait entrer en vigueur à partir de 2026 aux frontières de l'Ue (16d). Il est toutefois assez incompréhensible que cette taxe n'inclue pas par exemple les importations de gaz, ce qui permettrait par exemple à la différence de la TICGN d'établir des niveaux de taxation différenciés suivant l'empreinte carbone implicite du gaz utilisé (provenance, méthanation, biogaz..) qui peut être très variable. La question de la délocalisation de l'usine de production d'acier Ascoval en France est annonciatrice de ces problèmes (16b) (16c,26min). La France présentant un déficit commercial en produits manufacturés à peu prés au même niveau avec l'union européenne qu'avec l'Asie (17, p33/123), c'est aussi à l'échelle nationale qu'une modification éventuelle des règles liées au commerce international et dans certains secteurs devra alors à terme être mise en place. Celle-ci est d'ailleurs déjà plus ou moins implicite (Ticpe..) -même si en 2022 la composante carbone, CCE, de la Ticpe ne dépasse pas 15% (19, p26/109)- et amenée à s'accroître en particulier avec le cadre de la directive européenne 2021 sur l'énergie (18) mais alors que son évolution est bloquée depuis 2018 (19)