Le cycle du carbone

Depuis les travaux du GIEC - Groupe d’experts Intergouvernemental sur l’Évolution du Climat - nous savons que l’évolution de la température moyenne à la surface de la Terre est corrélée à la quantité de gaz carbonique atmosphérique. Il est également appelé dioxyde de carbone et sa formule chimique est CO2.

Pour bien comprendre les enjeux autour de cette question, il est utile d’explorer le cycle du carbone (symbole C).

Rappelons que le carbone existe sur Terre depuis la création de celle-ci. La chimie terrestre conduit cet élément à exister sous plusieurs formes selon le contexte. On peut citer :

  • Sous sa forme pure : le graphite des mines de crayons à papier, le diamant des joailliers, le charbon ou encore la suie (constituant principal) des cheminées ;

  • Sous forme combiné : on retrouve le CO2, les carburants de nos véhicules (combiné à l’hydrogène), le calcaire de notre sous-sol (combiné à l’oxygène et au calcium) …

On ne peut pas parler du carbone sans rappeler que c’est sur cet élément que repose la chimie de la vie. En effet, il est présent dans les protéines, les glucides et les lipides, mais également dans l’ADN, les hormones, les vitamines, les enzymes … il est partout !

A l’échelle d’un organisme vivant, on prend conscience de l’existence d’un cycle en se rappelant que nous en assimilons avec notre nourriture et nous en perdons également par la respiration (CO2) et par notre système digestif…

Mais ce cycle est présent à plus grande échelle qui peut être schématisé comme ci-dessous :

Source : https://fr.wikipedia.org/wiki/Cycle_du_carbone

Quelques explications s’imposent !

Sur le schéma ci-dessus, vous voyez des chiffres suivis de Gt pour giga tonnes avec 1 Gt correspond à un milliard de tonnes. La quantité terrestre de carbone est estimé à 80.000.000 Gt qui se répartissent comme l’indique le tableau ci-dessous :


Source : https://www.encyclopedie-environnement.org/vivant/cycle-du-carbone/

Pour reprendre le cycle décrit dans le premier document, commençons par identifier les grands réservoirs de carbone. Il est présent :

  • Dans le sous-sol (lithosphère) sous forme rocheuse d’origine sédimentaire (calcaire et magnésie) et sous forme fossile issue de la transformation de la matière végétale et animale passée (charbon, pétrole et gaz) ;

  • Dans le sol et à sa surface sous forme végétale, animale et sous forme d’humus (biosphère) ;

  • Dans l’eau douce et salée (hydrosphère) sous forme de dioxyde de carbone dissout (ions carbonates) ;

  • Dans l’atmosphère sous forme essentiellement de CO2 et en faible quantité de méthane.

Le principe d’un cycle repose sur l’existence de transferts d’un réservoir vers un autre. On pourrait être tenté de parler de transferts naturels et de transferts anthropiques (liés à l’homme). Cette approche est pourtant dépassée. Aujourd’hui, l’homme a pris conscience qu’il appartient à part entière à la nature. Pour autant, notre société mondialisée s’est développée sur l’exploitation du carbone fossilisé.

Vitesse des transferts

Une approche pertinente pourrait être de s’intéresser à la vitesse de ces transferts. En effet, deux échelles de temps se côtoient : l’échelle géologique en millions d’années et une échelle plus proche de nous qui va de quelques minutes à quelques dizaines d’années.

On comprend aisément qu’à l’échelle humaine, les processus géologiques de formation du carbone fossile en font une forme non renouvelable. Nous en consommons 5 à 6 Gt/an lorsque simultanément 0,4 Gt/an retourne dans le sous-sol.

Qu’advient-il de ces 5 à 6 Gt ?

En quelques secondes / minutes, nous transformons par combustion le carbone fossile en CO2 rejeté dans l’atmosphère.

Quand on regarde les échanges avec la biosphère, on constate que la respiration et la photosynthèse s’équilibrent quasiment (60 vs 62 Gt/an). Il est possible d’intervenir sur cet équilibre en modifiant les pratiques agricoles afin d’augmenter la quantité d’humus dans le sol et en favorisant une augmentation de la quantité de bois (sur pied ou en bois d’œuvre).
On peut noter que l’utilisation du bois pour se chauffer n’a pas d’effets vertueux puisque un arbre de 80 ans, abattu et transformé en bois de chauffage, sera brulé en un hiver. Là encore, on constate une différence notable de vitesses de transfert.

Il reste les transferts avec les océans. Chaque année, 92 Gt de CO2 sont dissoutes dans l’océan qui en réémet 90 Gt, c’est donc 2 Gt/an qui rejoignent les océans (dont seul 0,3 Gt finiront en sédiments).

On constate que le compte n’y est pas : il reste donc 1 à 2 Gt/an qui reste dans l’atmosphère conduisant à l’augmentation du CO2 atmosphérique année après année. Par ailleurs, les 1,7 Gt/an absorbées par l’océan non sédimentées ne sont pas sans effets !

Le dioxyde de carbone est une molécule qui possède des propriétés acides (comme votre vinaigre). Conséquence : les océans s’acidifient. Nous en connaissons une conséquence avec le blanchiment des massifs coralliens. Mais c’est la plupart des organismes marins qui subissent les conséquences de cette acidification.


Source : https://mrmondialisation.org/blanchiment-du-corail-comment-un-phenomene-rare-est-devenu-la-norme/

Difficile d’ignorer les conséquences des perturbations du cycle du carbone. Rappelons nous que la Vie sur Terre n’est possible qu’au prix d’un minimum de stabilité de notre environnement. En effet, les échelles de temps ne jouent, à nouveau, pas en notre faveur. Les êtres vivants ont eu besoin de millions d’années pour évoluer et s’adapter à leur condition de vie. A titre d’illustration, le genre Homo a eu besoin de 2,5 millions d’années d’évolution pour arriver à Homo Sapiens, c’est-à-dire Nous !

C’est donc de notre propre capacité à perdurer dans les siècles à venir, en temps qu’espèce, dont il est question…

Article publié sous Licence Creative Common

CC-BY-NC-SA - Christophe RAVEL - mars 2023




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