Mission - Halo Carbone

1. Mission : Halo Carbone ?
Nom
14-16 ans
1.1.
Acidification
des Océans
Age
Introduction
Comment représenter de manière simple le rôle du CO2 dans le processus d'acidification des océans ?
1.2.
Expérience
Le rouge de phénol est un indicateur colorimétrique de pH
(comme le papier pH ), il permet de voir si une solution est
basique ou acide. Le vinaigre est acide, en y ajoutant du
rouge de phénol on obtient une coloration jaune. La solution
de bicarbonate est basique, elle devient rouge lorsqu'on y
ajoute le rouge de phénol.
1.2.2. Deuxième expérience
Matériel :
1.2.1. Première manipulation.
•2 saladiers transparents
•2 récipients remplis d’eau
•Un petit verre
•2 cuillères à café de bicarbonate de
sodium
•Du vinaigre
•Du rouge de phénol
Réalisation de l’expérience témoin.
- Placer quelques gouttes de rouge de phénol dans un récipient rempli d’eau. Disposer un saladier
transparent au-dessus.
Dans la seconde partie de l’expérience, nous allons générer du CO2 sous la cloche.
- Pour produire le CO2, nous allons faire réagir du vinaigre et du bicarbonate de sodium dans un verre
placé juste à côté du récipient rempli d’eau sous le saladier transparent.
Quelle coloration prend le rouge de phénol ?
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1.3.
Explication :
Il existe un échange gazeux permanent entre l'atmosphère et les océans (mais aussi les lacs et les
rivières). Une augmentation de la concentration de CO2 dans l'atmosphère rompt cet équilibre. Pour
tendre à nouveau vers l'équilibre, une partie du CO2 gazeux se dissout dans l'eau.
Plusieurs réactions chimiques s'ensuivent.
Dans un premier temps, une molécule de CO2 se combine avec une molécule d'eau en formant une
molécule d'acide carbonique ( CO2 + H20 -> H2CO3). Cet acide instable se dissocie directement en un
ion H+ (qui augmente l'acidité de l'eau) et en un ion bicarbonate (HCO3-). L'ion H+ ainsi libéré tend à
s'associer avec un ion carbonate (CO32-) présent dans l'eau pour former un ion bicarbonate.
H+ + CO32- -> HCO3Donc, la concentration en ions carbonates de l'eau de mer diminue de plus en plus et son acidité
augmente. Autrement dit, le pH diminue. Les organismes calcifiés, c'est-à-dire ceux qui sont protégés
par une coquille, une carapace ou un squelette en calcaire (aussi appelé carbonate de calcium),
comme les crustacés, coquillages mais aussi certaines algues, utilisent ces ions carbonates pour créer
leurs protections en calcaire. C'est la calcification :
Ca2+ + CO32- -> CaCO3
S'il y a moins d'ions carbonates dans l'eau (à cause de l'augmentation de la quantité de CO2), leurs
coquilles deviennent plus fragiles, ils mettent plus de temps à la construire, il y a moins d'individus...
Les organismes non calcifiés les plus sensibles aux modifications de leur environnement peuvent
également être perturbés par la diminution du pH.
Les conséquences sur l'ensemble des écosystèmes peuvent être très graves.
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1.4.
Application
Le phénomène d'acidification des océans est étudié par de nombreux scientifiques depuis plusieurs
années. C'est une autre conséquence, dramatique pour l'environnement, de l'excès de CO2 dans
l'atmosphère, qui est aussi en partie responsable du réchauffement climatique (avec d'autres gaz à
effet de serre).
L'acidification des océans a entraîné une diminution du pH de l'eau de mer, qui est en moyenne 30 %
plus acide (ou moins basique) aujourd'hui que dans les années 1800. On observe déjà un impact sur
les organismes calcifiés : disposant de moins d'ions carbonates, ils ont plus de difficultés à fabriquer
leurs structures calcaires. Bien que l'eau de mer soit toujours basique (son pH moyen est de 8,1), la
diminution de son pH et de sa concentration en carbonates sur une si faible échelle de temps peut
gravement perturber la physiologie des organismes. Il a par exemple été constaté un ralentissement
de la croissance des huîtres et des moules, ce qui affecte aussi les élevages. Dans certaines régions
du globe, l'eau de mer est devenue corrosive pour de petits organismes calcifiés du plancton, comme
les ptéropodes, qui représentent la base des chaînes alimentaires. Les perturbations ne concernent
pas uniquement les organismes protégés par une structure calcaire, puisque le métabolisme d'autres
êtres vivants peut être affecté : diminution de la photosynthèse, de la croissance, de la
reproduction...
Ce phénomène d'acidification des océans se poursuit et s'accélère puisque les chercheurs estiment
que d'ici à 2100, le pH de l'eau de mer devrait encore diminuer de 0,2 à 0,4 unités pH, soit un
triplement de l'acidité. Les conséquences sur les organismes marins, et par conséquent sur
l'environnement, mais aussi sur l'économie (conchyliculture, pêche) risquent donc de s'aggraver. La
voie la plus logique pour enrayer le phénomène serait de s'attaquer directement à sa cause, en
limitant la production de CO2 par les activités humaines, ce qui permettrait également de freiner le
réchauffement climatique. Or, le CO2 produit par l'Homme est issu de la combustion de sources
d'énergies fossiles (pétrole, charbon et gaz). Le recours à des sources d'énergies ne produisant pas de
CO2 semble donc indispensable.
Pour aller plus loin :
Il existe des indicateurs de pH naturels. Le plus connu est sûrement le
chou rouge. Grâce au jus de chou rouge, on peut savoir facilement si
une solution est acide ou basique. Il devient bleu/vert lorsque la
solution est basique et rouge/rose lorsque la solution est acide.
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