L`amincissement de la couche d`ozone par Bruno Roberge

Protection de l’environnement
Pollution de l’air
147-625-FE
Quand l’auto qui tue autrement
L’amincissement de la couche d’ozone
Présenté à Marc-André Bureau
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Cégep de Saint-Félicien, hiver 2011
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Par Bruno Roberge
Table des matières
Introduction ........................................................................................................................ 3
Les contaminants en cause ................................................................................................. 3
Les sources de contamination ............................................................................................ 4
Les enjeux environnementaux ............................................................................................ 5
Les pistes de solutions et les systèmes de traitement ....................................................... 6
Conclusion ........................................................................................................................... 8
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Médiagraphie ...................................................................................................................... 8
Introduction
L’ozone est un gaz dont les molécules sont composées de trois atomes d’oxygène (O3). Il
se retrouve naturellement à plusieurs niveaux de l’atmosphère. À haute altitude, l’ozone
nous protège en absorbant une importante partie du rayonnement ultraviolet (UV)
provenant du soleil (ozone stratosphérique). Il peut cependant être nuisible pour la
santé et pour l’environnement lorsqu’il se retrouve plus près du sol (ozone
troposphérique).
La couche d'ozone forme la partie de l'atmosphère où la concentration d’ozone est la
plus élevée. Or, l'ozone est davantage présent à une distance du sol située entre 15 et
40 km, et plus particulièrement vers 35 km, dans la couche appelée stratosphère. D'où
l'appellation d'ozone stratosphérique qu’il ne faut pas confondre avec l'ozone
troposphérique causée principalement par la circulation automobile. Il est paradoxal de
savoir que l'ozone troposphérique (nocif) soit essentiellement formé à cause de la
circulation automobile alors que la couche d’ozone stratosphérique est principalement
détruite par des gaz réfrigérants tel que ceux utilisés dans les climatiseurs automobiles
comme nous le verrons plus loin dans le texte.
Les contaminants en cause
Dans l’article Le trou dans la couche d'ozone mis à jour le 2 novembre 2010, le site
notre-planète.info précise que, «Suite aux travaux de l'expédition scientifique de 1986
en Antarctique, Susan Salomon puis James Anderson démontrent que les teneurs en
chlore sont nettement supérieures aux "normales" dans les régions les plus affectées
par la disparition de l'ozone.»1
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http://www.notre-planete.info/environnement/trouozone_1.php
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Dans ce sens, Paul Crutzen, Mario Molinas et Frank Sherwood ont démontré que les
responsables de l’amincissement de la couche d’ozone sont les ChloroFluoroCarbones
(CFC) et les halons., Des molécules chimiques produites par l'homme qui sont utilisés
comme gaz réfrigérant dans les réfrigérateurs et les systèmes de climatisation
résidentiels, commerciaux, industriels et automobiles. 12 Ces composés sont très stables
et ils montent naturellement vers la stratosphère. Ainsi, ces gaz libèrent leur chlore par
photolyse au contact des rayons ultraviolets, ce qui provoque la destruction de l'ozone.
Par ailleurs, comme la lumière du soleil, les cristaux de glace qui sont présents dans les
nuages d'altitude modifient les composés chlorés de l'atmosphère en chlore actif
susceptible de détériorer l'ozone.
Les CFC sont des molécules composées de carbone, de fluor et de chlore. Ces molécules
chimiques persistent longtemps et leur action n'est neutralisée qu'après plusieurs
dizaines d'années. Effectivement, une molécule de chlorofluorocarbone met
approximativement 25 ans avant d'aboutir dans la stratosphère. D’ailleurs, leur
concentration ne sera réduite que très lentement, au point où ils seront encore présent
même après qu’ils soient interdits de toute utilisation et de toute production. De telle
sorte qu’en se divisant au contact de la lumière, ces composés émancipent le chlore qui
détruit alors les molécules d'ozone. L'atome de chlore, qui a une durée de vie qui peut
aller jusqu’à une centaine d'années, détruira donc des milliers de molécules d'ozone
avant de se dissiper.
Ces molécules sont utilisées parce qu’elles demeurent très stables, et que par le fait
même, elles ne sont pas chimiquement toxique pour l'être humain. Le site notreplanète.info rapporte aussi que «leurs propriétés physico-chimiques très intéressantes
expliquent pourquoi on les a utilisées très largement dans un grand nombre de
processus industriels et de produits de consommation.»3
Comme liquide de refroidissement dans les systèmes frigorifiques domestiques,
commerciaux et industriels, ainsi que dans les conditionnements d'air par exemple. Mais
aussi comme gaz propulseur dans les aérosols ou comme solvant pour le nettoyage
d'appareils mécaniques et électroniques, et pour bien d’autres usages d’ailleurs. Les CFC
ont récemment été remplacés par les HCFC (HydroChloroFluoroCarbones) et par les HFC
(HydroFluoroCarbones) dans la plupart de leurs applications. L'industrie a développé et
commercialisé ces derniers parce que leur dégradation est plus rapide dans la haute
atmosphère dû fait qu’ils contiennent de l'hydrogène. Ainsi, ils détruisent moins la
couche d'ozone que les CFC. Cependant, l’envers de la médaille est qu’ils contribuent à
augmenter "l'effet de serre" qui est un autre problème écologique fort inquiétant.
Il y a également des causes naturelles qui peuvent être à l'origine de l'appauvrissement
de la couche d’ozone tel que le cycle des taches solaires et les émissions volcaniques
d'aérosols de sulfate. Par contre, les facteurs naturels influencent bien peu les
changements de la couche d’ozone comparé aux facteurs anthropiques.
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http://www.notre-planete.info/environnement/trouozone_1.php
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Subséquemment, la couche d'ozone devient de plus en plus mince à cause des
émissions de substances telles que les chlorofluorocarbures qui sont contenus dans les
climatiseurs des voitures et qui détruisent les molécules d'ozone. Il est alors question du
phénomène nommé «trou dans la couche d'ozone».
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Les sources de contamination
Le site l’automobile avance dans un texte publié en novembre 2007 que «les systèmes
de climatisation automobiles constituent la troisième plus importante source de CFC
dans l'atmosphère (et qu’) Environnement Canada estime que 60 % des 14 millions de
véhicules en circulation au Canada utilisent un système d'air conditionné.»4
Par ailleurs, les systèmes d’air climatisé des automobiles sont perméables, et il faut les
recharger deux ou trois fois en CFC pendant leur durée de vie puisque ces derniers
s’échappent des climatiseurs. De surcroît, il y a les véhicules accidentés qui sont
également susceptibles de laisser échapper les CFC des circuits des climatiseurs.
Honorablement, même si le problème est loin d’être entièrement résolu, depuis le
début des années 1990, comme nous l’avons vu, les constructeurs d’automobiles ont
mis sur le marché des véhicules utilisant des hydrochlorocarbures fluorés (HCFC) ou des
hydrocarbures fluorés (HFC) pour remplacer les CFC dans les climatiseurs puisque ces
derniers sont moins dommageables pour la couche d’ozone.
Les enjeux environnementaux
Il y a plusieurs sortes de rayons ultraviolets qui sont rassemblés en trois classes
principales que sont les rayons UV-A, les rayons UV-B et les rayons UV-C. C’est la
longueur d’onde des rayons qui détermine l’impact qu’ont les UV sur les organismes
vivants. Le danger est inversement proportionnel à la longueur de l’onde des rayons.
Autrement dit, plus la longueur d’onde est courte, plus grand est le danger. En
conséquence, les rayons les plus dangereux de la gamme sont les UV-C. Heureusement,
la couche d’ozone les bloque presqu’entièrement. Toutefois, cette couche bienfaitrice
s'est dangereusement amincie ces dernières années, et spécialement entre 14 et 20km
d’altitude.
En date du 15 mars 1988, la NASA avait émis un rapport produit par plusieurs dizaines
de chercheurs dans le monde ayant comme conclusion que nonobstant les variations
naturelles de 15 à 20%, la concentration en ozone stratosphérique avait baissé d’en
moyenne 1,7 à 3% dans l'hémisphère nord entre 1969 et 1986. De plus, le rayonnement
mondial moyen des rayons UV-B au niveau de la surface de la terre avait augmenté
d’environ 10 % entre 1986 et 1996. Cette dégradation notable de la couche d'ozone
implique évidemment une moins bonne filtration des rayons UV les plus dangereux et
du même coup un accroissement des risques pour la vie terrestre.
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http://www.lautomobile.ca/issues/story.aspx?aid=1000220668&type=Print%20Archives
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Ces dangers se traduisent notamment par une augmentation des cancers, du
vieillissement de la peau, des brûlures superficielles, des cataractes, des conjonctivites
et des maladies du système immunitaire. Mais aussi par une diminution de la
photosynthèse qui amène une baisse des rendements et de la qualité des cultures et par
une réduction de la quantité du plancton et conséquemment par une baisse des
populations des animaux qui en dépendent puisque le plancton est le premier maillon
des chaînes alimentaires aquatiques. D’autre part, les rayons UV-B sont plus
spécifiquement responsables de l’accélération de la génération du smog
photochimique, contribuant en même temps à la création de l’ozone troposphérique
qui lui, est un superoxydant nocif pour la santé de l'humain, de la faune et de la flore en
tant que polluant important de l'air.
Au dessus de Punta Arenas par exemple, une ville au sud du Chili, la quantité d'ozone
diminue entre 30 à 50% au printemps. Les habitants sont alors forcés de se protéger la
peau au péril d’avoir à en subir les conséquences.
Par ailleurs, précisons que sans cette couche d'ozone, la vie n'aurait pu être possible que
dans le fond des océans, à une distance suffisante de la surface des eaux.
Les pistes de solutions et les systèmes de traitement
Le 16 septembre 1987, les pays industrialisés ont conçu le protocole de Montréal qui
donne suite à la Convention de Vienne de mars 1985. Ce protocole, qui est entré en
vigueur en 1989, prévoyait d’abord de réduire la production de chlorofluorocarbones
(CFC) de moitié avant l'an 2000.
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Le protocole de Montréal a de plus été ratifié par l'ensemble des 196 membres de l'ONU
le 16 septembre 2009. Le protocole a pour principal objectif de protéger la couche
d'ozone des dégâts provoqués par ce qui est communément appelé les substances
appauvrissant la couche d’ozone (SACO, (anciennement SAO pour substance
appauvrissant l’ozone)) qui sont des substances chimiques utilisées pour diverses
raisons dans les différentes industries. Le protocole a, depuis la fin de l'année 2009,
légalement interdit la fabrication d'extincteurs contenant des halons ainsi que la
production de réfrigérants et de solvants contenant des CFC. Il a aussi défini un
calendrier déterminant l'élimination progressive d'autres substances nocives comme les
hydrochlorofluorocarbones (HCFC) et le bromure de méthyle qui reste une alternative
loin d’être idéale même si moins dommageable que les CFC.
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Mais, avec les résultats des récentes recherches et l'urgence imminente du problème, il
fut décidé, avec l'amendement de Londres de 1990 et celui de Copenhague en 1992,
qu’il devenait impératif de convenir plutôt d’un arrêt total de la production de CFC pour
l'an 2000. Cet amendement a d’ailleurs été réitéré à Vienne en 1995, à Montréal en
1997 et à Pékin en 1999.
Toujours selon le site notre-planète.info, il apparait que
«Suite au protocole, à ses amendements et à l'arrêt total de la production de
CFC depuis 1994, les concentrations de produits appauvrissant l'ozone dans la
basse atmosphère (la troposphère) ont atteint leur point culminant en 1995 et
sont depuis en baisse dans la troposphère et la stratosphère. À ce titre, les
scientifiques estiment que les gaz ont atteint leur pic dans la stratosphère
antarctique en 2001. Les CFC sont remplacés progressivement par d'autres gaz
moins nocifs comme les hydrochlorofluorocarbures ou HCFC et
hydrofluorocarbures ou HFC. Pour autant, l'abandon de toute substance
chlorée et fluorée devra s'échelonner jusqu'en 2030 (IFEN, 2002).»5
Ainsi, l'Union européenne a réussi à éliminer de façon progressive plus de 99 % de sa
production de SACO, grâce notamment à la contribution active du secteur industriel et à
une application rigoureuse de la législation concernant les substances appauvrissant la
couche d’ozone par la Commission et les États membres. Des restrictions additionnelles
concernant les SACO sont également entrées en vigueur dans l'Union Européenne
depuis de 2010.
Il est à noter que la mobilisation collective des pays producteurs de chlorofluorocarbone
combiné à l'adoption rapide du protocole de Montréal est un exemple très prometteur
de notre capacité à bien réagir face à un danger imminent qui menace. Par contre, il en
va malheureusement autrement en ce qui concerne les changements climatiques. En
effet, le milieu scientifique, l’identification des conséquences des changements
climatiques et les pays impliqués ne sont pas aussi unanimes.
D’autre part, il est un fait encourageant de constater qu’en réduisant brillamment les
concentrations en CFC, les actions entreprises suite à l’adoption du protocole de
Montréal ont par le fait même permis d'atténuer l'effet de serre. Effectivement, puisque
les CFC, en plus d’être dommageable pour la couche d’ozone, sont aussi de puissants
gaz à effet de serre. Grâce au protocole de Montréal, la concentration de CFC était
moitié moins importante en 2010 qu’avant la signature du traité.
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http://www.notre-planete.info/environnement/trouozone_1.php
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Cependant, le remplacement des SACO par des hydrofluorocarbures n’élimine pas
complètement les conséquences puisque ces derniers ont un potentiel de
réchauffement planétaire jusqu'à 14 800 fois supérieur à celui du dioxyde de carbone
qui est pour sa part le principal gaz à effet de serre actuellement. C'est la raison pour
laquelle les signataires du protocole de Montréal ont avancé en juillet 2009 une
proposition qui vise à réduire et ultimement à cesser la consommation mondiale de
HFC.
Le
Québec
s’est
doté
d’un
règlement
sur
les
halocarbures
(http://www2.publicationsduquebec.gouv.qc.ca/dynamicSearch/telecharge.php?type=3
&file=/Q_2/Q2R29.HTM) qui encadre la gestion de ces gaz.
Conclusion
Pour conclure, précisons qu’il y a peu de temps, les scientifiques prévoyaient que le trou
dans la couche d'ozone se résorberait complètement dans environ cinquante ans. Par
contre, un nouveau rapport d'évaluation scientifique qui a été publié en août 2006 par
le Programme des Nations Unies pour l’environnement et par l’Organisation
météorologique mondiale expose plus précisément que
«La couche d'ozone situé au-dessus des latitudes moyennes, devrait se
reconstituer d'ici à 2049, soit cinq ans plus tard que ne le laissait entendre
la précédente évaluation (2002). Enfin, au-dessus de l'Antarctique, la
reconstitution de la couche d'ozone ne devrait pas intervenir avant 2065,
c'est-à-dire 15 ans plus tard que prévu.»6
Donc, il serait bien de conscientiser la population versus l’utilisation de ces gaz dans des
produits d’usage courant.
Médiagraphie
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http://www.notre-planete.info/environnement/trouozone_1.php
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8
L’impact de l’automobile sur l’environnement, L’automobile,
http://www.lautomobile.ca/issues/story.aspx?aid=1000220668&type=Print%20
Archives (Page consulté le DATE)
http://www.notre-planete.info/environnement/trouozone_0.php
http://www.iqa.mddep.gouv.qc.ca/contenu/polluants.htm
http://fr.wikipedia.org/wiki/Ozone_troposph%C3%A9rique
http://fr.wikipedia.org/wiki/Photolyse