Dioxyde de carbone : environnements extérieurs et intérieurs

Pourquoi le dioxyde de carbone est-il important pour les êtres vivants?

On retrouve du carbone dans tous les êtres vivants. En fait, la vie sur Terre ne serait pas possible sans carbone. Cela est entre autres dû au fait que le carbone se combine avec d’autres atomes pour former d’importantes molécules. Parmi celles-ci, on retrouve l’ADN, le sucre et le dioxyde de carbone (CO₂).

Les plantes utilisent l’énergie du Soleil pour combiner du dioxyde de carbone et de l’eau afin de former de l’oxygène et du glucose. Ce processus s’appelle la photosynthèse.

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Photographie couleur de légumes colorés.

Les légumes occupent toute l’image. On y retrouve des légumes feuilles vert foncé, des tomates rouges et orange de tailles diverses, des piments rouges, verts et jaunes, des têtes de chou-fleur et un citron.

Le glucose est un type de sucre. Les molécules de sucre stockent l’énergie provenant du Soleil dans les liaisons qui maintiennent les atomes ensemble.

Les plantes utilisent une partie du glucose pour leurs processus vitaux. Elles convertissent le reste du glucose en molécules comme l’amidon et les protéines. Ces molécules emmagasinent beaucoup plus d’énergie que le sucre.

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Diagramme couleur composé de sphères et de bâtonnets représentant une molécule de glucose.

Il y a 6 sphères rouges, 6 bleues et 12 orange connectées par des lignes noires. Les sphères les plus grosses sont rouges et étiquetées « C ». Elles représentent les atomes de carbone. Les sphères bleues de taille moyenne sont étiquetées « O ». Elles représentent les atomes d’oxygène. Les petites sphères orange sont étiquetées « H ». Elles représentent les atomes d’hydrogène. Sous le dessin se trouve le titre « C indice 6, H indice 12 et O indice 6 ».

Les six atomes de carbone sont connectés par des lignes noires simples en formant un motif de zigzag horizontal. Cinq des atomes d’oxygène sont connectés au carbone par des lignes simples. Le sixième y est connecté par une ligne double. Huit atomes d’hydrogène sont connectés aux atomes de carbone par des lignes simples. Les autres atomes d’hydrogène sont connectés aux atomes d’oxygène par des lignes simples.

Quand les plantes et les animaux ont besoin d’énergie, les ribosomes de leurs cellules se mettent en action. Les mitochondries combinent l’oxygène avec le glucose. Cela libère l’énergie stockée dans les liaisons. Ce processus est appelé la respiration cellulaire. C’est dans le cadre de ce processus que sont produits l’eau et le CO₂. Ceux-ci sont ensuite relâchés dans l’atmosphère.

Le savais-tu?

Nous relâchons du CO₂ dans l’air chaque fois que nous respirons. C’est-à-dire environ 22 000 fois par jour!

Le dioxyde de carbone à l’extérieur 

Le CO₂ dans l’air représente environ 0,04 %. Le reste de l’air est composé d’azote (78 %), d’oxygène (21 %) et de petites quantités d’autres gaz.

Le savais-tu?

Avant la moitié des années 1700, la concentration de CO₂ dans l’atmosphère de la Terre était de moins de 280 parties par million (ppm). En date du 1er mai 2024, il y avait 424,45 ppm (en anglais uniquement).

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Graphique circulaire couleur montrant la composition des gaz présents dans l’atmosphère. Le titre « Composition de l’air » est en lettres blanches dans le haut de l’illustration.

Le cercle du graphique est épais et plat et ses pointes sont séparées les unes des autres, le tout sur fond bleu. La section de l’azote est illustrée en vert. Il s’agit de la section la plus grosse et elle est étiquetée « Azote 78 % ». La section de l’oxygène est illustrée en rouge. Il s’agit de la deuxième section la plus grosse et elle est étiquetée « Oxygène 21 % ». Une petite section grise est étiquetée « Argon et autre gaz 0,96 % ». La section la plus petite est jaune et étiquetée « Dioxyde de carbone 0,04 % ».

Sources et puits de carbone 

On appelle quelque chose qui libère du carbone dans l’environnement une « source de carbone ». On appelle quelque chose qui absorbe plus de carbone qu’elle n’en libère un « puits de carbone ». Certains puits et sources sont naturels. D’autres sont les résultats de l’activité humaine. On appelle le processus cyclique du carbone à travers le sol, l’eau et l’air le cycle du carbone. Le CO₂ est l’une des molécules les plus importantes dans le cycle du carbone.

Sources de carbone

Consulte la présentation interactive ci-dessous pour en apprendre davantage au sujet des sources de carbone naturelles et causées par les humains.

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Puits de carbone

Comme les sources de carbone, les puits de carbone peuvent être naturels ou causés par les humains.

Puits de carbone naturels

Les plantes utilisent du CO₂ pour la photosynthèse. Cela fait d’elles d’importants puits de carbone naturels. Non seulement les plantes stockent du carbone quand elles sont vivantes, mais elles en stockent aussi après leur mort. Cela empêche le carbone d’être relâché dans l’atmosphère. Certains habitats sont d’excellents puits de carbone, à l’exemple des milieux humides et des forêts.

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Photographie couleur d’un marais humide et d’une forêt de conifères.
La moitié inférieure de la photographie est occupée par une étendue d’eau plate avec de légères ondulations. De longues herbes poussent en amas épars. Quelques arbres morts se dressent près du bord de l’eau et plusieurs troncs minces et dénudés jonchent la surface de l’eau. En arrière-plan se trouve une dense forêt de conifères.

Le savais-tu?

Quand les combustibles fossiles sont brûlés, ils passent de puits de carbone à sources de carbone.

Les océans sont un autre puits de carbone naturel important. Les océans absorbent et stockent le carbone de deux manières.

En tant que produits chimiques dans l’eau

Le CO₂ provenant de l’air peut être dissout dans l’eau. L’acide carbonique et les ions  bicarbonates sont les produits de cette réaction. Ils empêchent le carbone d’être relâché dans l’atmosphère.

Dans les choses vivantes

La majeure partie des plantes aquatiques utilisent le carbone dissous dans l’eau pour la photosynthèse. De ce fait, le carbone est stocké dans les plantes. Le carbone se déplace dans les chaînes alimentaires marines quand les plantes sont mangées par les animaux.

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Tableau illustré en couleur montrant les chaînes alimentaires sur terre et dans les océans. Le tableau est constitué de deux colonnes. Celle de gauche est intitulée « Chaîne alimentaire terrestre » et celle de droite est intitulée « Chaîne alimentaire marine ». En dessous se trouvent quatre rangées avec des illustrations de divers animaux ou plantes de chaque côté. À partir du bas, la première rangée est intitulée « Producteurs primaires ». Le côté terrestre est vert foncé et comprend des illustrations d’un arbre et d’herbes. Le côté marin est bleu foncé et comprend des illustrations de bactéries et d’autres microorganismes. Au milieu, une flèche pointe vers la rangée au-dessus. La deuxième rangée est intitulée « Consommateurs primaires ». Le côté terrestre est vert clair et comprend des illustrations d’un lapin, d’une tortue et d’un insecte. Le côté marin est bleu royal et comprend des illustrations de krill, de larves et d’autres zooplanctons. La troisième rangée est intitulée « Consommateurs secondaires ». Le côté terrestre est jaune et contient des illustrations d’un rat, d’une taupe et d’un oiseau. Le côté marin est bleu vif et comprend une illustration de longs poissons argentés mangeant un nuage de quelque chose de vert et tacheté. La quatrième rangée est intitulée « Consommateurs tertiaires ». Le côté terrestre est orange et comprend les illustrations d’un coyote, d’un serpent et d’un faucon. Le côté marin est bleu clair et contient une illustration d’un gros poisson argenté mangeant plusieurs poissons argentés plus petits.

Le savais-tu?

Les océans de la planète contiennent 50 % plus de CO2 que l’atmosphère (en anglais).

Puits de carbone d’origine humaine

Les gens créent aussi des moyens de capturer et de stocker le CO₂. Ce processus est souvent appelé la capture et le stockage de carbone (CSC).

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Illustration couleur des sources, de la capture, de la compression, du transport, du stockage et de l’utilisation du carbone. Six illustrations numérotées sont reliées par des flèches orange, de la gauche vers la droite, sur un fond blanc.
La première illustration est étiquetée « Sources ». Elle représente deux cheminées d’usine émettant des gaz gris étiquetés « CO indice 2 ».
La deuxième illustration est étiquetée « Capture ». Elle représente des ventilateurs fixés à deux réservoirs blancs.
La troisième illustration est étiquetée « Compression ». Elle représente du liquide bleu pétillant dans un des réservoirs. Une flèche verte étiquetée « CO indice 2 » pointe vers le bas, à partir du haut du réservoir vers la surface du liquide, près du fond du réservoir.
La quatrième illustration est étiquetée « Transport ». Elle représente un camion transportant une grosse citerne verte étiquetée « CO indice 2 ».
La dernière flèche orange se divise de telle façon qu’une de ses pointes est dirigée vers le haut et l’autre vers le bas. Elle est étiquetée « 5 ». L’illustration du haut est étiquetée « Utilisation ». Elle représente une personne debout à côté de plusieurs réservoirs et boîtes, dont l’un est étiqueté « CO indice 2 ». Un engrenage au-dessus de la tête de la personne indique des idées ou un remue-méninges. L’illustration du bas est étiquetée « Stockage ». Elle représente des réservoirs à côté d’un chevalet de pompage. Une flèche verte étiquetée « CO indice 2 » pointe vers le sol en dessous.

La capture et le stockage du carbone comportent plusieurs étapes.

1. Séparer le CO₂ des autres gaz.
2. Emprisonner ou « capturer » le CO₂.
3. Comprimer le CO₂ gazeux pour former du CO₂ liquide.
4. Transporter le CO₂ liquide vers l’endroit où il sera stocké ou utilisé.
5. Stocker ou utiliser le CO₂.

Au Canada, la capture du carbone est principalement effectuée dans les endroits qui produisent beaucoup de CO₂. Cela comprend les installations de production d’électricité et l’industrie pétrolière et gazière. La CSC n’est pas encore très couramment utilisée parce qu’elle est très coûteuse.

De l’Islande au Québec, où en est le captage du carbone? (2023), de Radio-Canada Info (6 min 44 s)

Dioxyde de carbone et changements climatiques

Le CO₂ est un gaz très important dans l’atmosphère. C’est parce qu’il est un gaz à effet de serre. On dit souvent que les gaz à effet de serre « emprisonnent » la chaleur dans l’atmosphère. Mais comment y parviennent-ils?

Quand l’énergie provenant du Soleil atteint la Terre, une grande partie est absorbée par le sol, l’eau et l’air. Par conséquent, ces choses émettent de l’énergie infrarouge. Cette énergie se propage jusque dans l’espace, à moins que quelque chose n’interagisse avec elle.

Essaie-toi!

Place ta main près d’une chaussée foncée lors d’une chaude journée ensoleillée. La chaleur que tu sens s’en dégager est causée par le mouvement de l’énergie infrarouge.

Contrairement aux molécules d’oxygène et d’azote, les molécules de CO₂ interagissent avec l’énergie infrarouge. L’énergie fait vibrer les molécules plus rapidement. Plus vite les molécules bougent, plus leur température est élevée. Les molécules de CO₂ qui vibrent vont aussi entrer en collision avec les molécules d’oxygène et d’azote à proximité. Cela les fait vibrer encore plus vite. C’est ce qui fait que l’atmosphère se réchauffe. Non seulement les molécules bougent plus vite, mais elles émettent aussi de l’énergie infrarouge dans toutes les directions. Environ la moitié de l’énergie se rend dans l’espace. L’autre moitié retourne sur Terre, causant ainsi l’effet de serre.

3 expériences incroyables sur le CO2 | Les Expériences de Dr Nozman (2021), de Science & Vie TV (4 min 47 s)

On pourrait croire qu’il serait préférable pour la Terre s’il n’y avait pas de gaz à effet de serre, mais la Terre a besoin d’au moins une partie de ces gaz pour se maintenir à la bonne température. Si ces gaz ne sont pas présents en quantité suffisante, la Terre deviendrait trop froide. Si ces gaz sont présents en trop grande quantité, la Terre deviendrait trop chaude. Les humains doivent aider à maintenir la quantité de ces gaz juste au bon niveau.

Au cours des 300 dernières années, les humains ont produit plus de CO₂ que jamais auparavant. En ajoutant des sources de carbone et en éliminant des puits de carbone, nous avons fait que le climat de la planète s’est réchauffé. Cette tendance vers le réchauffement est appelée les changements climatiques.

Le dioxyde de carbone à l’intérieur

Il y a moins de sources et de puits de CO₂ à l’intérieur qu’à l’extérieur. Les personnes sont l’une des sources principales. Quand les personnes expirent, elles relâchent du CO₂ dans l’air. Plus il y a de personnes dans une pièce, plus il y aura de CO₂. Les animaux d’intérieur et les personnes qui fument sont aussi des sources de CO₂.

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Photographie couleur d’élèves et d’un enseignant posant devant les fenêtres de leur salle de classe.
Certains élèves sont assis sur les rebords de fenêtres, d’autres sont assis sur des pupitres à proximité. L’enseignant est situé à gauche. Tous et toutes regardent vers la caméra en souriant. La lumière du Soleil et des arbres verts sont visibles à travers les fenêtres. D’autres pupitres sont placés en rangées devant les élèves et l’enseignant.

De plus, certains édifices sont chauffés à l’aide de combustibles fossiles comme le bois, le gaz naturel ou le mazout. Quand ces combustibles sont brûlés, ils émettent du CO₂. Celui-ci doit être envoyé à l’extérieur afin qu’il ne s’accumule pas à l’intérieur.

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Photographie couleur de flammes orange autour de bûches foncées dans un foyer.
Les flammes sont bleues près du bas, là où elles traversent ce qui ressemble à des braises ardentes. De grosses flammes jaunes et orange lèchent ce qui ressemble à trois ou quatre bûches entières. Les parois internes du compartiment du foyer sont recouvertes de briques.

Comment les gens contrôlent-ils le dioxyde de carbone à l’intérieur?

Les niveaux de CO₂ peuvent augmenter dans les pièces ou édifices où la ventilation est mauvaise. La ventilation est le processus de déplacement de l’air dans une pièce ou un édifice, soit en y faisant entrer de l’air ou en y faisant circuler l’air déjà présent.

La ventilation naturelle implique le déplacement d’air à travers des ouvertures comme des portes et des fenêtres. La ventilation mécanique implique le déplacement d’air en utilisant des ventilateurs. La ventilation mécanique est souvent utilisée dans les systèmes de chauffage et de refroidissement.

Le savais-tu?

De nombreuses personnes ont des emplois concernant les systèmes CVC. Il s’agit là de l’abréviation pour le système de chauffage, de ventilation et de climatisation. On l’appelle aussi parfois « système CVCA », pour « chauffage, ventilation et conditionnement d’air ».

La ventilation à l’intérieur peut être améliorée en faisant entrer davantage d’air de l’extérieur. Pour se faire, il suffit d’ouvrir une fenêtre ou une porte. Des filtres à air propres contribuent aussi à améliorer la qualité de l’air.

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Photographie couleur d’une personne portant un casque de protection qui étudie un évent.
La personne porte des vêtements et des gants jaune vif avec des bandes réfléchissantes. Elle tient une tablette et regarde attentivement une boîte en métal grise fixée dans le haut d’un mur. Au plafond au-dessus, de gros tubes de métal contournent des poutres en bois.

Les informations contenues dans ce document d’information font partie du projet d’action Espace vivant.