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É ÉNERGIE ET NERGIE ET ENVIRONNEMENT ENVIRONNEMENT Marcel Lacroix Marcel Lacroi

É ÉNERGIE ET NERGIE ET ENVIRONNEMENT ENVIRONNEMENT Marcel Lacroix Marcel Lacroix Universit Université é de Sherbrooke de Sherbrooke TROIS GRANDS PROBL TROIS GRANDS PROBLÈ ÈMES MES ENVIRONNEMENTAUX ENVIRONNEMENTAUX 1. Pluies acides et smog 2. Détérioration de la couche d’ozone 3. Réchauffement planétaire M. Lacroix Énergie et environnement 2 3 PLUIES ACIDES PLUIES ACIDES ET ET SMOG SMOG M. Lacroix Énergie et environnement 4 CONSTAT CONSTAT 1. Il y a près d’un milliard de véhicules à combustion dans le monde! 2. Amérique: 4% de la population mondiale et 50% de tous les véhicules! 3. Véhicules: principaux responsables du smog. M. Lacroix Énergie et environnement 5 PLUIES ACIDES: ORIGINE PLUIES ACIDES: ORIGINE M. Lacroix Énergie et environnement 6 • Combustibles fossiles (charbon, pétrole et gaz) contiennent souvent du soufre et de l’azote qui sont oxydés lors de la réaction de combustion. • L’azote atmosphérique est aussi être oxydé à haute température. chaleur cendres suies hSO gNO fCO eN O dH cCO S N b aO fuel x x + + + + + + + + → + + + 2 2 2 2 2 ) 76 . 3 ( PLUIES ACIDES: ORIGINE PLUIES ACIDES: ORIGINE 1. Acide sulfurique 2. Acide nitrique 4 2 2 3 4 2 2 3 2 3 2 2 2 2 1 ; SO H O H SO SO H O SO H SO H O H SO → + → + → + 3 2 2 ; 2 1 HNO NO O NO ⇒ → + (Oxyde d’azote: couleur brune, toxique) M. Lacroix Énergie et environnement 7 SUBSTANCE SUBSTANCE pH pH Acide batterie Acide batterie 0 0 Acide estomac Acide estomac 1.5 1.5 Jus de citron Jus de citron 2 2 Vinaigre Vinaigre 3 3 Tomates Tomates 4 4 Caf Café é noir noir 5 5 Lait Lait 6.5 6.5 Eau pure Eau pure 7 7 Sang Sang 7.5 7.5 Bicarbonate Bicarbonate 9 9 Lait magn Lait magné ésie sie 10 10 PLUIES ACIDES: PLUIES ACIDES: É ÉCHELLE pH CHELLE pH ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎣ ⎡ − = + litres mole H pH log Pluie acide: pH<5.6 Exemple: Pasadena, Californie 1982: pluie dont le pH ~ 2.5! M. Lacroix Énergie et environnement 8 SMOG: ORIGINE SMOG: ORIGINE ) ( ) ( ; ) ( ) ( 3 3 polluants res hydrocarbu O O O O soleil res hydrocarbu NO CO x → + + + → + + + Oxygène monoatomique et ozone: toxiques et hautement réactifs M. Lacroix Énergie et environnement 9 SMOG + M SMOG + MÉ ÉT TÉ ÉO = CHAUDRON O = CHAUDRON M. Lacroix Énergie et environnement 10 PLUIES ACIDES: PLUIES ACIDES: CONS CONSÉ ÉQUENCES SUR LA FORÊT QUENCES SUR LA FORÊT M. Lacroix Énergie et environnement 11 PLUIES ACIDES: PLUIES ACIDES: CONS CONSÉ ÉQUENCES SUR LES LACS QUENCES SUR LES LACS pH Effet 6 Mort du plancton 5.5 Mort des truites 4.5 Algues seulement 3.5 Lac mort M. Lacroix Énergie et environnement 12 PLUIES ACIDES: PLUIES ACIDES: CONS CONSÉ ÉQUENCES SUR LES CONSTRUCTIONS QUENCES SUR LES CONSTRUCTIONS M. Lacroix Énergie et environnement 13 PLUIES ACIDES ET SMOG: PLUIES ACIDES ET SMOG: CONS CONSÉ ÉQUENCES SUR LA SANT QUENCES SUR LA SANTÉ É 1. Maladies pulmonaires: asthme, bronchite et emphysème. 2. Exemple: Londres, 1952: 4000 décès en 5 jours! 3. Précipitation acides libèrent les métaux lourds des roches (plomb, cadmium et mercure) qui s’accumulent ensuite dans l’eau. M. Lacroix Énergie et environnement 14 PLUIES ACIDES ET SMOG: PLUIES ACIDES ET SMOG: COMMENT Y ATT COMMENT Y ATTÉ ÉNUER LES EFFETS? NUER LES EFFETS? (EN AMONT) (EN AMONT) 1. Utiliser des combustibles plus propres et dont le PCI est plus grand. 2. Accroître le rendement énergétique des machines thermiques. 3. Favoriser les formes d’énergie renouvelable. M. Lacroix Énergie et environnement 15 PLUIES ACIDES ET SMOG: PLUIES ACIDES ET SMOG: COMMENT Y ATT COMMENT Y ATTÉ ÉNUER LES EFFETS? NUER LES EFFETS? (EN AVAL) (EN AVAL) 1. Pots catalytiques (véhicules): CO et NOx convertis en CO2, N2 et O2. 2. Scrubbers (centrales au charbon): gaz rejetés barbotés dans de la chaux pour fixer les SOx dans le gypse. M. Lacroix Énergie et environnement 16 D DÉ ÉT TÉ ÉRIORATION RIORATION DE LA DE LA COUCHE D COUCHE D’ ’OZONE OZONE M. Lacroix Énergie et environnement 17 COUCHE D COUCHE D’ ’OZONE: C OZONE: C’ ’EST QUOI? EST QUOI? Molécule d’ozone M. Lacroix Énergie et environnement 18 COUCHE D COUCHE D’ ’OZONE: OZONE: POURQUOI S POURQUOI S’ ’EN PR EN PRÉ ÉOCCUPER? OCCUPER? • La couche d’ozone troposphérique est la crème solaire de la planète terre. Elle protège la vie des rayons ultraviolets nocifs. • Sans cette couche de 3mm d’épaisseur (à 100 kPa), la planète terre deviendrait aussi stérile que la planète mars. • Le phytoplancton à la surface des océans disparaîtrait, suivi du zooplancton, puis de la vie marine et enfin de la vie terrestre. M. Lacroix Énergie et environnement 19 CHLOROFLUOROCARBONES (CFC) CHLOROFLUOROCARBONES (CFC) M. Lacroix Énergie et environnement 20 • Molécule inventée dans les années 1920 pour remplacer l’ammoniac et le dioxyde de soufre dans les systèmes de réfrigération. • Avantage: molécule stable et inoffensive. • Utilisée aussi dans les aérosols, les mousses isolantes, les solvants, les détergents, les parfums, etc. UTILISATION DES CFC UTILISATION DES CFC Leur production atteint un sommet dans les années 70 M. Lacroix Énergie et environnement 21 PLAN PLANÈ ÈTE V TE VÉ ÉNUS NUS 1974: Deux chimistes américains, Rowland et Molina, étudient la chimie de l’atmosphère de la planète Vénus … M. Lacroix Énergie et environnement 22 … et mettent en évidence la réaction chimique suivante entre les molécules d’ozone et les atomes de chlore … M. Lacroix Énergie et environnement 23 24 En transposant leurs résultats à la planète terre, ils découvrent alors qu’au rythme où l’on produit les CFC, nous nous dirigeons vers une catastrophe planétaire … L’opinion publique est alertée et, pressés, les chefs d’état doivent réagir. La production de CFC sera finalement interdite … M. Lacroix Énergie et environnement 25 Image radar de la couche d’ozone au dessus de l’antarctique (NASA) M. Lacroix Énergie et environnement 26 Le trou dans la couche d’ozone semble, pour l’instant, se stabiliser … Prix Nobel de chimie 1995 Prix Nobel de chimie 1995 M. Lacroix Énergie et environnement 27 R RÉ ÉCHAUFFEMENT CHAUFFEMENT PLAN PLANÉ ÉTAIRE TAIRE M. Lacroix Énergie et environnement 28 R RÉ ÉCHAUFFEMENT PLAN CHAUFFEMENT PLANÉ ÉTAIRE TAIRE • On peut voir le smog, constater l’effet des pluies acides mais comment appréhende-t-on le réchauffement planétaire? • Ce problème est insidieux. Il dépasse nos sens et notre échelle de temps. M. Lacroix Énergie et environnement 29 EFFET DE SERRE: C EFFET DE SERRE: C’ ’EST QUOI? EST QUOI? Le verre est transparent au rayonnement visible mais opaque au rayonnement infrarouge. Résultat: accumulation de chaleur dans la serre. out in c v E E dt dE • • − = ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ . . M. Lacroix Énergie et environnement 30 EFFET DE SERRE B EFFET DE SERRE BÉ ÉN NÉ ÉFIQUE: FIQUE: EXEMPLE DE LA PLAN EXEMPLE DE LA PLANÈ ÈTE TERRE TE TERRE Grâce à l’effet de serre, la température moyenne sur terre est 150C. Sans cet effet, la température moyenne s’établirait à ~ -200C! M. Lacroix Énergie et environnement 31 EFFET DE SERRE SUR TERRE: EFFET DE SERRE SUR TERRE: GAZ RESPONSABLES GAZ RESPONSABLES 1. Eau: H2O (10000 à 50000 ppm). 2. Gaz carbonique: CO2 (350 ppm). 3. Méthane: CH4. 4. Oxydes nitriques. 5. Ozone. 6. CFC. 7. Autres molécules asymétriques M. Lacroix Énergie et environnement 32 EFFET DE SERRE MAL EFFET DE SERRE MALÉ ÉFIQUE: FIQUE: EXEMPLE DE LA PLAN EXEMPLE DE LA PLANÈ ÈTE VENUS TE VENUS À À la surface, la la surface, la temp tempé érature est rature est 450 4500 0C et la C et la pression 90bars! pression 90bars! M. Lacroix Énergie et environnement 33 Image radar de la sonde Magellan Image radar de la sonde Magellan M. Lacroix Énergie et environnement 34 LA CONCENTRATION DE LA CONCENTRATION DE CO CO2 2 SUR TERRE AUGMENTE SUR TERRE AUGMENTE- -T T- -ELLE? ELLE? Au cours des ~ 100000 dernières années, la concentration de CO2 dans l’atmosphère mesurée s’est maintenue autour de 280 ppm et puis elle s’est mise à croître au début du 19ème siècle. M. Lacroix Énergie et environnement 35 À À QUOI ATTRIBUE QUOI ATTRIBUE- -T T- -ON ON L L’ ’AUGMENTATION DE CO AUGMENTATION DE CO2 2 SUR TERRE? SUR TERRE? 1. Concentration de CO2 dans l’atmosphère: elle s’est mise à croître pendant la révolution industrielle, époque où la consommation intensive de combustibles fossiles a commencé. 2. Population mondiale: elle a triplé au 20ème siècle. M. Lacroix Énergie et environnement 36 À À QUOI ATTRIBUE QUOI ATTRIBUE- -T T- -ON ON L L’ ’AUGMENTATION DE CO AUGMENTATION DE CO2 2 SUR TERRE? SUR TERRE? 3. Activité industrielle: elle est aujourd’hui 50 fois plus intense que ce qu’elle était en 1900 et on prévoit qu’elle décuplera au cours du uploads/Litterature/ energie-et-environnement.pdf