Le protoxyde d'azote est un puissant gaz à effet de Serre. Sa présence contribue de manière significative au réchauffement de la planète en raison de son potentiel de rétention de la chaleur bien plus important que celui du CO2. Les principales sources de N2O sont l'agriculture, les engrais et les processus industriels. Bien qu'il représente un pourcentage relativement faible des émissions totales, son impact élevé nous confronte à la nécessité de limiter et de surveiller ses sources.
Le oxyde nitreux – également connu sous le nom d'oxyde nitreux, de monoxyde d'azote ou de protoxyde d'azote – est de plus en plus préoccupant dans le domaine de l'environnement car il fait partie des substances les plus dangereuses. gaz à effet de serrea un potentiel de réchauffement global bien plus important que le CO2, ce qui en a fait un acteur majeur (bien que sous-estimé au départ) du changement climatique. Dans cet article, nous analysons ses effets, son impact sur l'atmosphère et les liens entre les activités humaines et l'augmentation des concentrations de ce gaz.
Qu'est-ce que le protoxyde d'azote ?
Le protoxyde d'azote, communément appelé gaz hilarant ou N2Oest un gaz incolore à l'odeur légèrement sucrée composé de deux atomes d'azote et d'un atome d'oxygène. Il a été découvert par le chimiste anglais Joseph Priestley en 1772. Il est utilisé notamment dans le domaine médical, à forte concentration il produit un effet anesthésiant. Son inhalation en petite quantité provoque en revanche un bref effet euphorisant, d'où son qualificatif d'”exaltant”.
Parallèlement, le protoxyde d'azote est un important gaz à effet de serre (le troisième après le méthane et le dioxyde de carbone) en raison de son pouvoir d'absorption de l'énergie infrarouge. Comme le rapporte The Post, il reste dans l'atmosphère pendant environ 114 ans (contre 12 ans pour le méthane et 5 ans pour le dioxyde de carbone) avant d'être détruit par une réaction chimique ou d'être absorbé par quelque chose sur Terre. Avant la révolution industrielle, la majeure partie de ce gaz était assimilée par les puits naturels. Après cette période historique, ses concentrations dans l'atmosphère ont progressivement augmenté. À tel point que la Terre n'était plus en mesure de l'éliminer en temps voulu.
Bien qu'à l'ère industrielle, le dioxyde de carbone ait été responsable d'un réchauffement environ 10 fois plus important que l'oxyde nitreux, ce dernier est plus puissant. À quantité égale, il est capable de réchauffer l'atmosphère d'environ… 300 fois plus que le carbone en 100 ans.
Où trouve-t-on le protoxyde d'azote ?
Outre les cabinets dentaires, où il est utilisé par les dentistes et les médecins en général pour endormir les patients qui subissent des interventions médicales mineures, il est également utilisé dans l'industrie alimentaire, où il est exploité en tant qu'additif. Il est notamment utilisé comme agent propulseur pour la crème fouettée. Enfin, il est également utilisé pour améliorer les performances des moteurs de voiture.
Le “protoxyde d'azote” dont il est question dans cet article, c'est-à-dire celui qui a un effet considérable sur le Climat, est principalement émis au sein de l'Union européenne. activités agricoles. Plus d'un tiers de ses émissions sont dues à l'action de l'homme : on parle d'agriculture (impliquant l'utilisation d'engrais de synthèse et le travail du sol), d'élevage (les vaches sont responsables du N2O directement à partir de leur fumier), de combustion de carburant, de gestion des eaux usées et de processus industriels.
Pour te donner une idée, l'augmentation des concentrations atmosphériques de protoxyde d'azote au cours des 150 dernières années a contribué de manière significative à l'appauvrissement de l'ozone stratosphérique et au changement climatique. On estime qu'il augmente à un rythme de 2 % par décennie. Et, comme le montre une étude publiée dans la revue Nature en 2020, au cours des quarante dernières années, son… émissions ont augmenté de 30 %..
Qui produit le protoxyde d'azote ?
Alors que les émissions naturelles de ce gaz à effet de serre sont restées plus ou moins stables au fil des ans, celles qui résultent des activités humaines ont augmenté de façon incontrôlée. En particulier, celles dues à :
- L'agriculture: utilisation d'engrais synthétiques et organiques, gestion du fumier, brûlage des résidus agricoles.
- Industrie. Dans ce contexte, il est généralement émis par la combustion de combustibles fossileset est un sous-produit de la production de produits chimiques tels que l'acide nitrique et l'acide adipique. Le premier est largement utilisé dans la production d'engrais synthétiques commerciaux, le second dans la production de fibres (dont le nylon).
- Combustion de carburantest émise lors de la combustion des carburants, mais la quantité libérée dépend du type de carburant et de la technologie de combustion.
- Eaux usées. Enfin, le protoxyde d'azote est également généré lors du traitement des eaux usées domestiques et de la nitrification et dénitrification de l'azote présent. Plus précisément, le traitement des eaux usées crée également de l'oxyde nitreux en tant que sous-produit des processus de boues activées, qui sont utilisés pour accélérer la décomposition des déchets.
Quels sont les oxydes qui polluent ?
Les plus importants en termes de pollution de l'air sont les suivantsoxyde d'azote (NO) et le dioxyde d'azote (NO2). Le premier est un polluant primaire qui se forme généralement lors de processus de combustion à haute température. Il n'est pas très toxique, contrairement au dioxyde d'azote. Ce dernier a une odeur forte et piquante et constitue un irritant. Et sa dangerosité découle du rôle qu'il joue dans la création de l' smog photochimique. Il est à la base de la production d'ozone et d'acide nitrique, des polluants secondaires.
Mais tous deux proviennent aussi en partie d'émissions naturelles : c'est le cas de la foudre, des incendies, des éruptions volcaniques. L'homme joue aussi naturellement son rôle à travers, par exemple, l'utilisation de véhicules à moteur diesel ou à essence et la production de chaleur et d'électricité. Les principales sources de dioxyde d'azote – comme le précise le ministère de la Santé – sont représentées par “les radiateurs à paraffine, les poêles et radiateurs à gaz sans échappement, et la fumée de tabac”. Environ 10 % de l'oxyde d'azote, une fois libéré dans l'atmosphère, est transformé en dioxyde d'azote sous l'effet du rayonnement solaire.
Quels sont les dommages causés par les oxydes d'azote ? Ils provoquent le ralentissement de la photosynthèse chez les plantes et contribuent à la formation de pluies acides. Avec les conséquences désastreuses pour les écosystèmes aquatiques et terrestres qu'ils entraînent.
Quelles sont les substances qui polluent l'environnement ?
Bien sûr, dresser ici une liste exhaustive ne serait pas possible. Le sujet est trop complexe pour être résolu en quelques lignes. Nous pouvons toutefois mentionner les substances les plus polluantes. Outre l'oxyde nitreux, le dioxyde de carbone (CO2), le méthane (CH4) et les halocarbures tels que les hydrofluorocarbures, les perfluorocarbures, l'hexafluorure de soufre et le trifluorure d'azote appartiennent également à la catégorie des gaz à effet de serre. Le dioxyde de carbone provient principalement de la combustion de combustibles fossiles, de la production de ciment et des changements dans l'utilisation des sols, tandis que le méthane provient de la production de charbon, de gaz naturel, de pétrole et des pratiques agricoles. Les gaz fluorés, gaz à effet de serre synthétiques et puissants, proviennent de diverses applications industrielles et domestiques. Ces derniers, bien qu'émis en plus petites quantités, ont un fort potentiel de réchauffement de la planète.
Les autres substances qui contribuent à la pollution sont le dioxyde de soufre, les oxydes d'azote et le dioxyde d'azote, les particules (PM10 et PM2,5), le plomb, le benzène, le monoxyde de carbone, l'ozone, l'arsenic, le cadmium, le nickel et le benzo(a)pyrène. Pour ces substances, l'Union européenne a émis des directives concernant leurs concentrations dans l'air au-delà desquelles elles sont considérées comme ayant un impact significatif sur la santé et l'environnement.
Protoxyde d'azote, les effets sur la planète
En tant que gaz à effet de serre, il absorbe les rayonnements et retient la chaleur dans l'atmosphère, contribuant ainsi à la… réchauffement climatique. En restant aussi longtemps dans l'atmosphère, il peut se transformer en oxydes d'azote. Ces derniers peuvent favoriser l'appauvrissement de la couche d'ozone stratosphérique, notre bouclier indispensable contre la plupart des rayons ultraviolets du soleil, et donc exposer la Terre à davantage de rayonnement solaire. Il en résulte des dommages non seulement pour les cultures, mais aussi pour la santé humaine. Au-delà de cet aspect, c'est sa longévité qui le rend si dangereux.
Pour comprendre l'ampleur de son danger, on peut s'appuyer sur le PRG (Potentiel de Réchauffement Global), qui compare les impacts sur le réchauffement climatique de différents gaz à effet de serre. Concrètement, une seule molécule de protoxyde d'azote a la capacité de piéger le même rayonnement infrarouge émis par la Terre que 300 molécules de dioxyde de carbone.
Oxyde nitreux, comment réduire les émissions
Malgré son rôle croissant dans le réchauffement climatique, peu de choses ont été faites jusqu'à présent pour en limiter les effets. Principalement à cause de l'agriculture. Pourtant, réduire les émissions est possible : c'est un plan qui doit être mis en œuvre sur plusieurs fronts. Dans l'agriculture, par exemple, nous savons qu'étant précieux pour améliorer la santé des plantes, l'azote est présent dans de nombreux engrais commerciaux. Mais en général, seule la moitié de ce qu'ils contiennent se retrouve dans les cultures : le reste finit par contaminer les eaux souterraines ou par s'élever dans l'atmosphère sous forme de gaz.
Étant donné que la plupart des émissions de N2O proviennent des engrais azotés, il serait possible de les réduire en diminuant leur application et en les rendant plus efficaces. Par exemple, en programmant leur application lorsque les cultures en ont réellement besoin. En outre, la nitrification – et donc l'émission d'oxyde nitreux par les engrais organiques – peut être réduite en ajoutant des inhibiteurs d'oxyde nitreux à ces produits.
En tant que sous-produit de la combustion des carburants, la consommation de carburant pourrait également être réduite, et pas seulement dans les véhicules à moteur. L'adoption de convertisseurs catalytiques pour réduire les polluants des gaz d'échappement des voitures pourrait également être utile à cet égard. Enfin, dans le secteur industriel, on pourrait opter pour un changement de combustible (rappelons que le combustible émis par l'industrie provient principalement de la combustion de combustibles fossiles).
Un rôle beaucoup plus important qu'on ne le pense incombe cependant aux consommateurs. Après avoir constaté que le bétail est directement et indirectement responsable de grandes quantités d'émissions de N2O (et qu'il est en même temps une source importante de méthane), le fait de consommer moins de viande et de fromage pourrait avoir un impact positif sur la réduction des émissions.
SOURCES :