OUVRAGE EN COURS

                                     DE REDACTION 

  

               NOTRE AMI LE CO2 

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Jamais au cours de l'histoire une molécule chimique n'a eu comme le CO2 les honneurs des médias. Comme chacun sait, il s'agit en quelque sorte de l'ennemi public n°1, un gaz qui de notre faute, dit-on, fait surchauffer notre planète.  Il serait par conséquent intéressant de faire plus ample connaissance.   

A LA DÉCOUVERTE DU CO2

Un Bruxellois invente le CO2

Un touriste japonais s'égarant en plein centre de Bruxelles pourrait se retrouver par hasard devant une place rectangulaire bordée de platanes nommé  « Place du Nouveau Marché aux Grains ». Il ne peut y pénétrer sans passer à côté d'une statue en marbre dédiée à un illustre inconnu. 

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Il s'agit du médecin bruxellois Jan Baptist Van Helmont (1577-1644).  Ce dernier, bien que faisant partie de la haute aristocratie flamande, passa la plus grande partie de sa vie dans son laboratoire d'alchimie de Vilvorde. Il est considéré comme le savant dont la pensée est intermédiaire entre l'alchimie et la chimie et le fondateur de la biochimie. Ce n'est pas n'importe qui. 

Van Helmont réfuta la théorie des 4 éléments qui prévalait à son époque n'en retenant qu'un seul: l'eau. Pour lui tout émanait de l'eau ou retournait à cet « élément ». C'est en essayant de démontrer cette théorie (fausse) qu'il fit quelques expériences qui préfigurent l'esprit scientifique et mènent à la découverte du CO2.  

Van Hemont brûle du charbon de bois

Van Helmont fit une expérience qui, de nos jours est reprochée à notre civilisation industrielle, à savoir brûler du charbon, ici du charbon de bois. Il utilise un récipient hermétique.  

Il nous dit : "Le charbon et en général  les corps qui ne se résolvent pas en eau dégagent nécessairement par leur combustion de l'esprit sylvestre. 62 livres de charbon de chêne donnent une livre de cendres. Ces 61 livres qui restent ont servi à former l'esprit sylvestre."  

Ce esprit sylvestre, autrement dit « vapeur sauvage », est notre cher CO2. Le terme sylvestre se rapporte à son caractère "indiscipliné".

"Cet esprit, inconnu jusqu'ici, qui ne peut être contenu dans des vaisseaux (vases) ni être réduit en corps visible, je l'appelle d'un nouveau nom "gas". "

Van Helmont crée le mot « gas » à partir du mot « chaos » . Effectivement, en flamand de l'époque ch et g se prononcent sensiblement de la même façon. Van Helmont, sans le savoir, exprimait ce que nous savons aujourd'hui des gaz, à savoir un mouvement « chaotique » des molécules . 

Plus tard, sous l'influence de Lavoisier, le mot « gas » devint "gaz" en français, et uniquement dans cette langue. Lavoisier disait en effet : Presque tous les corps de la nature sont susceptibles d'exister sous trois états différents; dans l'état de solidité, dans l'état de liquidité et dans l'état aeriforme (..). Je désignerai dorénavant ces fluides aeriformes sous le nom générique de « gaz ».

Van Helmont ajoutait ce qui suit: Il y a des corps qui  renferment cet esprit et s'y resolvent presque entièrement; il  est alors comme fixé ou solidifié. On le fait sortir de cet état par le ferment comme cela s'observe dans la fermentation du vin, du pain, de l'hydromel.

Il reconnaissait ainsi que les  fermentations dégageaient du CO2 . Nous y reviendrons.

Van Helmont aux eaux de Spa  

Ceste eau déchasse l'eau qui nous rend hydropiques 

Refait les graveleux, les goutteux, les étiques

On voit partout toujours aux chaleurs arriver

Estrangers pour la boire ou bien pour l'emporter

                                                                  Anonyme 1552  

En temps que médecin, Van Helmont avait entendu parler des vertus curatives des eaux de Spa. Il s'y rend (ce n'est pas bien loin) et publie en 1624 un essai critique Paradoxa de Aquis Spadanis (paradoxes des eaux de Spa) suivi de Supplementum Spadanis Fontibus. Il n'est pas trop convaincu de l'efficacité thérapeutique de ces eaux mais reconnaît dans les bulles qui s'échappent des eaux pétillantes (pouhons) le même gaz qui est produit par la combustion du charbon.

Ce n'est pas évident car ce CO2 ne résulte dans ce cas nullement d'une combustion mais de la dissociation sous pression de roches calcaires dans les profondeurs de la terre.  

En fait, le CO2 en se dissolvant dans l'eau forme un acide carbonique (CO3H) fort instable qui ne demande qu'à se retransformer en CO2 et eau. Ceci explique que le CO2 est parfois qualifié d'anhydride carbonique ou acide carbonique ou simplement de gaz carbonique.  

Cette origine, Van Helmont la devine sans doute car il indique que du calcaire placé dans du vinaigre dégage son fameux gaz en abondance.  

De nos jour, le mot "gaz" est encore souvent synonyme de CO2, comme dans "eau gazeuse" ou "aqua con gaz".   

Notons qu'en 1767, soit plus d'un siècle après les recherches de Van Helmont, le chimiste anglais Joseph Priestley en versant de l'acide sulfurique sur du calcaire  obtient du CO2 qu'il parvient à dissoudre dans l'eau, obtenant ainsi la première eau pétillante artificielle. Le but de Priestley était de fournir aux marins une boisson permettant de lutter contre le scorbut pendant les voyages de longue durée. Ces travaux paraissent en 1772 dans une brochure   « Directions for Impregnating Water with Fixed Air » Dans le titre de la brochureson " fixed air " est évidemment le CO2, le gas sylvestre de Van Helmont; l'eau de Bad Pyrmont (en basse Saxe) étant réputée à l'époque au même titre que celle de Spa.

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En 1790, Johan Schweppe créa à Londres une usine fabriquant cette eau gazeuse qui évoque toujours son nom. De l'époque date aussi le terme de soda water qui rappelle l'usage de bicarbonate de soude.     

La grotte du chien 

Van Hemont, comme tous les « chimistes » de son temps avait entendu parler de la « grotte du chien » près de Naple. Dans cette grotte un chien tenu en laisse mourrait à coup sûr par asphyxie. Il est un fait que du CO2, issu de fissures du sol volcanique de la région stagnait sur une couche de près d'un mètre au dessus du sol.  

Ceci montrait deux choses

1. que le CO2 était un gaz fort lourd, en réalité près de deux fois plus lourd que l'air.

2. que ce gaz ne constituait pas un « poison » car le chien ramené à l'air libre récupérait sans effets secondaires pour autant que son séjour n'était pas trop long. En réalité, seule l'absence d'oxygène, remplacé en partie par le CO2, était en cause.

La grotte du chien est un exemple classique mais un cas récent et dramatique montre que le phénomène peut être bien plus spectaculaire.

En  1986,  le lac Nyos, au Cameroun, présenta un intense gazage du CO2 accumulé au fond du lac. Le CO2 "coulant" au ras du sol tua par asphyxie près de 2000 personnes sans compter la totalité des animaux d'élevage .   

En résumé, Van Helmont cerne fort bien les principaux aspect du CO2 en disant:

- que le gaz produit par la combustion du charbon est le même que celui qui se dégage pendant la fermentation et qui, comprimé avec force dans les tonneaux, rend les vins pétillants et mousseux.

- qu'il se dégage dans les cavernes et les eaux minérales  

- que la putréfaction des matières organiques en produit et que l'on peut en développer par l'action de l'acide sur la pierre calcaire.   

Lavoisier trouve la vraie nature du CO2

En France, dans les mémoires de l'Académie des Sciences de 1781, paraît un mémoire dont le titre nous intéresse beaucoup.

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Il s'agit s'agit bien ici de la formation de notre cher CO2, qu'on le baptise "air fixe", "acide crayeux" ou , comme le propose Lavoisier, "acide du charbon". Pour Lavoisier, le mot"acide" signifie simplement tout corps obtenu par l'action de l'oygène sur un autre corps.  Décrivant l'une de ses expériences , il nous dit: 

"Ces expériences multipliées ne laissent aucun doute sur la nature de l'acide charbonneux. Je me crois autorisé à le définir un corps incombustible, un acide qui est naturellement à l'état aeriforme au degré de chaleur et de pression dans lequel nous vivons et qu'il est composé de vingt huit parties de matière charbonneuse et de soixante et douze de principe oxygine."  

Ce que Lavoisier nomme "matière charbonneuse" n'est autre que le carbone pur (par opposition au vulgaire charbon). Le "principe oxygine" est bien entendu notre oxygène.    

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Lavoisier constate que dans les conditions ambiantes le CO2 est "aeriforme" , autrement dit à l'état gazeux.

Il nous affirme que le CO2 est constitué de  28  parties de carbone pour 72 d'oxygène.  

Vérifions! Les chimistes nous disent qu'un atome de carbone a le même poids que 12 atomes d'hydrogène et  un atome d'oxygène celui de 16 atomes d'hydrogène. Une molécule de CO2 a donc le même poids que 44 atomes d'hydrogène. ( 12 + 2 x 16).

La proportion en poids, respectivement de carbone et d'oxygène dans le CO2, est donc de:

 12/44= 0,273 (0,28 pour Lavoisier )  et  32/44 = 0,727 (0,72) .  On voit que Lavoisier n'est pas loin de la réalité.     

LE CO2 ET LE CALCAIRE

La chaux 

On peut se demander ce qui lie étroitement notre cher CO2 à ce que nous nommons la chaux. En effet, de nos jours le mot « calcaire » évoque clairement le calcium, voire la chaux, mais nullement le carbone ou le charbon. Cela mérite un certain développement. 

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 Souvenons nous que la chaux est utilisée depuis toujours dans la construction. On l'obtient en « calcinant » à haute température des pierres calcaires autrement dit du carbonate de calcium (Ca CO3) . Pendant cette calcination, et c'est ce qui nous intéresse, se produit un fort dégagement de CO2 en suivant la formule:  

                   Ca C O3 + Energie (chaleur) = C O2 + Ca O 

Le résidus de cette calcination, à savoir  l'oxyde de calcium.(Ca0) est ce que l'on nomme  la chaux « vive ».  

Dans son oeuvre De Arcitectura, le célèbre architecte romain Vitruve disait dans son chapitre sur la   chaux (De calce):

"Voila pourquoi le poids des pierres à chaux au moment où on les jette dans le four ne peut plus être le même quand on les en retire : si on les pèse après la cuisson, et bien qu'elles conservent le même volume, on constate – le liquide ayant disparu sous l'effet de la chaleur (excocto liquore)que leur poids est diminué d'environ un tiers (circiter tertia parte ponderis)". 

Bien entendu Vitruve se trompe en croyant que la perte de poids est due à de l'eau (liquore) qui s'échappe. Nous savons de nos jours qu'il s'agit de CO2 et cela à raison de 44 % du poids du calcaire lorsqu'il est pur. En donnant une perte d'environ un tiers, Vitruve nous indique en quelque sorte le degré de pureté de son calcaire, ici 75% de carbonate de calcium. 

Il fallut attendre les expériences du professeur écossais Joseph Black, en 1754, pour se rendre compte que ce dégagement était ce que nous nommons du CO2. Il faut dire que ce qui se passe normalement depuis toujours dans les fours à chaux est difficile à obtenir en laboratoire car il faut porter le calcaire aux environs de 900 °C. 

Avec une certaine logique, Black nomma ce gaz « air fixe » car il semblait solidement « fixé » dans le calcaire. 

Black est actuellement considéré comme le découvreur des propriétés du CO2 car il le caractérisa en déclarant qu'une bougie ne pouvait y brûler (contrairement à l'air « normal ») et qu'un souris y mourait. Ce gaz fut appelé pour cette raison, par certains auteurs, gaz méphitique

L'eau de chaux révélateur du CO2.  

La chaux vive mise en présence d'eau forme de la chaux « éteinte » (hydroxyde de calcium) avec un fort dégagement de chaleur. 

                        CaO + H2O  = Ca (OH)2 + Energie (chaleur).

C'est sous cette forme qu'elle est utilisée dans le bâtiment.

Il est à noter que cette chaux éteinte, appliquée sur les murs, absorbe progressivement le peu de CO2 qu'elle trouve dans l'air pour  former un croûte dure de calcaire, d'ou son nom de chaux « aérienne » bien que l'air n'y soit pour rien. 

                       Ca (OH)2 + CO2 = Ca CO3+ H2O + Energie (chaleur).  

Dissoute, puis filtrée, elle constitue une « eau de chaux» limpide.  

En 1757, Joseph Black se rendit compte qu'en soufflant dans de l'eau de chaux, cette eau se troublait et un précipité blanc se déposait. En fait, il y avait (re)formation de calcaire, comme sur un mur.         

LE CO2 PRÈS DE CHEZ NOUS

Puisque le CO2 est soit-disant néfaste pour notre "planète", pourquoi ne pas commencer par faire un peu d'astronomie élémentaire.   

Quatre planètes « cousines », relativement proches du Soleil, méritent toute notre attention. Il s'agit, par ordre d'éloignement de ce dernier, de Mercure, de Venus, de la Terre et de Mars.  

Si l'on en croit les astronomes, dans un très lointain passé, ces  quatre planètes  se serait formées par « accretion » de roches diverses se promenant dans l'espace.

En surface, ces roches, mises en fusion, auraient ensuite subit un « dégazage » de gaz lourds, formant ainsi une « atmosphère » retenue par la force de gravitation, les gaz les plus léger étant expulsés dans l'espace.   

Mercure, à cause de sa petite taille et de sa forte température de surface, n'a pu retenir le moindre gaz. Il ne nous intéresse pas du tout.

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Par contre, Venus et Mars ont tous deux gardé une atmosphère constituée d'un des gaz les plus  lourds qui soient, devinez lequel:  notre CO2 . Ce dernier constitue en fait aujourd'hui environ 95% de leur atmosphère; un peu d'azote et d'argon se partageant le reste.    

L'atmosphère de Venus est une fournaise où le CO2, à haute pression, est invisible.  

Sur Mars par contre, pression et température sont extrêmement faibles. Chose remarquable, il existe comme pour la Terre (et pour les mêmes raisons) des calottes polaires recouvertes de neige, mais il s'agit ici de "neige carbonique", autrement dit du CO2 congelé.  

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Notons que cette neige carbonique est parfaitement visible de la terre car elle fut  découverte par l'astronome Cassini dès 1666 . Son observation est à la portée de chacun de nous, mais il faut tout de même donner de l'ordre de 1500 euros pour s'acheter un bon petit  télescope.     

Chose d'un grand intérêt: rien ne permet de dire que l'histoire très ancienne de nos trois planètes cousines soit très différentes.   

Cela signifie que la terre d'autrefois, disons d'il y a quatre ou cinq miliards d'années, possédait sans doute une atmosphère de CO2 comparable à celle de Venus et Mars. Pourtant, aujourd'hui le CO2 n'existe dans notre atmosphère que sous forme de traces, environ 0,004 %..  Paradoxalement, ce sont ces traces qui font la une des médias!

Notre atmosphère aujourd'hui

Dans nos manuels scolaires, on peut apprendre la composition de l'air ; elle se présente sous l'aspect du  tableau suivant:

                                        Azote               77 %

                                        Oxygène         20 %

                                        Argon                1 %

                                        Vapeur d'eau   2 %

Notons que, contrairement à la coutume, nous avons fait figurer la vapeur d'eau, très variable d'un endroit à un autre.   

Très étonnante la présence massive d'oxygène, inexistante sur les deux autres planètes.  On peut se demander d'ou vient cette quantité  d'oxygène et comment elle se maintient car ce corps est extrêmement actif et tient à se combiner à tout corps passant à sa portée.

On se demande aussi comment l'eau est apparue sur terre et se présente aujourd'hui sous forme liquide, les océans. 

Essayons de répondre à ces questions. 

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Où est passé le CO2  ?      

Le graphique ci-dessus est très approximatif , les scientifiques n'étant pas du tout clairs .  

La disparition du CO2 tient , semble-t-il à la présence de l'eau.

Il faut savoir que l'eau  (H2O pour les intimes) n'existe sur Venus et Mars que sous forme de traces. De plus sur Venus, la température est telle (de l'ordre de 400°C) que ces traces d'eau ne peuvent exister que sous forme de vapeur, tandis que le  peu d'eau de Mars , que l'on vient de découvrir, ne peut exister que sous forme de glace.

Sur Terre, par contre, la température plus clémente a permis la présence d'eau sous ses trois formes gazeuse, solide et liquide.

L'eau liquide a formé les océans.  Le CO2, se dissolvant facilement dans l'eau de mer, a été progressivement absorbé par ces derniers  dans lesquels il se précipita sous formes de carbonates insolubles formant l'essentiel des roches dites « carbonées » (surtout CO3Ca).

Une bonne parie de ce calcaire fut entraîné  dans la croute terrestre, mais une bonne partie est  toujours bien présent, mais il forme en partie le plancher des océans et, sous nos yeux, les montagnes calcaires si abondantes.      

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De plus, dès que la vie est apparue, et nous allons y revenir, certains organismes marins de toutes tailles ont extrait le CO2 des océans pour se construire un squelette externe (coquilles, coraux,etc). Ses squelettes déposés au fond de l'eau et comprimés  ont formé des roches calcaires diverses. De leur côté, les squelettes d'algues microscopiques ont formé la craie, bien visible sur certaines falaises. 

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Un des paradoxe du carbone est que lorsqu'il se trouve "fixé"dans des roches, il apparaît parfaitement blanc (comme dans la craie) tandis que dans notre imaginaire le charbon est parfaitement noir.     

LA COMBUSTION : SOURCE DU CO2  

Comme on nous l'enseigne à l'école, notre atmosphére est constituée de 20% d'oxygène et de 80% d'azote. L'azote fort peu actif chimiquement ne nous intérese pas ici, mais il n'en est pas de même de l'oxygène.

Ce dernier élément est à vrai dire chimiquement fort agressif et fait de son mieux pour se combiner avec d'autres éléments dont essentiellement  le carbone.  

Une forêt en train de brûler est sans doute l'aspect le plus spectaculaire de production de CO2 avec comme combustible des organismes vivants. Cela tient au fait fondamental que tout organisme vivant est construit à base de carbone.  

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 La réaction de l'oxygène sur le carbone on peut la nommer oxydation, ce qui  n'engage à rien, mais on la nomme en fait  combustion dès qu'elle est spectaculaire.

Nous nous proposons de passer ici en revue les diverses formes de combustion.

Le carbone sous une forme relativement pure se présente à nous sous forme de charbon. La variété dite "enthracite" en contient plus de 90%. Le charbon de bois et le coke sont obtenus par chauffage (sans combustion!) respectivement de bois sec et de charbons de basse qualité.

Comme Vanhelmont l'avait déjà constaté de son temps, en présence de l'oxygène, très abondant dans l'air, le charbon dégage du CO2 en suivant la formule moderne:

                                C + O2 = CO2  + Energie (chaleur)

Les êtres vivants fossilisés n'ont pas donné que du charbon car ils contiennent aussi de l'hydrogène.  La plus simple et la plus directement accessible  des substance fossiles de ce genre est le méthane, principal constituant de notre gaz naturelIl s'agit simplement d'une molécule de carbone liée à 4 molécules d'hydrogène

Dans ce cas, la combustion se présente comme suit: 

                          CH 4 +  2 O2 =  CO2 + 2 H2O  + Energie (chaleur)

L'on se rend compte que cette combustion fournit non seulement du CO2 mais aussi de l'eau (H2O). 

Dans le cas d'autres substances fossiles comme l'octane, constituant essentiel de l'essence, on trouve :

              2 C8 H18 + 25 O2 = 16 CO2 + 18 H2O  + Energie (chaleur)

Ceci pour dire que, quel que soit le produit fossile utilisé la combustion fournit du CO2 et , éventuellement, de la vapeur d'eau. Bien entendu ces gaz ne sont pas les bienvenus puisque seule la chaleur obtenue par la combustion, nous intéresse.

Combien une voiture rejette-t-elle de CO2 au 100 km?

Cette question est devenue courante. La réponse est relativement simple mais étonnante.

L'équation de la combustion de l'essence (octane pure) est , comme on vient de le voir : 

                       2 C8 H18 + 25 O2 = 16 CO2 + 18 H2O

 On peut dire qu'une molécule d'octane  (C8 H18)  est constituée de 8X12 atomes de carbone et 18 atomes d'hydrogène.; total 114 atomes.  

 Soit  228 pour les deux molécules d'octane en jeu

De son côté, une molécule de  CO2 en possède  12 + 32 (2 x16)  = 44 soit 704 pour les 16 molécules produites.

En résumé :    228 g d'essence dégagent  en brûlant 704 g de CO2     ou

                         1g d'essence dégage  704/228 = 3,088 g de CO2       ou

                            1 Kg d'essence dégage pratiquement 3 Kg de CO2            

Question: combien de CO2 rejette un moteur à essence pour 100 km parcourus, pour une consommation de 6 l/100 Km.

3 x 0,75 (densité de l'essence) x 6 = 13, 5 Kg      

Par km parcouru: 13,5 /100 = 0,135 disons 140 g

Dans les conditions réelles, ce rejet  est en moyenne de 160 g/km mais certaines voitures font déjà 100 g/km.   

L'OXYGÈNE, LE CO2 ET LES ÈTRES VIVANTS.   

Pour exprimer la propriété la plus intéressante du CO2, il nous semble bon de revenir aux expériences de Van Helmont.  Ce dernier, qui contestait que la terre puisse être un élément, fit un jour l'expérience suivante, souvent citée: 

Il plante dans un vaste pot un jeune saule pesant 5 livres. Le pot reste dehors et est librement arrosé par la pluie et lorsque c'est nécessaire par de l'eau distillée.  

Cinq années plus tard, Van Helmont arrache l'arbuste et, le pesant,  trouve  170 livres. Ayant desséché la terre, il retrouve pratiquement la quantité du départ. Comme seule de l'eau a été ajoutée, il en conclut que les 165 livres de bois (tronc, écorce et racines) ne sont que de l'eau « transmutée » par ce qu'il nomme des « ferments ».   

Van Helmont a en partie raison mais ne peut évidemment concevoir que cette matière végétale est en bonne partie bâtie par absorption de son gaz sylvestre, notre cher CO2.   

La photosynthèse

Si l'on examine une plante verte, on constate qu'elle est composée surtout d'eau qu'elle pompe dans le sol via ses racines et envoie dans toutes ses parties (sève brute)..

Si les feuilles sont exposées à la lumière, elles absorbent du CO2 et dégagent de l'oxygène    

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On a longtemps cru que l'oxygène relaché par les feuilles  provenaient de la décomposition par la lumière du CO2 absorbé. Il n'en est rien.  

 

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 En effet, en 1930 le biologiste Cornelius Van Niel fit une hypothèse révolutionnaire. En étudiant des bactéries particulières qui "se nourissent" de soufre au lieu de carbone (du H2 S au lieu de CO2), il constata que leur matière vivante était synthétisée sans production d'oxygène. En fait, ces bactéries rejetaient du soufre et utilisaient l'hydrogène pour former des hydrates de carbones.  

Par une extrapolation hardie, Van Niel suggéra que l'énergie lumineuse captée par toutes les plantes était en fait utilisée pour scinder l'eau en oxygène et hydrogène (photolyse). Ceci est au fond le pendant de l'électrolyse de l'eau utilisée industriellement pour fournir de l'oxygène et de l'hydrogène. 

Ce n'est qu'en 1941 que des expériences sur des algues microscopiques (chlorelles) utilisant de l'eau contenant un isotope  lourd de l'oxygène (oxygène 18 au lieu de 16) démontrèrent que l'oxygène dégagé provenait bien de l'eau et non du CO2. 

Dans les feuilles, l'oxygène, que l'on peut ici considérer comme un déchet, se dégage vers l'atmosphère. L'hydrogène reste dans la plante pour obliger le CO2 à participer à des réactions chimiques ayant pour résultat la construction d'hydrates de carbones, des sucres si l'on préfère (glucose, cellulose, saccarose, etc).       

   CO2 + H2+ Energie lumineuse = Hydrate de carbone + O2  

La respiration cellulaire: une combustion à basse température 

Au sein de toute cellule vivante, l'oxygène de l'air est présente et ne demande qu'à réagir.

La substance qu'elle rencontre généralement est un hydrate de carbone dont le plus simple est le glucose dont la composition est C6 H12 O6.    

La température rencontrée dans une cellule vivante est bien basse mais à travers un processus fort compliqué impliquant des catalyseurs organiques (enzymes), la combustion du glucose s'opère suivant la formule : 

                          C6 H12 O6 + 6 O2 = 6 CO2 + 6 H2O  + Energie (ATP)

L'on remarque que les molécules obtenues  CO2 et H2O sont les mêmes que dans la combustion ordinaire.  

L'énergie produite par cette réaction n'apparait que peu sous forme de chaleur, contrairement à une vulgaire combustion, car elle est stockée sous forme d'un composé universel de la matière vivante nommé ATP, autrement dit "Adénosine triphosphate".

Cette molécule est fort abondante car une molécule de glucose fournit 36 molécules d'ATP. Cet ATP est envoyé à tous les endroits de l'organisme où de l'énergie est nécessaire. Il s'agit en fait d'une protéine (l'adénosine) liée à trois groupes phosphate. La rupture d'un de ces groupes dégage de l'énergie à l'endroit nécessaire.  

La fermentation alcoolique, grande fournisseuse de CO2.

A côté de la respiration cellulaire,il  existe une forme particulière de  conversion du glucose à basse température, la fermentation alcoolique

En effet, en présence d 'organismes microscopiques (levures ou bactéries), le glucose se décompose (sans utiliser d'oxygène)  en deux molécules d'alcool éthylique ( C2 H5 OH) et relâche du CO2 suivant la formule:

          C6 H12 O6  = 2 (C2 H5 OH ) + 2 CO2 + Energie (chaleur)  

Lors de la fabrication du vin ou de la bière, ce que l'on cherche c'est bien entendu l'obtention d'alcool. Le CO2 est cependant parfois utile comme dans les bulles du vin mousseux ou la mousse de la bière.

Le rejet de CO2 pendant la vinification est un véritable danger pour les viticulteurs et les brasseurs..

Bilan  photosynthèse - respiration cellulaire Il faut savoir que la photosynthèse augmente

Pour une feuille

On voit que la photosynthèse se produit lorsque les feuilles sont éclairées (jour) tandis que la respiration cellulaire se produit jour et nuit. L'on peut se demander quel peut être est le bilan de l'opération.

L'on constate que la photosynthèse augmente lorsque la teneur de l'air en CO2 augmente. Cette proportion est habituellement de l'ordre de 0,04% mais peut être articiellement augmentée jusqu'à 0,1 % . Au delà , la photosynthèse n'augment plus.

 

l'absorbtion de CO2 est supérieure à son rejet. Une feuille verte est donc ce que l'on nomme un puit de carbone. De plus, le dégagement d'oxygène est supérieur à son absorption.

Pour une forêt

Il faut distinguer une forêt jeune c.à.d. en train de pousser et une forêt stabilisée.

Selon certains, dans une forêt non exploitée, le renouvellement (avec absorption de CO2) et la mortalité naturelle (décomposition avec dégagement de CO2) s'équilibrent.   

Quelle quantité de CO2 notre atmosphère récolte-t-elle ?

Comme on vient de le voir, le CO2 se présente dans l'atmosphère disons sous forme de "traces". Il ne s'agit que de 0,004 % de l'air mais cela représente tout de même pas loin de 3.000 milliards de tonnes. Ce chiffre est impossible à imaginer surtout qu'il s'agit d'un gaz !

L'apport actuel de CO2 dans l'atmosphère est dû à diverses sources.  

1. le dégazage de l'écorce terrestre par les fissures du sol et surtout les volcans (exemple "folklorique": la grotte du chien)

2. La calcination du calcaire pour obtenir de la chaux ou du ciment.

3. La combustion des substances provenant des êtres vivants fossiles (charbon, coke, dérivés du pétrole, gaz naturel, )

4. la combustion "à froid" du glucose des êtres vivants qui se présente sous forme de respiration cellulaire.

5. diverses autres sortes de dégradation du glucose comme la fermentation alcoolique

Ces dégagements de CO2 sont loin d'être de même importance. Pour l'ensemble du globe, on les chiffre en milliards de tonnes ou, pour moins effrayer, en gigatonnes (GT), ce qui revient au même.

1.Les volcans dégagent de l'ordre de 0,3 GT/an.

2.Comme on l'a déjà vu, la calcination du calcaire pour produire du ciment pur (clinker) dégage  500 Kg de CO2 par tonne! Le ciment étant fort employé dans le monde sous forme de béton dégage ainsi 1,4 GT/an.  De son côté, le chauffage à haute température nécessaire à la calcination du calcaire dégage par combustion à peu près la même quantité de CO2.

3. La combustion d'êtres fossiles est par an dans le monde de 35 GT/an.  

Les sources de ce CO2 sont: 43% pour le charbon, 36% pour le pétrole et ses dérivé et 20% pour le gaz naturel (méthane).  

4. La respiration cellulaire due aux êtres vivants représente  ?

5. La fermentation   

 

 

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