Étude d’un exemple d’équivalent-CO2

De façon stricte, l’équivalence CO2 désigne le potentiel de réchauffement global (PRG) d’un gaz à effet de serre par rapport à celui du dioxyde de carbone. Cela est expliqué ici : http://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89quivalent_CO2

Mais l’équivalence CO2 peut signifier d’autres choses. Comme par exemple, la masse de CO2 obtenue si l’on brûlait une substance qui contient du carbone (pétrole, papier, bois, hydrocarbure, plastique…). C’est ce que l’on va examiner dans ce présent article.

Dans une des premières pages de l’annuaire téléphonique français des pages jaunes de 2013, quelque chose a attiré mon attention :

annuairePTT

Ainsi donc, d’après cette image, un annuaire équivaudrait à 2,3 kg de CO2…

Un annuaire, c’est du papier, c’est-à-dire de la cellulose.

Je pèse l’annuaire sur une balance : 860 grammes, soit 0,86 kg.

Étant moi-même chimiste de formation, la chimie quantitative nous renseigne avec transparence que 242 g de cellulose réagit par combustion avec 192 g de dioxygène pour produire 264 g de CO2 et 90 g d’eau. La masse des réactifs (cellulose + dioxygène) est égale à la masse des produits (CO2 + H2O) : 162 g + 192 g = 264 g + 90 g.

  • C6H10O5 + 6 O2 –>  6 CO2 + 5 H2O

Alors, la combustion de 860 g de cellulose avec 1019,26 g de dioxygène, cela produit 1401,48 g de CO2 et 477,77 g d’eau.

La combustion d’un annuaire des pages jaunes équivaut donc à la production de 1,4 kg de CO2. Mais pas 2,3 kg. Je trouve une différence de 900 grammes.

J’aurais voulu connaître comment le cabinet de comptables a réalisé ce calcul. Car en effet il s’agit d’un cabinet de comptables. Plus exactement, un cabinet d’audit financier. Si ceux-ci sont certainement aptes à des calculs concernant l’économie, il est évident que pour calculer la masse de CO2 selon la masse d’un matériau inflammable il faut avoir nécessairement des connaissances de base en chimie. De plus, les calculs des empreintes carbone en France sont réalisés par une association (http://fr.wikipedia.org/wiki/Bilan_carbone), et non par un comité de scientifiques comme je le croyais…

 

Je viens de dire le mot «scientifique». La chimie est une science. Dans ce contexte, le cabinet de comptables aura peut-être réalisé des expériences quantitatives sur le CO2. Non ?

Voici le protocole expérimental :

Dans un ballon en pyrex (http://www.lelaborantin.fr/boutique/images_produits/713640-z.jpg), on introduit une masse connue de cellulose. On enflamme la cellulose et l’on fait de façon à ce que la combustion soit complète. Ensuite, les gaz de combustion sont recueillis à travers un tube coudé en verre, et prolongé jusqu’à une cuve fermée assez grande et remplie d’hydroxyde de calcium (chaux éteinte). L’orifice du ballon aura été rodé, c’est-à-dire que le montage expérimental est rendu hermétique, de façon à ne pas avoir des fuites de gaz.  Le CO2 réagit avec l’hydroxyde de calcium pour former du carbonate de calcium qui précipite. Après la réaction complète de combustion, on récupère le carbonate sédimenté, on le filtre par un buchner (http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0a/Embudo_B%C3%BCchner.jpeg), et on laisse sécher le carbonate. Ensuite, on pèse ce carbonate de calcium.

D’après ce protocole expérimental intéressant, la chimie quantitative théorique nous indique que la combustion complète de 860 g de cellulose produit 1401,48 g de CO2 (soit 713,48 L de ce gaz, à 25°C et sous une pression de 1013,25 hPa), lequel formera un précipité de 3185,18 g (au mieux) de carbonate de calcium (CaCO3). Est-ce que l’agence de comptables aurait trouvé un excédent de +64,3% ?

 

Ensuite, si l’équivalent CO2 était défini comme étant une référence énergétique (la masse de CO2 émis par kilowatt-heure), les calculs sont différents. En thermochimie, la combustion de 860 g de cellulose met en jeu une quantité calorifique de 9680,33 kJ, ce qui équivaut à 2,69 kWh thermiques (c’est mon estimation, et je dois la vérifier en détails, j’y reviendrai dessus, mais c’est dans le bon ordre de grandeur). Or, selon les moyens de production électrique en France, le kWh électrique équivaut à émettre 90 g de CO2. Les 2,3 kg d’équivalent CO2 énoncés par le cabinet d’audit équivalent donc à 25,55 kWh électriques en France, et plus en kWh thermiques si le rendement des centrales à charbon est de 44%. On est donc loin des 2,69 kWh thermiques.

 

Je complète par ce paragraphe suivant.

 

Lors d’une recherche sur Google :

guide

Puis j’ouvre le PDF et je remarque ceci sur une page :

papiertonne

D’après ce PDF, une tonne de papier produit 1,8 tonne de CO2 par combustion.

Plus haut, j’ai dit que 162 g de cellulose produit 264 g de CO2 par combustion, ça veut dire qu’une tonne de cellulose produit 1629,63 kg (soit 1,63 tonne environ) de CO2. Par rapport à mes calculs, le PDF présente une donnée qui a une différence de +10,4%. Mais les 2,3 kg de CO2 pour 860 g d’annuaire, cela fait respectivement une différence de +64,3% par rapport à mes calculs, et +48,6% par rapport à ce que raconte le PDF.

 

 

Je ne donne pas de conclusion, je me pose seulement des questions…

 

  • « C’est en faisant n’importe quoi qu’on devient n’importe qui. »  (Rémi Gaillard)     😉

 

Le présent article est susceptible de compléments ultérieurs.

© 2013 John Philip C. Manson

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