Intro – combien te reste-t-il sur ton compte carbone ?

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Me reconvertir dans un domaine de transition écologique était l’une des raisons (si ce n’est la principale) pour me lancer dans ce projet. Cet article a pour but de définir un certain nombre de termes techniques et de faire un point « carbone ». Il aura fallu un peu plus de 40 ans pour une prise de conscience (quasi) généralisée, malheureusement il nous reste beaucoup moins de temps pour agir. L’article est un peu long, donc j’ai ajouté un sommaire (celles et ceux qui sont familiers avec le sujet peuvent sauter les deux premières parties).

Le mal du siècle, le réchauffement climatique, est la conséquence du rejet anthropique de gaz à effet de serre (GES) dans l’atmosphère. Le méthane (CH4) ou le dioxyde de carbone (CO2) représentent les principaux gaz émis (91% du total selon le 4eme rapport du GIEC). Le GIEC préconise de limiter le réchauffement à 1,5°C d’ici la fin du siècle pour minimiser les dégâts (risques climatiques plus élevés, élévation du niveau des mers, etc…). Pour cela, il nous faut réduire nos émissions de GES. Si l’Europe, et en particulier la France, font partis des bons élèves au niveau mondial, il reste beaucoup d’efforts pour atteindre la neutralité carbone. Un objectif ambitieux proposé dans l’accord de Paris qui est présent dans le projet de loi « énergie » français. Le but de cet article est de donner des outils de décryptage de l’information concernant les émissions et la manière dont elles sont comptées.

Historique

Cette histoire² pourrait commencer en 1896 avec Svente Arrhenius, un savant suédois. Lors de ses recherches sur les cycles de glaciation de la Terre, il pensait que le dioxyde de carbone était responsable des changements de température passés. Le savant a constaté également que la civilisation industrielle émet beaucoup de dioxyde de carbone notamment à cause du charbon.

Environ 50 ans plus tard, un scientifique américain, David Keeling, développe un instrument de mesure des émissions de CO2. Il remarque que non seulement elles sont réparties sur le globe entier mais qu’en plus elles augmentent.

La Fondation Nationale des Sciences américaine (NSF) juge la situation assez critique et propose une première conférence mondiale sur le climat en 1979, à Genève. S’ensuit la création d’un Programme mondial de Recherches sur le climat (PMRC), qui sera géré par l’OMM (Organisation météorologique mondiale), le PNUE (Programme des Nations Unies pour l’environnement), et le CIUS (Conseil International des Unions Scientifiques).

En 1982, la station climatique soviétique de Vostok montre que, sur 140.000 ans de composition atmosphérique, il existe une très bonne corrélation entre température et taux de CO2.

Le GIEC (Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat) est créé lors du sommet du G7 à Toronto, en 1988. Il est mis en place par les deux programmes de l’ONU : le PNUE et l’OMM. L’appellation anglaise du GIEC est IPCC : Intergovernmental Panel on Climate Change. Plus d’infos ici.

Le traité international de la Convention Cadre des Nations Unies pour le Changement Climatique (CCNUCC) est créé en 1992 et ouvert aux signatures lors du sommet de la Terre de Rio la même année. Son objectif est de stabiliser les émissions de GES pour éviter un emballement du système climatique (source Wikipédia). Depuis 1995, les états signataires se retrouvent tous les ans pour les Conferences of Parties (COP). C’est aussi pour la CCNUCC que les participants doivent réaliser des bilans carbone nationaux tous les ans.

En 1997 est signé le protocole de Kyoto qui contient des objectifs quantitatifs de réduction des émissions de gaz à effet de serre (GES) pour les pays industrialisés : 5 % (8% pour l’UE) sur la période 2008-2012 par rapport à 1990. Il entra en vigueur en 2005 et sera prolongé jusqu’en 2020 lors de la conférence de Doha. Cette extension a pour objectif une réduction de 20% des émissions par rapport à 1990 (pour l’UE)³.

Plus récemment, l’accord de Paris est le plus ambitieux. Entré en vigueur en 2016, il prévoit de contenir les émissions pour rester sous le seuil des 2°C. Il propose aussi d’arriver à la neutralité carbone au cours de la seconde moitié du siècle. La neutralité c’est un équilibre entre les sources (émission) et les puits (absorption) de GES.

Comptage des émissions de GES

Pour limiter le réchauffement climatique il faut donc se focaliser sur la réduction des émissions de GES. Je vais décrire ici les principaux GES ainsi que leurs sources d’émission. Dans un deuxième temps, je présenterai la méthode pour compter et les différentes unités.

Les GES sont des composants gazeux qui absorbent le rayonnement infrarouge émis par la surface terrestre et contribuant à l’effet de serre. Un gaz ne peut absorber les rayonnements infrarouges qu’à partir de trois atomes par molécule, ou à partir de deux si ce sont deux atomes différents. Les principaux GES sont :

• La vapeur d’eau (H2O)
• Le dioxyde de carbone (CO2)
• Le méthane (CH4)
• Le protoxyde d’azote (N2O)
• L’ozone (O3)
• Des gaz fluorés (CFC, HCFC, PFC, HFC, SF6, NF3)

On parlera de GES anthropiques pour ceux dont l’émission est influencée par les activités humaines. La vapeur d’eau (dont la durée de vie dans l’atmosphère est très courte) n’est pas directement influencée par les émissions humaines. De plus, l’ozone troposphérique n’est pas émise directement par l’homme, mais est le résultat de la décomposition d’autres gaz dans l’atmosphère. Ces deux GES (H2O et O3) sont exclus du champ de la comptabilité carbone.

Pour pouvoir comptabiliser les émissions de différents gaz on utilise le Pouvoir Réchauffant Global (PRG) de chaque gaz. En termes scientifiques, le PRGN est le rapport entre, d’un côté, la capacité à réchauffer l’atmosphère (forçage radiatif) – sur une durée de N années – engendrée par un kg du gaz considéré et, de l’autre côté, la même grandeur pour le CO2. Le N est en général pris égal à 100 ans (depuis son utilisation dans le rapport du GIEC de 2007).

Dans la très grande majorité des cas, il n’est pas envisageable de mesurer directement les émissions de gaz à effet de serre résultant d’une action donnée. En effet, si la mesure de la concentration en gaz à effet de serre dans l’air est devenue une pratique scientifique courante (mesurée en partie par million, ppm), ce n’est qu’exceptionnellement que les émissions peuvent faire l’objet d’une mesure directe. On estime donc dans la plupart des cas les émissions. L’unité principale utilisée est kilogramme équivalent CO2 (abréviation : kg eqCO2) ou la tonne équivalent CO2 (abréviation : t eqCO2). L’avantage de cette unité est de pouvoir sommer émissions de différents GES (en utilisant leur PRG).

Par exemple, si une source d’émission produit 2 kg de CO2 et 3 kg de CH4, ses émissions globales seront : 2 x PRG_CO2 + 3 x PRG_CH4 = 2 x 1 + 3 x 28 = 86 kg éq CO2.

Lorsque l’unité utilisée est le kgCO2 ou la tCO2, les autres GES ne sont « normalement » pas pris en compte (sauf erreur d’unité). Comme le CO2 est le principal contributeur (voir graphique ci-dessous) cette dernière unité est souvent utilisée.

Maintenant que ces gaz ainsi que leur méthode de comptage ont été présentés, nous allons voir différents bilans, les catégories d’émission et les unités dérivées.

D’abord lorsque l’on regarde un bilan carbone il convient de bien comprendre son périmètre : quels gaz sont pris en compte, émis de quels secteurs, sur quelle surface géographique, etc… Par exemple, sept gaz à effet de serre direct constituent le « panier de Kyoto » : dioxyde de carbone (CO2), méthane (CH4), protoxyde d’azote (N2O), les deux familles de substances halogénées – hydrofluorocarbures (HFC) et perfluorocarbures (PFC), l’hexafluorure de soufre (SF6) et le trifluorure d’azote (NF3). À ces substances s’ajoutent les quatre gaz à effet de serre indirect : SO2, NOx, COVNM et CO pour lesquels les Etats sont invités à rapporter les émissions dans le cadre de la Convention (CCNUCC). Cette même convention définit des catégories d’émission :

• Utilisation d’énergie
• Procédés industriels et solvants
• Agriculture
• Utilisation des terres, changement d’affectation des terres et foresterie (UTCATF)
• Déchets

L’UTCATF est une catégorie un peu particulière car elle contient des puits de carbone « naturels » : forêts et sols agricoles⁶. Il se trouve que ce secteur est un puit en France et en Europe, mais ce n’est pas forcément le cas partout.

Pour les bilans nationaux, deux méthodes complémentaires peuvent être utilisées pour calculer les émissions :

• Les inventaires nationaux qui calculent des quantités de GES physiquement émises à l’intérieur du pays selon une approche territoire. Ces inventaires nationaux sont réalisés chaque année pour répondre aux normes de la CCNUCC. L’inventaire national se compose uniquement d’émissions intérieures : ménages et production intérieure, y compris la production exportée (qui représente par exemple 29 % du total de l’inventaire pour la France en 2014).
• L’empreinte carbone qui est un calcul des GES induits par la demande intérieure du pays. L’empreinte carbone est constituée par les émissions directes des ménages, les émissions de la production intérieure hors exportation et les émissions importées (émissions importées qui représentent par exemple 55 % du total de l’empreinte de la France en 2014).

Pour comparer les émissions entre pays, on utilise généralement la tonne de CO2 équivalente par habitant, plus rarement la tonne de CO2 équivalente par point de PIB. Vous retrouverez ces unités et méthodes de comptage dans la plupart des articles sur le sujet.

Bilan des émissions par pays

À l’échelle internationale, les émissions de CO2 (issues de la combustion) françaises représentent environ 1% du total. C’est négligeable direz-vous, ou du moins nos efforts seront vains si les autres pays ne font rien… La figure ci-dessous détaille la part des principaux émetteurs en 2015 (les ordres de grandeurs sont les mêmes pour les années récentes). La Chine à elle seule émet presque le tiers du CO2 mondial ! Les États-Unis se trouvent à la deuxième place et si l’UE des 28 était un état nous aurions la medaille de bronze (~ 10% – non représenté sur le graphique) !

Bien que nous ayons une part assez faible aujourd’hui dans les émissions, il ne faut pas oublier qu’en cumulant les émissions depuis 1750 nous sommes classés 8ème ! Une très bonne animation de Carbon Brief montre l’évolution de cette course effrénée.

La dernière comparaison internationale est basée sur les émissions par habitant avec une première place attribuée aux Américains ! La Chine, bien qu’elle émette beaucoup, fait aussi bien que l’Europe (relativement par rapport aux USA).

Le scénario 2°C du GIEC = neutralité carbone en 2050

Depuis 2014, le GIEC propose des Representative Concentration Pathways (RCP), des trajectoires de forçage radiati qui montreraient l’évolution de la concentration des GES dans le futur. Quatre scénarios sont étudiés :

• RCP2.6 : le plus optimiste, correspond à 2,6 W/m2 de forçage radiatif en 2100
• RCP4.5 : 4,5 W/m2 en 2100
• RCP6 : 6 W/m2 en 2100
• RCP8.5 : 8.5 W/m2 en 2100

Attention, les chiffres des RCP ne représentent donc pas une température mais le forçage radiatif, c’est-à-dire l’énergie additionnelle reçue par la Terre due aux GES anthropiques. Parmi ces scénarios, seul le plus optimiste permettrait de rester sous les 2°C.

Une notion intéressante à ce sujet est le budget carbone qui « correspond à une quantité maximale d’émissions de GES pour laquelle il y a une probabilité raisonnable d’éviter la hausse moyenne des températures au-dessus d’un certain niveau » (source Datalab – Chiffres clés). Elle est intéressante à deux égards : le mot budget ne donne pas envie de le dépasser, et il est facile à attribuer géographiquement et temporellement.

Pour les chiffres, il resterait donc 810 GtCO2 de budget mondial jusqu’en 2100 (ce chiffre ne compte donc pas les émissions des autres GES). Actuellement nous émettons 36 GtCO2 par an (2016), nous pourrions être débiteur dès 2038 à ce rythme !

L’accord de Paris propose d’essayer de contenir le réchauffement sous les 2°C à la fin du siècle et si possible sous 1,5°C. L’objectif de neutralité carbone mentionné dans l’accord de Paris est une étape clef à atteindre d’ici 2050 selon les scientifiques du GIEC. Pour cela la France a prévu une Stratégie Nationale Bas Carbone (SNBC) qui est la feuille de route pour réduire les émissions à zéro.

Le but ici est d’atteindre un équilibre entre les émissions et les absorptions de GES. Dans les bilans carbone nationaux, les puits de carbone sont comptés dans l’UTCATF. Ces derniers ont en général des émissions de CO2 négatives (ils l’absorbent) mais pas forcément pour les autres GES (production de méthane et de protoxyde d’azote).

Le graphique ci-dessus montre le budget carbone estimé pour les prochaines années. On voit bien une diminution de 16% entre 1990 et 2016, environ 90 MtCO2eq en 26 ans. Pour atteindre la neutralité il faudra réduire de 380 MtCO2eq (en supposant des puits qui absorberaient 80 MtCO2eq) en 34 ans. C’est un « effort » 3 fois plus important. Nous verrons dans de prochains articles quelles solutions sont envisagées par l’état et lesquelles peuvent d’ores et déjà être mises en œuvre par les citoyens.

Inventaire VS Empreinte

Il est important de bien différencier ces deux manières de compter. L’inventaire est un compte local des émissions comprenant la production intérieure, les émissions des ménages et celles attribuées aux exportations. L’empreinte est égale à l’inventaire moins les émissions des exportations mais en ajoutant celles des importations. On pourrait citer deux limites à l’approche inventaire :

• Les émissions des transports internationaux ne sont pas comptabilisées (par exemple votre vol en vacance en Thaïlande, qui représente entre 2 et 4 tonnes de CO2)
• Un transfert important des émissions des pays « riches » (pays de l’annexe B du protocole de Kyoto – voir glossaire) vers les pays « en développement » s’est généralisé ces dernières années ¹⁰

Le deuxième point est en parti dû à la délocalisation de nos industries polluantes, qui plus est dans des pays où l’électricité est plus émettrice qu’en France.

Notons que l’empreinte par personne est une estimation moyenne et qu’il existe de grande disparité entre les urbains et les habitants des campagnes ou entre différentes catégories socioprofessionnelles.

L’empreinte a un impact assez important dans les pays avec une grosse balance commerciale (différence entre les exportations et les importations). Les pays de l’UE, les États-Unis ou la Chine sont dans ce cas. Un fait qui illustre bien le transfert des émissions de la France vers la Chine par exemple est que l’empreinte d’un chinois est presque moitié moindre que celle d’un français (5,8 tCO2 pour le premier et 11 pour le second).

Quelques ordres de grandeur

Émissions mondiales de GES en 2016 : 50 GtCO2eq (Datalab 2018)

Émissions de l’UE28 de GES en 2016 : 4 GtCO2eq (Datalab 2018)

Émission de la France (inventaire) de GES en 2016 : 400 MtCO2eq (Datalab 2018)

Émission de la France (empreinte) de GES en 2014 : 700 MtCO2eq (Datalab 2018)

Proportion du CO2 dans les GES (PRG100) en 2010 dans les émissions mondiales : 70% (méthane compte pour 20%) (Datalab 2018)

Inventaire carbone d’un français en 2015 : 7 tCO2eq/personne (Datalab 2018)

Empreinte carbone d’un français en 2015 : 11 tCO2eq/personne (Datalab 2018)

Inventaire carbone d’un américain en 2012 : 21 tCO2eq/personne

Bilan carbone d’un aller retour Paris Bangkok pour un passager : entre 2 et 4 tCO2

Glossaire

CCNUCC Convention Cadre des Nations Unies pour le Changement Climatique

COP Conference of Parties

EDGAR Emission Database for Global Atmospheric Research

IPCC Intergovernmental Panel on Climate Change

GES Gaz à Effet de Serre

GIEC Groupement Intergouvernemental d’Étude du Changement climatique

MTES Ministère de la Transition Écologique et Solidaire

NSF National Scientific Foundation

OMM Organisation Météorologique Mondiale

ONU Organisation des Nations Unies

Pays de l’annexe B du protocole de Kyoto Europe des 28, Australie, États Unis, Russie, Japon, Nouvelle-Zélande, Canada, Lichtenstein, Ukraine, Suisse, Monaco

PMRC Programme Mondial de Recherche sur le Climat

PNUE Programme des Nations Unies pour l’Environnement

RCP Representative Concentration Pathway

UTCATFUtilisation des terres, changement d’affectation des terres et foresterie

Sources

1. EDGAR, consulté en 06/2019
2. Histoire du changement climatique, consulté en 06/2019
3. Climat, air et énergie – Chiffres clefs, ADEME, 2018
4. Datalab – Chiffres clés du climat, Commissariat général au développement durable, 2019
5. Rapport National d’Inventaire pour la France au titre de la CCNUCC et du Protocole de Kyoto, MTES, 2018
6. Les émissions liées à l’UTCATF, consulté en 06/2019
7. Why the US bears the most responsibility for climate change, in one chart, consulté en 06/2019
8. Global carbon project, consulté en 06/2019
9. Projet de stratégie nationale bas carbone, MTES, 2018
10. Growth in emission transfer via international trade, P. Peters and Al, 2011
11. L’empreinte carbone des français, un sujet tabou ?, consulté en 06/2019