Une Chaire industrielle pour mieux mesurer les émissions de gaz à effet de serre

Développer de meilleures méthodes de suivi des émissions de gaz à effet de serre, c’est l’objectif de la Chaire industrielle TRACE, un programme de recherche de quatre ans lancé en janvier 2018.

Sélectionné par l'Agence nationale de la recherche (ANR), la Chaire est portée par l’Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines, et cofinancée par SUEZ, Thales Alenia Space et Total. Entretien avec Philippe Ciais, Coordinateur de la Chaire au Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement (LSCE, CEA/ CNRS /UVSQ), membre du GIEC pour les précédents rapports sur le  changement climatique.

 

Vous travaillez depuis de nombreuses années sur le cycle du carbone et les gaz à effet de serre (GES). Pourriez-vous nous éclairer sur les interactions entre pollution atmosphérique et réchauffement climatique ?

Le principal point commun entre la pollution atmosphérique et le changement climatique est leur origine anthropique. En effet, l’utilisation des combustibles fossiles dans les transports et l’industrie produit des polluants qui dégradent la qualité de l’air et des GES qui eux, impactent le climat. Les principaux GES dont l’augmentation de la concentration entraîne le changement climatique sont le dioxyde de carbone (CO2) (combustion du carbone fossile et la déforestation), le méthane (CH4) (activités liées à l’agriculture, à la décomposition des déchets organiques, et aux secteurs pétroliers et gaziers) et le protoxyde d’azote (N2O) (application d’engrais azotés en agriculture et industrie). 

Ce qu’il faut retenir, c’est que les interactions entre la qualité de l’air et le réchauffement climatique sont très complexes. Par exemple, le changement climatique affecte la qualité de l’air en agissant sur la météorologie. C’est le cas notamment des vagues de chaleur qui provoquent la formation d’ozone (O3) de pollution que favorisent l’ensoleillement et les températures élevées. Ces interactions entre climat et qualité de l’air dépendent de la nature des polluants dans l’atmosphère. D’une part, les émissions de particules de carbone suie (nommé « black carbon ») réchauffent le climat en absorbant le rayonnement infrarouge. D’autre part, les oxydes d’azote et de souffre ont plutôt tendance à refroidir le climat, car les aérosols formés à partir de ces composés font écran au rayonnement solaire. Par ailleurs, les composés organiques volatils (COV) sont des polluants qui ont un effet indirect sur le climat car ils participent à la formation de l’ozone de pollution, un GES qui réchauffe le climat.

 

Il est encore difficile de mesurer et suivre les émissions de GES à travers le monde. Comment expliquer cette complexité ?

Les trois principaux GES (le méthane CH4, le protoxyde d’azote N2O et le dioxyde de carbone CO2) sont relativement inertes et donc très bien mélangés dans l’atmosphère comparativement aux polluants (particules fines, carbone suie, aérosols à partir des NOX et SO2, COV, CO, O3) qui sont rapidement détruits dans l’atmosphère dès que l’on s’éloigne des zones émettrices. Lorsque l’on mesure les concentrations atmosphériques des GES, il est possible de remonter aux origines des émissions à condition que les mesures soient précises et soient déployées à proximité des lieux émetteurs comme les villes ou les sites industriels. Avec de telles mesures de GES proches des sources d’émissions, nous utilisons des modèles de dispersion atmosphérique pour pouvoir déduire les quantités émises.

 

Vous coordonnez la Chaire industrielle TRACE, pouvez-vous nous présenter ses objectifs ?

L’objectif de ce programme est de mener à bien, en collaboration avec les groupes SUEZ, Total et Thales Alenia Space, des recherches appliquées permettant des avancées significatives dans la mesure des émissions de GES, dont celles de CO2 et de CH4. Pour les sites industriels, nous testons et optimisons des capteurs à bas coût qui pourront être mis en réseau autour des zones d’émission. Par exemple, avec Origins.Earth nous sommes en train de construire un réseau de mesure des émissions de CO2 à Paris qui permettra de suivre au cours du temps les réductions d’émissions et de les valoriser sur le marché volontaire des crédits carbone.

En parallèle, nous réalisons des expériences « grandeur nature » sur le terrain pour mesurer les émissions d’unités de traitement et valorisation des déchets en activité.  Nous réalisons aussi des lâchers de gaz naturel (principalement du méthane) en conditions contrôlées sur un espace industriel instrumenté avec des capteurs pour affiner et calibrer les modèles de dispersion atmosphérique qui sont ensuite utilisés pour le suivi des émissions. À terme, ces expériences auront un double intérêt pour les opérateurs de sites industriels : mettre en place des solutions pour détecter et réduire les fuites de CH4 afin de lutter contre le changement climatique et d’améliorer la gestion de chaque site. 

Comment s’organise la collaboration entre universitaires et partenaires industriels ?

Notre laboratoire mène le travail de recherche de TRACE avec les industriels et l’Agence nationale de recherche. Notre partenariat avec SUEZ nous permet d’avoir un accès facilité aux sites industriels notamment les unités de traitement et valorisation des déchets. Notre travail de coopération consiste aussi à échanger un ensemble d’informations afin de partager une vision globale de la gestion des sites et des données qui sont indispensables pour relier nos résultats aux opérations sur site.

Depuis 18 mois, nous suivons, chaque mois, l’avancée de nos investigations grâce à une présentation mensuelle de nos résultats. Il s’agit de données précieuses qui nous permettront à terme de développer l’outil de mesure des émissions le plus précis possible.

 

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Découvrez plus d'informations sur le programme TRACE  sur le site dédié .

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