Gaz à effet de serre / GES (HU)

Traduction anglaise : Greenhouse gaz / GG

Dernière mise à jour : 11/04/2025

Les gaz à effet de serre (GES) sont des gaz qui laissent passer le rayonnement solaire mais absorbent une partie du rayonnement émis par la terre.

L'augmentation de la concentration de ces gaz dans l'atmosphère est responsable du changement climatique.

Différents gaz à effets de serre

Même si l'on met le plus souvent en cause le dioxyde de carbone (CO₂), à juste titre car il représente 65% de l’effet de serre artificiel, de très nombreux autres gaz ont une action sur l'effet de serre. En fait, plus d’une quarantaine ont été recensés. En dehors du dioxyde de carbone (CO₂) déjà cité, ceux dont les concentrations dans l’atmosphère ont le plus augmenté du fait des émissions anthropiques et qui sont ciblés par le protocole de Kyoto sont le méthane (CH₄), l'ozone (O₃), le dioxyde d'azote (NO₂), l'hydrofluorocarbure (HFC), le perfluorocarbure (PF) et l'hexafluorure de soufre (SF₆) (figure 1).

Nota : A ces gaz, il convient d’ajouter la vapeur d’eau qui constitue 75% de l’effet de serre naturel mais dont la durée de vie dans l’atmosphère est très courte. L'augmentation de la température s'accompagne d'une augmentation de la teneur en eau de l'atmosphère, qui accentue l'effet de serre (rétroaction positive), mais également d'une augmentation de la nébulosité à basse altitude qui réfléchit une partie du rayonnement solaire (rétroaction négative). L'impact global résultant de cette augmentation de la teneur en eau atmosphérique est encore discuté.

Figure 1 : Évolutions des concentrations atmosphériques en CO₂, CH₄, N₂O et SF₆ à l'observatoire de Mauna Loa (attention les périodes d’observation ne sont pas les mêmes pour tous les gaz) ; Source : https://gml.noaa.gov/ccgg/trends/

Certains de ces gaz ont un pouvoir réchauffant très supérieur à celui du dioxyde de carbone. Par exemple 1 tonne de méthane est équivalente, en terme d'effet de serre, à plusieurs dizaines de tonnes de dioxyde de carbone, 1 tonne de dioxyde d'azote à plusieurs centaines de tonnes, 1 tonne de tétrafluorure de carbone à plusieurs milliers! Il est cependant également important de prendre en compte la durée de vie de ces gaz dans l'atmosphère, c'est pourquoi le Potentiel de Réchauffement Global (PRG) qui évalue les différents gaz en termes d'équivalent CO₂ dépend de la période de temps considérée (figure 2).

Considérant ces différences, sur la base du Potentiel de Réchauffement Global de chacun des GES, les émissions de ces différents gaz sont converties en " équivalent CO₂", noté CO₂e ou eq CO₂ qu’il ne faut pas confondre avec le CO₂ lui même. Cela permet de prendre en compte l’impact de l’ensemble des émissions de GES d’origine anthropique.

L’augmentation de la teneur en CO₂ de l’atmosphère est, pour sa part, causée principalement par la combustion des énergies fossiles.

Figure 2 : Valeurs conventionnelles de gaz à effet de serre en « équivalent CO₂ » (d'après le 5e rapport du GIEC) ; Source : www.connaissancedesenergies.org

Importance du secteur de l'eau dans l'émission des gaz à effet de serre

Le secteur de l’eau est lui-même responsable de l'émission de gaz à effet de serre. Trois sources principales peuvent être identifiées.

Les barrages

Les émissions de gaz à effet de serre lors de la phase de construction semblent peu significatives sur le cycle de vie complet des réservoirs hydroélectriques. En revanche, les émissions en cours d’exploitation ont été pointées du doigt depuis une vingtaine d’années. Elles sont essentiellement dues à l’inondation d’écosystèmes continentaux. Ces émissions, essentiellement sous forme de méthane, ont deux causes principales :

• La dégradation de la matière organique ennoyée lors de la mise en eau de la retenue ;
• Le stockage et la décomposition des sédiments venant de l’amont et piégés par le barrage.

Les résultats des différentes études réalisées sont extrêmement discordants et les chiffres cités (généralement exprimés en kg d’équivalent CO₂ émis par kwh produit) varient dans un rapport de 1 à 100 000 ! Différents facteurs expliquant cette variabilité ont été proposés : âge de la retenue, profondeur, région climatique, etc., mais d’autres facteurs encore mal compris semblent exister. Dans le cas de retenues de faible profondeur construites en zone tropicale, les émissions peuvent être plus importantes, voire beaucoup plus importantes, que celles d’une centrale thermique (Source : dossier Eaumelimélo sur les barrages.)

La production et distribution d'eau potable

Les installations de production et de distribution de l'eau potable consomment également de grandes quantités d’énergie et sont donc, de ce fait, responsables de l'émission de GES. Ces émissions dépendent largement du mix énergétique, le mix énergétique français à forte dominante nucléaire étant plutôt favorable. Petitjean (2006) donne par exemple deux exemples significatifs :

• En Inde, les pompes prélevant l’eau des nappes phréatiques pour l’irrigation seraient responsables d’entre 4 et 6 % des émissions de gaz à effet de serre de ce pays.
• Les différentes consommations énergétiques liées à l’eau représenteraient au total (en incluant l’utilisation de l’eau pour le refroidissement ou le chauffage) 18 % de la consommation d’électricité et 30 % de la consommation de gaz naturel de toute la Californie.

L'épuration des eaux usées

L'épuration des eaux usées représente une autre source de production de gaz à effet de serre, principalement de méthane et de protoxyde d’azote (N₂O). Les émissions de protoxyde d’azote dépendent du procédé épuratoire : certains types de biofiltres nitrifiants peuvent émettre de 25 à 30 fois plus de N₂O qu’une conventionnelle boue activée à faible charge. Dans ces cas, ces émissions sont la source principale des émissions d’une station d’épuration (https://www.astee.org/publications/nouvelles-methodes-de-calcul-des-emissions-de-n2o/).

C'est sans doute dans ce secteur que des progrès rapides en matière d’atténuation du changement climatique sont possibles, la récupération du méthane permettant de transformer un déchet en ressource : ce biométhane peut remplacer du méthane fossile et réduire ainsi les émissions de CO₂e (voir biogaz). La version révisée de la Directive sur les eaux résiduaires urbaines (DERU2), a été publiée fin 2024 (voir https://www.legifrance.gouv.fr/jorf/id/JORFTEXT000050769931). L'article 11 encourage fortement cette récupération en imposant aux installations de plus de 10 000 EH, de devenir neutre en termes énergétiques en 2045, la production d’énergie renouvelable devant couvrir 100% des besoins, "que cette énergie soit utilisée sur site ou hors site par les propriétaires ou exploitants de ces stations". Cette disposition de la DERU2 est cependant discutable, il est en effet plus efficace, en termes d'émissions de GES, d’injecter le biogaz dans le réseau public de gaz que de l'autoconsommer pour produire de l’électricité.

La qualité de l’épuration a également son importance. Un rejet mal épuré sera soumis à une biodégradation naturelle dans le milieu récepteur. Cela se traduira par des émissions de GES, principalement du CH₄ et du N₂O.

Pour les mêmes raisons les rejets des déversoirs d’orage ont aussi un impact sur les émissions de GES d’un gestionnaire d’assainissement.

Le transport de boues pour valorisation en agriculture est également significatif.

Bibliographie :

• Petitjean, O (2009) : Le secteur de l’eau, source d’émissions de gaz à effet de serre ; téléchargeable sur https://www.partagedeseaux.info/Le-secteur-de-l-eau-source-d-emissions-de-gaz-a-effet-de-serre
• www.connaissancedesenergies.org