(Par le Professeur Dr. Wolfgang Merbach, Tim Sumpf
Le carbone est l’un des éléments fondamentaux du vivant. Associé à l’oxygène sous forme de dioxyde de carbone, il est largement considéré comme l’une des causes du réchauffement climatique. L’augmentation de la teneur atmosphérique en CO₂ serait, selon ce cadre d’analyse, imputable à l’activité humaine.
Cette interprétation repose sur le modèle défendu par le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC), selon lequel le CO₂ d’origine anthropique – produit par les activités humaines – serait presque exclusivement responsable du réchauffement global (1). Une décarbonation rapide, associée à des techniques de captage et de stockage du CO₂, dites CCS, est ainsi préconisée. L’objectif affiché est celui d’une neutralité carbone, faute de quoi une catastrophe climatique aux conséquences imprévisibles pour l’humanité et les écosystèmes serait à craindre.
Cette vision a été largement adoptée par l’opinion publique et relayée par les médias, au point que le CO₂ est désormais qualifié de gaz mortel, de gaz sale ou encore de poison environnemental. Pourtant, le carbone constitue, avec l’eau, le principal matériau de base de presque tous les organismes vivants. À ce titre, la concentration de CO₂ ne peut être réduite arbitrairement.
Quelques faits essentiels sur le CO₂
Le dioxyde de carbone (CO₂) est un gaz trace incolore et inodore, doté d’une importance pratique majeure. Il rend les boissons pétillantes, permet d’éteindre les incendies à bord des avions, sert au refroidissement, au nettoyage et à la fertilisation. Il constitue également une matière première essentielle de l’industrie chimique, qui l’utilise pour produire de nombreux biens utiles. Si son utilité est considérable, l’essentiel du CO₂ présent dans la nature est stocké sous forme liée, notamment dans les roches calcaires. Dans l’atmosphère, il ne joue qu’un rôle secondaire : seulement 0,04 % du volume de l’air correspond au dioxyde de carbone.
À cette concentration, il est non toxique pour l’être humain. À des niveaux supérieurs à cent fois cette valeur (au-delà de 4 %), comme cela peut se produire dans certaines grottes, il entrave l’absorption de l’oxygène et peut provoquer des maux de tête, voire une perte de connaissance en cas d’exposition prolongée. Il n’est pas mortel en soi, mais le déficit en oxygène qu’il entraîne perturbe des processus métaboliques essentiels à la vie.
Outre son rôle biologique, le dioxyde de carbone intervient comme gaz à effet de serre, aux côtés du méthane (CH₄), du protoxyde d’azote ou oxyde nitreux (N₂O) et des hydrocarbures fluorés, appelés gaz fluorés (HFC, PFC, SF₆, NF₃). Ces derniers n’existent généralement pas à l’état naturel, mais leur potentiel de réchauffement est de 1 000 à 24 000 fois supérieur à celui du CO₂.
Le gaz à effet de serre CO₂ : passé et avenir
Les calculs indiquent qu’un doublement de la concentration atmosphérique de CO₂ entraînerait une hausse de température comprise entre 0,4 et 1,1 °C. Le GIEC y ajoute, par modélisation, un effet de serre supposé de la vapeur d’eau, ce qui conduit à des projections dépassant les 3 °C. Or, ces valeurs n’ont jusqu’à présent pas pu être confirmées de manière expérimentale et font l’objet de vives controverses dans la littérature scientifique. (2,3,4)
Par ailleurs, environ 95 % des émissions de CO₂ proviennent de processus naturels, contre seulement 5 % imputables aux activités humaines. Parmi ces dernières, au maximum 40 % – soit environ 2 % des émissions totales – demeurent dans l’atmosphère, ce qui se traduirait par une augmentation annuelle de la concentration de CO₂ de l’air de seulement 0,0002 %, soit 0,02 % sur cent ans.⁵
Les incertitudes liées aux effets du CO₂ se reflètent également dans les prévisions du GIEC. La quasi-totalité des modèles climatiques – leur moyenne étant représentée en rouge – surestime nettement les valeurs mesurées par les ballons météorologiques, indiquées en vert.
32 modèles informatiques du GIEC prévoient un réchauffement moyen de +0,44 °C par décennie (rouge). Un seul modèle (« INM-CM4 », violet) s’approche des mesures réelles effectuées par les ballons-sondes (+0,16 °C, vert).
(Photo : John R. Christy, Université d’Alabama via l’Institut européen pour le climat et l’énergie (EIKE), traduction ts/Epoch Times)
Un regard porté sur l’histoire de la Terre montre en outre que des périodes avec des concentrations de CO₂ jusqu’à quinze fois supérieures à celles d’aujourd’hui ont existé, parfois accompagnées de niveaux bien plus faibles. Même durant ces phases, des ères glaciaires se sont produites.
Le rôle fondamental du CO₂ pour la vie
Les plantes vertes produisent, par photosynthèse, des glucides à partir du CO₂ et de l’eau en utilisant l’énergie solaire. Ce processus libère de l’oxygène, indispensable à la respiration des animaux et des êtres humains. Les glucides constituent à leur tour la base de substances fondamentales telles que les protéines et les acides nucléiques des plantes, qui forment l’assise alimentaire et énergétique de nombreuses espèces, dont l’homme.
Sans CO₂, la vie sur Terre serait tout simplement impossible. Il en découle que des concentrations atmosphériques suffisantes sont indispensables à la sécurité alimentaire mondiale. Or, le taux actuel de 0,04 % n’est pas optimal pour la croissance des plantes. Dans des peuplements végétaux denses et en l’absence de vent, cette valeur peut chuter en dessous de 0,01 %.⁶ À ce niveau, les plantes dites C3 – qui regroupent la quasi-totalité de nos cultures – cessent leur production nette de matière, selon les conditions de lumière et de température. Seules les plantes C4, comme le maïs ou le millet, sont capables de valoriser des concentrations plus faibles.
En dessous de 0,025 à 0,01 % de CO₂ atmosphérique, une grande partie des plantes ne peut donc plus croître. C’est pourquoi, dans les serres, du dioxyde de carbone est volontairement ajouté afin de maintenir des concentrations diurnes d’environ 0,1 %, ce qui stimule la croissance et les rendements. Autrement dit, un conflit d’objectifs apparaît clairement entre la décarbonation radicale et la sécurité alimentaire mondiale.
Plus de CO₂, plus de végétation à l’échelle mondiale
L’augmentation de la concentration atmosphérique de CO₂ d’environ 0,01 % au cours des cent dernières années s’est accompagnée d’une croissance accrue de la végétation à l’échelle mondiale. Plusieurs études fondées sur des données satellitaires le confirment.² La couverture végétale globale a ainsi progressé de 11 à 14 %, un phénomène attribué à 70 % à l’élévation de la teneur en CO₂ de l’air.
Le verdissement est particulièrement visible dans les régions arides, notamment au sud du Sahara. Lors du « miracle du Sahel », la couverture végétale de cette zone a augmenté de 8 % au cours des trente dernières années. Et malgré la poursuite de la déforestation tropicale, principalement liée à la production d’huile de palme et de soja pour l’Europe et la Chine, le stock mondial d’arbres a augmenté en valeur nette d’environ 7,1 % depuis 1982.
Cet accroissement correspond à une surface équivalente à celle de l’Europe et des États-Unis réunis, répartie sur tous les continents et l’ensemble des écosystèmes. Environ 40 % de cette augmentation sont attribués à l’effet fertilisant du CO₂ et au changement climatique, et 60 % à des activités humaines directes. Des études récentes indiquent en outre que jusqu’à 9000 espèces d’arbres restent encore à découvrir.⁷
L’effet fertilisant du dioxyde de carbone se manifeste également en agriculture. Entre 1990 et 2019, les rendements – c’est-à-dire les récoltes par unité de surface – des quatre principales cultures alimentaires ont fortement progressé à l’échelle mondiale : le blé a vu son rendement atteindre 328 % de son niveau de 1990, suivi du maïs (300 %), du riz (251 %) et du soja (244 %).
Des expériences en plein champ et en laboratoire, faisant passer la concentration de CO₂ de 0,035 à 0,055 %, ont montré, notamment pour les plantes C3, des augmentations de rendement pouvant atteindre 30 %. Compte tenu du grand nombre d’études disponibles, ces résultats sont considérés comme robustes. Une atmosphère plus riche en CO₂ contribue ainsi à atténuer de manière significative la faim chronique dans les pays en développement, malgré la croissance continue de la population.
Impact sur la qualité des récoltes
Les gains de rendement liés au CO₂ reposent sur une intensification de la photosynthèse. Pour tirer pleinement parti de cet effet fertilisant, un apport suffisant en nutriments et en eau est toutefois nécessaire, chaque espèce végétale ayant des besoins spécifiques.
Parallèlement, une concentration accrue de CO₂ conduit les plantes à réduire l’ouverture de leurs stomates. Elles perdent alors moins d’eau par évaporation, ce qui diminue leur consommation hydrique relative par kilogramme de biomasse produite. Ce mécanisme explique pourquoi l’augmentation de la biomasse mondiale entre 1981 et 2011 s’est produite sans consommation supplémentaire d’eau.⁴
En revanche, certaines observations suggèrent que ces gains de rendement peuvent s’accompagner d’une baisse de la qualité nutritionnelle des récoltes, notamment par une diminution des teneurs en nutriments. Plusieurs médias ont relayé cet aspect en évoquant un « ventre plein mais mal nourri » ou un appauvrissement des nutriments.
Des analyses plus approfondies montrent cependant que ces phénomènes résultent principalement d’effets de dilution – une production accrue de matière à apport nutritionnel constant – ou d’une disponibilité insuffisante des nutriments, en particulier de l’azote et du phosphore, dans les sols, souvent liée à une fertilisation inadéquate. Ces effets peuvent être compensés par une fertilisation adaptée et par l’utilisation ou la sélection de variétés tolérantes à la sécheresse, dotées d’une meilleure efficacité d’utilisation des nutriments.
Conclusions
Le dioxyde de carbone, gaz trace atmosphérique, est non toxique pour l’homme et les animaux. Son augmentation d’origine humaine, de 0,03 à 0,04 %, est considérée par les modèles du GIEC comme responsable du réchauffement actuel, une interprétation contestée par de nombreux scientifiques s’appuyant sur des données expérimentales.
Il est toutefois incontestable que le CO₂, associé à l’eau, constitue la base de la vie sur Terre. Il s’agit d’un véritable élixir vital, et non d’un gaz polluant. L’élévation de sa concentration atmosphérique a favorisé l’expansion de la végétation mondiale, l’augmentation des rendements agricoles et une meilleure efficacité de l’utilisation de l’eau.
Ces évolutions pourraient contribuer à assurer la production alimentaire nécessaire à une population mondiale croissante. À l’inverse, une décarbonation excessive et brutale risquerait de compromettre cet objectif en limitant la production végétale.
==============
Le professeur Wolfgang Merbach a étudié l’agriculture et la chimie à l’Université d’Iéna, où il a également obtenu son doctorat. Il a ensuite travaillé comme chercheur à l’Université de Halle-Wittenberg, au Centre de recherche sur la fertilité des sols, puis, à partir de 1990, au Centre de recherche sur les paysages agricoles (ZALF) à Müncheberg/Mark, où il a occupé différents postes (notamment directeur de l’Institut ZALF de 1991 à 1997 et doyen de la faculté d’agriculture de l’Université de Halle de 2000 à 2003). Ses recherches portaient sur la fixation du CO₂ par les plantes et le cycle des gaz traces impliqués dans le changement climatique au sein des écosystèmes.
Le professeur Merbach est l’auteur ou le co-auteur de plus de 450 publications et l’éditeur ou l’auteur de plus de 35 ouvrages et actes de conférences. Il est également membre de plusieurs comités de rédaction de revues scientifiques. En tant que président du Conseil international de la Société d’agriculture durable et de gestion des ressources (1996-2009), il s’est penché sur les questions de sécurité alimentaire mondiale.
Sources :
(1) GIEC (2015) ; doi.org/10013/epic.45156.d001
(2) Merbach et coll. (2020) ; est ce que je.org/10.2478/boku-2020-0019
(3) Vahrenholt, Lüning (2020) ; ISBN : 978-3-7844-3553-4
(4) Cheng et coll. (2017) : doi.org/10.1038/s41467-017-00114-5
(5) Dahm et coll. (2015); ISBN 978-3-89574-879-0, pages 57 à 60
(6) Schilling (2000) ; ISBN : 3-8252-8189-2
(7) Gatti et coll. (2022) ; est ce que je.org/10.1073/pnas.2115329119
2 réponses
Qu’on le veuille ou non, nous vivons dans la chimie (pour ne pas dire la biochimie) du carbone.
Notre propre corps est composé, en dehors de l’eau, en grande partie de carbone.
Il est essentiel pour le règne végétal mais tout autant pour le règne animal.
« Par ailleurs, environ 95 % des émissions de CO₂ proviennent de processus naturels, contre seulement 5 % imputables aux activités humaines. »
Quelqu’un peut il confirmer ce chiffre et préciser les sources de CO² « naturel ».
Il serait a rapprocher du rapport de 2/10000 correspondant à la totalité de l’énergie générée pas l’activité humaine par rapport à celle produite par l’activité solaire à la surface de la terre.
Deux chiffres qui relativisent considérablement l’activité humaine par rapport aux phénomènes naturels et peuvent laisser planer un doute sur les théories du GIEC.