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Sujet 9: L’émission de gaz à effet de serre en France

Lancé en 2016, l’observatoire climat-énergie dresse le bilan des efforts réalisés par la France pour organiser la transition

énergétique. L’objectif de cet exercice est d’étudier les émissions des gaz à effet de serre en France, plus particulièrement

dans le domaine des transports.

Document 1 : Émissions de gaz à effet de serre en France.

Les émissions nationales de gaz à effet de serre (représentées ici par la masse équivalente de CO2 en millions de tonnes

émise chaque année) ont baissé de 4,2 % entre 2017 et 2018 après trois années de hausse consécutives. Cette réduction

est en partie liée à un hiver plus doux qui a nécessité une utilisation moins importante de chauffage.

* MtCO2e : masse équivalente de dioxyde de carbone émise par les activités humaines en millions de tonnes

D’après https ://www.observatoire-climat-energie.fr/

1- En s’appuyant sur le document 1, indiquer si les objectifs sur les émissions de gaz à effet de serre ont été atteints par

la France depuis 2015. Justifier la réponse.

Les objectifs fixés en 2015 consistaient en une diminution régulière devant amener la masse équivalente de CO2 rejetée

dans l’atmosphère de 460 à 425 millions de tonnes.En 2015 et 2016, les émission de carbone n’ont pas reculé, et bien

qu’elles aient diminué significativement en 2018, cela n’a pas suffit à rattraper le retard accumulé.

2- Expliquer pourquoi l’émission de dioxyde carbone est l’une des causes du réchauffement climatique.

Le dioxyde de carbone, de part sa capacité à absorber le rayonnement infrarouge émis par la Terre, constitue un gaz à

effet de serre. Les émissions atmosphériques d’origine humaine contribuent à augmenter la concentration de ce gaz et

ainsi à amplifier l’effet de serre. L’activité humaine est ainsi une des causes du réchauffement climatique.

On souhaite déterminer à présent à la masse de dioxyde de carbone produite lors de la combustion du cétane (voir le document

2).

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Sujet 9: L’émission de gaz à effet de serre en France

Enseignement Scientifique / Tle

Document 2 : Mission de gaz à effet de serre dans les transports : combustion au sein d’un moteur Diesel.

Dans les transports, les émissions de gaz à effet de serre dépassent de 12,6 % la part annuelle du budget carbone

qui leur est affectée. Ce document prend exemple d’un moteur Diesel présent dans une voiture. Les moteurs Diesel

fonctionnent par combustion dans un moteur thermique : une réaction chimique a lieu entre le carburant (appelé

combustible) et le dioxygène de l’air (appelé comburant). Cette réaction est exothermique.

Pour les moteurs Diesel, le composé principal est le cétane, de formule brute C16H34 . L’équation de la combustion

complète s’écrit :

C16H34(l) +

49

2

O2(g)

16 CO2(g) + 17 H2O(l)

L’unité de quantité de matière utilisée par le chimiste est la mole. Dans l’équation de la combustion du cétane pour

1 mole de cétane consommée, 16 moles de dioxyde de carbone, CO2 , sont libérées sous forme gazeuse.

La masse m(en kg) est reliée à la quantité de matière n (en mol) :

— Une masse mcetane = 0,226 kg de cétane correspond à une quantité de matière n = 1 mol de cétane ;

— Une masse mCO2 = 0,044 kg de dioxyde de carbone correspond à une quantité de matière n = 1 mol de dioxyde

de carbone.

L’énergie massique dégagée par la combustion de cétane est 42,3MJ·kg

−1

: ce qui signifie que pour 1 kg de cétane

brûlé, une énergie de est 42,3 MJ est dégagée.

3- Vérifier que la masse de cétane consommée pour la production d’une énergie E = 1MJ est égale à mcetane = 0,024 kg.

Sachant que la combustion d’un kg de cétane libère une énergie de 42,3MJ , la masse nécessaire pour obtenir une

énergie E = 1MJ vaut :

Mcetane =

1

42, 3

= 0,0236 kg ≈ 0,024 kg

4- En déduire la quantité de matière de cétane (en moles) consommée lors d’une combustion qui dégage 1MJ.

On sait qu’une mole de cétane a une masse mcetane = 0,226 kg, le nombre de moles correspondant à une masse de

0,024 kg vaut :

ncetane =

0, 024

0, 226

= 0,106 mol

5- En utilisant la valeur ncetane = 0,11 mol, calculer la masse mCO2 de dioxyde de carbone formée.

Chaque mole de cétane produit lors de sa combustion 16 moles de dioxyde de carbone, le nombre de moles formées lors

de la combustion de ncetane = 0,11 mol vaut alors :

nCO2 = 16 × 0, 11 = 1,76 mol

Or chaque mole de dioxyde carbone a une masse mCO2

= 0,044 kg, la masse correspondant à la quantité calculée

précédemment vaut alors :

nCO2 = 1, 76 × 0, 044 = 0,0774 kg = 77,4 kg

6- Décrire une des solutions actuellement envisagées pour réduire la masse de dioxyde de carbone émise par les véhicules

automobiles et indiquer les limites de cette solution.

Pour réduire la masse de dioxyde de carbone émise par les véhicules, il est possible de remplacer partiellement , ou

totalement, le carburant "classique" d’origine fossile, par un biocarburant tel le bioéthanol ou le biodiesel. Toutefois,

à ce jour, la filière des biocarburants n’est pas encore rentable, les carburants traditionnels restant beaucoup moins

chers que leurs équivalents naturels. De plus la filière biocarburant entre souvent en concurrence avec la production

alimentaire pour l’utilisation des terres arables.

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