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Sujet 11: Les impacts de la combustion sur l’environnement et la santé
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Sujet 11: Les impacts de la combustion sur l’environnement et la santé
La combustion de carburants fossiles et de la biomasse libère du dioxyde de carbone qui a un impact environnemental majeur.
Il est également reconnu par l’Organisation mondiale de la santé (OMS) que la santé publique est impactée par la pollution
de l’air. Le Ministère des Solidarités et de la Santé estime qu’environ 48 000 personnes décèdent chaque année des effets de
la pollution de l’air en France.
On se propose d’étudier la part et les impacts de la combustion de carburants fossiles et de biomasse sur la santé humaine.
Document 1 : Production de dioxyde de carbone lors de la combustion de carburants fossiles et de la biomasses
Combustible
Equation de la réaction
Gaz naturel méthane CH4
CH4 + 2O2
CO2 + 2H2O
Essence modélisée par l’octane C8H18
2C8H18 + 25 O2
16 CO2 + 18 H2O
Biomasse (bois) modélisée par C6H10O5
C6H10O5 + 6O2
6 CO2 + 5H2O
Énergie massique libérée par kg de combustible brûlé :
Combustible
Gaz naturel
Essence
Biomasse
Énergie massique libérée (
MJ·kg )
50
45
17
Masse de CO2 produite pour 1 MJ d’énergie obtenue :
Combustible
Gaz naturel
Essence
Biomasse
Masse de CO2 produite
56 g
À calculer en question 5
95
D’après J.- C Guibet, Publications de l’Institut français du pétrole,1997 et W. - M. Haynes, CRC Handbook of
Chemistry and Physics,2012.
1- Indiquer le (ou les) combustible(s) mentionnés dans le document 1 pouvant être utilisés comme source(s) d’énergie
renouvelable.
La biomasse, bien que servant de combustible, est une source d’énergie renouvelable.
2- Calculer la masse d’essence, notée messence , nécessaire pour obtenir une énergie de valeur 1 MJ.
Sachant que la combustion d’un kilogramme d’essence libère 45 MJ, las masse nécessaire pour obtenir un 1 MJ est par
proportionnalité :
m =
1
45
= 0,022 kg = 22 g
3- Sachant que la masse d’une mole d’essence est égale à 114 g, vérifier que la quantité de matière, notée nessence , présente
dans la masse d’essence nécessaire pour obtenir une énergie de valeur 1 MJ vaut environ : nessence = 0,2 mol.
La quantité de matière correspond au rapport entre la masse et la masse molaire :
nessence =
messence
Messence
=
22
114
= 0,195 mol ≈ 0,2 mol
4- À l’aide de l’équation de la réaction modélisant la combustion de l’essence, vérifier que la quantité de matière de dioxyde
de carbone produite nCO2 est telle que nCO2 = 8 × nessence . Calculer nCO2 .
D’après l’équation de combustion de l’octane chimique, 2 mole d’essence donnent 16 moles de CO2, par proportionnalité
nCO2 =
16
2
nessence = 8 × nessence
Ainsi :
nCO2 = 8 × 0, 2=1,6 mol
5- La masse d’une mole de dioxyde de carbone étant égale à 44 g, déterminer la masse de CO2 libérée dans l’atmosphère
par la combustion de l’essence pour obtenir une énergie de valeur 1 MJ.
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La masse de dioxyde carbone libérée correspond au produit de la quantité de matière par la masse molaire :
mCO2 = nCO2 × MCO2 = 44 × 1, 6 = 70,4g
6- Comparer la masse de dioxyde de carbone émise par MJ produit pour chaque combustible du document 1 et indiquer
quel est l’impact environnemental majeur du dioxyde de carbone.
Le combustible émettant le moins de dioxyde de carbone pour une quantité d’énergie produite donnée est le gaz naturel.
La biomasse émet quant à elle près de deux fois plus de dioxyde de carbone que le gaz naturel. L’essence a une émission
intermédiaire.
La dioxyde de carbone est un gaz à effet de serre, il est à ce titre le contributeur principal du réchauffement climatique
induit par l’homme. Remarquons toutefois, que le CO2 produit lors de la combustion de la biomasse correspond à du
carbone à "cycle court" ne participant que faiblement au réchauffement climatique induit par l’homme.
Document 2 : Répartition (en %) par grands secteurs d’activité des émissions annuelles de particules fines de dimen-
sions inférieures à 2,5 µm (PM 2,5) en Ile-de-France.
D’après Airparif 2007
7- Identifier les 3 secteurs d’activité émettant le plus de particules fines, à partir du document 2 .
D’après le diagramme du document 2, les secteurs d’activité émettant le plus de particules fines, sont par ordre
d’importance décroisant, le secteur tertiaire et résidentiel, le trafic routier, et l’industrie.
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Document 3 : Impacts sanitaires de la pollution de l’air en France (rapport de 2016)
La plupart des sources de pollution atmosphériques émettent des particules fines de diamètre inférieur à 2,5 micro-
mètres (PM 2.5 ) : transports, résidentiel/tertiaire, agriculture, industrie. Leur contribution relative à la pollution
atmosphérique varie cependant selon le lieu.
Désirant déterminer l’effet qu’une réduction de pollution aurait sur la mortalité prématurée en France, les chercheurs
ont recueilli pour l’année 2007 les mesures de concentrations moyennes en particules fines PM 2.5 et le nombre total
de décès. Ils ont ensuite appliqué une relation mathématique, établie dans des études précédentes, afin de calculer
l’effet de différents scénarios :
• réduction à 4,9 µg·m−3 , valeur que l’on peut mesurer dans des villages de haute montagne à faible activité
économique ;
• réduction à 10 µg·m−3 , valeur recommandée par l’OMS ;
• réduction à 15 µg·m−3 , objectif fixé par le Plan national santé-environnement de 2009.
La population française en 2019 est de 65 millions d’habitants.
Nombre de morts qui auraient été évités dans l’année selon la modélisation réalisée par les chercheurs
D’après Santé Publique France https ://www.santepubliquefrance.fr/presse/2016/impacts-sanitaires-de-la-pollution-
de-l-air-en-france-nouvelles-donnees-et-perspectives
8 À partir de l’étude présentée dans le document 3, rédiger un texte argumenté expliquant la signification du chiffre : «
48000 décès par an en France sont dus à la pollution ».
La combustion de ressources fossiles ou renouvelables, est source de différents polluants dont certains ont un effet avéré
sur la santé. Il s’agit notamment des particules fines évoquées dans le document 3, du dioxyde de souffre, du protoxyde
d’azote, ou encore de l’ozone. Ces substances peuvent à concentration élevées provoquer des atteintes respiratoires (
asthme, bronchites, cancers). Elles sont de manière plus générale liées à une surmortalité par maladies cardiovasculaires.
Le document 3, présente les résultats d’une modélisant mathématique visant à prévoir les effets d’une diminution de
la concentration en particules fines. On remarque notamment qu’une diminution de la concentration atmosphérique en
particules fines à son seuil observable loi de toute activité humaine importante, permettrait d’éviter 48223 décès par
an. Il est donc naturel de considérer que la pollution, et tout particulièrement les particules fines, provoquent près de
4800 décès annuels en France.
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