Le Protocole de Montréal, destiné à lutter contre le trou dans la couche d'ozone, est entré en vigueur en 1989… "Dans sa version actuelle, le protocole encourage le recours aux HFC dans les réfrigérateurs et appareils d'air conditionné comme produits de substitution pour remplacer les CFC (chlorofluorocarbones), ces gaz responsables du trou dans la couche d'ozone et dont l'utilisation a aujourd'hui quasiment disparu. S'ils ne détériorent pas autant la couche d'ozone, les HFC favorisent en revanche l'effet de serre : leur pouvoir de réchauffement global est plus de 10.000 fois supérieur à celui du très nocif dioxyde de carbone"… "Les HFC ne représentent qu'environ 2% des émissions de gaz responsables du réchauffement climatique. Mais ils sont désormais massivement utilisés, leur part risquant de constituer jusqu'à un tiers des gaz à effet de serre d'ici la moitié du 21e siècle. Et ce à cause justement de leur promotion dans le traité sur l'ozone, promotion jugée "irresponsable" par l'administration Obama".
Laissons pour l'instant de côté le problème de réchauffement climatique qui devra faire l'objet d'un autre débat et concentrons-nous sur l'origine du trou de la couche d'ozone. L'histoire a commencé par l'observation, dans les années 1980, d'une réduction massive, après chaque hiver, de la couche d'ozone présente au dessus de l'Antarctique, dans la stratosphère. Durant les 3 mois d'hiver austral, environ 50% de la "colonne" totale d'ozone de cette région disparaît, et la perte d'ozone s'élève parfois jusqu'à 90%, d'où le nom du "trou d'ozone de l'Antarctique". L'existence du trou d'ozone a été découverte en 1985 par Joseph Farman, Brian Gardiner et Jonathan Shanklin, du groupe British Antarctic Survey.
D'après de nombreux spécialistes, pour la plupart experts en atmosphère ou chercheurs du Comité de recherche sur l'ozone, ou bien encore chercheurs des instituts de recherche météorologique de différents pays, la destruction de la couche d'ozone serait due essentiellement aux atomes de chlore ou de brome provenant des composés d'halogéno-carbones, comme par exemple le chlorofluorocarbone (CFC). Pourtant, ces produits, utilisés comme anesthésiques, réfrigérants, dans les aérosols, pour la fabrication de divers matériaux, ou lors de luttes contre le feu, étaient jusqu'ici décrits comme chimiquement inertes, stables (avec une durée de vie moyenne de 100 ans) et neutres pour l'environnement. Ces spécialistes ont imaginé que lorsque les molécules de CFC atteignaient la couche supérieure de l'atmosphère (la stratosphère, entre 10 à 40 km d'altitude), elles étaient décomposées par les rayons UV de "très haute énergie", libérant ainsi des atomes de chlore susceptibles de détruire les molécules d'ozone et de se reformer ensuite par des réactions subséquentes, en conséquence de quoi un seul atome de chlore pouvait détruire jusqu'à 100.000 molécules d'ozone! Cette description inquiétante explique probablement en partie le bref délai qui s'est écoulé entre la découverte du trou d'ozone en Antarctique en 1985 et la signature du Protocole de Montréal en 1987.
Les arguments avancés pour expliquer l'origine du trou de la couche d'ozone me semblent aberrants et peu convaincants, voire inexacts.
Quelques notions de photochimie pour commencer
Lors d'une photolyse, les rayons UV d'énergie élevée peuvent casser les liaisons chimiques de faible énergie des molécules, et former des "radicaux libres". Ces radicaux se recombinent ensuite ou réagissent sur d'autres molécules du voisinage pour former de nouvelles molécules ou d'autres radicaux (d'où le nom de "réactions radicalaires" donnés à ces processus). Par exemple, on sait que quand un rayon UV émis par le soleil arrive à la terre et rencontre une molécule d'oxygène de la couche stratosphérique, il casse sa liaison chimique pour donner 2 atomes d'oxygène (O2 à O + O). Ces atomes d'oxygène, étant très réactifs, ne peuvent pas rester longtemps à l'état libre. Ils réagissent sur d'autres molécules d'oxygène pour donner de l'ozone (O + O2 àO3) (et c'est la raison de la présence d'ozone au-dessus de nos têtes) ou se recombinent pour reformer l'oxygène (O + O à O2). Quand la concentration d'ozone devient élevée, l'ozone est décomposé à son tour par les rayons UV pour régénérer un atome et une molécule d'oxygène (O3 à O + O2).
En laboratoire, une telle photolyse, de l'oxygène par exemple, peut être réalisée grâce aux rayons UV d'une lampe à iode (émettant de la lumière à 253,7 nm de longueur d'onde). Il suffit d'allumer cette lampe pendant quelques minutes pour qu'on sente une odeur désagréable d'ozone. Hors des laboratoires, les étincelles émises par les moteurs de voitures ou les machines industrielles contiennent également des rayons UV, et donc produisent aussi de l'ozone. Les réactions de photolyse provoquées par les rayons UV sont très rapides, de l'ordre de la microseconde (mesurable en laboratoire, à l'aide d'éclairs très brefs mais puissants), et la durée de vie de la plupart des radicaux formés est également très courte, de quelques microsecondes à quelques centaines de millisecondes.
En bref, l'oxygène photolysé par les rayons UV donne de l'ozone qui peut lui même être photolysé pour restituer de l'oxygène. Les 2 réactions sont très rapides. Donc, tant qu'il y a des rayons UV (du soleil) et de l'oxygène, il y a de l'ozone, et la concentration d'oxygène atmosphérique reste donc pratiquement inchangée et indépendante du temps d'irradiation du soleil (des milliards d'années). D'autre part, bien que la concentration d'oxygène diminue à haute altitude, la quantité d'oxygène dans la couche stratosphérique reste suffisante pour capter la majeure partie des rayons UV émis par le soleil. Et la capture des rayons UV (par l'oxygène) est encore plus efficace à basse altitude. La présence de l'ozone ne permet que de renforcer la défense contre les rayons UV par l'oxygène: Sans ozone, l'oxygène serait détruit irréversiblement par le soleil, mais sans oxygène, la faible quantité d'ozone dans la couche stratosphérique serait détruite rapidement par le soleil. Par conséquence, l'affirmation selon laquelle la couche d'ozone nous protège des rayons UV du soleil n'est pas tout à fait juste.
Un peu de météorologie ensuite
Pendant l'hiver austral (notre été), le pôle Sud ne reçoit plus de rayons solaires. La formation d'ozone est donc interrompue. En conséquence, il est parfaitement normal que la couche d'ozone formée auparavant au soleil se rétrécisse et se déplace vers d'autres régions, en changeant constamment de forme, tout comme par exemple les nuages dans le ciel. Un "trou" plus ou moins large, apparaît bien chaque hiver dans la couche d'ozone polaire. Mais il doit en être ainsi depuis des milliards d'années, même si à ma connaissance, on ne l'a jamais mesuré avant les années 80 ! Et ce trou ne présente aucun danger puisque le soleil est ailleurs et n'envoie pas d'UV ! Au début du printemps austral, le soleil revient mais se trouve encore très bas dans le ciel (à l'horizontal). Les rayons UV, avant d'arriver au pôle Sud, doivent traverser la couche atmosphérique des régions de latitudes inférieures et sont absorbées en grande partie par l'oxygène de ces régions. Le trou de la couche d'ozone au dessus de l'Antarctique ne peut donc pas se reboucher immédiatement au début du printemps (du septembre au novembre) en raison de la faible intensité du flux UV. Au fur et à mesure que l'été s'approche, le soleil monte de plus en plus haut dans le ciel, les journées s'allongent, le flux d'UV devient plus intense et la couche d'ozone se reforme.
D'ailleurs, dans le rapport d'évaluation sur l'évolution de l'ozone atmosphérique élaboré par 250 experts internationaux publié le 18 août 2006 par l'Organisation météorologique mondiale (OMM) et le Programme des Nations unies pour l'environnement (PNUE), on peut lire : "… En dehors des régions polaires, le taux d'ozone stratosphérique a cessé de diminuer". Ou bien : "En 2002, un réchauffement inhabituel de la stratosphère avait enrayé le phénomène (de destruction d'ozone). Ou bien "À l'inverse, en Antarctique, en 2004-2005, un hiver particulièrement rigoureux avait occasionné une chute sévère de l'ozone". Récemment, lors de la Journée internationale de la préservation de la couche d'ozone, l'Association internationale de météorologie et des sciences atmosphériques (IAMAS) a rapporté (le 16 septembre 2009) que l'abondance globale d'ozone est stabilisée voire même augmentée en particulier sur les latitudes moyennes.
Les fluctuations apparentes dans la destruction de la couche d'ozone au pôle Nord ou Sud en hiver, sont donc a priori liées d'abord aux variations d'ensoleillement.
Le rôle du CFC ou des HFC
Les halogéno-carbones jouent-ils un rôle supplémentaire ? Je ne le pense pas, pour plusieurs raisons. Premièrement, les molécules de CFC ou d'HFC sont probablement trop lourdes en comparaison avec l'azote et l'oxygène pour monter jusqu'à la stratosphère en quantité suffisante pour entrer en compétition avec l'oxygène et l'ozone comme capteurs des UV. Deuxièmement, on ne voit pas comment ces molécules pourraient être décomposées par les UV pendant l'hiver polaire, en absence du soleil. Il est difficile de comprendre pourquoi ces molécules lourdes ne se décomposeraient pas aussi au dessus de nos latitudes pour créer le même phénomène de trou d'ozone, mais voyageraient jusqu'au pôle Sud (mais pas au pôle Nord) ? Enfin les mesures actuelles n'ont pas l'air de montrer qu'une fois l'été revenu, l'ozone soit moins abondant.
En résumé, l'affirmation selon laquelle la couche d'ozone nous protège des rayons UV du soleil n'est pas tout à fait juste : l'oxygène joue un rôle primordial dans la capture des UV! L'apparition du trou de la couche d'ozone en hiver est un phénomène naturel qui se répète tous les ans depuis des milliards d'années. Ce trou ne représente aucun danger pour l'homme, car le soleil est absent du pôle pendant l'hiver local. Et quand le soleil revient au printemps, la couche d'ozone se reforme progressivement pour nous protéger. La théorie selon laquelle la destruction de la couche d'ozone au pôle Nord ou Sud en hiver est essentiellement due aux atomes de chlore provenant du chlorofluorocarbone (CFC) ou de ses dérivés est probablement inexacte et absurde. Le remplacement des CFC par des HFC (hydrofluorocarbones) n'est donc pas nécessaire. Ce remplacement pourrait même être néfaste puisque les HFC sont réputés avoir un pouvoir de réchauffement par effet de serre plus de 10.000 fois supérieur à celui du dioxyde de carbone (CO2). Sauf erreur dans les raisonnements exposés ci-dessus, on peut supposer que ce remplacement ne visait qu'à servir les intérêts des compagnies dont le brevet sur le CFC et ses dérivés allaient venir bientôt à expiration.
CVN
(10/12/2009)