1. Le cycle du carbone

1.1 Cycle rapide

Le carbone est un élément essentiel à notre survie. Il compose les sucres, le gras, les protéines, nos tissus, nos cellules. On l'absorbe dans les aliments que nous mangeons et le rejetons dans l'air que nous expirons. 

Description
  1. Photosynthèse
    Lors de la photosynthèse, les plantes utilisent l'énergie du Soleil pour transformer le dioxyde de carbone de l'atmosphère en sucre et en molécules de dioxygène. La réaction de la photosynthèse est la suivante : 

    6 CO2 + 6 H2O + Énergie → C6H12O6 + 6 O2


  2. Consommation
    Les animaux consomment les fruits, les légumes, le nectar, les fleurs et même, parfois, les branches des plantes. Dans les océans, les animaux consomment aussi les algues et le phytoplancton. Ces consommateurs de premier ordre utilisent les sucres, les graisses et les protéines végétales comme source d'énergie, mais aussi pour fabriquer ou réparer leurs tissus. Certains animaux, qu'ils soient carnivores, insectivores ou piscivores, se nourrissent des consommateurs de premier ordre. 

  3. Respiration cellulaire
    Les animaux et les plantes ont besoin d'énergie pour survivre, mais aussi pour grandir ou se déplacer. Pour fournir cette énergie, ils brûlent les sucres et les graisses ingérés lors de la consommation. La réaction de la respiration est la suivante : 
    C6H12O6 + 6 O2  → 6 CO2 + 6 H2O + Énergie
    Il est important de comprendre que les plantes aussi respirent. Elles brûlent donc leurs propres sucres la nuit venue. 
    Description

  4. Décomposition et fermentation
    Les résidus, les déchets organiques et les organismes morts se décomposent. Cette étape libère du méthane (CH4) et du dioxyde de carbone (CO2) dans l'atmosphère. La décomposition des déchets dans les dépotoirs et la fermentation de la matière fécale n'y fait pas exception. En cumulant la respiration et la décomposition des feuilles et des arbres morts, on évalue qu'une forêt mature libère autant de dioxyde de carbone qu'elle en transforme. 

  5. Combustion
    Que ce soit lors de feux de forêt ou dans un feu de camp à la maison, la combustion de matière organique comme le bois libère dans l'atmosphère du dioxyde de carbone. La combustion de biomasse dans les centrales thermiques et celle du méthane produit par la décomposition de déchets dans les dépotoirs sont des moyens de produire de l'énergie. Certains producteurs agricoles utilisent aussi le méthane produit par la décomposition du fumier pour produire de l'électricité !

1.2 Cycle lent

On a vu dans la station précédent que le pétrole, le gaz naturel et le charbon étaient des combustibles fossiles provenant d'une source de vie abondante qui, ensevelie sous une épaisse couche de sable et de boue, avait lentement complété sa transformation et sa fossilisation. Ce phénomène est l'une des étapes importantes de ce qu'on appelle le cycle lent du carbone. Ici, nous expliquerons ce cycle plus en détail. 

Description

  1. Dissolution
    Comme dans les boissons gazeuses, le dioxyde de carbone (CO2) contenu dans l'atmosphère se dissout dans l'eau des océans. Cette dissolution engendre une réaction chimique qui peut même faire varier le pH de l'eau. En effet, le CO2 dissous devient de l'acide carbonique (H2CO3). 

  2. Fixation et sédimentation
    Les algues et phytoplanctons utilisent le dioxyde de carbone pour faire de la photosynthèse. C'est aussi le cas pour les plantes sur terre. Les animaux se nourrissent de ces plantes et utilisent cette matière organique pour faire leur chaire, mais aussi leur squelette. Plusieurs mollusques utilisent aussi le carbonate de calcium pour produire leurs coquilles. À terme, ces être vivants, qu'ils soient des plantes ou des animaux, viennent à mourir et tombent au fond de l'eau parmi le sable, la boue et la vase. C'est ce qu'on appelle la sédimentation. On peut d'ailleurs retrouver leurs empreintes dans la roche sédimentaire sous forme de fossiles. 

  3. Fossilisation
    Très lentement, les sédiments se transforment. Ils remontent parfois à la surface, mais ils peuvent aussi être ensevelis et restés piégés dans cette roche pendant plusieurs milliers d'années. La roche carbonée, sous certaines conditions, de température et de pression, devient alors du pétrole, du gaz naturel ou du charbon. 

  4. Volcanisme
    La montée du magma peut autant faire remonter à la surface la roche carbonée que les combustibles fossiles. Ces éruptions volcaniques sont dangereuses et souvent explosives. Les volcans dégagent alors d'importantes quantités de dioxyde de carbone et de méthane. 

  5. Combustion des combustibles fossiles
    Pour faire rouler nos voitures, nos camions, nos trains, pour faire voler nos avions ou avancer nos bateaux, pour faire fonctionner plusieurs de nos usines, pour produire de l'énergie dans nos centrales thermiques, pour chauffer nos écoles et même pour tondre nos pelouses, on brûle des combustibles fossiles. Cette dernière étape n'est pas naturelle et se fait beaucoup plus rapidement que tout le reste. Cette combustion accélère le cycle lent du carbone dont les étapes de fixation, de sédimentation et de fossilisation ne suffisent plus à séquestrer tout ce carbone. De plus, l'acidification des eaux océaniques nuit aux écosystèmes responsables de la fixation du carbone. 

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