Enjeux planétaires contemporains : énergie, sol

 CHAPITRE 7 : Les enjeux énergétiques du XXIème siècle

Pb : Les énergies fossiles sont par définition épuisables à l'échelle humaine en raison de la lenteur de leur formation (plusieurs millions d'années). Malgré les avancées techniques pour les extraires à de plus grandes profondeurs sous les continents ou les océans, la fin du pétrole et du charbon est programmée. Outre ce problème majeur, quelles sont les conséquences de leur exploitation intensive depuis la révolution industrielle ?

I- Les conséquences de l'utilisation des combustibles fossiles

1- La perturbation du cycle du carbone

Activité : compléter le schéma bilan du cycle du carbone à partir du tableau ci-dessous

Quels sont les flux modifiés par les activités humaines ? (le montrer sur le schéma)

Film : "Carbone : les sorciers font leur bilan"

Le cycle "naturel" du carbone

Extrait du manuel de seconde Belin 2010 p138


NB : le stock de combustibles fossiles (pétroles, gaz, charbons) valait environ 3700 milliards de tonnes de carbone en 1750 - avant que l'on ne commence à piocher dedans - et fin 1994 nous avions "déstocké" (en fait brûlé, donc avec transfert à l'atmosphère) environ 244 milliards de tonnes de carbone (entre 1994 et 2005 cette valeur a augmentéde 30%).

2- L'acidification des océans et le réchauffement climatique

Travail sur docs en DM

CO2 + H2O <-> H2CO3 <-> HCO3- + H+ <-> CO3-- + 2H+

Si l'air contient plus de CO2, ce dernier "passe" en plus grande quantité dans l'eau : l'équilibre est déplacé vers la droite et il y a plus d'ions H+ à se former.

Donc plus de CO2 dissous acidifie l'eau...

Source : http://step.ipgp.jussieu.fr/images/6/6e/Bouchez_hommeplanete_carbonate.pdf

L'acidification de l'eau a des répercussions sur la vie marine. En effet, de nombreux organismes marins doivent synthétiser du calcaire, soit pour faire une coquille (mollusques, crustacés), soit un squelette (coraux, plancton). Or plus l'eau est acide, plus il est difficile à l'organisme de "fabriquer" du calcaire.

Ca++ + CO3-- -> CaCO3

Source : Coral reefs & Global climate change, Pew Center on climate change, 2004

L'utilisation des combustibles fossiles a de lourdes conséquences sur la planète :

- un accroissement rapide de la quantité de CO2 atmosphérique, en partie responsable de l'effet de serre.

- une acidification des océans qui est néfaste à de nombreux organismes marins à squelette ou coquille calcaire.

 

Pb : l'épuisement des combustibles fossiles et le réchauffement climatique accéléré contraignent l'homme à se tourner vers des énergies renouvelables et plus "propres". Quelles sont ces énergies ? Comment sont-elles réparties à la surface de la Terre ?

II- Les énergies renouvelables

1- Des solutions alternatives à l'échelle locale

Activité : construire un tableau comparatif des 4 types d'énergies renouvelables présentes dans notre région

La consommation énergétique moyenne d'un foyer de 4 personnes sans chauffage mais avec de nombreux équipements (réfrigérateur, congélateur, lave-vaisselle, lave-linge, sèche-linge, télévision, console de jeu, appareil domestiques divers, ordinateur, éclairage) est d'environ 3500 à 4000 kWh.

Pb : quelle est l'origine des mouvements d'air et d'eau que l'homme cherche à exploiter avec le meilleur rendement ?

2- L'origine des mouvements d'air et d'eau sur la planète

Activité TICE : logiciel "Terre2" de Perez

Adresse de téléchargement : http://pedagogie.ac-toulouse.fr/svt/serveur/lycee/perez/PP_logo/logiciels.htm

 

Extrait du livre "les saisons" de Pierre Causeret et Liliane Sarrazin- Belin- POUR LA SCIENCE p28

 

La sphéricité de la Terre explique les zonations climatiques de part et d'autre de l'équateur. Plus on se rapproche des pôles, plus les rayons arrivent en oblique : la même quantité d'énergie se disperse donc sur une plus grande surface qu'à l'équateur.

L'inclinaison de la Terre par rapport au plan de l'écliptique a deux conséquences qui permettent de comprendre le cycle des saisons sous nos latitudes (48°N) :

- L'angle de frappe des rayons lumineux : en été, le soleil étant plus haut dans le ciel, l'énergie se disperse moins qu'en hiver.

- La durée du jour : en été, le soleil nous éclaire deux fois plus longtemps qu'en hiver.

 

Demo : sachet de thé / réchaud et fleur de pissenlit + maquette (Coriolis) → constat, hypothèses, vérifications, bilan

 

Les contrastes de températures entre les zones équatoriales et les zones polaires engendrent de grands mouvements de convection des masses d'air. A l'équateur, l'air chaud moins dense s'élève en altitude : c'est une zone de basse pression. Aux pôles, l'air froid, plus dense a un mouvement descendant : c'est une zone de haute pression.

L'enroulement des masses d'air est dû à la rotation de la Terre : c'est l'effet de la "force" de Coriolis. La Terre ayant un mouvement rotatif antihoraire, les masses d'air qui circulent toujours des zones de hautes pression vers les zones de basse pression, sont déviées vers la droite dans l'hémisphère nord et vers la gauche dans l'hémisphère sud.

L'inégale répartition de l'énergie solaire à la surface de la Terre est le moteur du déplacement des masses d'air et donc de l'énergie éolienne. L'énergie solaire est également le moteur du cycle de l'eau, donc à l'origine des énergies hydrauliques. Enfin, sans soleil, pas de biomasse. Les énergies renouvelables dépendent donc directement ou indirectement du soleil.