Les granulés de bois et l'effet de serre.

Mercredi 5 Avril 2017


Nous avons vu dans le billet précédent que l’utilisation du bois d’une forêt comme combustible était neutre vis-à-vis de l’effet de serre dans la mesure où la forêt était replantée après son exploitation ; en effet au cours de leur croissance les jeunes arbres allaient réutiliser du CO2 pour fabriquer par photosynthèse leurs sucres. Cette situation a conduit des sociétés productrices d’électricité à faire du bois un nouveau combustible pour leurs centrales thermiques afin d’éviter des pénalisations en tant  qu’émettrices de gaz à effets de serre. Plusieurs pays du nord de l’Europe comme l’Angleterre, la Belgique, la Hollande et le Danemark ont construit des centrales brulant du bois et converti des centrales à charbon en centrales à bois, ils se prévalent ainsi d’un recyclage du carbone et non d’une aggravation de l’effet de serre.

D’où vient le bois ? Essentiellement des Etats Unis et plus précisément des forêts de Caroline du Nord et des Etats américains du sud-est qui ont d’immenses forêts de chênes et de pins à croissance rapide. Lors d’une coupe, les grosses branches et les petits arbres non utilisables comme bois d’œuvre sont transportés dans des usines spécialisées où ils sont broyés et transformés en granulés qui seront vendus comme combustible. Les exportations vers l’Europe étaient encore insignifiantes en 2005, elles ont atteint en 2016 : 6,5 millions de tonnes ce qui commence à provoquer de nombreux débats entre partisans et adversaires de cette nouvelle activité économique qui accélère les coupes forestières et risque, au moins dans le court terme, d’affecter la forêt américaine.
  
Cette stratégie, pour atténuer les émissions de CO2, est-elle satisfaisante ?  Cette question est posée dans un article* de la revue américaine Science et les différents points de vue présentés n’en donnent pas une réponse évidente.

Examinons d’abord l’aspect économique ; il dépend  essentiellement du comportement humain. L’utilisation des granulés de bois comme combustible donne aux forestiers une ressource  supplémentaire car ils  sont fabriqués avec des restes d’exploitation qui jusqu’ici étaient  abandonnés. Avec la demande accrue en granulés de bois, les propriétaires forestiers ne seront-ils pas encouragés à replanter  des arbres là où des coupes ont été faites et peut-être même à convertir en forêt  là où existaient cultures ou pâturages. A l’opposé, on ne peut pas exclure non plus, la conversion des espaces libérés par l’abattage des arbres en terres agricoles ou en terrains à bâtir !

Voyons maintenant l’aspect écologique ; sur un cycle biologique c’est-à-dire depuis la coupe des arbres jusqu’à leur remplacement par replantation et croissance jusqu’à possibilité d’une nouvelle coupe,  la réduction des émissions de gaz à effets de serre, par rapport à l’utilisation du charbon, serait de 74 à 85%. Cependant si l’on se mettait soudainement à n’utiliser que du bois, pour remplacer le charbon dans les centrales thermiques, en pensant que les jeunes replantations réabsorberaient plus tard le CO2 émis, cela pourrait causer, les premières années suivant l’exploitation, des dommages irréversibles comme la fonte des glaces  car il n’y aurait plus assez de forêt adulte pour reprendre le carbone émis . Un autre aspect néfaste du point de vue des émissions de gaz à effet de serre concerne l’activité microbienne du sol dans la zone d’abattage des arbres. Le passage des machines entraîne une aération de la litière qui s’est formée à leur pied provoquant une activité accrue des bactéries aérobies, il en résulte une dégradation rapide de la matière organique et une émission importante de CO2 due à la respiration bactérienne. Plus grave encore est ce que la disparition de la forêt entraîne dans l’immédiat ; l’arbre est un élément majeur de l’écosystème forestier, il sert d’abri à de nombreuses espèces : végétales de sous-bois, et animales (insectes,  oiseaux, mammifères etc.). Il contribue aussi de façon majeure à leur nourriture. L’abattage des arbres va provoquer un cataclysme pour ces espèces dépendantes pouvant entraîner leur mort sinon leur fuite vers d’autres lieux dont l’équilibre écologique sera bouleversé.

L’utilisation brutale de la forêt comme source d’énergie propre doit être rejetée. Si l’utilisation des déchets de coupes pour fabriquer des granulés de bois destinés au chauffage ou à l’alimentation  des centrales thermiques est souhaitable, la demande en granulés ne doit pas être un argument pour accélérer l’exploitation des forêts.


*W. Cornwall Science 6 janvier 2017, N° 6320, pp. 18-20.  

La séquestration du carbone

Dimanche 5 Mars 2017


Le carbone, sous sa forme oxydée : CO2, est un gaz qui joue un rôle majeur dans l’effet de serre car il entraîne au fur et à mesure qu’il s’accumule dans l’atmosphère un réchauffement de la surface de notre planète ; séquestrer le carbone c’est l’emprisonner de manière qu’il perde ce rôle néfaste.

Nous ne nous intéresserons pas aux tentatives humaines faites pour atténuer les effets de serre (notamment l’enfouissement du CO2 dans des réservoirs profonds vidés de leurs contenus pétroliers ou autres), les résultats sont jusqu’ici très insuffisants ; nous examinerons surtout le transfert du carbone de l’atmosphère vers la biosphère qui est un processus naturel résultant de la photosynthèse, celle-ci utilise du CO2 et de l’eau pour fabriquer, dans les chloroplastes des plantes (et de tous les organismes photosynthétiques), des sucres, sources d’énergie des  réactions biochimiques à l’origine de la matière vivante.

Avant l’expansion  de l’espèce humaine et surtout de la révolution industrielle que se passait-il ? La source essentielle de carbone (sous forme de CO2) disponible dans l’atmosphère était celle produite par l’activité volcanique, les incendies accidentels et l’activité des microorganismes dégradant les déchets organiques au sol. Le carbone s’accumulait par photosynthèse dans la matière végétale mais cette séquestration n’était que temporaire car à leur mort les végétaux se déposent au sol en litière et ces déchets sont en partie dégradés par les microorganisme (retour donc du carbone dans l’atmosphère suite à la respiration de ces microorganismes) le reste   pouvait évoluer sous terre,  en conditions d’anaérobie, de forte pression et de températures élevées, en tourbe, lignite et charbon ou en pétrole et  gaz. Cette séquestration d’origine biologique était  définitive.

La révolution industrielle a profondément modifié cette situation. Le carbone enfoui dans le sol a été brutalement remis dans l’atmosphère sous forme de CO2 après combustion du charbon ou du pétrole dans les machines créées par l’homme. Que sont devenues les capacités de séquestration biologique du carbone ?
En ce qui concerne les forêts non exploitées (vierges) les séquestrations biologiques temporaires ou définitives n’y sont évidemment pas affectées mais la surface de ces forêts est devenue insignifiante.
Pour les forêts exploitées que se passe-t-il ? Le résultat dépend du devenir définitif du sol de la zone exploitée. 
Si le sol est affecté à autre chose qu’à la forêt (agriculture ou habitat par exemple) il y a perte totale des capacités de séquestrations biologiques qu’elles soient temporaires et définitives.  La forêt exploitée par l’homme sera utilisée immédiatement pour le chauffage ou très temporairement comme matière première (meubles, charpentes  etc.) avant combustion définitive et retour de tout le carbone dans l’atmosphère.

S’il y a replantation après abattage, la croissance des jeunes arbres et de la végétation associée à la forêt absorbe beaucoup de carbone atmosphérique mais cette séquestration n’est que temporaire,  dès qu’une nouvelle coupe sera réalisée au même endroit, le carbone stocké sera remis rapidement dans l’atmosphère par l’homme sans que la litière ne puisse aboutir à une séquestration biologique définitive, le résultat est neutre pour l’effet de serre.       

Un écosystème

Dimanche 5 Février 2017.


Ce terme est fréquemment employé par les journalistes et tous ceux qui se piquent d’écologie ; que décrit-il ? as-t-on une idée correcte de ce qu’il signifie ?

Le concept de biome, que nous avons examiné précédemment, est descriptif ; il regroupe sur une très grande échelle des communautés vivantes qui s’intègrent dans les mêmes limites thermiques, hydriques et énergétiques. Le concept d’écosystème est dynamique, il s’intéresse aux relations qui existent entre les communautés vivantes qui partagent un même milieu.

Si vous vous promenez dans une de nos forêts à feuilles caduques vous prendrez conscience qu’elle constitue une association naturelle d’espèces végétales et animales. Vous y trouverez en effet des chênes en majorité, des hêtres, des fougères mais aussi des renards, des lapins de garenne, des écureuils etc. vous n’y trouverez pas des palmiers ni des hyènes. Cette communauté d’espèces n’est pas fortuite, elle n’existe que parce qu’elle dépend non seulement du milieu physique sur lequel elle vit mais aussi parce que les espèces qui la constituent sont liées directement ou indirectement par des relations alimentaires.

La première caractéristique d’un écosystème est donc que les espèces qui le composent forment des associations naturelles. Il ne s’agit pas seulement d’une association d’organismes vivants, il faut y inclure aussi les facteurs physiques de l’environnement que partagent ces organismes : caractères du sol, du climat, de l’éclairement pour un écosystème aérien ; caractères de l’eau, de l’éclairement pour un écosystème marin. Ces associations peuvent être systématiquement classifiées par les écologistes.

La deuxième caractéristique d’un écosystème c’est qu’il existe une relation alimentaire entre les espèces composantes. Cette relation alimentaire peut se décrire à son tour en deux composantes :
-         la chaîne alimentaire commence par les organismes photosynthétiques (plantes, algues, bactéries photosynthétiques) capables de transformer l’énergie solaire en énergie chimique contenue dans les sucres. Ces organismes photosynthétiques sont à leur tour ingérés par les animaux herbivores et ces derniers par les carnivores les uns et les autres étant incapables de récupérer directement l’énergie solaire.
-         La pyramide alimentaire tient au fait qu’à mesure que l’on progresse dans la chaîne alimentaire la taille des individus est de plus en plus grande et ils sont aussi de moins en moins nombreux car ils vont avoir besoin de plus en plus de place pour trouver leur nourriture.

De fait un écosystème est un ensemble thermodynamique créé par les êtres vivants et traversé par un flux d’énergie (puisée dans l’énergie solaire) et de matière. L’énergie est accumulée sous forme de sucres par les organismes photosynthétiques et distribuée le long de la pyramide alimentaire ; la matière se construit à chaque niveau de la pyramide, à  partir des nutriments du sol, de l’eau et de l’air, grâce à l’énergie chimique disponible provenant des niveaux précédents.


Le fonctionnement d’un écosystème est strictement dépendant des quantités d’énergie et de nutriments disponibles à chaque niveau de la pyramide. Dans les conditions naturelles ces quantités oscillent très lentement mais l’intervention brutale de l’homme peut provoquer des ruptures aux conséquences graves. Par exemple dans un écosystème lacustre, si l’homme déverse dans le lac des eaux usées contenant un excès d’azote, les algues, suralimentées, vont proliférer et épuiser, pour leur propre respiration, l’oxygène du lac qui ne sera plus disponible pour les poissons. L’eutrophisation des lacs provoque ainsi la disparition des poissons ! 

Un soupçon de Lamarckisme dans un monde Darwinien

Lundi 2 Janvier 2017


On s’est longtemps moqué de Lamarck et de son hérédité des caractères acquis ; la découverte de l’ADN support de l’hérédité, ses modifications ou mutations alimentant les possibilités d’adaptation aux changements de milieu, donnaient une explication suffisante aux sources de l’hérédité, à sa contribution à l’évolution et rendait inutile tout autre recours explicatif. Selon Weismann l’information ne pouvait aller que du génotype vers le phénotype jamais dans l’autre sens.

L’idée de Weismann s’est maintenue pendant plus de cinquante ans ; pourtant lorsque la structure de l’ADN a été bien établie, on avait déjà noté que l’une de ses quatre bases constitutives : la cytosine, pouvait tantôt être méthylée tantôt non méthylée ; cette particularité avait-elle une explication ? Très longtemps on a ignoré cette ambiguïté en désaccord avec la stabilité de l’ADN.

La mise en évidence de l’existence d’une hérédité ne dépendant pas d’une séquence d’ADN, donc non génétique, ne peut se faire que si l’on possède des individus dont le génotype est identique ; on dispose maintenant de lignées pures, parthénogénétiques  ou isogéniques bien identifiées. A partir de ce matériel, on s’est aperçu que des  individus génétiquement identiques, maintenus dans des milieux différents, pouvaient présenter des différences capables de se maintenir au-delà de la 3ème génération affectant non seulement le phénotypique mais aussi le comportement, ce qui a suggéré qu’il existait des signaux extérieurs héritables ; l’épigénétique est née à la suite de ces observations.

Où se situaient les modifications ; la méthylation de la cytosine sur l’ADN est apparue très vite comme ayant un réel impact sur le fonctionnement de certains gènes, elle pouvait accroître aussi leur taux de mutation, de plus cette méthylation pouvait être réplicative et se maintenir de génération en génération. D’autres modifications de même nature : méthylations, acétylations, phosphorylations, s’accrochant aux protéines histones des nucléosomes  (pavés octaédriques sur la tranche desquels s’enroulent l’ADN dans le chromosome) se sont révélées intervenir sur le fonctionnement des gènes régulateurs codant pour les facteurs de transcription, ces facteurs contrôlent la transcription des gènes de structure  dont ils ont le contrôle.

Ces méthylations, acétylations, phosphorylations étaient induites par la nutrition, le métabolisme et plus généralement l’environnement de l’individu dans lequel elles se produisaient, elles allaient donc du phénotype vers le génotype, elles étaient Lamarckiennes !


Tout n’est pas acquis encore pour cette nouvelle branche de la génétique, notamment la permanence de ces modifications au cours des générations  et les facteurs de l’environnement qui les induisent ; il est certain toutefois que l’assertion de Weismann était trop rigide et que le fonctionnement du vivant est en réalité bien plus complexe. Saluons donc ici ce petit espace qui prouve que la théorie de Lamarck n’était pas entièrement fausse.       

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