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Comprendre, évaluer, réduire les émissions de gaz à effet de serre

Opération Carbone Lycée

Une démarche pédagogique et des travaux pratiques pour les lycéens

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2- Comprendre la méthode : postes d'émission et facteurs d'émission

Deux notions essentielles sont à comprendre ici:

  1. Les postes d'émission qui permettent d'identifier et d'étudier séparément les activités émettrices de gaz à effet de serre,
  2. Les facteurs d'émission qui associent à chaque type de produit ou d'activité les émissions de gaz à effet de serre qu'il ou elle produit.
  3. Ensuite:

  4. Le calcul des émissions : comment évaluer les émissions totales
  5. Les gaz à effet de serre pris en compte : il n'y a pas que le CO2
  6. Un cran plus loin... niveau 2 pour les plus curieux

Par exemple, au cours de l'enquête sur le poste d'émissions "Alimentation", vous allez découvrir que la cantine utilise 300 litres de lait par mois, pendant 10 mois par an. Le facteur d'émission du litre de lait est de 1,16 kg équivalent CO2 (source ADEME). Les émissions dues à la consommation de lait à la cantine sont donc de 300 x 1,16, soit 348 kg CO2eq par mois, ou 3480 kg CO2eq par an.

Les émissions de gaz à effet de serre sont exprimées en kilogrammes ou en tonnes de CO2 équivalent. (KgCO2éq ou TCO2éq)


1- Les postes d'émission

Pour faciliter l'étude, le lycée est découpé en 7 postes, correspondant à 7 types d'émissions de gaz à effet de serre : ce sont les postes d'émission :

  • Chauffage (gaz/fioul),
  • Consommation Electrique 
  • Déplacements : les déplacements domicile-lycée et les voyages scolaires
  • Alimentation (cantine) 
  • Consommation 
  • Investissements 
  • Déchets 

A eux 7, ces postes représentent la quasi-totalité des émissions imputables au lycée. animation sur les postes d'émission du lycée


2- Les facteurs d'émission

Chaque produit, chaque objet que nous connaissons est issu d'une filière de production dont nous sommes en général le maillon "utilisateur". Cette production donne lieu ou a nécessité, directement ou indirectement, des émissions de gaz à effet de serre pour parvenir à nous:

  • du CO2 par la combustion d'énergie fossile, que ce soit lors des différentes étapes de fabrication et des différents transports...
  • des émissions de méthane, d'oxyde nitreux, de gaz frigorigènes... selon les produits

Bien sûr, tout dépend du produit, de la manière dont il a été fabriqué, du lieu de fabrication et de consommation etc.

Bon nombre de produits de la vie courante (et bien d'autres) ont été étudiés de près:

Pour qu'il soit possible de comparer entre eux différents produits ou activités (viande de boeuf ou de poulet ? avion ou train?), et de faire ainsi des choix, quotidiens ou d'investissement, de produits et d'activités « moins émissifs », c'est-à-dire à « moindre contenu carbone »: ces émissions ont été caractérisées par ce qu'on a appelé les facteurs d'émission .

Les facteurs d'émission proviennent de nombreux calculs de différentes sources, et sont disponibles en consultation publique à l'ADEME.

  • Pour consulter le guide complet des facteurs d'émission de l'ADEME allez ici.
  • Pour consulter les facteurs d'émission utilisés pour l'Opération Carbone, cliquez ici

Il est donc possible de produire moins d'émission de gaz à effet de serre en faisant ses choix, individuels, familiaux, collectifs en connaissance de cause: préférer le bus à la voiture, le vélo au bus... consommer moins de viande, faire réparer son petit matériel plutôt que le jeter, renoncer à prendre l'avion... autant d'habitudes à prendre dans le cadre du lycée, et à conserver sans limite dans sa vie de tous les jours.

Le critère de meilleur choix pour limiter ses émissions de gaz à effet de serre est donc le facteur d'émission.

Pour évaluer les émissions dues à votre mode de vie, réalisez en ligne votre Bilan Carbone Personnel.

Exemple de composition d'un facteur d'émission : le pain

animation sur le facteur d'émission du pain

3- Le calcul des émissions

Des multiplications et des additions : Emission de GES = quantité d'activité x facteur d'émission de cette activité

Le principe de l'Opération Carbone est ainsi très simple :

  1. identifier, poste par poste,les sources d'émission de gaz à effet de serre (en réfléchissant, en observant)
  2. quantifier chaque activité ou chaque produit émetteur de gaz à effet de serre (en enquêtant)
  3. la multiplier par le Facteur d'Emission qui lui est propre (tableur)
  4. faire la somme de toutes ces multiplications élémentaires (tableur)
  5. faire des représentations graphiques des résultats (tableur!)
  6. étudier les résultats, en tirer les bonnes conclusions, et établir un plan d'action pour les améliorer!

4- Les Gaz à effet de serre pris en compte dans la méthode et leur PRG

Le PRG ( = Pouvoir de Réchauffement Global ) permet de mesurer l'effet de serre d'un gaz, en le comparant à l'effet de serre produit par le CO2. Par définition, le PRG du CO2 est 1. Les gaz pris en compte dans le protocole de Kyoto et donc dans la méthode Bilan Carbone© sont :
  • dioxyde de carbone (CO2) d'origine fossile dont la durée de résidence dans l'atmosphère est de l'ordre du siècle (PRG=1)
  • méthane (CH4) , d'origine fossile ou organique, dont la durée de résidence dans l'atmosphère est de l'ordre de la décennie (PRG=21)
  • oxyde nitreux (N20) dont la durée de résidence dans l'atmosphère est de l'ordre du siècle (PRG=310 )
  • HFC: les hydrofluorocarbures (CnHmFp) dont la durée de résidence dans l'atmosphère est de l'ordre de quelques semaines à quelques siècles (PRG=120 à 14800)
  • PFC: perfluorocarbures (CnF2n+2) dont la durée de résidence dans l'atmosphère est de l'ordre de quelques siècles à plusieurs dizaines de millénaires (PRG=7400 à 12200)
  • SF6: hexafluorure de soufre dont la durée de résidence dans l'atmosphère est de quelques milliers d'années (PRG=22800)

Pour tout savoir sur les gaz à effet de serre, sur le site de JM Jancovici: cliquez ici

Un cran plus loin...

1- Qu'est-ce qu'un facteur d'émission ?

Un facteur d'émission est un coefficient multiplicateur qui permet de calculer (ou tout au moins d'estimer, avec une certaine marge d'erreur) la quantité de polluant émise du fait d'une activité humaine. Dans le cas présent, les polluants sont des Gaz à Effet de Serre, et les facteurs d'émission sont des coefficients multiplicateurs qui permettent de passer de la mesure d'une activité humaine à la mesure de l'effet de serre que cette activité engendre.

A titre d'exemple, le fait de rouler 1 km en voiture nécessite, en moyenne (et avec une certaine marge d'incertitude liée au poids du véhicule, à la puissance de son moteur, à sa vétusté, etc), la combustion d'une quantité de combustible contenant 50 grammes de Carbone. Cette combustion provoque l'émission de 183 grammes de CO2 (de 147 grammes en périphérie lointaine à 257 grammes en centre ville, en faisant la moyenne entre les émissions d'un moteur essence et celles d'un moteur diesel).

Le facteur d'émission dû à la seule combustion du carburant est donc de 183 grammes équivalent CO2 (gCO2eq). A cela il faut ajouter les émissions associées à la fabrication du véhicule, rapportées au kilomètre parcouru (environ 40 gCO2eq). Et enfin, les émissions "amont" du combustible, c'est-à-dire celles dues à son extraction, à son raffinage, et à son transport, soit environ 29 geqC02. On aboutit donc au facteur d'émission "tout compris" d'un km parcouru en voiture, environ 252 gCO2eq.

2- Pourquoi compte-t-on certaines émissions et pas toutes?

"Les inventaires d’émission de gaz à effet de serre ont pour objet de représenter la perturbation d’origine humaine des cycles naturels des gaz à effetà de serre. Ce qui doit être mesuré, c’est le supplément d’effet de serre qui découle de l’accumulation des gaz éponymes dans l’atmosphère du fait de l’homme. Pour cela, il faut donc que l’homme ait créé un flux vers l’atmosphère et n’ait pas créé, corrélativement, un flux qui reprenne ces gaz de l’atmosphère." in Guide des facteurs d'émission de l'ADEME page 25 pour des explications complémentaires.

Ainsi, les facteurs d'émission tiennent compte ou non de certaines émissions de CO2 ou de CH4, selon leur origine:

On ne tient pas compte de :

  • La respiration de l'homme et des animaux: CO2 à partir de Carbone issu de l'alimentation, donc de la photosynthèse, donc de CO2 atmosphérique: cycle court
  • Végétaux en fermentation aérobie (compost bien aéré): CO2 de cycle court, "repris" par la photosynthèse
  • CO2 émis lord de la combustion de méthane obtenu par fermentation de déchets organiques: CO2 de cycle court
  • CO2 émis par la combustion de bois de chauffage: CO2 de cycle court
  • Utilisation de bois d'oeuvre (pour une construction qui durera plusieurs dizaines d'années): le bois coupé a été remplacé par plantation (dans le cas de forêt bien gérée). C'est du Carbone fixé, qui ne se transformera pas en CO2. On compte donc le bois d'oeuvre en émissions "négatives".

Mais on tient compte de :

  • Un flacon de plastique qui brûle: CO2 d'origine fossile, car le plastique est issu des filières du pétrole;
  • Méthane produit par fermentation anaérobie (décharge, ou compost mal aéré): CH4 de cycle court, mais c'est du méthane de "responsabilité humaine" donc on le compte
  • CH4 émis par les ruminants: CH4 de cycle court, mais c'est du méthane de "responsabilité humaine", donc on le compte
  • Combustion de gaz naturel (CH4): CO2 fossile
  • N2O émis par les sols (dû aux engrais azotés en excès)
  • CO2 émis par les incendies de déforestation (c'est du cycle court, mais définitivement rompu par l'homme puisqu'on ne replante pas de forêt)

3- Les émissions directes et indirectes

Les émissions de CO2 générées directement par les ménages concernent uniquement l’utilisation par ces derniers de leurs propres équipements dont le fonctionnement nécessite une consommation de combustible. Il s’agit donc de leurs véhicules particuliers et de leurs équipements de chauffage et de cuisson. Les émissions des services de transport utilisés entre autres par les ménages sont affectées aux branches économiques correspondantes, ainsi que les émissions des réseaux de chaleur.

Pour chacun des produits, une partie des émissions est directement associée à la production des biens et services demandés. Une autre partie des émissions qui sont attribuées à chacun des produits résulte indirectement de la production, par les autres branches, des biens et services utilisés comme consommations intermédiaires tout au long du processus d’élaboration des produits.

Par conséquent, les émissions de CO2 qui sont associées à chaque produit dépendent à la fois de la branche dont il est issu (émissions directes) et des branches qui interviennent en amont dans son élaboration (émissions indirectes). (http://www.stats.environnement.developpement-durable.gouv.fr/uploads/media/Namea.pdf)

On peut distinguer plusieurs catégories de produits :

  • La part relative des émissions directes est prépondérante pour (parmi les plus importantes et par ordre d’importance) les services de transport, l’électricité/gaz/chaleur, les produits métalliques, les combustibles, les produits minéraux (verre, ciment…) ou l’assainissement et la gestion des déchets ;
  • Les émissions indirectes sont prépondérantes pour la construction, l’automobile, le commerce et un certain nombre d’activités de service (hôtellerie et restauration, finance assurance, gestion immobilière) ;
  • La répartition entre émissions directes et indirectes est relativement équilibrée pour les produits alimentaires, et ceux de la chimie, dont le niveau d’émission est élevé, ainsi que pour les services de l’administration publique, de la santé et de l’action sociale.

Les dépenses des ménages sont responsables de 40% des émissions de CO2 françaises :

  • Les émissions du chauffage : Une baisse des émissions par mètre carré…mais plus de surface à chauffer
  • Les émissions des voitures particulières : Une efficacité énergétique qui s’améliore……mais insuffisamment face à la hausse de la mobilité Effet rebond : La baisse de la consommation moyenne de carburant par kilomètre amoindrit le prix de chaque kilomètre parcouru, de telle sorte qu’elle permet une augmentation de la mobilité pour un coût équivalent.

4- Les incertitudes et approximations

L'Opération Carbone, version simplifiée dérivée du Bilan Carbone TM Campus, donnera des ordres de grandeur nécessairement entachés d' incertitude. Pour des raisons évidentes de simplicité, la question complexe des incertitudes n'est délibérément pas abordée dans la démarche.

A quoi sont dues les incertitudes sur les émissions et les facteurs d'émission ?

  • Les facteurs d'émission utilisés pour le calcul comprennent eux-même une marge d'incertitude, qui le plus souvent est loin d'être négligeable, entre 5 % et 30 % pour la plupart d'entre eux (de plus cette incertitude est elle-même une estimation, susceptible d'être dépassée dans certains cas très particuliers). Les facteurs d'émission liés à la combustion des hydrocarbures sont, par exemple, connus avec une bonne précision (5 %), mais pour ceux liés à la fabrication des matériaux de base courants la marge d'incertitude est de l'ordre de 20 %, et pour les émissions engendrées par les animaux d'élevage (méthane) de l'ordre de 50 %.
  • En fonction de la situation, la mesure des consommations à l'origine d'émissions de Gaz à Effet de Serre pourra être faite avec plus ou moins de précision. Par exemple, la précision des résultats sur les déplacements de personnes sera directement liée à l'enquête réalisée : qualité des questions,prise en compte de la complexité des situations, taille de l'échantillon, mode de calculs intermédiaires... Au final, la grille de saisie des résultats, très simplifiée, ajoute encore de l'incertitude aux résultats.

L'objectif de cette Opération Carbone Lycée n'est pas d'aboutir à un résultat précis à quelques pour cent près. Il est simplement de fournir des ordres de grandeur afin de vous permettre d'évaluer les marges de manoeuvre les plus importantes et les plus faciles à mettre en oeuvre pour réduire les émissions liées au fonctionnement du lycée. Rappelons enfin que les émissions nationales (pour la France comme pour d'autres pays) ne sont également connues qu'avec une incertitude de l'ordre de 20 %.

5- Bilan Carbone® Personnel

Pour prolonger dans le cadre familial votre étude, calculez les émissions de gaz à effet de serre dues à votre mode de vie. La moyenne française est de 9 tonnes de CO2 par an en 2007 !
www.bilancarbonepersonnel.org
  • contact : operationcarbonelycee -at- avenirclimatique.org / site optimisé pour navigateur Firefox