Et le CO2 de la respiration ?

On parle du CO2 dû aux usines, aux transports, aux pets (en réalité les rots) des vaches, ... mais qu'en est-il du CO2 de notre respiration, bref celle des humains ?

Eléments de base

Lors de notre respiration, l'air que nous rejetons contient entre 4 et 5% de CO2. Comme l'air que nous inspirons contient déjà 0,04% de CO2, la valeur de base qui servira dans le calcul sera de 4% en volume. Ceci correspond que dans 1 litre d'air que nous expirons, il y a 0,04 litre de CO2.

Le CO2 a une masse volumique de 1,87 g/litre dans les conditions atmosphériques usuelles.

Une personne sédentaire (au repos) consomme 6 litres d'air à la minute et un sportif peut monter jusqu'à 150 l/min. Ce sera notre limite base et haute.

En 2007, il y avait environ 6,6 milliards d'humains.

Le bilan CO2 de notre respiration

Notre homme sédentaire rejette donc 6 l/min x 0,04 lCO2/lair x 1,87 g/lCO2 soit 0,45 g de CO2 par minute. Ce qui fait dans une année 236,5 kg.

Avec le même raisonnement, on arrive pour notre grand sportif qui n'arrête jamais : 11,25 g de CO2 par minute soit 14,8 tonnes par an.

L'ensemble de la population mondiale rejette donc pour respirer entre 1,57 Gt CO2 (tous au repos) et 98 Gt CO2 (tous super sportif) par an (1 Gt CO2 = 1 milliard de tonnes de CO2).

Evidemment, on est plus souvent au repos qu'en train de courir un sprint, la valeur réelle est plus proche de 1,57 Gt que de 98. Une valeur probable serait de l'ordre de 5 Gt de CO2 par an.

En comparaison ...

En 2005, les rejets mondiaux de CO2 par les activités humaines (industrie, transport, ...) étaient de 26 Gt de CO2. La déforestation a rejeté en plus environ 6 Gt de CO2 pour l'année 2007.

On peut voir que la "pollution" due à la respiration humaine est du même ordre de grandeur que les rejets dus à la déforestation.

Le système Terre (biosphère, océan, ...) absorbe environ 11 Gt de CO2, ce qui permettrait à environ 12 milliards d'êtres humains de respirer sans problème (c'est une approximation).

De plus, cette "pollution" de la respiration humaine ne peut pas être résolue grâce à des mesures technologies et elle est directement lié à la démographie. Il faut donc faire attention à la réduction des rejets de CO2 par les activités humaines (industrie, transport, ...) et éviter de réduire les puits de CO2 (déforestation par exemple).

En gros, si vous voulez aider à limiter la pollution, arrêtez le sport .

 

Remarque :

Je souhaite rajouter un petit complément au texte.

Le système Terre (biosphère, océan, ...) absorbe environ 11 Gt de CO2, ce qui permettrait à environ 12 milliards d'êtres humains de respirer sans problème (c'est une approximation).

Cette phrase est là pour choquer car le CO2 que l'on rejette est issue de ce qu'on mange qui a absorbé du CO2 de l'atmosphère. En réalité, notre cycle de respiration est quasiment neutre, mise à part la partie des aliments que l'on dégrade sous forme de CO2 alors qu'il aurait dû se sédimenter ou se fossiliser.

Le plus gros problème est de pouvoir alimenter une population de plus en plus grande.

Commentaires

Le 11/10/2009 16:58 par pierre aubry :

Mais qu'en est-il de tous les animaux qui respirent sur la terre ?

Le 11/10/2009 21:20 par Astrotophe :

C'est le même problème avec les animaux, ils respirent et produisent du CO2. Mais pour le quantifier c'est bien plus compliqué.

Le 12/11/2009 09:21 par olive :

une bribe de réponse à propos des animaux ou au moins partie des animaux dont l'homme a une part de responsabilité sur sa prolifération ou non:

http://www.goodplanet.info/goodplanet/index.php/fre/Contenu/Depeche/Reevaluation-de-l-impact-de-l-elevage-sur-le-changement-climatique/%28theme%29/1652

 

 

Le 12/11/2009 19:00 par Astrotophe :

Merci Olive pour ce commentaire intéressant.

Le 11/12/2009 16:19 par pierre mistwood :

 Bravo, fort intéressant. En fait, il faudrait étudier l'équilibre plantes/animaux : le règne végétal consomme du CO2 et rejette l'oxygène et l'animal fait l'inverse. Si l'on augmente le CO2, l'équilibre se déplace en faveur des plantes. La production d'oxygène augmente alors pour rétablir l'équilibre. Si la température augmentait, il y aurait des pertes et des gains. Les régions aqueuses nordiques deviendraient cultivables. 

 

Ce qui manque, c'est l'eau. La part de CO2 dans l'air n'est pas le problème. Avec de l'eau, le Sahara devient fertile. Est il plus important de coloniser la Lune ou Mars ou de fertiliser le Shara (et d'autres déserts) ? Si l'augmentation des températures permet de cultiver des zones aqueuses, il y a un certain gain, non parce que la chaleur augmente (ou pas seulement), mais parce que l'eau est là. 

 

Si l'augmentation de température augmente l'évaporation, le cycle de l'eau qui fournit les pluies est accéléré. Les pluies deviennent plus intenses : l'alambic à énergie solaire fonctionne plus fort. 

 

Ce qui est énervant dans l'esprit de Copenhague est l'ignorance de toutes les rétroactions négatives, c'est à dire du second principe de la thermodynamique (qui fait croître l'entropie depuis une position d'écart à l'équilibre). 

 

Le spectre d'absorption du CO2 est beaucoup plus étroit que celui de la vapeur d'eau. Les nuages constituent un meilleur écran radiatif que les hypothétiques présences d'un gaz plus lourd que l'air en haute atmosphère. Les nuages empêchent la lumière du Soleil et la lumière de Terre (rayonnement du corps noir à la température de la Terre) de passer et donc en absorbent l'énergie. Cette énergie les fait passer de l'état de gouttelettes à celle de vapeur.

Comment l'énergie qui fait passer de l'état de gouttelettes à l'état de vapeur pourrait-elles déclencher une catastrophe climatique ?   Cette vaporisation d'ailleurs, a un effet refroidissant. Le résultat est qu'il ne se forme pas en haute altitude un foyer chaud rayonnant son énergie sur la Terre. Or c'est là l'hypothèse de l'effet de serre : nous serions chauffés du ciel par un foyer réfléchissant la lumière de la Terre. Mais un foyer chauffant doit être plus chaud que ce qu'il chauffe, et les températures décroissent avec l'altitude (comme la teneur en CO2, parce que c'est un gaz plus lourd que l'air). 

 

Ce n'est pas parce que la teneur en CO2 décroît qu'il fait plus froid, mais parce que la pression diminue, par pv = nRT.

La vapeur d'eau réfroidie se transforme en gouttelettes et réchauffée devient transparente dans le spectre visible. Elle laisse alors passer les rayons réchauffants du Soleil. S'ils réchauffent trop, la couverture nuageuse se forme avant de se dissipper. C'est le cycle du nuage. Le CO2 n'y est pour rien. 

 

Le CO2 se trouve exactement à la même pression que l'air ambiant. Il ne forme pas de nuages étant un gaz lourd. Son rôle thermodynamique est inexistant QUAND ON PREND LA PRECAUTION DE CONSIDERER DES CYCLES FERMES. 

 

L'analyse des "effets du CO2" en cycle ouvert, c'est du n'importe quoi. L'esprit de Copenhague ignore souverainement le second principe de la thermodynamique tel que le reformula Le Chatelier. 

Le 31/03/2010 19:07 par TOUCERIN :

Un grand merci pour cette contribution lumineuse. Si elle pouvait avoir un  visibilité médiatique comparable au  livre de Claude Allègre cela pourrait peut-être enfin crever cette bulle étouffante qui chauffe beaucoup plus les esprits que la terre ! Et faire en sorte qu'on en revienne aux vrais défis. Mais comment faire ?

 

Le 07/06/2010 10:35 par iann_ash :

Bonjour,

J'aimerais préciser quelque chose concernant une fausse idée que l'on se fait sur les végétaux. L'idée que les plantes absorbent le CO2 et rejettent de l'oxygène de façon à créer un équilibre avec l'oxygène que les animaux (dont l'humain) absorbent, est totalement fausse. D'une part, pendant la nuit, les plante absorbent de l'oxygène et rejette du CO2. D'autre part, il ne faut pas oublier que les plantes naissent, vivent et meurent, comme les autres être vivant. En fin de vie, leur décomposition rejette le CO2 stocké pendant leur croissance. Le bilan est quasiment neutre lorsque qu'un éco-système est arrivé à ce que l'on appelle à maturité. Le seul moment ou le rejet de CO2 est inférieur à l'absorption, c'est lorsque qu'une forêt est en expansion.

En gros, l'eco-système dans lequel nous vivons, est voué (et c'est également un phénomène d'entropie) à arriver à un chaos. Un équilibre n'est pas possible. Notre rôle négatif est d'accélérer ce processus et de rendre presqu'impossible toute forme d'adaptation. Je pense que les organisme vivant pourront s'adapter (sauf l'humain qui dépend malheureusement de sa "science" et donc de la médecine et des médicament) mais pas si le processus se développe trop vite.

Il faut se dire, que chaque chose à une raison d'être. Et si nous sommes une menace à notre propre espèce et les autres espèces vivantes, nous sommes peut-être simplement en train de rendre la terre propice au développement d'une nouvelle espèce qui remplacera la nôtre.

C'est une vision excessivement pessimiste qui ne justifie certainement pas que l'on continue sur la mauvaise voie que nous avons choisi, mais que je trouve pourtant réaliste et qui permet de montrer que nous devrions arrêter de vouloir "contrôler" la nature mais simplement apprendre à vivre en ACCORD avec elle et ACCEPTER notre sort, quelqu'il soit !

(une petite noter explicative au sujet de la "neutralité" en cO2 des forêt à maturité)
www.treesfortravel.be/francais/faq10.html

Bien à vous

Le 23/10/2010 19:50 par lala :

c'est compliqué

 

Le 05/02/2011 16:29 par David :

iann_ash, je ne crois pas que les plantes rejettent autant de CO2 qu'elles en absorbent. D'abord parce-que d'après la courbe suivante :http://jeanzin.fr/ecorevo/sciences/co2.gif, la concentration de CO2 a bien diminuée depuis 600 millions d'années. Ce qui est à mon avis incompatible avec tes propos sur la "neutralité" en CO2 des forêt.

Je pense que la décomposition des végétaux libère une partie du carbone qu'ils ont accumulé pendant leur croissance (sous forme de CO2) mais qu'il reste toujours une partie qui retourne dans la terre (cette fois ci en restant sous la forme de carbone). C'est probablement ce qui a permis la diminution de la concentration de CO2 depuis 600 millions d'années sans laquelle nous n'aurions probablement jamais apparu.

Le pétrole vient de cette décomposition qui a stocké le carbone durant des millions d'années sous terre. D'où le terme d'énergie fossile.

Si nous continuons à détruire les forêts et à brûler le pétrole, nous inversons brutalement* la courbe et nous revenons à des conditions dans lesquelles notre espèce ne peux que disparaître.

*J'ai mis "brutalement" car nous détruisons en à peine 500 ans (ou au maximum 10 000 ans si on fais remonter notre destruction à notre sédentarisation) ce que la nature a mis 600 millions d'années à mettre en place !

Mais si nous arrêtons la déforestation et la consommation d'énergies fossiles, j'espère toujours que nous avons encore une chance de ne pas disparaître.

Pour en revenir au CO2 de la respiration, je crois que le CO2 que les hommes et les animaux rejettent vient forcément au départ du CO2 capté par un végétal. Donc pour que notre respiration ai un impact sur l'atmosphère, il faudrait qu'on se nourrisse d'hydrocarbures !

PS : Je tient à remercier Astrotophe pour cet article et surtout pierre mistwood et iann_ash pour vos commentaires.

Le 18/05/2011 08:22 par Lizerunn :

Bonjour,

@Pierre Mistwood

"Or c'est là l'hypothèse de l'effet de serre : nous serions chauffés du ciel par un foyer réfléchissant la lumière de la Terre. Mais un foyer chauffant doit être plus chaud que ce qu'il chauffe, et les températures décroissent avec l'altitude"

Pardonnez-moi de vous contredire, mais vous amalgamez allègrement énergie et chaleur. L'effet de serre n'est pas un phénomène calorifique, ce qui est retenu n'est pas la chaleur mais l'énergie lumineuse en provenance du soleil sous différentes formes. Une partie de cette énergie est reflétée par la terre et renvoyée vers l'espace via l'atmosphère. A chaque fois que cette "onde" se déplace au sein de l'atmosphère, elle convertit une part de son énergie en chaleur. L'effet de serre est un effet de miroitement (diffraction) qui empêche une part de l'énergie réfléchie de quitter l'atmosphère et la réexpédie vers le sol, provoquant de nouveau une production de chaleur ce qui a pour effet une augmentation "globale" de la température. Les couches supérieures n'ont pas besoin d'être "plus chaudes" pour produire de la chaleur (différence entre le concept de température et de chaleur cf. la thermodynamique à laquelle vous faites référence).

@iann_ash

"D'une part, pendant la nuit, les plante absorbent de l'oxygène et rejette du CO2"

David a totalement raison. Bien que le bilan O2/CO2 d'une plante fluctue d'un grand nombre de manière, il est aux pires moments d'un ratio de x5/x10 en faveur de l'oxygène.
Et dans la même veine, je ne comprends vraiment pas que vous puissiez comparer le cycle lent du carbone avec la respiration végétale. Selon vous, à quelle vitesse la plante consomme-t-elle le CO2 et à quelle vitesse se décompose-t-elle. Ce n'est pas comparable. Alors je reconnais qu'au bilan final (sur plusieurs milliers d'années), l'équilibre est préservé, mais le bilan final n'arrive jamais. 
On ne peut pas décemment comparer un phénomène qui dure sur plusieurs milliers d’années (cycle lent du carbone) a un qui ne prend que quelque décennies (déforestation). Ce qui est la cause de la vie sur terre n'est pas un bilan, mais la dynamique d'un enchaînement de déséquilibres/rééquilibres. Je suis donc une fois de plus d'accord avec David, la nature à mis plus de 600 millions d'année à atteindre un mode propice à notre existence, il nous faudra peu de temps encore avant de libérer suffisamment de carbone pour détruire les conditions de notre existence.

Toutefois, bien malin est celui qui peut prédire ce que fera la nature....

Le 23/07/2011 05:54 par stekflit :

Une question:

Je suis dans une caisse fermée d'un m³ cube.

En combien de temps aurais-je produit une quantité de CO2 pouvant avoir des influences néfastes pour ma santé?

 

Le 23/07/2011 11:53 par christophe :

Pour pouvoir bien répondre à la question, il faut connaître le volume de la personne et son activité. Le volume de la personne est nécessaire pour savoir le volume d'air restant une fois la personne mise dedans. Comme c'est indiqué plus haut, l'activité de la personne a une grande influence sur la quantité de rejet de CO2.

Il faut savoir que le plus gros problème quand on est enfermé, ce n'est pas en premier lieu le CO2 mais le manque d'oxygène (O2).

Le 28/07/2011 02:09 par stekflit :

D'accord, la personne étant au repos, quand donc l'atmosphère confinée devient-elle problématique ou dangereuse.

Un rejet de 4% de CO2 équivaut-il à une disparition égale d'O2 ??

Le 28/07/2011 03:01 par Lizerunn :

@Christophe

"Il faut savoir que le plus gros problème quand on est enfermé, ce n'est pas en premier lieu le CO2 mais le manque d'oxygène (O2)."

C'est une erreur de le penser. La toxicité du CO2 est telle qu'entre 4% et 10% il devient mortel pour l'homme. Et bien entendu, puisque le CO2 est a priori produit par la respiration, il vient remplacer l'O2 (il en reste alors environ 90%). Evidemment, la masse volumique du CO2 étant plus importante que celle de l'O2, il faudrait faire la calcul pour avoir un résultat exact.

@Stekfit

Oui, le CO2 est produit à partir d'une quantité égale d'O2. 1 mètre cube d'air contient environ 0.22kg d'O2. Un adulte au repos en consomme 280ml par minute.... il faut convertir tout ça en mole pour répondre à la question : combien de temps en prenant une concentration toxique de 4%

Le 28/07/2011 09:01 par christophe :

Si vous lisez cet article sur l'hypoxie, vous verrez qu'en dessous de 18% d'oxygène, des problèmes parfois grave apparaissent. Ce qui nous fait 3% de CO2, donc en dessous du seuil de toxicité que l'on peut retrouver sur Wikipédia. D'ailleurs à 25% c'est le décès, il y a longtemps que tout l'oxygène est respiré. (en dessous de 13% d'O2, c'est également la mort)

Le 28/07/2011 10:25 par Lizerunn :

Excellent article, je vous remercie.
Dans mon évaluation je n'ai effectivement pas tenu compte de la proportion d'oxygène dans l'air (1/5) ce qui rend mes 90% restant totalement fantaisistes. Quoi qu'il en soit, ces études sur l'hypoxie sont indépendantes de celles sur la toxicité du CO2. Il reste que c'est un problème de concentration, et si le taux d'O2 descend sous les 18%, c'est bien qu'un autre gaz prend sa place (en concentration, pas en masse bien entendu). Dés lors il semble illusoire de vouloir étudier l'effet de privation d'O2 indépendement de l'augmentation de CO2 qui a lieu naturellement. Déontologiquement, c'est impossible. 
Mais je reste convaincu que si les besoin en O2 de l'organisme peuvent descendre très bas, le CO2 lui a rapidement des effet toxiques, comme l'augmentation de l'acidité par exemple, qui peuvent difficilement être ignorés par nos cellules.

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