Grand oral SVt changement climatique

« Introduction : Bonjour mesdames et monsieur.

Je m’appelle Lim et Aujourd’hui je vous propose de nous intéresser au changement climatique, qui est l’un des plus grands défis de notre époque.

La hausse des températures, la fonte des glaces ou encore l’intensification des phénomènes météorologiques extrêmes en sont quelques manifestations visibles.

En effet, en 2024, il y a eu une augmentation de +1,5°C depuis l’ère préindustrielle. Face à l’urgence, réduire nos émissions de gaz à effet de serre ne semble plus suffire à inverser la tendance, même si cela serait nécessaire.

C’est dans ce contexte qu’émerge une solution controversée : la géo ingénierie. Parmi les techniques envisagées, l’injection d’aérosols dans la stratosphère attire particulièrement l’attention. Mais alors on peut se demander : comment la géo ingénierie, et plus particulièrement l’injection d’aérosols de diamants, permet-elle d’influencer le changement climatique ? C’est à cette question que je vais tenter de répondre, en m’appuyant sur les fondements scientifiques de la géo-ingénierie solaire, mais aussi sur les mécanismes d’action et efficacité potentielle des aérosols de diamant ainsi que ses limites. I.

Les fondements scientifiques de la géo-ingénierie solaire A.

Principe de la gestion du rayonnement solaire La géo-ingénierie est un ensemble de techniques qui visent à manipuler le climat terrestre pour atténuer les effets du changement climatique.

En effet, le GIEC dans son cinquième rapport d’évaluation de 2014 avait donné comme définition « Terme qui se rapporte à un vaste ensemble de méthodes et de techniques visant à modifier délibérément le système climatique pour lutter contre les effets du changement climatique.

» La géo-ingénierie solaire repose sur l'idée de modifier l'équilibre radiatif de la Terre, c'est-à-dire la quantité d'énergie solaire qui atteint la surface de la planète.

Cette approche ne cherche pas à réduire les émissions de gaz à effet de serre, mais plutôt à agir directement sur le bilan énergétique de la planète. L’un des mécanismes clés de cette stratégie est la modification de l’albédo terrestre, c’est-à-dire la capacité qu’a une surface à réfléchir la lumière solaire.

Plus l’albédo est élevé, plus la Terre renvoie de lumière vers l’espace, ce qui contribue à un refroidissement global. Une analogie naturelle permet de mieux comprendre ce mécanisme : lors de l’éruption du volcan Pinatubo en 1991, des millions de tonnes de dioxyde de soufre ont été projetées dans la stratosphère.

Ces gaz se sont transformés en aérosols sulfatés, qui ont formé un voile réfléchissant autour de la planète.

Résultat : la température moyenne mondiale a chuté d’environ 0,5 °C pendant près de deux ans.

Ce phénomène a inspiré les chercheurs à reproduire ce processus de manière contrôlée. B.

Les différentes techniques d’aérosols stratosphériques Il existe plusieurs types d’aérosols qui ont été étudiés notamment dans l’étude faite par geophysical research letter : • Les plus classiques sont les aérosols sulfatés, directement inspirés des volcans.

Ils ont un bon pouvoir réfléchissant, mais ils posent de sérieux problèmes environnementaux.

En effet, d’après une étude publiée dans la revue Nature en 2017 : ils peuvent acidifier l’atmosphère, perturber la chimie de la couche d’ozone, et leur effet est relativement court dans le temps.

En effet, le temps de résidence des aérosols est généralement compris entre 2 et 30 jours.

Les aérosols volcaniques sont l’exception ; ils sont généralement émis à haute altitude dans l’atmosphère et, par conséquent, ont des temps de résidence beaucoup plus longs. • D’autres alternatives ont été étudiés par une équipe de l’EPFZ, dirigée par Sandro Vattioni, qui a tenté de savoir si d’autres matériaux étaient susceptibles d’être utilisés.

Elle a passé en revue 6 types de substances, parmi lesquelles le dioxyde de soufre ainsi que les poussières de diamant, d’aluminium et de calcite.

Les effets de chaque type de particules ont été évalués par le biais de simulations numériques, le tout sur des périodes de 45 ans.

Les calculs ont tenu compte des propriétés chimiques de chacune d’entre elles, de leur manière de se déplacer dans l’atmosphère, de leur faculté à absorber ou à réfléchir la chaleur.

L'étude a été publiée dans la revue Advancing Earth and Space Science.

Les résultats ont montré que les particules de diamant étaient les plus efficaces pour réfléchir le rayonnement tout se maintenant en altitude. C’est dans ce panorama que s’insèrent les nanoparticules de diamant, une proposition émergente et innovante, qui pourrait offrir un compromis entre efficacité et sécurité. C.

Spécificités des nanoparticules de diamant comme aérosol Les nanodiamants sont des cristaux de carbone pur, organisés selon une structure tétraédrique très stable.

D’un point de vue optique, les diamants possèdent un indice de réfraction très élevé = 2,41, ce qui signifie qu’ils sont capables de réfléchir efficacement la lumière.

De plus, ils restent transparents sur une large gamme du spectre solaire, ce qui les rend particulièrement intéressants pour réfléchir l’énergie solaire sans absorber trop de chaleur.

Enfin, leur stabilité chimique exceptionnelle en fait des candidats idéaux pour la stratosphère : ils ne réagissent pas avec les gaz environnants, et pourraient persister longtemps dans l’atmosphère, réduisant la fréquence des injections. Ainsi, les nanoparticules de diamant présentent un ensemble de caractéristiques qui les distinguent nettement des autres aérosols étudiés, et qui justifient leur exploration dans le cadre de la lutte contre le réchauffement climatique. II.

Mécanismes d’action et efficacité potentielle des aérosols de diamant A.

Processus physiques de réflexion du rayonnement solaire Les nanodiamants interagissent avec la lumière solaire selon un phénomène appelé diffusion de Mie.

Ce mécanisme s'applique aux particules dont la taille est comparable à une ou des longueurs d’ondes de la lumière visible.

Pour rappel, la lumière visible s’étale sur une gamme de longueur d’onde. Les particules de 50 à 100 nanomètres, ce qui correspond justement à la taille des nanoparticules de diamant, sont idéales pour réfléchir efficacement la lumière solaire, en particulier les longueurs d’onde visibles et proches du proche infrarouge, qui sont responsables du réchauffement. Grâce à leur indice de réfraction élevé, les nanodiamants peuvent réfléchir sélectivement certaines longueurs d’onde tout en laissant passer d’autres, ce qui permet de réduire la température sans bloquer totalement la lumière utile à la photosynthèse, par exemple. C’est donc une réflexion ciblée, plus précise que celle des particules sulfatées, qui diffusent la lumière de manière plus aléatoire. B.

Modélisation et projections d'efficacité Des simulations climatiques ont permis d’estimer l’impact potentiel de cette technologie à l’échelle planétaire. Un scénario étudié propose l’injection de.... »