L’effet de serre et les fluides frigorigènes

Notre planète reçoit sur sa face exposée au soleil un rayonnement composé d’ultraviolets, d’infrarouges et d’une large gamme de rayonnements plus ou moins énergétiques. La partie de ce rayonnement qui n'est pas absorbée par les couches gazeuses de l’atmosphère parvient jusqu’au sol pour apporter lumière, chaleur, UV et cancers de la peau. Ces derniers rayons qui ont eu la force de traverser la barrière de l’atmosphère dans le sens aller ne sont pas assez puissants pour le faire dans le sens retour. Ils finissent dans les filets tendus par les molécules de gaz, qui les absorbent sans autre forme de procès. C’est là que commence l’effet de serre.

Les lois de la chimie nous expliquent en effet que les infrarouges (IR) ne réagissent qu’avec des molécules à la structure déséquilibrée. La structure totalement symétrique de notre atmosphère composée de 78% de diazote (N2) et 21% de dioxygène (O2) n’arrête pas les infrarouges. En revanche les structures déséquilibrées de la molécule d’eau (H2O) de celle du dioxyde de carbone (CO2) entraînée par la vapeur d’eau), celle du méthane (CH4), ainsi d'ailleurs que celles de tous les composants à la structure asymétrique attirent vers elle l'énergie contenue dans le rayonnement IR.

La température moyenne proche de +15°C à la surface de notre planète serait beaucoup plus basse s'il n'y avait effet de serre. Cet effet de serre a pour effet d'augmenter la température sur terre par le fait que l'énergie réfléchie par la terre est plus basse que l'énergie qu'elle reçoit.

Les climatologues estiment que les dérèglements climatiques actuels viennent de l'augmentation de la teneur en gaz à effet de serre dans l'atmosphère. Ils estiment que cette augmentation de la teneur en gaz à effet de serre dans l'atmosphère augmente la température sur terre. Ceci par le fait qu'elle diminue progressivement l'énergie réfléchie par la terre. Ils n'ont certainement pas tort sur ce point par le fait que notre planète se comporte pour finir comme notre maison. En effet lorsque l'on améliore l'isolation de sa maison et que l'énergie dissipée dans les parois diminue la température dans les pièces de vie augmente. Ceci évidemment si la puissance de la chaufferie reste la même. Ce qui on peut le supposer est le cas actuellement, la puissance de la chaufferie étant dans le cas présent et en ce qui concerne notre planète les rayonnements infrarouges qui nous arrive du soleil.

Comme on vient de le voir la vapeur d’eau contenue dans l'atmosphère n'est pas la seule responsable de tous ces transferts thermiques liées à l'agitation interne de la matière et de leur influence sur la température de notre planète. Vu leur pourcentage heureusement encore relativement faible par rapport aux quantités considérables de vapeur d'eau contenue dans l'atmosphère, le CO2 et le méthane ne sont pas encore les principaux responsables de cet effet de serre. Cependant on commence à prendre sérieusement conscience que si nous continuons dans la voie d'une consommation irréfléchie de nos ressources fossiles non-renouvelables, ils sont en passe de modifier dangereusement l'effet de serre naturel engendré par la vapeur d'eau qui fait que la température moyenne sur terre est actuellement voisine de 15 °C

Pour évaluer quel est l'impact de la matière sur le système climatique, on a défini ce que l'on appelle son PRG ( Potentiel de Réchauffement Global) ou ce qui revient au même en anglais son GWP (global warming potential), un coefficient en relation avec son temps de présence dans l’atmosphère.

L'homme a pris pour cette notion de PRG le gaz carbonique (CO2), comme matière de référence. Ceci en lui affectant un PRG de 1. Le méthane (CH4) autre coupable désigné du réchauffement a un « PRG plus élevé qui contribuerait beaucoup plus que le gaz carbonique à une hausse des températures. D'autres matières ont un PRG considérablement plus élevé que le méthane mais heureusement beaucoup plus rares.

Il a estimé en faisant ce choix qu'il était préférable de ne pas affecter cette notion à l'eau principale responsable de l’effet de serre naturel. Ceci en raison du comportement bien différent de l'eau par rapport aux autres gaz à effet de serre qui fait que chaque molécule d’eau ne fait qu’un bref passage dans l’atmosphère, quelques jours en moyenne, avant de retomber en pluie, neige, grêle etc. Ce cycle très rapide permet une régulation quasi immédiate de la teneur en vapeur d’eau dans l’atmosphère : si l’évaporation augmente quelque part, nul doute qu’il va bientôt pleuvoir dru, un peu plus loin.

Les PRG sont des chiffres approximatifs, car les phénomènes climatiques et chimiques de l’atmosphère sont toujours mal compris.

C'est ainsi que la conviction s'est installée dans notre inconscient collectif que l’effet de serre est en passe de se transformer en fléau et de compromettre l'avenir de l'homme sur terre.

Famille	Nom	GWP*	Interdiction ?
Gaz carbonique (CO2)	R744	1 (Référence)	Non (Combustion)
Méthane (CH4)	?	30	Devrait l’être (Décomposition des ordures)
CFC	R12	10 900	Interdit
HCFC	R22	1810	2015**
HFC	R134a	1430	2025 ?
	R410a	2100
HFO	1234ze	6
	1234yf	4	Remplaçant R134a ?
Il faut considérer que les fluides frigorigènes des pompes à chaleur fonctionnent en circuit fermé avec une dissipation dans l’atmosphère limitée aux fuites éventuelles généralement extrêmement très faibles voire inexistantes. Ceci alors que le gaz carbonique provenant des gaz brûlés de la combustion ou le méthane est dissipé dans l’atmosphère en Europe en grosses quantités par le chauffage de l’habitat, les moteurs à explosion et en très grosses quantités dans des pays comme la chine et les Indes lorsque la production de l’électricité est assurée par la combustion du charbon. Pour cette raison l’interdiction de certains fluides frigorigènes a freiné inutilement l’évolution du chauffage thermodynamique. Cela est d’autant plus regrettable que contrairement à la combustion et au nucléaire qui réchauffe l’environnement la pompe à chaleur le refroidi. *en Français PRG (pouvoir de réchauffement global) ** Jusqu’à épuisement des stocks