Le cycle du carbone

 

 

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Les réservoirs de carbone

Le cycle du carbone est un exemple idéal pour comprendre la relation entre les différentes enveloppes terrestres. En effet, il est présent sous différentes formes dans chacune de celles-ci :

• On trouve du carbone essentiellement dans la lithosphère, réserve de carbone minéral, sous forme de CaCO₃ (80.10⁶ Gigatonnes). On y trouve également 27 000 Gt de carbone dans la matière organique fossile : charbon, pétrole, gaz. La formation de ces roches non minéralisées est due à l’enfouissement rapide de grosses quantités de matière organique. Exploités par l’Homme pour des raisons énergétiques, ces gisements ne sont pas renouvelables. C'est pourquoi les sociétés humaines se tournent aujourd'hui vers de nouvelles solutions énergétiques.
• Le carbone est également présent en grande quantité dans l’hydrosphère avec 39 000 Gt de CO₂ dissous ; principalement sous forme de HCO₃^-, mais également sous forme de CO₃^2-.
• L’atmosphère a une teneur très faible en CO₂. Les 770 Gt qui s’y trouvent ne représentent que 0.035% de la masse totale. Comparativement, Mars et Vénus ont une atmosphère composée de plus de 90% de CO₂.
• Les être vivants de la biosphère sont constitués de carbone (principal composant des protides, lipides et glucides). Ce réservoir est estimé à 600 Gt. De plus, les sols et les détritus issus de l'activité des êtres vivants représentent quant à eux un réservoir 4 fois plus important avec 2 600 Gt de carbone.

Échanges de carbone entres les réservoirs

Il existe deux types d’échanges entre les réservoirs. Les échanges biologiques et les échanges physico-chimiques. La dynamique globale d’échange de carbone entre les réservoirs démontre l’existence d’un cycle du carbone entre les 4 enveloppes terrestres.

Les échanges biologiques réalisés au niveau de la biosphère sont de deux ordres. Les végétaux chlorophylliens et certaines bactéries peuvent transformer le carbone minéral en matière organique grâce à des mécanismes de photosynthèse en utilisant l’énergie solaire.
La biosphère peut également transformer le carbone organique en carbone minéral : la respiration et la fermentation produisent du CO₂.

Les échanges physico-chimiques se produisent entre les 4 enveloppes terrestres. Le carbone contenu dans l’atmosphère sous forme de CO₂ se dissout lentement dans l’hydrosphère. Il réagit avec le calcium pour former du carbonate de calcium CaCO₃ qui précipite et se dépose au fond des océans. Les roches sédimentaires ainsi créées sont intégrées dans la lithosphère.

La lithosphère va ensuite relâcher du carbone selon deux processus : le volcanisme qui libère brutalement une quantité importante de carbone, sous forme de CO₂, de manière ponctuelle et l’érosion/altération qui libère constamment le carbone contenu dans les roches.
Enfin des échanges physico-chimiques sont opérés entre la biosphère qui participe à la libération de CO₂ et l’atmosphère qui le recueille. Les feux de forêts (combustion de matière organique) et la combustion de matière organique fossile (pétrole, gaz, charbon) participent activement à l’apport de CO₂ dans le réservoir atmosphérique.