dimanche 18 mars 2018

Thème 2 - Chapitre 1 : Energies et sols : 2 enjeux contemporains

Chapitre 1 : Le soleil, une source d'énergie essentielle

L’Homme a besoin de matière et d’énergie. La croissance démographique place l’humanité face à un enjeu majeur : trouver et exploiter des ressources (énergie, sol) tout en gérant le patrimoine naturel.

1/ La photosynthèse : une pompe d'énergie solaire et  de carbone atmosphérique.

La lumière solaire permet, dans les parties chlorophylliennes des végétaux, la synthèse de matière organique à partir d'eau, de sels minéraux et de dioxyde de carbone.
Les glucides sont synthétisés en premier à partir du carbone du CO2.
Les glucides et les sels minéraux sont ensuite transformés par d'autres réactions en d'autres molécules organiques. 
Ce processus permet, à l’échelle de la planète, l’entrée de matière minérale et d’énergie dans la biosphère.


2/ Les énergies fossiles : de l'énergie solaire limité provenant du passé.

G1 : Formation d'un énergie fossile d'origine solaire : le charbon.
G2 : Formation et prospection d'un gisement d'énergie fossile : le pétrole.

La présence de restes organiques dans les combustibles fossiles montre qu’ils sont issus d’une biomasse. Dans des environnements de haute productivité marine ou continentale, une faible proportion de la matière organique échappe à l’action des décomposeurs (milieu sans oxygène, enfouissement) puis se transforme en combustible fossile au cours de son enfouissement (augmentation de la pression et de la température).
La répartition des gisements de combustibles fossiles montre que la production, la conservation et la transformation de la matière organique se déroulent dans des circonstances géologiques bien particulières :
- position latitudinale propice, milieu anoxique (sans  O2)
- sédimentation et contexte tectonique subsident (faille)
- plissement tectonique, roche réservoir et de couverture
La connaissance de ces mécanismes permet de découvrir les gisements et de les exploiter par des méthodes adaptées : à ciel ouvert (carrière) ou souterraine (mines ou forages). Cette exploitation a des implications économiques et environnementales, d'autant plus importantes avec l'exploitation des hydrocarbures non conventionnels (gaz de schiste, sables bitumineux).

 G3 : Le cycle du carbone : évolution naturelle et modifications anthropiques.

Brûler un combustible fossile (charbon, gaz ou pétrole), c’est en réalité utiliser une énergie solaire du passé, piégé par photosynthèse.
L’utilisation de combustible fossile par l'Homme restitue rapidement (200 ans) à l’atmosphère du dioxyde de carbone prélevé et piégé au cours de plusieurs dizaines de millions d'années.
L’augmentation rapide, d’origine humaine de la concentration du dioxyde de carbone dans l’atmosphère interfère avec le cycle naturel du carbone :
- une partie est réabsorbée notamment par les océans.
- le reste du CO2 atmosphérique amplifie l'effet de serre de l'atmosphère et probablement le réchauffement climatique.

3/ Les énergies renouvelables : de l'énergie solaire illimitée dans l'air et l'eau.

 G4 : L'énergie solaire sur la Terre
 G5 : L'énergie éolienne : de l'énergie solaire.
 G6 : L'énergie hydroélectrique : de l'énergie solaire.

L’énergie solaire est inégalement reçue à la surface de la planète. Les basses latitudes (équateur) reçoivent plus d'énergie solaire que les hautes latitudes du fait de la sphéricité de la Terre.
La photosynthèse utilise moins de 1% de cette énergie solaire. Les 99% restant :
- chauffe le sol qui réchauffe l'air et crée les vents, et
- chauffe l’eau ce qui est à l’origine des courants marins profonds
- évapore l’eau ce qui permet le cycle de l’eau.
Utiliser l’énergie des vents (éoliennes), des courants marins (hydroliennes), et des rivières (turbines des barrages hydroélectriques), revient à utiliser indirectement de l’énergie solaire.
Ces ressources énergétiques sont rapidement renouvelables.


La comparaison de l’énergie solaire reçue par la planète Terre et des besoins de 7 milliards d'humains en énergie, ainsi que l'épuisement des réserves d'énergie fosssile, permettent de discuter de la place actuelle ou future de ces différentes formes d’énergie renouvelable d’origine solaire :
- diversité (biomasse, lumière, air et eau)
- inépuisable, renouvelable...
mais aussi,
- défit technologique et environnemental

- part des biocarburants.