Un trou dans la couche d’ozone ?

Ivan Viveros Santos, doctorant de l'École Polytechnique en Génie chimique

Ivan Viveros Santos, doctorant de l'École Polytechnique en Génie chimique

par Ivan Viveros Santos

L’ozone est une molécule composée de trois atomes d’oxygène, il est présent dans l’atmosphère à des concentrations très faibles, au maximum dix molécules pour un million de molécules d’air. Si tout l’ozone de l’atmosphère était comprimé sous une pression atmosphérique, l’épaisseur de la couche d’ozone serait à peine trois millimètres. Malgré sa faible concentration, l’ozone joue un rôle exceptionnel dans la conservation de la vie sur Terre, avec l’oxygène moléculaire il absorbe la majeure partie du rayonnement ultraviolet qui provient du soleil et protège ainsi les êtres vivants de ces rayons dangereux [1].

Imaginer la vie sur une Terre dépourvue de couche d’ozone parait donc impossible, du moins comme on la connaît !

Mieux comprendre la couche d’ozone : la chimie de l’atmosphère

En 1930, Sidney Chapman publie une théorie sur la formation et décomposition photochimique de l’ozone dans l’atmosphère. Cette théorie explique la contribution de la radiation solaire dans la transformation des différentes espèces d’oxygène ; pourtant des déterminations subséquentes montrent que son modèle surestime les concentrations d’ozone atmosphérique, cela donne l’indice qu’il doit y avoir d’autres réactions impliquées [2].

Quelques années plus tard, Marcel Nicolet explique la contribution de radicaux comme l’hydroxyle et l’eau dans la décomposition de l’ozone. C’est en 1970 que Paul Crutzen a permis de mieux comprendre la chimie atmosphérique en montrant le rôle des composés azotés dans la décomposition de l’ozone.

Une année plus tard, Harold Johnston, qui menait des expériences sur la chimie des composés azotés, souligne que les avions supersoniques peuvent représenter une menace pour la couche d’ozone, car ils y dégagent des composés azotés. On avait déjà identifié une première menace des activités humaines sur la couche d’ozone [3].

La curiosité dévoile un problème environnemental et social très sérieux

En 1973, Mario Molina fait un stage postdoctoral avec Sherwood Rowland. Molina s’intéresse au comportement des chlorofluorocarbones(CFC) dans l’atmosphère. Ces composés, connus commercialement comme fréons, étaient utilisés dans les systèmes de réfrigération, comme gaz propulseur dans les aérosols et dans la production des mousses plastiques. Molina savait que les CFC sont chimiquement très stables et d’ailleurs ils ne sont pas toxiques pour l’humain ; pourtant c’est la curiosité qui le motive à étudier le devenir de ces composés synthétiques dans la nature [4].

Molina et Rowland publient en 1974 un article dans Nature portant sur la menace des CFC sur la couche d’ozone. Ils concluent que ces composés atteignent la couche d’ozone, ils sont soumis au rayonnement ultraviolet, ce qui cause sa décomposition dans ses différents constituants. Ils prédisent une forte réduction de la concentration d’ozone atmosphérique si la consommation des CFC continue au même rythme.

L’alarme est lancé : il faut arrêter la production des CFC. Sans avoir d'évidences, Molina et Rowland doivent faire face aux critiques, notamment de la part des industriels. Mais le dommage sur la couche d’ozone a déjà commencé.

Le protocole de Montréal

En 1985, des scientifiques britanniques identifient un « trou » dans la couche d’ozone au-dessus de l’hémisphère sud. En fait, quand on parle du « trou d’ozone » on se réfère à l’accélération de la diminution de la concentration d’ozone.  Même si le « trou d’ozone » était centré dans l’Antarctique, sa croissance est corrélée avec l’augmentation des cas de cancer de peau en Australie et d’autres pays de l’hémisphère. Molina et Rowland viennent d’être revendiqués [3].  

La même année, une convention internationale à Vienne reconnaît pour la première fois, l’effet néfaste de certaines substances, en particulier les CFC, sur la couche d’ozone. Cette convention donne naissance en 1987 au protocole de Montréal, qui vise à éliminer les substances destructrices de l’ozone.

En 1995, Crutzen, Molina et Rowland obtiennent le prix Nobel de chimie pour leurs travaux sur la chimie de l’atmosphère. « En expliquant les mécanismes chimiques qui affectent l'épaisseur de la couche d'ozone, les trois chercheurs ont contribué à notre salut d'un problème environnemental mondial qui pourrait avoir des conséquences catastrophiques », mentionne le communiqué de presse de l’organisation Nobel [3].

Le Protocole de Montréal est le premier traité international visant la protection de l’atmosphère à nos jours, il est considéré comme la convention internationale sur l’environnement la plus réussie, grâce à l’engagement de plusieurs pays et régions à travers le monde. Pouvons-nous suivre cet exemple pour face à d’autres enjeux ?