Ozone

L’ozone gazeux est présent naturellement dans l’atmosphère. On en trouve à très haute altitude, dans la stratosphère, mais également à basse altitude, dans la troposphère et aussi en zone urbaine en relation notamment avec la circulation routière.

L’ozone ou trioxygène O3 est une molécule formée de trois atomes d’oxygène, dont elle constitue une forme allotropique relativement peu stable ; c’est en conséquence un oxydant énergétique, excellent biocide, qui a été et est encore largement utilisé dans la purification de l’eau en remplacement de l’eau de Javel car son instabilité prévient toute rémanence (eau potable, eaux usées, piscines…). Il est également utilisé contre certaines odeurs « domestiques » pour combattre la pollution de l’air intérieur par émission d’une odeur de « propre » (ozone vient du grec ozein, sentir).

Dans la stratosphère, entre 15 et 40 kilomètres d’altitude, l’ozone constitue un véritable bouclier (« couche d’ozone ») qui protège la planète des rayons solaires (UV). Cette « couche d’ozone » est extrêmement diluée puisque, rapportée aux conditions de pression et température au niveau du sol, l’épaisseur en ozone pur ne serait que de 3 millimètres.

Dès 1974, les études de la stratosphère, menées systématiquement à partir de ballons sonde et de satellites instrumentés (infra-rouge notamment), ont révélé qu’à chaque printemps austral, la couche d’ozone s’amincissait fortement au-dessus de l’Antarctique, phénomène baptisé « trou d’ozone ». Un effort international et multidisciplinaire de recherche a permis de mieux connaître les facteurs jouant sur les variations de concentration de l’ozone stratosphérique. Des facteurs naturels ont été mis en évidence : variation régulière d’exposition de la terre au soleil, effets du cycle solaire et grands phénomènes volcaniques ; mais d’autres facteurs sont liés à l’activité humaine : oxydes d’azote sous-produits de la combustion, explosions thermonucléaires et les chlorofluorocarbones.

Les chlorofluorocarbones, CFC, créés en 1930, sont des composés carbonés à courte chaîne où tous les atomes d’hydrogène sont remplacés par des atomes de fluor et de chlore. Ce sont des produits inodores, ininflammables, non corrosifs à l’état gazeux ou liquide, et intrinsèquement non toxiques. Ces propriétés particulièrement intéressantes ont favorisé leur développement et leurs usages comme agent d’extinction, fluide frigorifique, solvant et dégraissant, gaz propulseur des aérosols et agent d’expansion dans la fabrication de mousse de polyuréthane.

Leur mise en cause dans le processus de destruction de l’ozone stratosphérique a été avancée par les scientifiques dès 1974. Stables à basse altitude, les CFC sont détruits à haute altitude par les rayons UV solaires. Ces réactions photochimiques produisent des radicaux hautement réactifs, à l’origine de la formation d’oxydes de chlore, lesquels réagissent avec l’ozone et le consomment.

Une concertation mondiale exemplaire entre gouvernements, politiques, scientifiques, industriels, a abouti à la signature du Protocole de Montréal ratifié le16 septembre 1987 par 31 pays dont la France. Il prévoyait la réduction programmée de la production et de la consommation des CFC au niveau mondial. La recherche de produits de substitution a abouti à des composés avec moins puis plus du tout d’atomes de chlore, hydrochlorofluorocarbones (HCFC) puis hydrofluorocarbones (HFC). Ces derniers ont malheureusement montré, ultérieurement, un potentiel de réchauffement climatique significatif. L’usage de ces produits est désormais régi par des réglementations très strictes, concernant l’ensemble de leur cycle de vie et tout particulièrement leur récupération, régénération et recyclage en fin de vie, afin de limiter les rejets atmosphériques.

L’ozone troposphérique est produit naturellement par les orages, mais également lors de la combustion mal contrôlée des moteurs, chaudières, centrales thermiques, etc. Il s’accumule alors dans les très basses couches de l’atmosphère pendant les canicules, dans les zones urbaines denses (grandes métropoles comme Mexico, etc.). Il est produit par réaction des oxydes d’azote sur les hydrocarbures comme l’a montré le prix Nobel de chimie 1995, Paul Josef Crutzen, inventeur de la notion d’anthropocène, nouvelle ère « géologique » définie par l’action de l’homme sur son environnement.

L’ozone est également à l’origine de nombreux phénomènes de corrosion (craquelage des élastomères). Il peut être un polluant dangereux car irritant puissant des muqueuses (œil, peau, système respiratoire…). C’est pourquoi sa concentration proche du sol est suivie régulièrement par les services publics (alertes aux pics d’ozone). Il attaque aussi les végétaux et contribue au dépérissement des forêts souvent attribué aux « pluies acides ».

Sources :

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