Energies fossiles, origine et conséquence de leur

T2 – Chap 1
1. Energies fossiles : origine et conséquence de leur utilisation
SVT – 2nde
Objectifs de la séance
Combustibles fossiles - utilisation des combustibles - Conséquences cycle du carbone
MISSION 1
L’augmentation de la concentration de CO2 dans l’atmosphère a une conséquence
sur la température globale de la Terre. Or depuis 100 ans, cette concentration
atmosphérique ne cesse d'augmenter.
Vous travaillez au ministère de l’environnement et de l’énergie : vous devez
réaliser un schéma montrant les conséquences des actions anthropiques
sur le cycle du carbone et notamment la concentration en CO2 atmosphérique.
Document commun : Le carbone stocké et échangé sous différentes formes sur Terre
Le CO2 atmosphérique n’est qu’une des formes chimiques sous laquelle se trouve le carbone sur notre
planète. Cet élément chimique est stocké sous d’autres formes dans plusieurs compartiments terrestres
qualifiés de réservoirs de carbone. Les principaux réservoirs de carbone sont : la lithosphère
(450 000 000 Gt de carbone), l’hydrosphère (38 000 Gt de carbone), l’atmosphère (800 Gt de carbone)
et la biosphère (2300 Gt de carbone). Les molécules carbonées sont soumises à des échanges
permanents entre ces réservoirs où elles séjournent pendant des durées très variables appelés temps de
séjour. Ces transferts impliquent des processus divers dont la vitesse est mesurée par des flux de
carbone annuels (Gt de carbone/an). (d’après Belin 2010)
1ère PARTIE : PHASE D’EXPERT : le groupe envoie un expert dans chaque atelier 20 min
LISTE DES ATELIERS (indiquer pour chacun le nom de l’expert)
ATELIER 1
ATELIER 2
ATELIER 3
ATELIER 4
Biosphère-atmosphère
Biosphère-lithosphère
Atmosphère-hydrosphère
et atmosphère-lithosphère
Activités anthropiques
GUIDE POUR LES EXPERTS
 identifier les réservoirs impliqués parmi les 4 précisés dans le document 1
 identifier le sens des flux de carbone entre les réservoirs impliqués
 nommer chaque flux de carbone de manière rigoureuse
 préciser l’ordre de grandeur du temps nécessaire pour les échanges :
 rapide = de l’ordre de l’instantané
 lent = de l’ordre du million d’années
2ème PARTIE : MISE EN COMMUN ET PRODUCTION 40 min
Chaque expert retrouve son groupe. Ensemble, vous reconstruisez le cycle du carbone naturel et les impacts des
actions anthropiques pour répondre à la mission.
Capacités
Critères de réussite
Niveau de maitrise
Insuffisant
Fragile
Satisfaisant
Excellent
Comprendre,
s’exprimer en
utilisant les
langages
mathématiques,
scientifiques et
informatiques
□ titre et légende
□ les réservoirs sont tous présents et
□ la taille des réservoirs est précisée
□ les flux de carbone entre les réservoirs sont
correctement placés et chaque flux est nommé
 atmosphère-hydrosphère
 atmosphère-lithosphère
 biosphère-atmosphère
 biosphère-lithosphère
□ l’ordre de grandeurs des échanges est précisé
□ les actions anthropiques sont correctement
placées
□ la conséquence de ces actions de l’Homme est
mise en évidence dans le schéma
0-1
critère
2-3
critères
4-5
critères
6-7
critères

ATELIER 1 : BIOSPHERE-ATMOSPHERE
Le rouge de Crésol est un composé chimique dont la couleur varie en fonction de la teneur en dioxyde de carbone :
 jaune : milieu riche en CO2
 rose/violet : atmosphère terrestre
 rouge foncé : milieu appauvri en CO2
On réalise l’expérience présentée ci-dessous.
Lots
Composition du
lot
Résultats après
1h30
(= couleur du rouge de
Crésol)
LOT 1
rouge de Crésol
rose-violet
LOT 2
rouge de Crésol +
salade
rouge foncé
LOT 3
rouge de Crésol +
champignon*
jaune
* : le résultat est le même si on place un morceau de viande ou
des bactéries
Aide :
 la respiration est un métabolisme pratiqué par tous les êtres vivants. Elle leur permet de produire de
l’énergie.
 la photosynthèse est un métabolisme énergétique pratiqué par les êtres vivants chlorophylliens uniquement.
Elle leur permet de fabriquer leur propre matière organique à partir de matière minérale et grâce à l’énergie
de la lumière.

ATELIER 2 : BIOSPHERE-LITHOSPHERE
Les roches carbonées , comme les combustibles fossiles, sont issues de la fossilisation de la matière organique
végétale qui compose la biosphère. Il y a donc bien échange de carbone de la biosphère vers la lithosphère mais cet
échange nécessite des millions d’années.
Les roches carbonatées comme le calcaire sont des roches sédimentaires composées majoritairement de carbonate
de calcium (CaCO3-). Le calcaire se forme essentiellement en milieu marin, par accumulation des débris de coquilles.
Certains organismes marins utilisent le calcium dissout dans l'eau (Ca2+) et l'hydrogénocarbonate (HCO3-) issu du
CO2 dissout dans l’eau également pour former leurs coquilles.
Ces coquilles sont ainsi constituées de carbonate de calcium (CaCO3-).
Ca2+ + 2 HCO3- ———> 2 CaCO3- + 2 H2O + 2 CO2
A la mort de ces animaux, les coquilles s'accumulent sur le fond marin formant des boues carbonatées. Elles se
transforment en roche calcaire grâce à la pression et au temps (plusieurs millions d'années). Les roches carbonatées
sont donc issus la sédimentation de coquilles d’êtres vivants.
Calcaire à foraminifères au microscope optique
Les foraminifères sont des eucaryotes unicellulaires
possédant une coquille de carbonate de calcium
Droits réservés - © 2008 ENS Lyon / Damien Mollex

ATELIER 3 : ATMOSPHERE-LITHOSPHERE et AMMOSPHERE-
HYDROSPHERE
ATMOSPHERE-LITHOSPHERE
La lithosphère relâche du carbone dans l’atmosphère selon deux processus :
 le volcanisme qui libère brutalement une quantité importante de carbone, sous forme de CO2, de manière
ponctuelle.
 l’érosion/altération des reliefs, notamment les reliefs composés de calcaire et silicates, qui prélève du
carbone à l’atmosphère.
ATMOSPHERE-HYDROSPHERE
On fait bouillir de l’eau et on ajoute de l’eau de chaux :
 soit immédiatement après
 soit au bout de 48 heures
Résultats de l’expérience
Note :
 faire bouillir de l’eau provoque un dégazage de l’eau qui ne contient alors
plus de gaz.
 l’eau de chaux devient trouble en présence de CO2 même si celui-ci est
dissous dans l’eau
Le carbone se retrouve sous diverses formes dans l’hydrosphère : en effet en milieu aqueux le CO2 est en équilibre
avec les formes hydrogénocarbonate (HCO3−) et ion carbonate (CO32−).

ATELIER 4 : ACTIONS ANTHROPIQUES
La déforestation par les feux de forêts (combustion de matière organique) participe activement à l’apport de CO2
dans le réservoir atmosphérique.
On réalise l’expérience ci-dessous :
Montage expérimental montrant l’effet de la combustion d’un morceau de charbon
Rappel : l’eau de chaux se trouble en présence de CO2
Q. A l’aide du document ci-dessous, répondre à la question suivante : est-ce que le cycle naturel du carbone peut
compenser les échanges liés à l’activité humaine ?
Document : le cycle naturel est-il équilibré ou déséquilibré actuellement ?
Le flux de carbone associé à la déforestation est d’environ 1,64 Gt/an tandis que
le flux de carbone associé à la combustion des combustibles fossiles est
d’environ 5,4 Gt/an.
Une partie du surplus de CO2 peut être absorbée par les océans (dissolution) à
hauteur de 1,9 Gt/an environ ou par la photosynthèse des organismes végétaux
(biosphère) à hauteur de 1,9 Gt/an.