Les Chiffres
pour comprendre notre modèle
Autant vous prévenir tout de suite, cette partie du site est un peu technique, pour ne pas dire rébarbative 🙂
Elle est destinée à celles et ceux qui voudraient comprendre le détail du modèle SkyPart.
Pourquoi la hauteur des colonnes à purifier est-elle de 11 km ?
99% du CO2 de l’atmosphère est contenu dans une couche de 11 km de haut qui se nomme la troposphère. Nous avons donc pris cette hauteur comme « unité ».
Nous proposons donc de retirer l’excès de CO2 de colonne d’atmosphère de 1m² de surface au sol et de 11 km de haut. Nous appellerons cette colonne, colonne de base.
Quel est le volume de CO2 contenu dans une colonne de base ?
Pour mémo, une colonne de base est une colonne d’air de 11 kilomètres de haut et d’1m² de surface au sol.
Pour calculer le volume de dioxyde de carbone (CO₂) contenu dans une colonne d’air de 1 m² de surface au sol et de 11 km de hauteur (une colonne de base), nous devons d’abord déterminer la quantité totale de CO₂ dans cette colonne.
Étapes de Calcul
1. Densité de l’air et fraction molaire de CO₂
- La pression atmosphérique standard au niveau de la mer est d’environ 1013 hPa (ou 101325 Pa).
- La masse volumique de l’air au niveau de la mer est d’environ 1,225 kg/m³.
- La fraction volumique de CO₂ dans l’atmosphère est d’environ 0,04 % (ou 400 ppm).
2. Calcul de la masse de CO₂ dans la colonne d’air
Pour une colonne de 1 m² de section transversale et de 11 km de hauteur :
Masse de l’air = volume de la colonne X densité de l’air = hauteur × surface x densité de l’air
La densité de l’air diminue avec l’altitude, mais pour une approximation simple, on utilisera la densité moyenne de l’air près de la surface de la Terre.
Masse de l’air ≈ 11000 m × 1.225kg/m3× 1m2 =13475kg
3. Masse de CO₂ dans l’air
La fraction massique de CO₂ dans l’air est approximativement de 0,04 % :
Masse de CO₂ = Masse de l’air × 400 / 1 000 000 =13475kg × 0.0004 ≈ 5.39kg
4. Volume de CO₂ dans la colonne d’air
Le volume de CO₂ peut être calculé en utilisant la relation des gaz parfaits à température et pression standard (T = 273,15 K et P = 101325 Pa). Le volume molaire d’un gaz à ces conditions est de 22,4 L/mol.
La masse molaire du CO₂ est d’environ 44 g/mol.
Nombre de moles de CO₂ = 5.39kg / 0.044kg par mol ≈ 122.5 mol
Le volume de CO₂ à ces conditions :
Volume de CO2 = 122.5 mol×22.4 L par mol ≈ 2744L
5. Conclusion
Le volume de CO₂ contenu dans une colonne de base est d’environ 2744 litres à température et pression standards.
Quelle est la quantité de CO2 qu'il faut retirer d'une colonne de base ?
La question complète est la suivante : Quelle quantité de CO2 faut il retirer d’une colonne de base pour revenir au niveau de CO2 présent dans l’atmosphère, avant la révolution industrielle, c’est à dire il y a environ 250 ans ?
Avant la révolution industrielle, la concentration de CO2 dans l’atmosphère était d’environ 280 ppm (parties par million). Aujourd’hui, cette concentration dépasse les 420 ppm. Pour revenir au niveau pré-industriel, il faudrait donc réduire la concentration actuelle d’environ 140 ppm, ce qui correspond à une diminution d’environ 33%.
Nous avons vu que dans une colonne de base, il y a 2744 litres de CO2.
Il faut donc extraire : 0.33 X 2744 ≈ 905 litres de CO2
Conclusion : pour revenir au niveau de CO2 présent dans l’atmosphère avant la révolution industrielle, il faut retirer 905 litres de CO2 d’une colonne de base. A chaque fois que vous financez la purification d’une colonne de base, nos partenaires techniques (et prochainement nous-même) s’occupent d’extraire et de stabiliser sous forme solide 905 litres de CO2.
Quelle est la masse de 905 litres de CO2 à stabiliser sous forme solide
Pour calculer le poids de 905 litres de dioxyde de carbone (CO2), nous devons utiliser la densité du CO2 dans des conditions normales de température et de pression (CNTP), qui sont de 0°C (273.15 K) et 1 atmosphère de pression (101.325 kPa).
La densité du CO2 aux CNTP est d’environ 1.98 g/L.
Donc, le poids de 905 litres de CO2 peut être calculé en multipliant le volume par la densité :
Poids = 905 L × 1.98 g/L = 1791.9g
Conclusions : Le poids de 905 litres de CO2 est d’environ 1.8 kilogrammes.
Comment transformer du CO2 gazeux de l'atmosphère en carbone solide ?
La combinaison de deux processus rendent possible ce petit miracle.
Pour en savoir plus, je vous invite à consulter la section dédiée au biochar.
En résumé, la photosynthèse permet tout d’abord de transformer le CO2 gazeux présent dans l’atmosphère, en carbone solide qui constitue le squelette des plantes.
Sans intervention, ce carbone est à nouveau libéré sous forme de CO2 gazeux dans l’atmosphère lorsque la plante se décompose.
La pyrolyse, un processus de décomposition thermique des matières organiques en absence d’oxygène, permet de produire une sorte de charbon appelé biochar, un produit très stable qui est une forme solide de carbone (le carbone du dioxyde de carbone) qui dure des siècles.
Pour simplifier, on pourrait dire que le biochar est du dioxide de carbone (CO2) stabilisé sous forme solide.
Quelle quantité de biochar faut-il produire pour pour purifier une colonne de base?
Nous avons vu que pour purifier une colonne de base, il fallait capturer 905 litres de CO2 et qu’une fois ramené sous forme solide, cela « pèserait » 1.8 kilogramme.
Pour déterminer la quantité de biochar nécessaire pour capturer 1.8 kilogramme de CO2, il est important de comprendre combien de CO2 peut être séquestré par un kilogramme de biochar. En général, le biochar peut séquestrer une quantité de CO2 qui varie en fonction du type de biomasse utilisée et des conditions de pyrolyse.
Une estimation commune est qu 1 kilogramme de biochar peut stocker environ 2 à 3 kilogrammes de CO2. En prenant une valeur moyenne de 2.5 kilogrammes de CO2 par kilogramme de biochar, nous pouvons calculer la quantité nécessaire de biochar pour capturer 1.8 kilogramme de CO2.
Le calcul est le suivant:
Quantité de biochar = ( Quantité de CO2 à capturer ) / ( quantité de CO2 séquestrée par kilogramme de biochar )
Quantité de biochar = 1.8 / 2.5 = 0.72 kg
Conclusion : Pour purifier une colonne de base, il faut produire 720 g de biochar, que nous arrondirons volontairement à 800 g pour êtres certain d’atteindre l’objectif.
Purifier une colonne de base = produire 800 g de biochar