Enseignement scientifique Terminale
Durée 1h – 10 points – Thème « Le futur des énergies »
Sujet n°ENSSCI3215
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L’empreinte carbone d’une activité ou d’une personne est la masse de gaz à effet de serre produit directement ou indirectement par sa consommation d’énergie et/ou de matières premières.
Pour quantifier l’empreinte carbone d’une personne ou d’une activité on exprime la masse de dioxyde de carbone (CO2) émise par celle-ci sur une année. L’empreinte carbone moyenne s’exprime en « kg CO2 équivalent par an et par habitant »
Dans cet exercice, on s’intéressera plus spécifiquement aux secteurs de l’alimentation et du transport.
1- Expliquer en quelques phrases l’impact principal des émissions anthropiques de dioxyde de carbone sur l’environnement. Pour cela, vous pourrez notamment mobiliser vos connaissances concernant l’effet de serre.
L’effet de serre un phénomène naturel qui retient la chaleur dans l’atmosphère.
Les émissions anthropiques de dioxyde de carbone (CO₂) renforcent l’effet de serre.
Le CO₂ produit est rejeté dans l’atmosphère, accentue l’effet de serre qui a pour conséquence une augmentation la température moyenne de la Terre, entraînant le réchauffement climatique.
Cela provoque des dérèglements climatiques, tels que des canicules, la fonte des glaciers et l’élévation du niveau des mers qui menace les écosystèmes et les populations côtières.
Document 1 – Empreinte carbone moyenne d’un(e) français(e) en 2021
Source : siteCarbone4, https://www.carbone4.com/analyse-myco2-empreinte-carbone-moyenne-2021
2- D’après le document 1, citer le secteur d’activité associé à l’empreinte carbone la plus élevée.
D’après le document 1, le secteur d’activité associé à l’empreinte carbone la plus élevée est le transport.
3- Donner l’empreinte carbone totale du secteur alimentation en kg CO2 équivalent par an et par personne. Calculer, en pourcentage, la part du secteur alimentation dans l’empreinte carbone totale d’un(e) français(e).
L’empreinte carbone totale du secteur alimentation est :
300+130+160+240+340+360+920=2450 kg CO2 équivalent par an et par personne.
Calculons la part du secteur alimentation dans l’empreinte carbone totale d’un(e) français(e) :
Empreinte carbone alimentation=2450
Empreinte carbone transport =180+420+2100=2700
Empreinte carbone logement =60+50+130+260+470+930=1900
Empreinte carbone consommation=50+90+90+160+200+300+660=1550
Empreinte carbone service=260+80+190+230+310=1300
$P=\frac{Empreinte\ carbone\ alimentation}{Empreinte\ carbone\ totale}$
$P=\frac{2450}{2450+2700+1900+1550+1300}$
$P=0,25=25%$
La part du secteur alimentation dans l’empreinte carbone totale d’un(e) français(e) est de 25%.
Document 2 – Transcription d’un extrait de l’émission « Vrai ou Fake ? » sur France Info
Selon l’ADEME (Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Énergie), une tonne de tomates cultivées sous une serre chauffée émet 2 360 kg de CO2. Une tonne de tomates cultivées sous un simple abri non chauffé émet 160 kg de CO2, soit 2 200 kg de CO2 en moins. Et 2 200 kg de CO2, c’est en effet ce qu’émettrait un camion de transport reliant l’Afrique du Sud à la France en passant par l’Asie centrale, soit environ 26 000 km.
Théoriquement, une tonne de tomates cultivées sous une serre chauffée en France émet donc autant de CO2 qu’une tonne de tomates de saison transportées en camion depuis l’Afrique du Sud.
Document 3 – Empreinte carbone associée à la production de 100 g d’aliments source de protéines
Source : site « Bonpote », https://bonpote.com/infographies
4- D’après les documents 2 et 3, proposer deux pistes concrètes qui peuvent être mises en place à l’échelle individuelle pour réduire l’empreinte carbone dans le secteur de l’alimentation. Préciser une limite pour chacune de ces propositions.
Le document 2 nous indique qu’une tonne de tomates cultivées sous une serre chauffée en France émet autant de CO2 qu’une tonne de tomates de saison transportées en camion depuis l’Afrique du Sud.
À l’échelle individuelle pour réduire l’empreinte carbone dans le secteur de l’alimentation on peut choisir de consommer des fruits et légumes de saison qui sont cultivé en France (le pays dans lequel on habite).
Dans le document 3 nous remarquons que la viande de bœuf est responsable de beaucoup plus d’émission de CO2 que n’importe quel autre aliment.
À l’échelle individuelle pour réduire l’empreinte carbone dans le secteur de l’alimentation on peut choisir de consommer moins de bœuf.
Document 4 – À propos des véhicules électriques
Sur l’ensemble de sa durée de vie, une voiture électrique roulant en France, a un impact carbone 2 à 3 fois inférieur à celui d’un modèle similaire thermique, à condition que sa batterie soit de capacité raisonnable (< 60 kWh). Au cours de son utilisation, l’impact carbone d’un véhicule électrique augmente quasiment proportionnellement à son poids, lui-même fortement impacté par la capacité de stockage de sa batterie, qui dimensionne l’autonomie du véhicule selon sa consommation. L’augmentation de la capacité et de la performance des usines de recyclage des batteries en Europe est un enjeu clé pour la prochaine décennie. En effet, le coût écologique de la fabrication des batteries est très élevé, notamment parce qu’elles nécessitent l’extraction de métaux tels que le lithium, le cobalt, le nickel ou le graphite.
Source : d’après avis ADEME publié sur le site Éduscol
Document 5 – Émissions de carbone cumulées pour différents types de véhicules
Source : d’après avis ADEME publié sur le site Éduscol
5- Pour un conducteur qui parcourt 15 000 km par an, déterminer le nombre d’années au bout duquel l’utilisation d’un véhicule compact électrique devient plus avantageux en termes d’émissions de CO2. Détailler les différentes étapes de votre raisonnement.
L’utilisation d’un véhicule compact électrique devient plus avantageux en termes d’émissions de CO2 lorsque l’émission en CO2 est inférieure à celle d’un véhicule thermique.
Graphiquement, l’utilisation d’un véhicule compact électrique devient plus avantageux à partir de 70 000 km.
| 15 000 km | 1 an |
| 70 000 km | t |
$t=\frac{70\ 000\ \times1}{15\ 000}$
$t=4,7\ ans$
6- Comparer les émissions initiales du véhicule diesel et des véhicules électriques sur le document 5. Proposer une explication à cet écart en utilisant les informations du document 4.
Le document 5 montre que les véhicules électriques ont des émissions de CO₂ initiales plus élevées que le véhicule diesel : avant même de parcourir des kilomètres, leur fabrication engendre une quantité importante de CO₂.
On peut expliquer cet écart par la production des batteries, qui nécessite l’extraction et la transformation de matières premières comme le lithium, le cobalt et le nickel qui représentent un coût écologique est très élevé (document 4).
7- En vous appuyant sur les documents 4 et 5, expliquer pourquoi il est important de considérer l’ensemble du cycle de vie d’un véhicule pour évaluer son impact environnemental. Votre réponse n’excédera pas une demi page.
Le document 5 montre que les véhicules électriques ont des émissions de CO₂ initiales plus élevées que les véhicules thermiques, en raison de la fabrication de leur batterie, qui nécessite l’extraction et le traitement de métaux rares (document 4). Cependant, après 70 000 km d’utilisation (valeur valable pour un véhicule compact électrique), les voitures électriques ont un impact carbone inférieur à celui des véhicules thermiques, surtout si leur batterie reste de capacité raisonnable (< 60 kWh).
Pour les véhicules diesel, les émissions augmentent continuellement avec l’usage.
Tandis que les voitures électriques émettent peu de CO₂ lors de leur utilisation.
Ainsi, bien que leur fabrication soit polluante, leur bilan carbone reste plus avantageux sur le long terme. C’est pourquoi l’analyse du cycle de vie d’un véhicule est essentielle pour évaluer son véritable impact environnemental.