Hydrofluorocarbure

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Les hydrofluorocarbures (HFC, ou F-gases pour les anglophones) sont des halogénoalcanes gazeux de la famille des fluorocarbures (FC). Ces gaz fluorés composés d'atomes de carbone, de fluor et d'hydrogène sont notamment utilisés dans les systèmes de réfrigération, des aérosols et la fabrication de mousses isolantes.

Ces gaz, tous d'origine synthétique, tendent à remplacer à la fois les CFC, les chlorofluorocarbures, et les HCFC (hydrochlorofluorocarbures) comme fluides frigorigènes et/ou propulseurs d'aérosols.

En plus de ne pas directement attaquer la couche d'ozone, les HFC ont une efficacité énergétique bien meilleure que les CFC et des propriétés techniques proches de celles des CFC (ininflammabilité ou inflammabilité modérée dans le cas du HFC-152a, faible toxicité et température de fusion permettant de les utiliser comme fluides frigorigènes. Les HFC peuvent remplacer les CFC dans la majorité de leurs applications, tout en réduisant la quantité de gaz nécessaire.

N'attaquant pas directement la couche d'ozone, ils ont été présentés comme une alternative aux CFC, mais leur contribution au réchauffement climatique est néanmoins importante car ils sont de ce point de vue encore 14 000 fois plus puissants que le CO2 (et jusqu'à 23 000 fois pour certains[1]). En tant que gaz à effet de serre, ils relèvent du Protocole de Kyoto, mais qui n'est d'application obligatoire que pour les pays développés (alors que l'usage des HFC augmente surtout dans les pays tropicaux en développement pour les besoins de réfrigération/climatisation) et dont les ambitions ont été fortement freinées lors du passage à sa seconde phase en 2012[2].

Leur consommation et ses émissions dans l'air (comme celles d'hydrochlorofluorocarbures[3]) sont en forte et constante augmentation[4],[5] depuis la fin des années 1980 (+ 60 % de 1990 à 2012 alors que les émissions de la plupart des autres gaz a effet de serre ont été réduites[1]). Leur taux de croissance serait de 10 % à 15 % par an au début des années 2010, surtout dans l'automobile et pour l'air conditionné dans les pays en développement (par exemple en Inde, la climatisation représente en 2013 déjà de 40 à 60 % des pics de consommation électrique en saison chaude dans certaines villes)[6]. Et à ce rythme, la contribution des HFC au forçage radiatif global sera multipliée par trente dans le monde d'ici à 2050[7],[8].

Histoire[modifier | modifier le code]

Les HFC sont apparus sur le marché peu après la mise en application du Protocole de Montréal (1987) qui et l'un des protocoles internationaux les plus efficaces et important pour la protection du climat[9] et interdit l'utilisation des chlorofluorocarbures (CFC) et des hydrochlorofluorocarbures (HCFC) en raison de leur action destructrice sur la couche d'ozone. Cette dégradation était due aux atomes de chlore présents dans les CFC et les HCFC qui, une fois irradiés par les rayons ultraviolets dans l'atmosphère, engendraient une catalyse radicalaire favorisant la décomposition de l'ozone (O3) en dioxygène (O2). Les HFC se veulent donc une alternative aux CFC et aux HCFC en tant que ne contenant pas d'atome de chlore responsable de la dégradation de l'ozone stratosphérique.

Leur usage s'est fortement répandu dans le monde à partir des années 1980, avec des fuites possibles vers l'atmosphère de l'amont à l'aval de leur utilisation.

Impact sur la couche d'ozone[modifier | modifier le code]

S'ils ne détériorent pas directement en n'attaquant pas l'ozone, ils l'affectent indirectement car en contexte d'effet de serre exacerbé, les calories émises par la terre sont piégées dans les basses couches qu'elles réchauffent, ce qui se traduit par un refroidissement global des hautes couches. Or le refroidissement de la stratosphère contribue à aggraver la destruction de l'ozone quand elle est en contact avec d'autres gaz destructeurs d'ozone.

Impact sur l'effet de serre[modifier | modifier le code]

Les HFC favorisent clairement l'effet de serre.

Causes 
Ils font partie des six principaux gaz à effet de serre inscrits sur la liste du Protocole de Kyoto ainsi que dans la directive 2003/87/CE. À la différence d'autres gaz (dont le CO2), les HFC ont une durée de vie plutôt plus courte que d'autres des gaz à effet de serre les plus problématiques pour le climat, cependant leur potentiel de réchauffement global (PRG - 100 ans) correspond en moyenne à 2 800 fois celui du dioxyde de carbone (CO2), allant d'un facteur de 140 (HFC-152a) à un facteur de 11 700 (HFC-23). Certains d'entre eux ont des valeurs élevées de potentiel de réchauffement global en raison de leur grande durée de vie dans l'atmosphère (ex. : 264 ans pour le HFC-23), mais cette durée varie beaucoup selon les HFC (de 1,5 an pour le HFC-143a à 264 ans pour le HFC-23[10],[11]).
Tendances 
Les prévisions récentes montrent que la tendance dépasse largement les prévisions antérieures. Les HFC contribueraient aujourd'hui à environ 0,5-1 % de l'effet de serre global et que cette contribution devrait atteindre environ 3 % en 2050. En effet, les émissions de HFC sont en hausse depuis les années 1990 (+208 % de 1990 à 2004 en France)[12], mais ces dernières restent beaucoup moins alarmantes que celles des CFC qui totalisaient 25 % des contributions à l'effet de serre global en 1990, de sorte que l'utilisation des HFC demeure avantageuse sur le plan énergétique et pour l'environnement[13].
Si on réduisait leur consommation 
Comme ils ont un fort pouvoir réchauffant, mais une faible durée de vie dans l'atmosphère (comme le méthane et le noir de carbone), éliminer ou réduire l'usage de ces produits pourrait avoir des effets climatiques positif plus rapides qu'en agissant seulement sur le CO2.
Une réduction par palier des HFC avant 2020 éviterait « jusqu'à plus d'un milliard de tonnes d'émissions d'équivalent-CO2 à l'horizon 2020, et jusqu'à 90 milliards de tonnes d'équivalent-CO2 (soit deux ans d'émissions globales) à l'horizon 2050 »[8]. Cela correspond à éviter 0,1 °C de réchauffement à l'horizon 2050 et jusqu'à 0,5 °C de réchauffement en 2100 (scénario de forte croissance).

Une élimination par palier « délivrerait l'atténuation la moins coûteuse, à la plus grande échelle possible à ce jour (moins de dix centimes de $ par tonne de CO2 équivalent) »[8]
Selon le Pr Veerabhadran Ramanathan[14], ceci permettrait de réduire de 20 % la montée des océans d'ici à 2050 et de près de 25 % d'ici à 2100. Une réduction combinée du CO2, de noir de carbone, du méthane et des HFC stabiliserait la hausse des températures à +°C d'ici à 2100.

Négociations[modifier | modifier le code]

En 2010, 108 pays signaient un texte (Déclaration de Bangkok) les engageant dans un usage accru d’alternatives à faible pouvoir réchauffant[8], et un nombre croissant de pays (112 en 2013) ont ensuite signé la Déclaration de Bali soutenant des alternatives potentielles à faible pouvoir de réchauffement aux substances dégradant la couche d'ozone[8].
Le 13 avril 2013, la Chine s'est engagée à éliminer les HCFC avant 2030 (pour huit milliards de tonnes équivalent CO2), et le 8 juin 2013, elle signait un accord bilatéral avec les États-Unis visant à accélérer l'élimination des HFC unissant ainsi les efforts des deux premiers émetteurs de gaz à effet de serre.
Puis le 27 septembre 2013, Barack Obama et le Premier ministre de l'Inde Manmohan Singh annoncaient un groupe de travail commun pour de l'élimination des HFC.

En 2015, ils sont inclus dans la négociation pendant la COP21 pour l'effort de diminution du réchauffement climatique en vue de leur élimination. Un accord international était espéré en 2016 au plus tard[15].

Accord mondial de 2016 pour l'élimination des hydrofluorocarbures[modifier | modifier le code]

L'accord mondial pour l'élimination des hydrofluorocarbures, signé à Kigali le 15 octobre 2016 par les 197 pays qui sont partie prenante au protocole de Montréal de 1987 sur la protection de la couche d'ozone, fixe un calendrier pour l'élimination progressive des utilisations de ce gaz dont le pouvoir réchauffant est 14 000 fois supérieure à celle du CO2, si bien que 9 à 19 % des émissions de GES (en équivalent CO2) pourraient lui être imputées d'ici à 2050 ; leur élimination progressive permettrait d'éviter jusqu'à 0,1 degré de réchauffement des températures d'ici à cette date et 0,5 degré d'ici à 2100. Cet accord est plus engageant que l'accord de Paris sur le climat, puisqu'il prévoit des sanctions en cas de non-respect des engagements. Les pays développés devront réduire leur consommation de 10 % d'ici à 2019 par rapport aux niveaux de 2011-2013, puis atteindre 85 % de baisse d'ici à 2036 ; les pays en voie de développement, dont la Chine, premier producteur mondial de HFC, et les pays africains, entameront leur transition, un peu plus tard, en 2024 et réduiront leur consommation de 80 % d'ici à 2045. Enfin, un troisième groupe de pays incluant l'Inde, le Pakistan, l'Iran, l'Irak et les pays du Golfe commencera à s'exécuter en 2028 pour atteindre 85 % de baisse en 2047[16],[17].

Tendances réglementaires[modifier | modifier le code]

Les émissions de HFC sont aujourd'hui contrôlées et jugées indésirables pour l'environnement.

La Commission européenne a réglementé certaines sources d'émission (climatisation automobile par exemple en 2006[18]) entamé en 2010 une révision de la réglementation dite « F-Gaz », avec une consultation publique lancée à la suite de la publication d'un rapport commandé à Ökorecherche (l'AFCE et plus de cent soixante organisations industrielles ou professionnelles y ont répondu) et une proposition[19]. En 2012, la Commission européenne a confirmé son souhait d'une forte diminution des émissions de gaz fluorés[1].

En vertu du principe pollueur-payeur divers projets de taxe sont aussi à l'étude ou appliquées : ainsi la procédure australienne de taxation du carbone inclut depuis l'été 2012 une taxe sur les HFC visant une réduction de 5 % des rejets de gaz à effet de serre (par rapport au niveau de l'année 2000). Une taxe sur les HFC est aussi attendue en France et en cours en Espagne en 2013. Ces gaz risquent cependant d'être encore utilisés dans l'industrie du froid, faute d'alternative économiquement aussi intéressante, et il existe un risque avéré d'usages frauduleux et de contrefaçons[20].

Lors de la 25e réunion des Parties au Protocole de Montréal (Bangkok 21-25 octobre 2013), après avoir fait le point sur les progrès enregistrés, l'assemblée a considéré deux amendements proposant d'éliminer progressivement les HFC : la première venait des États fédérés de Micronésie (et soutenue par le Maroc et les Maldives) et la seconde des États-Unis, du Canada et du Mexique). Elles visaient à réduire de 85 % à 90 % la production et la consommation des HFC de 2016 à 2050, soit une réduction de cent milliards de tonnes d'équivalent-CO2. Le Protocole de Montréal a dans le passé montré qu'il pouvait être efficace, en ayant contribué à la suppression (de 1990 à 2010) de vingt fois plus d'équivalent-CO2 que le Protocole de Kyoto durant sa première période). Le Groupe de l'évaluation technique et économique du protocole est chargé de produire un rapport sur les coûts et bénéfices environnementaux des différents scénarios d'élimination progressive des HFC ; une conférence d'étape se tiendra lors du prochain groupe de travail du Protocole.

Le 15 octobre 2016, les 197 États signataires du protocole de Montréal, réunis à Kigali au Rwanda, à l'occasion du 28ème sommet des parties au protocole, ont trouvé un accord pour réduire les niveaux de HFC de 85 % d’ici à 2047. Ce même accord permettrait, selon les estimations, d'éviter 0.5°C de réchauffement climatique à l'horizon 2100. Une aide financière d'environ 75 millions d'euros provenant de pays dits développés, tel le Japon, et de fonds publics et privés permettra de réaliser la transition dans les pays plus pauvres[21].

Alternatives[modifier | modifier le code]

Les principales alternatives connues pour l'industrie du froid (réfrigérants) sont l'ammoniac (toxique et modérément ininflammable), le propane (R290) et le dioxyde de carbone dont le point critique est d'une valeur trop basse pour offrir une fiabilité et une efficacité comparables.

En France, avec l'aide de l'ADEME et d'UNICLIMA, l'AFCE a lancé en 2013 auprès d'un consortium EReIE - ARMINES - CEMAFROID, une étude exhaustive sur les alternatives qui est disponible depuis la fin de l'année 2014[22].

Premiers hydrofluorocarbures[modifier | modifier le code]

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. a, b et c Commission européenne, Commission proposes significant reduction in emissions of fluorinated gases, 7 novembre 2012
  2. Guus J.M. Velders et al., Policy Forum Climate Change Preserving Montreal Protocol Climate Benefits by Limiting HFCs, Science, 24 février 2012, vol. 335, no 6071, p. 922-923, DOI:10.1126/science.1216414 (résumé)
  3. Montzka SA, Hall BD, Elkins JW (2009), Accelerated increases observed for hydrochlorofluorocarbons since 2004 in the global atmosphere, Geophys. Res. Lett. 36:L03804
  4. McFarland M (1999), Applications and Emissions of Fluorocarbon Gases: Past, Present and Prospects for the Future (Kluwer Academic, Dordrecht, The Netherlands).
  5. Schaefer DO, Godwin D, Harnisch J (2006), Estimating future emissions and potential reductions of HFCs, PFCs, and SF6, Energy J. Special., no 3:63–88.
  6. Lawrence Berkeley National Laboratory, cité par Actu-Environnement, 2013
  7. Institute for Governance and Sustainable Development (Washington) créé en 2005, spécialisé dans l'élimination des polluants à courte durée de vie, dont le noir de carbone, le méthane, l'ozone troposphérique et les hydrofluorocarbures (HFC).
  8. a, b, c, d et e Agnès Sinaï (2013), « Climat : les HFC dans le collimateur du protocole de Montréal », Actu-Environnement.
  9. Velders GJM, Andersen SO, Daniel JS, Fahey DW, McFarland M (2007), The importance of the Montreal Protocol in protecting climate, Proc. Nat. Acad. Sci., 104:4814–4819.
  10. A.A. Lindley, A. McCulloch, Regulating to reduce emissions of fluorinated greenhouse gases, J. Fluor. Chem.,126, 1457–1462 (2005).
  11. Rapport d'inventaire national 1990-2004 - Sources et puits de gaz à effet de serre au Canada, Environment Canada - GHG
  12. Citepa - Données annuelles nationales - GES - HFC
  13. AFCE, lire en ligne
  14. « Scripps Institution d'Océanographie » de l'université de San Diego (Californie)
  15. (en) HFC phase-out in sight as 2016 deadline set
  16. Climat : accord historique sur la fin des gaz HFC pour faire baisser l’effet de serre, Les Échos, .
  17. Climat : accord historique pour éliminer les gaz HFC, 14 000 fois plus puissant que le CO2, Le Monde, .
  18. EU (2006), Directive 2006/40/EC of the European parliament and of the council of 17 May 2006 relating to emissions from air-conditioning systems in motor vehicles, Official J. EU L., 161:12–18.
  19. Proposal to revise F-gas Regulation, avec nombreux documents [PDF] disponibles.
  20. AFCE Notes Fluides contrefaits [PDF], 3 p., par l'AFCE
  21. Clémentine Thiberge, « Climat : accord historique pour éliminer les gaz HFC, 14 000 fois plus puissant que le CO2 », Le Monde.fr,‎ (ISSN 1950-6244, lire en ligne)
  22. AFCE : Parution de l’étude sur les alternatives aux HFC à fort GWP [1]

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • (en) PNUE (2008), Production and Consumption of Ozone Depleting Substances Under the Montreal Protocol (United Nations Environment Programme, Nairobi, Kenya) (www.ozoneunep.org/Data_Reporting/Data_Access)
  • (en) Mohanraj M, Jayaraj S, Muraleedharan C (2008), Environmental friendly alternatives to halogenated refrigerants —a review, Int. J. Greenhouse Gas Control, 3:109–119.
  • (en) Calm JM (2006), Comparative efficiencies and implications for greenhouse gas emissions of chiller refrigerants, Int. J. Refrigeration, 29:833–841.
  • (en) Van Vuuren DP, Eickhout B, Lucas PL, Den Elzen MGJ (2006), Long-term multi-gas scenarios to stabilise radiative forcing, Energy J. Special., no 3:201–233.
  • (en) Rao S, Riahi K (2006), The role of non-CO2 greenhouse gases in climate change mitigation: Long-term scenarios for the 21th century, Energy J. Special., no 3:177–200.
  • (en) Fenhann J (2000), Industrial non-energy, non-CO2 greenhouse gas emissions, Techn. Forecasting Soc. Change, 63:313–334
  • (en) Stohl A et al. (2009), An analytical inversion method for determining regional and global emissions of greenhouse gases: Sensitivity studies and application to halocarbons, Atmospheric Chemistry and Physics, 9:1597–1620.
  • (en) Hekkenberg M, Schoot Uiterkamp AJM (2007), Exploring policy strategies for mitigating HFC emissions from refrigeration and air conditioning, Int. J. Greenhouse Gas Control, 1:298–308.
  • (en) UNEP (1999), TEAP report: The implications to the Montreal Protocol of the inclusion of HFCs and PFCs in the Kyoto Protocol (United Nations Environment Programme, Nairobi, Kenya)
  • (en) Guus J. M. Velders, A. R. Ravishankara, Melanie K. Miller, Mario J. Molina, Joseph Alcamo, John S. Daniel, David W. Fahey, Stephen A. Montzka, Stefan Reimann, Policy Forum Climate Change Preserving Montreal Protocol Climate Benefits by Limiting HFCs, Science, 24 février 2012, vol. 335, no 6071, p. 922-923, DOI:10.1126/science.1216414 (résumé)