Acidification des océans

De Wikidebrouillard.

Version du 6 avril 2011 à 08:50

Présentation de l'expérience

On sait que les activités humaines (transport, industrie) contribuent à augmenter la concentration de CO2 (dioxyde de carbone) dans l'atmosphère. Et si le CO2 avait aussi un impact sur les océans ?

Matériel

• Fichier:Matériel1.jpg Eau de mer
• Fichier:Matériel2.jpg Eau du robinet
• Fichier:Matériel2.jpg Vinaigre
• Fichier:Matériel2.jpg Bicarbonate de soude
• Fichier:Matériel2.jpg Glace carbonique
• Fichier:Matériel2.jpg Rouge de phénol
• Fichier:Matériel2.jpg 3 Verres
• Fichier:Matériel2.jpg Une ou plusieurs "touillettes"
• Fichier:Matériel2.jpg Un gant
• Fichier:Matériel2.jpg Une cuillère

L'expérience

La manipulation

Préparation des témoins : Prendre deux verres ou béchers. Dans un des deux, verser de l'eau du robinet, puis du bicarbonate de soude. Touiller. Dans l'autre, verser du vinaigre. Rajouter dans les deux récipients quelques gouttes de rouge de phénol. Touiller.

Préparation du récipient observé : Prendre un verre ou un bécher. Y verser de l'eau de mer, puis du rouge de phénol. Touiller. Ajouter, précautionneusement, une cuillère à soupe de glace carbonique.

Que voit-on ?

Lorsqu'on rajoute de la glace carbonique, la couleur de la solution vire assez rapidement du rouge vers le jaune.

Explications

De manière simple

Le rouge de phénol est un indicateur colorimétrique, il permet de voir si une solution est basique ou acide. Le vinaigre est acide, en y ajoutant du rouge de phénol on obtient une coloration jaune. La solution de bicarbonate est basique, elle devient rouge lorsqu'on y ajoute le rouge de phénol. De l'eau de mer mélangée avec du rouge de phénol donne une couleur rouge, donc l'eau de mer est basique. La glace carbonique (CO2 sous forme solide) change d'état au contact de l'eau et libère des molécules de CO2, qui se dissolvent dans l'eau de mer. On remarque que la couleur passe du rouge au jaune, donc la solution s'est acidifiée. On peut conclure que le CO2 acidifie l'eau. C'est le mécanisme du phénomène d'acidification des océans, que l'on observe actuellement.

Allons plus loin dans l'explication

Il existe un échange gazeux permanent entre l'atmosphère et les océans (mais aussi les lacs et les rivières). Une augmentation de la concentration de CO2 dans l'atmosphère rompt un équilibre. Pour tendre à nouveau vers cet équilibre, une partie du CO2 gazeux se dissous dans l'eau. Plusieurs réactions chimiques s'en suivent. Tout d'abord, une molécule de CO2 se combine avec une molécule d'eau en formant une molécule d'acide carbonique (CO₂ + H₂0 -> H₂CO₃). Cet acide, instable, se dissocie directement en un ion H⁺ (qui augmente l'acidité de l'eau) et en un ion bicarbonate (HCO₃^-). L'ion H⁺ ainsi libéré tend à s'associer avec un ion carbonate (CO₃^2-) présent dans l'eau pour former un ion bicarbonate (H⁺ + CO₃^2- -> HCO₃^-). Donc la concentration en ions carbonate de l'eau de mer diminue de plus en plus, et l'acidité augmente, autrement dit, le pH diminue. Les organismes calcifiés, c'est à dire ceux qui sont protégés par une coquille, une carapace ou un squelette en calcaire (aussi appelé carbonate de calcium), comme par exemple les crustacés, coquillages mais aussi certaines algues, utilisent ces ions carbonate pour créer leurs protections en calcaire. C'est la calcification : Ca²⁺ + CO₃^2- -> CaCO₃). S'il y a moins d'ions carbonate dans l'eau (à cause de l'augmentation de la quantité de CO2), leurs coquilles deviennent plus fragiles, ils mettent plus de temps à la construire, il y a moins d'individus... Les conséquences sur l'ensemble des écosystèmes peuvent être très graves.

Applications : liens avec le quotidien

Le phénomène d'acidification des océans est étudié par de nombreux scientifiques depuis plusieurs années. C'est une autre conséquence, dramatique pour l'environnement, de l'excès de CO2 dans l'atmosphère, qui est aussi en partie responsable du réchauffement climatique (avec d'autres gaz à effet de serre).

L'acidification des océans a entrainé une diminution du pH de l'eau de mer, qui est en moyenne 30 % plus acide (ou moins basique) aujourd'hui que dans les années 1800. On observe déjà un impact sur les organismes calcifiés : disposant de moins d'ions carbonates, ils ont plus de difficultés à fabriquer leurs structures calcaires. Bien que l'eau de soit toujours basique (son pH est en moyenne 8,1), sa diminution de pH et de la concentration en carbonates sur une si faible échelle de temps peut gravement perturber la physiologie des organismes. On a par exemple constaté un ralentissement de la croissance des huîtres ou des moules, ce qui affecte aussi les élevages. Dans certaines régions du globe, l'eau de mer est devenue corrosive pour de petits organismes calcifié du plancton, comme les ptéropodes, qui représentent la base des chaînes alimentaires.

Ce phénomène d'acidification des océans se poursuit et s'accélère puisque les chercheurs estiment que d'ici à 2100, le pH de l'eau de mer devrait encore diminuer de 0,2 à 0,4 unités pH, soit un triplement de l'acidité. Les conséquences sur les organismes marins, et par conséquent l'environnement, mais aussi l'économie (conchyliculture, pêche) risquent donc de s'aggraver. La voie la plus logique pour enrayer le phénomène serait de s'attaquer directement à sa cause, en limitant la production de CO2 par les activités humaines, ce qui permettrait également de freiner le réchauffement climatique. Or le CO2 produit par l'homme est issu de la combustion de sources d'énergie fossiles (pétrole, charbon et gaz). Le recours à des sources d'énergie ne produisant pas de CO2 semble donc indispensable.

Lieux propices à sa réalisation

Un labo de physique/chimie dans un collège ou lycée (la glace carbonique peut être difficile à trouver cependant). L'expérience peut être réalisée à la maison avec quelques précautions simples (éviter le contact de la peau avec la glace carbonique en portant des gants épais, protéger la table car le colorant tache...). Le rouge de phénol est vendu dans le commerce pour vérifier l'acidité de l'eau des piscines.

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