Les produits chimiques appauvrissant la couche d'ozone, tels que le tétrachlorure de carbone (CCl₄) ou certains chlorofluorocarbures (CFC), ne sont certes plus utilisés dans les réfrigérateurs et les mousses, mais ils continuent de servir de matières premières pour les réfrigérants et les plastiques modernes dans les processus industriels. Jusqu'à présent, ces produits chimiques dits « de base » échappaient aux accords internationaux, car les quantités produites et les taux de pertes étaient largement sous-estimés.
Des chercheurs de l'Empa, en collaboration avec des groupes de recherche internationaux, ont désormais pu démontrer, à l'aide de mesures mondiales, qu'environ trois à quatre pour cent de ces substances s'échappent dans l'atmosphère lors de leur production et de leur transformation. De plus, leur utilisation s'est considérablement intensifiée au cours des dernières décennies. Dans une étude publiée dans « Nature Communications », ils ont calculé que la couche d’ozone mettrait ainsi environ sept ans de plus à se reconstituer que ce qui était supposé jusqu’à présent – à moins que les émissions ne soient réduites. « Ces substances ne sont pas seulement destructrices d’ozone, elles sont aussi très nocives pour le climat. Une réduction des émissions serait bénéfique à la fois pour la couche d’ozone et pour le climat », explique Stefan Reimann, chercheur en atmosphère à l’Empa et auteur principal de l’étude.

Les mesures montrent des émissions plus élevées

Lorsque le Protocole de Montréal a été négocié dans les années 1980, puis renforcé par la suite, cela a conduit à une interdiction mondiale des substances appauvrissant la couche d’ozone dans les produits de consommation courante. Les produits chimiques de base en étaient toutefois exemptés. En effet, l’industrie partait alors du principe que seuls environ 0,5 % des quantités produites s’échappaient dans l’atmosphère et que l’utilisation de ces substances diminuerait à long terme. « Mais cette estimation n’est plus valable depuis longtemps », explique Stefan Reimann. « Les produits chimiques de base sont aujourd’hui libérés en quantités accrues lors de la production, du transport et de la transformation, et les quantités actuellement produites sont nettement supérieures à ce que l’on supposait il y a 30 ans. »
Ces nouvelles conclusions s’appuient sur des mesures atmosphériques mondiales issues de réseaux internationaux tels que l’«Advanced Global Atmospheric Gases Experiment» (AGAGE), dont fait également partie la station de mesure de l’Empa située au Jungfraujoch. Comme de nombreuses substances appauvrissant la couche d’ozone restent dans l’atmosphère pendant des décennies, leurs concentrations permettent de tirer des conclusions sur les émissions mondiales. « Nous mesurons les concentrations de ces substances dans l’atmosphère. En fonction de leur durée de vie, nous pouvons calculer dans quelle mesure elles devraient en réalité diminuer. Si ce n’est pas le cas, cela signifie que des émissions continuent d’avoir lieu », explique Martin Vollmer, chercheur à l’Empa et coauteur de l’étude.
La comparaison de ces mesures avec les chiffres de production officiellement déclarés par les différents États montre qu’aujourd’hui, en moyenne, trois à quatre pour cent des quantités de matières premières produites se retrouvent dans l’atmosphère – bien plus que des valeurs initialement supposées. Pour le tétrachlorure de carbone, particulièrement nocif pour la couche d’ozone, les taux d’émission dépassent même les quatre pour cent.

Pourquoi l'utilisation augmente

Les émissions augmentent toutefois non seulement en raison de pertes plus importantes lors de la production, mais aussi parce que l'utilisation globale de matières premières chimiques est en hausse – d'environ 160 % depuis l'an 2000. Une partie de ces matières premières a d'abord été utilisée pour la fabrication d'hydrofluorocarbures (HFC), qui ont été introduits comme substituts des réfrigérants après l'interdiction des CFC. Ces substituts s'étant par la suite révélés être de puissants gaz à effet de serre, ils sont aujourd'hui progressivement remplacés dans le cadre de l'amendement dit « de Kigali ». Ils sont de plus en plus remplacés par des hydrofluoro-oléfines (HFO), qui ont certes peu d'impact sur le climat, mais dont la fabrication nécessite à nouveau l'utilisation de produits chimiques de base appauvrissant fortement la couche d'ozone.
À cela s’ajoute une utilisation en forte croissance dans l’industrie des polymères – par exemple pour la fabrication de polymères fluorés tels que le téflon (PTFE) ou le polyfluorure de vinylidène (PVDF), un matériau important dans les batteries lithium-ion des voitures électriques. « Les quantités de matières premières ne diminuent pas, mais continuent d’augmenter, au moins dans les années à venir », explique Stefan Reimann.

La couche d'ozone et le climat sont affectés

Sur la base de ces évolutions, l'équipe de recherche internationale a calculé différents scénarios pour l'avenir. Elle a notamment comparé les taux d’émissions initialement supposés très faibles avec les valeurs mesurées aujourd’hui issues de l’utilisation de matières premières chimiques. La référence utilisée est l’indice établi en 1980, année où l’appauvrissement de la couche d’ozone a été clairement observé pour la première fois. Jusqu’à présent, on partait du principe que cet état initial de la couche d’ozone serait rétabli vers 2066. Les nouveaux calculs montrent toutefois que si les émissions de matières premières restent au niveau actuel, cette date sera repoussée d’environ sept ans. La couche d’ozone stratosphérique ne se serait donc complètement reconstituée qu’aux alentours de 2073. La marge d’incertitude de cette estimation s’étend de six à onze ans.
Or, les produits chimiques utilisés comme matières premières ne se contentent pas d'endommager la couche d'ozone ; ils agissent également comme de puissants gaz à effet de serre. Si rien ne change, ces émissions supplémentaires nuisibles au climat atteindront, d'ici le milieu du siècle, environ 300 millions de tonnes d'équivalent CO₂ par an – un chiffre comparable aux émissions annuelles actuelles de CO₂ d'un pays comme l'Angleterre ou la France. Une réduction de ces émissions présenterait donc un double avantage.
Selon Stefan Reimann, la question de savoir si ces émissions seront réduites à l’avenir par des limites d’émissions contraignantes ou par une limitation ciblée des substances particulièrement problématiques relève en fin de compte d’une décision politique. Même si le Protocole de Montréal reste considéré comme l’un des plus grands succès de la politique environnementale internationale, il devrait être régulièrement réexaminé à la lumière des nouvelles connaissances scientifiques et, le cas échéant, adapté. « Le Protocole de Montréal a été couronné de succès parce que la science, la politique et l’industrie ont collaboré étroitement. Une telle collaboration est à nouveau décisive aujourd’hui pour relever de nouveaux défis », déclare Stefan Reimann.