Avec la participation de chercheurs de l'Empa, deux études internationales publiées aujourd'hui dans la revue Nature montrent que les niveaux d'émissions de CFC-11, l'un des nombreux produits chimiques chlorofluorocarbonés (CFC) autrefois largement utilisés dans les réfrigérateurs et les mousses isolantes, sont à nouveau en baisse – moins de deux ans après que leur résurgence choquante suite à une production crapuleuse suspectée dans l'est de la Chine ait été largement rendue publique.

"Ces résultats sont une bonne nouvelle et, espérons-le, marquent la fin d'une période inquiétante de violations apparentes de la réglementation", déclare Luke Western, de l'université de Bristol, coauteur de l'une des études. "Si les émissions étaient restées aux niveaux significativement élevés que nous avons trouvés, il aurait pu y avoir un retard, peut-être de plusieurs années, dans le rétablissement de la couche d'ozone. De plus, comme le CFC-11 est également un puissant gaz à effet de serre, les nouvelles émissions contribuaient au changement climatique à des niveaux similaires à ceux des émissions de CO₂ d'une mégalopole".

Gosan measurement station is part of the AGAGE monitoring network – on Jeju Island in South Korea. Measurements from this station were used in the study to quantify emissions from China. Image: KMA/NIMA

La production de CFC-11 a été interdite au niveau mondial en 2010 dans le cadre du protocole de Montréal (voir encadré), un traité international historique qui a imposé l'élimination progressive des substances appauvrissant la couche d'ozone. Par la suite, les émissions de CFC-11 auraient dû diminuer régulièrement. Cependant en 2018, une hausse inattendue des émissions remontant à 2013 a été constatée par des scientifiques, suscitant l'inquiétude quant à la reprise de la production de cette substance interdite, en violation évidente du Protocole de Montréal. Cette substance a donc été surveillée de très près, et certains des mêmes scientifiques de 2018 sont maintenant à l'origine de la récente découverte plus rassurante.

Le premier signe de quelque chose de fâcheux a été décelé par une équipe internationale de surveillance atmosphérique dirigée par Steve Montzka de l'Administration nationale américaine des océans et de l'atmosphère (NOAA). L'équipe a remarqué que depuis 2013, la concentration de CFC-11 avait diminué plus lentement que prévu, ce qui indique clairement une reprise des émissions. Leurs résultats ont suggéré qu'une partie de l'augmentation provenait de l'Asie de l'Est. Ces résultats inattendus ont été confirmés l'année suivante par un réseau de mesure mondial indépendant, l'Expérience avancée sur les gaz de l'atmosphère du globe (AGAGE ; voir encadré). Ainsi, les données mondiales suggéraient clairement de nouvelles émissions. La question restait de savoir où exactement?

La réponse se trouvait dans les mesures effectuées par AGAGE et les stations de surveillance affiliées qui détectent l'air pollué des régions voisines. En utilisant les données des stations coréennes et japonaises, il est apparu qu'environ la moitié de l'augmentation des mesures mondiales provenait de certaines régions de l'est de la Chine. "Nous avons estimé que jusqu'à environ 100000 tonnes de CFC-11 ont été nouvellement incorporées dans les mousses en Chine au cours des sept dernières années. Cela correspondrait à un train de marchandises de 50 km de long rempli de cette substance", explique Stefan Reimann de l'Empa, le Laboratoire fédéral suisse pour la science et la technologie des matériaux, co-auteur de l'étude de 2019 ainsi que de l'une des deux nouvelles études.

Une enquête plus approfondie menée par des médias et des militants écologistes a révélé l'utilisation du CFC-11 dans la fabrication de mousses isolantes en Chine. Les autorités chinoises en ont pris note, et lors des réunions du protocole de Montréal en 2018 et 2019, elles ont confirmé que certaines substances interdites appauvrissant la couche d'ozone avaient été identifiées lors d'inspections d'usines, mais seulement en très petites quantités par rapport à celles déduites des données atmosphériques. Selon leurs rapports, des arrestations, des saisies de matériel et la démolition d'installations de production ont eu lieu.

Les équipes scientifiques ont continué à surveiller de près les niveaux atmosphériques, et les dernières preuves, rapportées dans les deux nouveaux articles de Nature sur les émissions mondiales de CFC-11 et les émissions de la Chine orientale, indiquent que ces efforts ont entraîné une baisse spectaculaire des émissions. "Cette nouvelle analyse montre l'importance d'une validation indépendante des traités internationaux sur l'environnement. Sans les mesures effectuées dans cette région du monde, il n'aurait pas été possible de localiser les émissions pour les attribuer à cette région spécifique", déclare M. Reimann, ajoutant qu'il existe encore de grandes parties du monde qui ne sont pas couvertes par des mesures similaires.

Pour quantifier l'évolution des émissions à l'échelle régionale, les scientifiques ont comparé les améliorations de la pollution observées dans les données de mesure coréennes et japonaises à des modèles informatiques simulant le transport du CFC-11 dans l'atmosphère. Avec les données mondiales, ils ont utilisé un autre type de modèle qui a quantifié le changement des émissions nécessaire pour correspondre aux tendances mondiales observées en matière de concentration de CFC-11.

Les émissions de CFC-11 ont considérablement augmenté dans le nord-est de la Chine entre 2008-2012 et 2014-2017, et sont revenues à ces niveaux antérieurs en 2019. Les émissions sont concentrées dans les provinces chinoises du Shandong et du Hebei. Image : Observatoire de la Terre AGAGE/NASA http://earthobservatory.nasa.gov

Tant à l'échelle régionale que mondiale, les résultats sont frappants: les émissions ont diminué de milliers de tonnes par an entre 2017 et 2019. En fait, l'équipe estime que cette baisse récente est comparable, voire supérieure, à l'augmentation initiale, ce qui constitue un revirement remarquable.

Bien que les résultats suggèrent qu'une action rapide en Chine orientale et dans d'autres régions du monde a probablement permis d'éviter un retard important dans la reconstitution de la couche d'ozone, toute production non signalée aura un impact environnemental persistant. Et comme les émissions de CFC-11 estimées pour l'est de la Chine ne pourraient pas rendre compte de l'ensemble des émissions mondiales déduites, des voix s'élèvent pour demander un renforcement des efforts internationaux visant à traquer et localiser les futures régions émettrices.

Le protocole de Montréal est un accord entre pays visant à protéger la couche d'ozone de la Terre, qui protège la planète des rayons UV. Il a été signé en 1987 et est entré en vigueur en 1989. Il a été ratifié par 196 pays et par l'UE, ce qui en fait le premier traité universellement ratifié dans l'histoire des Nations unies. L'Expérience avancée sur les gaz de l'atmosphère globale (AGAGE) a été créée en 1990, bien que les programmes précédents remontent à 1978. Un consortium de 11 centres de recherche du monde entier, dont l'Empa, effectue des mesures de plus de 50 gaz émis dans l'atmosphère par les activités humaines qui contribuent au réchauffement de la planète et/ou à l'appauvrissement de la couche d'ozone.

Conséquence directe de ces constatations, les parties du protocole de Montréal prennent actuellement des mesures pour identifier, localiser et quantifier toute émission future inattendue de substances réglementées en étendant la couverture des mesures atmosphériques dans des régions clés du globe. Ce qui s'applique au CFC-11 s'applique également à d'autres gaz synthétiques, comme le démontre une autre étude récente de l'Empa, publiée dans la revue PNAS. Ces conclusions soulignent la nécessité d'être à l'affût avant que de nouvelles menaces environnementales ne se développent à grande échelle (voir encadré).

De plus, selon Stephan Henne de l'Empa, également co-auteur d'une des nouvelles études: "Cette méthode de contrôle des émissions pourrait s'avérer très utile lorsque, dans un avenir proche, plusieurs pays devront réduire considérablement leurs émissions de gaz à effet de serre en raison de leurs engagements dans le cadre de l'accord de Paris". La communauté scientifique travaille actuellement sur des systèmes d'observation et de modélisation qui permettront une estimation indépendante des émissions des principaux gaz à effet de serre au niveau national, ajoute-t-il, ce qui favorisera la confiance mutuelle entre les pays signataires.

Une équipe internationale de scientifiques, dirigée par Martin Vollmer de l'Empa, a repéré dans l'atmosphère trois nouveaux produits chimiques qui appauvrissent la couche d'ozone, et publié cette découverte dans un récent numéro de PNAS. L'équipe a analysé des échantillons d'air recueillis dans le monde entier par le réseau de stations de mesure AGAGE. L'équipe a trouvé un composé hydrochlorofluorocarboné, le HCFC-132b, qui n'avait jamais été détecté auparavant dans l'atmosphère. En examinant les échantillons d'air archivés, le HCFC-132b est apparu pour la première fois il y a environ 20 ans. Depuis lors, les concentrations atmosphériques de ce produit chimique, qui semble provenir d'usines d'Asie de l'Est, n'ont cessé d'augmenter. L'apparition de cette substance reste cependant mystérieuse: il n'y a jusqu'à présent aucune application pratique connue pour le HCFC-132b. En septembre 2020, le trou dans la couche d'ozone au-dessus de l'Antarctique a atteint des proportions historiques avec une taille de près de 25 millions de kilomètres carrés. (Image: NASA)