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Combien de CO2 absorbe un arbre ?

Combien de CO2 absorbe un arbre ?

Quelle quantité de CO2 un arbre planté absorbe-t-il, c’est une question que beaucoup se posent, à laquelle peu savent répondre. On trouve en effet des chiffres, mais qui sont peu démontrés et rarement expliqués. Bien sûr, la réponse est complexe et on ne peut avancer un chiffre unique pour toutes les essences d’arbres sous toutes les latitudes. Il est toutefois possible de donner des pistes tangibles et des chiffres fiables. Voici ce que EcoTree peut vous expliquer.

Le stockage du carbone dans l'arbre

La capacité de stockage de carbone n’est pas la même pour toutes les essences d’arbres, dont la masse varie d’environ 400 kg/m3 pour un peuplier ou un pin Weymouth à 1000 kg/m3 pour un charme, un buis ou un olivier, et même 1400 kg/m3 pour des bois d’ébène, (sachant que les bois dont la masse volumique dépasse 1000 kg/m3 ne flottent pas). La composition chimique du bois varie peu selon les essences, et se répartit globalement ainsi : carbone 50%, oxygène 42%, hydrogène 6%, azote 1%, matières minérales 1%. La cellulose, qui est le composant majeur des parois cellulaires, représente 50 à 80% du bois chez toutes les essences feuillues ou résineuses. Elle se compose de molécules de glucoses enchaînées (C6H10O5)n. Le glucose, l’arbre le fabrique indirectement par le processus de photosynthèse : en absorbant du CO2 de l’air par les stomates de la feuille, il le transforme dans ses cellules en glucides par une réaction chimique qui met en jeu l’eau absorbée par les racines et l’énergie solaire captée par la chlorophylle, en relâchant l’oxygène. C’est par la suite que l’amidon créé par les glucides se décompose en sucres : glucoses, fructoses, saccharoses, etc.
Ainsi, pour produire 1 m3 de bois, un arbre épure de son CO2 près d’un million de m3 d’air*, sachant que le CO2 ne représente que 0,03 à 0,04% de la composition de l’air.

La place de l’eau dans l’arbre

Si le carbone représente près de la moitié de la matière de l’arbre, l’eau, sous différentes formes, en est également un constituant essentiel. Sa présence est variable, en fonction du taux d’humidité dans l’air et de l’essence de l’arbre. Pour une part, elle est présente dans la composition des fibres, c’est l’eau liée, qui représente 30% maximum de la masse du bois. Il y a également l’eau de constitution, qui entre dans la composition chimique des molécules du bois, et dont l’élimination entraîne la destruction du bois, notamment par le feu. Enfin, l’eau libre que l’on retrouve dans le bois vert et qui s’échappe lors du séchage du bois. La quantité de celle-ci varie beaucoup selon les saisons, l’essence, l’emplacement géographique, etc. L’humidité du bois varie, selon l’essence, de 60 à 200%. Une grume de peuplier qui vient d’être abattue a ainsi un taux d’humidité de 200%, l’arbre contenant deux fois plus d’eau que de matière ligneuse.

Déterminer la quantité de carbone dans le bois

Pour calculer la quantité de CO2 stockée dans un arbre, il faut d’abord connaître sa masse sèche, c’est-à-dire la masse de bois, moins la masse d’eau contenue dans le bois, dont environ 20% est contenue dans les racines. Une fois que l’on connaît la masse sèche du bois, on sait qu’un peu moins de la moitié de la matière sèche de l’arbre se constitue de carbone. Les chiffres généralement avancés sont de 50% de carbone pour la matière sèche de l’arbre, mais ils sont un peu surévalués. Dans sa thèse de doctorat présentée en 2005 devant l’Ecole Nationale du Génie Rural des Eaux et Forêts (ENGREF, AgroParisTech)*, Patrick Vallet démontre que le taux de carbone moyen d’un arbre est de 47,5% de la matière sèche. Adam R. Martin et Sean C. Thomas en arrivent à la même conclusion, dans leur étude publiée en 2011* à la suite de l’analyse du carottage de 59 essences forestières panaméennes provenant d'une même zone géographique. Variant de 41,9 à 51,6%, ils en concluent que la moyenne est d’un peu plus de 47,4% de carbone dans le bois.

Calculer la quantité de CO2 dans l’arbre

Sachant cela, nous pouvons avancer qu’un kilogramme de bois sec contient 475 grammes de carbone. Or, selon les rapports des masses molaires, il faut 1 kg de carbone pour obtenir 3,67 kg de CO2 : C = 12, O = 16, CO2 = 44, donc 44/12 = 3,67.
Par conséquent, si nous prenons le cas d’un arbre de 1000 kg dont l’humidité est de 100%, il sera composé de 500 kg d’eau et de 500 kg de bois sec. Sur les 500 kg de bois sec, un peu moins de la moitié (47,5%) est composée de carbone, ce qui représente 237,5 kg de carbone. Pour fabriquer ce carbone, l’arbre a ainsi absorbé 237,5 X 3,67 = 871,625 kg de CO2.
La question est maintenant de connaître l’âge de l’arbre pour déterminer la quantité de CO2 qu’il a absorbée chaque année. Si l’on considère que l’arbre pèse une tonne sur pied, racines comprises, on peut lui donner approximativement vingt ans. En ce cas, il aura absorbé 43,5 kg de CO2/an.

Des mesures aléatoires et approximatives

Nous le voyons, il y a là des approximations, car tous les arbres n’absorbent pas autant de CO2 au cours de leur vie, et selon qu’ils sont d’essence différente. Ainsi, certains résineux poussent beaucoup plus vite que certains feuillus et absorbent beaucoup plus de CO2. Mais, comme leur vie est plus courte, ils stockent finalement moins de CO2 au cours de leur existence, c’est encore ce que démontre Patrick Vallet dans sa thèse, en s’interrogeant sur la pertinence du remplacement de forêts de feuillus par des forêts de résineux, dans l’optique de la lutte contre le réchauffement climatique.

Pendant les premières décennies suivant l’installation du peuplement, écrit-il, la plus forte productivité des résineux engendrerait systématiquement un stockage de carbone supérieur pouvant atteindre 111 tC/ha en 55 ans dans le cas le plus favorable. Mais ce surstockage serait de courte durée car les révolutions des résineux sont plus courtes, le carbone aurait un retour à l’atmosphère beaucoup plus rapide, et l’on observerait alors ensuite une inversion de cette tendance.

Par ailleurs, les scientifiques débattent encore pour savoir si les arbres absorbent plus de CO2 au cours de leur jeunesse, comme il est souvent prétendu, car leur croissance est plus rapide, ou au cours de leur vieillesse, comme une étude publiée dans la revue Nature en 2014 tend à le démontrer, parce que leur masse volumique est plus importante.

Un arbre absorbe plus de 30 kg de CO2 par an

Compte-tenu de ces calculs, qui prennent en compte certaines variables, on estime qu’un mètre cube de bois (un stère), absorbe un peu moins d’une tonne de CO2. Cela se calcule ainsi : le bois résineux a une densité d'environ 0,4 à 0,5, ce qui revient à dire que 1 m3 de bois pèse environ 0,5 tonne, 1 kg de bois sec correspondant à un peu moins de 500 grammes de carbone (47,5% de sa masse).

Le calcul est donc : 0,5 kg de carbone X 0,5 tonnes de bois X 3,67 grammes de CO2 = 0,92 t de CO2/m3 de bois. Le Vade Mecum du forestier affirme que 0,8 tonnes de CO2 sont substituées à l’air pour l’utilisation d’un mètre cube de bois utilisé en construction, ce qui semble un chiffre plus proche de la réalité.
Au bout du compte, la plupart des chiffres avancés sont à prendre avec de grandes précautions, mais ils donnent une fourchette moyenne de 20 à 50 kg de CO2 absorbés par arbre et par année.

Tous les arbres sont efficaces pour absorber le CO2

Notre calcul nous a donné le chiffre de 43,5 kg de CO2 absorbé par an pour un arbre d’une tonne, dont nous avons arbitrairement estimé qu’il était âgé de 20 ans et contenait 100% d’eau, ce qui est la moyenne haute d'humidité pour un chêne ou un hêtre à l’abattage. C’est toutefois un calcul plausible, sachant que l’ONF estime qu’un hêtre de 30 mètres de haut et de 80 cm de diamètre au pied pèse de l'ordre de 10 tonnes (moins les racines), et que, pour atteindre une telle taille et être coupé, il doit être âgé d’environ 150 ans.
Prenant la fourchette basse, nous pouvons donc raisonnablement affirmer qu’un arbre absorbe 30 kg de CO2/an, sachant que ce n’est qu’une moyenne et que chaque essence est particulière, que sa capacité d’absorption de CO2 varie selon l’âge, le climat, la luminosité et la nature du sol.

Ainsi, nous le voyons, toutes les essences d’arbres croissent en absorbant une part non négligeable de CO2, et leur différence fait leur force, sachant que certains en absorbent davantage au cours de leur jeune âge mais le stockent à moins long terme. Il est évident, pour cette raison, que le meilleur moyen de réduire notre empreinte carbone et de limiter le changement climatique est de planter et d’entretenir des forêts mélangées, où les essences soient adaptées à leur milieu. La croissance des arbres, par le stockage de dioxyde de carbone, réduit nos émissions de gaz à effet de serre, et nous devons agir à la fois sur le court et sur le long terme.

 

* Vade-mecum du forestier, p. 67, XIVe édition, 2016, Société forestière de Franche-Comté et des Provinces de l’Est

* La thèse de Patrick Vallet est intitulée Impact de différentes stratégies sylvicoles sur la fonction”puits de carbone” des peuplements forestiers. Modélisation et simulation à l’échelle de la parcelle

* Adam R. Martin et Sean C. Thomas, A Reassessment of Carbon Content in Tropical Trees

 

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