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dehors de toute idéologie
Respiration humaine et CO2
Un faux problème
Novembre 2021
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Une erreur répandue
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Il est parfois fait allusion au dioxyde de carbone relâché dans
l'atmosphère par la respiration humaine.
Ainsi "Futura-Sciences" (1) annonce 4% de CO2 dans le volume d'air
expiré en se référant à "The Globe Program" (2) qui se réfère
lui-même à un article émanant d'une faculté de médecine d'Arabie
Saoudite (3) qui se réfère à ...ses propres auteurs. Inutile de
chercher dans Wikipedia ni ailleurs une autre valeur, on
trouvera toujours la même information FAUSSE
répétée à l'infini, y compris dans les manuels scolaires et les
guides pédagogiques de l'éducation nationale (4).
Les auteurs dans l'erreur qui se basent sur cette valeur
annoncent ainsi tous une quantité de CO2 expiré par un humain de
700 g à 900 g de CO2 par jour et par personne ce qui
représenterait pour l'humanité entière 4 ou 5% du CO2 anthropique.
C'est un bel exemple d'erreur
universelle qui repose pourtant sur un consensus |
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La source fiable
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C'est vers la médecine anesthésique et la capnométrie (5)(6)(7) qu'Il faut
se tourner pour en savoir plus. La teneur de 4% à 5% de CO2 est
atteinte seulement en fin d'expiration (figure 1), quand l'air
provenant des premières alvéoles pulmonaires qui ont participé
aux échanges gazeux avec le sang est expiré. L'air du début de
l'expiration provient de la cavité buccale et des bronches qui
contenaient encore l'air pur de fin d'inspiration.
On peut mesurer alors le EtCO2 (End-tidal carbon dioxide : CO2
de fin d'expiration) pour piloter par exemple une anesthésie ou
une situation critique en évitant de multiples prélèvement
sanguins pour la mesure directe du PaCO2 artériel qui doit être
parfois surveillé pour éviter des incidents graves
(embolie,...). |
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Au repos, un homme adulte respirerait environ 0,5 litre d'air 17
fois par minute, soit presque 10 litres par minute, 12 m3 par
jour. L'expiration au repos est partielle et l'air chargé en
CO2 des alvéoles pulmonaires modérément évacué. (En cas
d'essoufflement, l'expiration poussée est plus efficace que
l'inspiration forcée). Pendant un effort la respiration
s'amplifie d'abord puis ensuite s'accélère (Figure 2). Un grand
sportif pourrait ainsi expirer 10 fois plus de CO2 en plein
effort qu'au repos.
La vérification
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Pour en avoir le coeur net et suppléer au manque d'études du CO2
global expiré, nous avons procédé à nos propres mesures (8).
Ainsi, un homme adulte au repos expirait de l'air à 3 600 ppmv
de CO2 (0,36%). La valeur monte à 4 300 ppmv avec une expiration plus
poussée et après une courte apnée. Un homme au repos produirait
alors 77 g de CO2 par jour. De façon très arbitraire, on
retiendra 150 g par jour, soit 55 kg par an (ou 28 m3 de CO2
pur), en moyenne par individu en tenant compte de ceux et celles
qui travaillent dur mais aussi des bébés, des inactifs, de ceux
qui dorment et de ceux et celles qui bougent peu. |
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La contribution de l'humanité à la production de CO2 par sa
propre respiration peut-être ainsi évaluée approximativement à
0,43 milliards de tonnes par an, soit
1,00 % de la production industrielle
totale en 2019 qui était l'année à la production la plus élevée.
Certains ont tenté une évaluation du CO2 expiré par le biais de la
consommation alimentaire (2) en calculant sur la base de 2 000
calories par individu par jour mais sans tenir compte des bébés,
des nombreux sous-alimentés, des femmes ni même du pouvoir
calorifique résiduel et de la teneur en carbone des excréments
humains qui est très loin d'être négligeable puisqu'ils peuvent
être utilisés à des fins diverses incluant la production
significative de biométhane.
L'Homme s'inscrit dans le
cycle naturel durable - De toute façon, la nature
recycle sans fin tout ce qui vit. Tous les calculs sur la respiration
humaine ou animale sont donc vains et inutiles. La photosynthèse fixe
du CO2 sous forme de biomasse qui un jour ou l'autre, et masse
pour masse, intégralement, est relarguée dans l'atmosphère sous
forme de CO2 après décomposition. Ceci a lieu via la
nourriture et la digestion associées à la respiration des
animaux supérieurs, humains compris, tout au long de leur vie, ou
via la décomposition finale des résidus et des cadavres qui clôt
les cycles, aussi bien dans le règne végétal qu'animal. Que ce
soit par les végétaux ou par les animaux, le CO2 est produit,
absorbé, ré-émis indéfiniment selon un cycle naturel sans fin,
de façon "durable" dirait-on aujourd'hui.
La respiration humaine et animale (cheptels, hors animaux
sauvages, oiseaux, insectes,...) ne représente que quelques % de
la respiration hétérotrophe* naturelle, globale, des sols de la
planète (9).
Les animaux domestiques, notamment les herbivores, ne
sont qu'une étape intermédiaire du cycle. Cesser leur
élevage et cesser de boire du lait ou de manger de la
viande ne changera strictement rien à l'équilibre
complet du cycle. De la même façon, les forêts
émettent, par décomposition au sol des débris divers,
autant de CO2 qu'elles en absorbent par croissance
des plantes et des arbres. |
*
Dans les sols, la respiration
hétérotrophe est
le processus avec émission de CO2 qui permet la
décomposition des résidus de cultures et de la matière
organique du sol sous l'action
des micro-organismes qui y vivent. |
Capturer du CO2 par les arbres ne peut être efficace
qu'en conservant indéfiniment le bois à l'abri des
décompositions ; par exemple sous forme de charpentes
(hors incendies !) ou de meubles, de statues,... C'est
ce qu'a réalisé à sa manière la nature en emprisonnant
dans les couches géologiques des végétaux ayant capturé
des masses gigantesques de CO2, de carbone. Après des
dizaines de millions d'années on les a retrouvés sous
forme de pétrole ou de charbon.
Depuis les ères géologiques, la teneur en CO2 de
l'atmosphère qui était 10 fois plus élevées
qu'aujourd'hui n'a ainsi cessé de diminuer. A terme, le
risque serait que la vie végétale s'étiole sur terre et
la vie en général. Quand les agriculteurs sous serres
doublent la teneur en CO2 pour améliorer leur
production, il n'est peut-être pas ridicule de recycler
dans l'air une petite partie du CO2 qui a été piégé au
cours des millénaires ? |
Le CO2 n'est toxique qu'à haute concentration
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Liens consultés en novembre 2021
1 - Futura-Sciences
https://www.futura-sciences.com/planete/questions-reponses/rechauffement-climatique-respiration-humaine-contribue-t-elle-rechauffement-climatique-14867/
2 -
The Globe Program
Scientist’s Blog
https://www.globe.gov/explore-science/scientists-blog/archived-posts/sciblog/2008/08/11/release-of-carbon-dioxide-by-individual-humans/comment-page-1/index.html
3 -
Gamal Ejaimi, Sittelnissa Saeed,
Faculty of Medicine, King Khalid University, Abha,
Kingdom of Saudi Arabia
https://www.researchgate.net/publication/311865509_An_Introduction_to_Airway_Assessment_and_Management_Concise_Airway_Anatomy_and_Pathophysiology
4 -
https://www.dsden53.ac-nantes.fr/vie-pedagogique/ressources-pedagogiques/culture-scientifique/malle-50-etude-de-la-respiration-602033.kjsp
Lien disparu en mai 2022
5 - Le monitorage du CO2 expiré, F. VERSCHUREN, N. DELVAU,
F. THYS - 2009
https://sofia.medicalistes.fr/spip/IMG/pdf/Le_monitorage_du_CO2_expire_de_la_theorie_a_la_pratique.pdf
6 - NIKOLAOS M. TSOUKIAS, ZIAD TANNOUS, ARCHIE F. WILSON, AND
STEVEN C. GEORGE, 1998, Department of Chemical and Biochemical
Engineering and Materials Science and 2Division of Pulmonary and
Critical Care, Department of Medicine, University of California
at Irvine, Irvine, California 92697-2575
https://journals.physiology.org/doi/full/10.1152/jappl.1998.85.2.642
7 - Monitorage du CO2 expiré Capnometry C. Soltner, J.
Huztinger, L. Beydon, Angers, 2003
https://www.srlf.org/wp-content/uploads/2015/11/0401-Reanimation-Vol13-N1-p062_070.pdf
8 - Expirations contrôlées dans un sac souple transparent contenant
un détecteur de CO2
9 - Global patterns of human and livestock respiration, Qixiang
Cai, Xiaodong Yan, Yafei Li & Leibin Wang, in NATURE, 2018
https://www.nature.com/articles/s41598-018-27631-7
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