CO2 : c'est quoi le dioxyde de carbone, quels effets santé ?

Le CO2 (dioxyde de carbone) est un gaz produit par la respiration et par des sources de combustion. Dehors, il est considéré comme un gaz à effet de serre. Il emprisonne la chaleur et participe au réchauffement de la planète.

CO2 : c'est quoi le dioxyde de carbone, quels effets santé ?
© malp - stock.adobe.com

Le CO2 correspond à la formule chimique du dioxyde de carbone, aussi appelé gaz carbonique. Il se trouve à l'état naturel dans l'atmosphère et est indispensable à la vie. Quel est le rôle du CO2 ? Où le trouve-t-on et à quels niveaux ? Quels sont ses effets sur la santé ? Est-ce un polluant ? Réponses avec le Dr Fabien Squinazi, Médecin biologiste et Président de la Commission spécialisée "Risques liés à l'environnement" du Haut Conseil de la santé publique. 

Définition : c'est quoi le CO2 ?

Le CO2 est un des gaz les plus importants de la planète car il permet la vie. Les êtres vivants rejettent du CO2 par leur respiration. Les activités humaines sont des sources d'émission de CO2 et les plantes en absorbent (à travers le processus de photosynthèse). Le CO2 joue donc un rôle primordial dans la respiration des êtres vivants et dans le procédé vital des plantes.  

► Un Français émet en moyenne 11 tonnes d'équivalent CO2 par an, soit environ 32 kilos de CO2 chaque jour (compteur en kg), selon le Ministère de la Transition écologique et solidaire (Empreinte carbone des Français, janvier 2020). 

Rôle du CO2
Rôle du CO2 © Adobestock

Où trouve-t-on du CO2 et à quels niveaux ?

"Il faut distinguer le CO2 (gaz carbonique ou dioxyde de carbone) mesuré à l'extérieur du CO2 mesuré à l'intérieur des locaux ou des espaces clos", indique en préambule notre interlocuteur. 

► Le CO2 extérieur est considéré comme un gaz à effet de serre, qui est produit majoritairement par les activités humaines (utilisation d'énergies fossiles pour la production d'électricité, transports, déforestation ou industrialisation). Il persiste dans l'atmosphère et les océans durant des milliers d'années. "Avant la révolution industrielle, le niveau de CO2 extérieur se maintenait de façon constante autour de 280 parties par million (ppm). Au mois de mai 2022, les mesures ont montré une hausse des niveaux de CO2 par rapport à l'ère pré-industrielle, soit 420 ppm. Le CO2 emprisonne la chaleur et cause progressivement un réchauffement de la planète, avec d'autres gaz à effet de serre comme le méthane. Ce réchauffement climatique entraîne la multiplication d'événements extrêmes comme des vagues de chaleur, des sécheresses, des incendies ou des inondations", indique notre expert.

► Le CO2 intérieur est un gaz produit par la respiration et par des sources internes de combustion (poêle à bois, chauffage au gaz par exemple...). Hors sources de combustion, sa concentration dans l'air intérieur est liée directement à la présence humaine et à l'apport d'air neuf extérieur nécessaire au renouvellement de l'air des locaux. L'augmentation du CO2 dans l'air d'un local témoigne d'un apport d'air neuf insuffisant et d'un appauvrissement en oxygène dans l'air de ce local. Les niveaux de CO2 augmentent et diminuent dans l'air d'un espace intérieur clos en fonction notamment des modalités d'aération, du débit de: la ventilation, du nombre de personnes présentes dans cet espace clos et le temps qu'elles y restent. Le Haut Conseil de la santé publique a recommandé un objectif de 800 ppm de CO2 intérieur correspondant à un renouvellement de l'air satisfaisant pour des locaux occupés et une limite de 1500 ppm témoignant d'un confinement de l'air non acceptable.. 

Quels sont les effets du CO2 sur la santé ? 

Des niveaux faibles de CO2 à l'intérieur témoignent d'un apport d'air neuf et d'oxygène suffisants par le renouvellement de l'air intérieur. En revanche, "les conséquences sanitaires d'un appauvrissement d'oxygène prolongé (quelques heures) de l'air des locaux, correspondant à des niveaux élevés de CO2 (air confiné) ont des effets sur les capacités cognitives et les performances psychomotrices, comme la prise de décision ou la résolution de problèmes, notamment en milieu scolaire, des maux de tête, une plus grande fréquence de symptômes respiratoires liés à l'asthme chez l'enfant", liste l'expert. "A l'extérieur, les concentrations en CO2 ne sont pas assez importantes pour provoquer des effets sur la santé"Les gaz à effet de serre n'ont en effet pas d'effet local sur la santé mais sur le climat à l'échelle de toute la planète, rappelle le site Airparif.

Seuil de CO2 dans l'air intérieur Effets sur la santé
De 250 à 400 ppm Concentration dans l'air ambiant extérieur
De 400 à 1000 ppm Concentration courante dans les espaces intérieurs clos avec un renouvellement d'air satisfaisant par apport d'air neuf extérieur
De 1000 à 2000 ppm Concentration qui contribue à la mauvaise qualité de l'air de locaux occupés et qui provoque une sensation d'engourdissement
De 2000 à 5000 ppm L'air devient vicié et engendre des maux de tête, de la somnolence, des difficultés de concentration, des pertes d'attention, une augmentation de la fréquence cardiaque et de légères nausées
5000 ppm Valeur Limite d'Exposition Professionnelle (VLEP) établie en France par l'INRS (Institut National de la Recherche Scientifique) pour une journée de travail de 8h
Au delà de 40 000 ppm Peut entraîner une grave privation d'oxygène, et donc des lésions cérébrales permanentes, le coma et même la mort

Le CO2 est-il un polluant ?

"Oui, mais à des concentrations très élevées, atteintes dans un milieu confiné, sans la moindre aération. A partir de 10 000 ppm, on observe une augmentation de la pression de CO2 dans le sang artériel avec une acidose respiratoire pour une exposition de 30 minutes. A 4000 ppm, pour une exposition d'une heure, la fréquence respiratoire est accélérée avec une respiration pénible chez certains sujets, on observe des maux de tête, une sensation de vertige, une augmentation de la fréquence cardiaque et de la pression artérielle, une inflammation pulmonaire. Sinon, aux plus basses concentrations, il est considéré comme un indicateur du renouvellement de l'air de locaux occupés", décrit le Dr Squinazi. En extérieur, le CO2 n'est pas un polluant atmosphérique mais un gaz à effet de serre qui a un impact sur le climat. Ces gaz captent une partie du rayonnement renvoyé par la Terre vers l'espace ce qui permet à la Terre d'avoir une température moyenne de 15 degrés, naturellement. Problème : l'excès de gaz à effet de serre (à cause des activités hurmaines) dont le CO2 réchauffe trop la planète. Ce réchauffement "met en péril l'équilibre de la planète avec pour conséquences la fonte des glaces et l'élévation du niveau des mers, mais aussi des répercussions climatiques variables géographiquement : précipitations accrues, sécheresses aggravées, phénomènes extrêmes plus fréquents…" explique Airparif. 

Comment contrôler son exposition au CO2 ?

"Il existe une certaine tolérance des individus à l'augmentation des niveaux de CO2 dans une pièce fermée, non aérée. Prenons cet exemple : vous êtes dans une salle de réunion dans laquelle l'air n'est pas suffisamment renouvelé (absence d'ouverture des fenêtres, débit de ventilation insuffisant pour le nombre de personnes présentes), or les personnes présentes ne ressentent pas cet air confiné, comme s'il s'agissait d'une accoutumance des récepteurs de CO2. Il suffit alors de sortir de la pièce et d'y revenir pour ressentir cet air confiné, comme les odeurs corporelles, l'humidité, qui se traduit par une augmentation du CO2", explique notre interlocuteur. Le Haut Conseil de la santé publique préconise d'optimiser l'aération et la ventilation au delà de 800 ppm et lorsque le seuil de 1500 ppm ne peut être réduit suffisamment, de diminuer la jauge d'occupation, voire d'évacuer momentanément le local et de modifier la gestion de l'aération et/ou des moyens techniques de la ventilation.

Concentrations en CO2
Concentrations en CO2 © VectorMine - stock.adobe.com

► Renouveler l'air des locaux en ouvrant les fenêtres et/ou par un système de ventilation pour apporter de l'air extérieur (dit neuf ou hygiénique) permet d'évacuer le CO2 intérieur. Les concentrations de CO2 diminuent alors rapidement après une ouverture de fenêtre. Le renouvellement de l'air par apport d'air neuf pourvoit aux besoins d'oxygène des occupants des locaux et des appareils à combustion, évacue les odeurs, l'excès d'humidité, les polluants intérieurs, les allergènes et les agents infectieux aéroportés (comme les particules virales en suspension dans l'air). 

► Des mesures à lecture directe du CO2 (avec des indicateurs colorés et/ou des alarmes) permettent de vérifier en temps réel le confinement de l'air des locaux occupés et de mener des actions rapides en cas de dépassement des seuils, comme l'ouverture des ouvrants (fenêtres et portes) et l'accroissement du débit de ventilation. Cette surveillance est actuellement obligatoire dans les établissements recevant un public sensible, comme les enfants. Toutefois, les détecteurs de CO2 doivent utiliser une technologie fiable et éprouvée, comme la spectrométrie d'absorption infra-rouge ou NDIR (Non Dispersive Infra-Red) et être régulièrement étalonnés.

► Enfin, par le passé, on disait que les plantes aidaient à réduire les niveaux de CO2 en intérieur, mais cela a été démystifié. Les plantes réduisent globalement les niveaux de CO2 grâce à la photosynthèse, mais il en faudrait en très grande quantité pour améliorer la qualité de l'air en intérieur

Merci au Dr Fabien Squinazi, Médecin biologiste et Président de la Commission spécialisée  "Risques liés à l'environnement" du Haut Conseil de la santé publique. Source : Avis relatif à la mesure du dioxyde de carbone dans l'air intérieur des établissements recevant du public

Environnement et climat