Géoingénierie, des innovations pour réduire les niveaux de CO2

Face à l’urgence croissante du changement climatique, des efforts mondiaux sont déployés pour explorer des solutions innovantes visant à réduire les concentrations de gaz à effet de serre dans l’atmosphère. Bien que la réduction des émissions à la source reste la priorité absolue, l’intérêt pour les techniques de géoingénierie, qui visent à atténuer directement l’impact du changement climatique, ne cesse de croître. Cet article se penche sur plusieurs de ces techniques, soulignant leur potentiel et les défis qu’elles posent.

La Gestion du Rayonnement Solaire

La gestion du rayonnement solaire (GRS) (ou en anglais, SRM – Solar Radiation Management), parfois appelée géoingénierie solaire, est une branche de la géoingénierie qui se concentre sur l’atténuation de l’effet du changement climatique en réduisant la quantité de rayonnement solaire (lumière et chaleur) qui atteint la surface de la Terre. Elle repose sur une variété de techniques qui ont pour but de réfléchir une petite partie de la lumière du soleil de retour dans l’espace.

Aérosols Stratosphériques

Cette technique s’inspire des éruptions volcaniques naturelles, qui émettent de grandes quantités de particules de dioxyde de soufre dans la stratosphère. Ces particules peuvent refléter la lumière du soleil de retour dans l’espace, ce qui a pour effet de refroidir la Terre. Les scientifiques étudient la possibilité de reproduire cet effet en libérant des aérosols dans la stratosphère à l’aide de ballons ou d’avions.

Albédo des surfaces

Cette technique cherche à augmenter la réflectivité (ou albédo) des surfaces terrestres, maritimes ou des toits des bâtiments. Cela pourrait être réalisé par l’utilisation de matériaux réfléchissants ou de cultures et de matériaux de construction modifiés pour réfléchir plus de lumière solaire.

Voiles spatiaux

Cette idée futuriste propose de placer de grandes voiles ou des miroirs dans l’espace pour réfléchir une partie de la lumière du soleil avant qu’elle n’atteigne la Terre.

Toutefois, la gestion du rayonnement solaire soulève des préoccupations importantes. Premièrement, elle ne fait que masquer les symptômes du changement climatique sans s’attaquer à la cause sous-jacente : les émissions de gaz à effet de serre. Deuxièmement, elle pourrait avoir des effets secondaires potentiellement importants, comme perturber les modèles de précipitations et de température à l’échelle mondiale. Enfin, la mise en œuvre et la réglementation de la GRS à l’échelle mondiale posent des défis complexes.

Malgré ces préoccupations, la gestion du rayonnement solaire reste un domaine de recherche actif. À mesure que notre compréhension de ces techniques s’améliore et que les technologies avancent, la GRS pourrait jouer un rôle complémentaire dans notre arsenal pour combattre le changement climatique, aux côtés de la réduction des émissions de gaz à effet de serre et des techniques de séquestration du carbone.

L’élimination du Dioxyde de Carbone

L’élimination du dioxyde de carbone (Carbon Dioxide Removal, CDR) ambitionne d’extraire directement le CO2 de l’atmosphère et de le stocker de manière sûre et durable. Voici quelques techniques notables :

Capture et stockage du carbone (CSC)

La CSC comprend deux processus principaux : la capture du CO2 à la source, comme les centrales électriques ou directement dans l’atmosphère, et son stockage sûr et à long terme. Le CO2 peut être capturé à l’aide de techniques chimiques, puis comprimé et transporté, généralement par pipeline, vers des sites de stockage. Ces sites sont généralement d’anciens champs de gaz ou de pétrole, ou des aquifères salins profonds, où le CO2 est injecté et stocké sous terre.

Projet SeaChange

Le projet SeaChange propose une approche innovante pour la capture du dioxyde de carbone. Il vise à extraire le CO2 de l’air et à le convertir en bicarbonate de sodium, un processus qui nécessite l’utilisation d’énergie renouvelable. Le bicarbonate de sodium est ensuite stocké dans l’océan, ce qui pourrait aider à atténuer l’acidification des océans causée par l’absorption du CO2. Cela pourrait non seulement aider à réduire la quantité de CO2 dans l’atmosphère, mais aussi à atténuer l’acidification des océans.

Reforestation

La reforestation est une méthode de séquestration du carbone naturelle qui implique la plantation de nouveaux arbres ou la restauration des forêts existantes. Les arbres absorbent le CO2 de l’atmosphère pendant la photosynthèse, stockant le carbone dans leur biomasse et dans le sol. Cependant, cette méthode nécessite une grande quantité de terres et il faut du temps pour que les arbres atteignent leur capacité de stockage maximale. De plus, la reforestation doit être gérée de manière durable pour éviter les effets indésirables, tels que la perte de biodiversité ou l’impact sur les communautés locales.

Gestion du carbone des sols

La gestion du carbone des sols comprend des techniques pour augmenter la capacité des sols à stocker le carbone. Cela peut être réalisé par des méthodes d’agriculture régénérative, comme le paillage, la culture de couverture, la rotation des cultures, et la gestion des pâturages. Ces pratiques peuvent améliorer la santé du sol, augmenter sa teneur en matières organiques et améliorer sa capacité à stocker le carbone. Cependant, la capacité des sols à stocker le carbone peut varier considérablement en fonction de facteurs tels que le type de sol, le climat, et les pratiques de gestion.

Fertilisation des océans

La fertilisation des océans est une technique qui vise à augmenter la quantité de phytoplancton – des micro-organismes photosynthétiques – dans les océans, afin d’augmenter l’absorption du CO2. Le principe est d’ajouter des nutriments, principalement du fer, dans les zones océaniques où leur faible disponibilité limite la croissance du phytoplancton.

Lorsque le phytoplancton se développe, il absorbe le CO2 de l’eau de mer par photosynthèse. Une fois mort, le phytoplancton s’enfonce dans l’océan, emportant le carbone absorbé vers le fond de l’océan, où il peut rester séquestré pendant des siècles.

Cependant, la fertilisation des océans présente plusieurs défis. Tout d’abord, l’efficacité de la séquestration du carbone est incertaine, car une partie du carbone peut être renvoyée à la surface avant d’atteindre le fond de l’océan. Ensuite, l’ajout de fer ou d’autres nutriments à l’océan peut avoir des impacts écologiques négatifs, comme la création de zones mortes dues à l’épuisement de l’oxygène, l’altération des chaînes alimentaires marines, et la production de gaz à effet de serre autres que le CO2.

Minéralisation du carbone

La minéralisation du carbone est une technique qui vise à accélérer le processus naturel de météorisation des minéraux, dans lequel le CO2 réagit avec certains types de roches, comme le basalte ou le péridotite, pour former des minéraux carbonatés. Ces minéraux sont stables et peuvent stocker le CO2 de manière sécurisée et à long terme.

Le processus de minéralisation du carbone commence par la dissolution du CO2 dans l’eau pour former de l’acide carbonique. Cet acide réagit ensuite avec les minéraux pour former des carbonates et libérer des ions métalliques. Enfin, ces carbonates se déposent et se cristallisent pour former des roches, piégeant le carbone pendant des milliers d’années.

Cependant, la minéralisation du carbone à l’échelle nécessaire pour atténuer le changement climatique présente plusieurs défis. Le processus naturel de météorisation des minéraux est lent et nécessite de grandes quantités de minéraux et d’eau. En outre, l’extraction, le broyage et le transport des minéraux nécessaires sont coûteux et consomment de l’énergie. Cela dit, des recherches sont en cours pour trouver des moyens d’accélérer ce processus et de réduire ses coûts.

Chacune de ces techniques présente des promesses, mais aussi des défis importants en termes de coût, d’efficacité, d’infrastructures nécessaires, d’énergie requise, et de risques environnementaux potentiels. Leur déploiement à grande échelle nécessite une attention scrupuleuse pour minimiser les conséquences environnementales imprévues.

Combien de CO2 peuvent être séquestrés grâce à la Géoingénierie ?

Comme nous l’avons vu précédemment, les différentes techniques de géoingénierie offre un avenir prometteur pour l’absorption et la séquestration du dioxyde de carbone (CO2) de notre atmosphère. Avant d’explorer leur potentiel, il convient de clarifier l’unité de mesure utilisée pour exprimer ces volumes de CO2 : la gigatonne (Gt). Une gigatonne équivaut à un milliard (1 000 000 000) de tonnes. En 2019, les activités humaines ont généré environ 37 Gt de CO2 dans l’atmosphère. Par conséquent, en discutant de la séquestration du carbone en gigatonnes, nous parlons de volumes ayant un impact considérable sur les niveaux mondiaux de CO2.

Les données chiffrées peuvent être déconcertantes. Pour les rendre plus accessibles, recontextualisons ces estimations en pourcentages des émissions mondiales de CO2 de 2019:

• Capture et Stockage du Carbone (CSC): La CSC a le potentiel d’absorber annuellement 1 à 5 Gt de CO2, soit 2,7% à 13,5% des émissions mondiales de 2019.
• Projet SeaChange: À plein régime, SeaChange pourrait éliminer théoriquement environ 10 Gt de CO2 par an, soit près de 27% des émissions mondiales de 2019.
• Reforestation: En restaurant les forêts dégradées, on pourrait séquestrer jusqu’à 1,7 Gt de CO2 par an, équivalant à environ 4,6% des émissions mondiales de 2019.
• Gestion du Carbone des Sols: Une amélioration de la gestion des sols pourrait séquestrer jusqu’à 5,5 Gt de CO2 par an, soit environ 15% des émissions mondiales de 2019.
• Fertilisation des Océans: Les estimations varient largement, mais supposons qu’elle pourrait séquestrer 1 Gt de CO2 par an, soit environ 2,7% des émissions mondiales de 2019.
• Minéralisation du Carbone: Si cette méthode était utilisée à grande échelle, elle pourrait séquestrer jusqu’à 2 Gt de CO2 par an, soit environ 5,4% des émissions mondiales de 2019.

Selon ces estimations fournies, ces différentes techniques de séquestration du carbone pourraient potentiellement contribuer à une réduction totale d’environ 57,4% des émissions mondiales de CO2, basées sur les chiffres de 2019.

Il faut souligner que ces chiffres sont des estimations, dépendant de nombreux facteurs, dont le niveau d’investissement dans ces technologies et la façon dont elles sont déployées. Toutefois, ils fournissent une image du potentiel de ces diverses techniques de séquestration du carbone. Ils illustrent que, bien qu’aucune solution unique ne soit une panacée, un ensemble de ces méthodes, déployées en parallèle et à grande échelle, pourrait contribuer de manière significative à atténuer le changement climatique.

La Technologie et l’Avenir de la Géoingénierie

Alors que le changement climatique continue de poser des défis considérables, la géoingénierie se présente comme une solution prometteuse, complétant les efforts de réduction des émissions de gaz à effet de serre. Le progrès technologique joue un rôle essentiel dans cette révolution en cours, et l’avenir de la géoingénierie semble rempli d’opportunités encourageantes.

Innovation technologique et améliorations continues

Avec le développement constant de nouvelles technologies et l’amélioration des méthodes existantes, la capacité de capturer et de stocker le CO2 est en constante augmentation. Par exemple, le projet SeaChange a fait preuve d’une ingéniosité notable en convertissant le CO2 en bicarbonate de sodium, une approche qui pourrait à la fois réduire la concentration de CO2 atmosphérique et atténuer l’acidification des océans. De telles avancées pourraient améliorer l’efficacité de la séquestration du carbone et réduire les coûts associés.

Efforts de recherche et de développement

Les investissements dans la recherche et le développement de technologies de géoingénierie sont en hausse, alimentés par une prise de conscience croissante de l’urgence climatique. Ces investissements encouragent l’innovation, favorisent l’amélioration des techniques existantes et permettent l’exploration de nouvelles approches. Les résultats de ces efforts soutenus seront essentiels pour augmenter l’efficacité et la faisabilité des techniques de géoingénierie.

Coopération internationale et réglementation

La géoingénierie, par sa nature même, a des implications mondiales. Par conséquent, elle nécessite une coopération internationale pour assurer une mise en œuvre efficace et responsable. Des efforts sont en cours pour développer des réglementations qui encouragent le partage de la technologie et des connaissances, tout en minimisant les risques potentiels pour l’environnement. Ces initiatives favorisent le déploiement responsable de la géoingénierie à l’échelle mondiale.

Augmentation du soutien public et privé

La prise de conscience croissante du changement climatique a conduit à une augmentation du soutien, tant de la part du public que des entités privées, à la recherche et au développement de la géoingénierie. Ce soutien se traduit par un financement accru, qui est essentiel pour stimuler l’innovation et le déploiement de ces technologies.

En somme, l’avenir de la géoingénierie est prometteur, plein d’opportunités d’innovation et d’amélioration. Avec l’avancée de la technologie, le soutien croissant de la société et la coopération internationale, la géoingénierie a le potentiel de jouer un rôle déterminant dans la lutte contre le changement climatique.

Conclusion

La géoingénierie offre un potentiel considérable pour atténuer les effets du changement climatique et compléter les efforts de réduction des émissions de gaz à effet de serre. Cependant, ces techniques ne sont pas sans défis, et un déploiement prudent et bien réglementé est essentiel. La recherche continue et la coopération internationale seront essentielles pour tirer le meilleur parti de ces technologies tout en minimisant les risques potentiels.

Image par Alain Audet