Pour limiter le réchauffement climatique, toutes les solutions sont aujourd’hui envisagées. Parmi elles, les technologies dites à émissions négatives – le reboisement, par exemple – qui captent le CO2 émis par les activités humaines pour en réduire le taux dans notre atmosphère. © Futura
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Capter le CO2 dans l'atmosphère sera-t-il suffisant pour limiter le réchauffement climatique ?

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[EN VIDÉO] Les 20 ans de Futura avec Etienne Klein  Deuxième invité exceptionnel de notre série « rédacteur en chef » de Futura pour une journée : Étienne Klein. Parrain de notre magazine depuis ses débuts, il est une personnalité forte, à l'œuvre foisonnante, à la fois physicien, philosophe des sciences et d'une grande curiosité ! 

À l'occasion des 20 ans de Futura, Étienne Klein, le physicien et grand vulgarisateur, s'associe à la rédaction pour vous proposer, tout au long de cette journée spéciale, des sujets qui interrogent. Parmi eux, celui de la géoingénierie. Car la géoingénierie, il y a ceux qui l'envisagent comme une solution miracle au réchauffement climatique anthropique. Et ceux qui veulent la bannir des tablettes. Mais certaines des technologies qu'elle propose ne pourraient-elles pas participer... à « l'effort de guerre » ? C'est la question que nous posons concernant plus particulièrement celles que les experts appellent les technologies à émissions négatives.

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Pour réussir à maintenir le réchauffement climatique sous la barre des +1,5 °C par rapport à l'ère préindustrielle, le temps nous est désormais compté. Le rapport United in Science 2021 estime même que le monde est déjà engagé sur la voie d'un réchauffement de 2,7 °C aux conséquences catastrophiques. Pour l'éviter, il faudrait, d'urgence, réduire nos émissions de gaz à effet de serre. Notre production d’énergies fossiles, par exemple, devrait reculer de 3 % par an. Mais les décisions politiques tardent toujours à être prises. Les obligations vertes imaginées par l'Europe excluent même les projets de centrales nucléaires - pourtant proches du zéro émissions - au profit des projets de développement de centrales à gaz. De quoi pousser certains à envisager désormais la géoingénierie comme la porte de sortie à cette crise climatique sans précédent dans l'histoire de l'humanité.

Il y a, par exemple, ceux qui voudraient injecter des particules dans la stratosphère pour faire baisser les températures. Un peu comme ce qui se passe lorsqu'un volcan entre en éruption. Mauvaise idée, nous confiait Slimane Bekki, chercheur au CNRS, il y a quelques mois. Les effets collatéraux - notamment les impacts possibles sur le cycle de l'eau et des précipitations - pourraient en effet s'avérer pires encore que ceux du réchauffement climatique anthropique.

Mais dans la grande famille des technologies de géoingénierie, il y a aussi celles que l'on présente comme des technologies à émissions négatives. Elles ont pour ambition commune de retirer durablement le dioxyde de carbone (CO2) en excédent dans notre atmosphère. Les experts parlent aussi de technologies CDR - pour carbon dioxide removal. Et le Groupe d'experts intergouvernemental pour le climat (Giec) semble aujourd'hui confirmer que les objectifs de l'Accord de Paris ne pourront être atteints sans recours à ce type de technologies.

« Les technologies dites à émissions négatives montent en puissance. Je crois que ce type particulier d'ingénierie climatique est amené à se développer de manière importante », remarquait Régis Briday, historien à l'université Paris-Est Créteil, dans nos colonnes il y a presque un an.

Planter des arbres… beaucoup d’arbres !

Notez qu'en la matière, le terme de « technologies » est parfois trompeur. Car parmi les technologies CDR, les scientifiques classent aussi quelques processus biologiques. Qu'ils imaginent favoriser par une gestion adaptée des territoires. Par le (re)boisement, aussi, notamment. Le 29 juillet 2019, l'Éthiopie plantait ainsi quelque 350 millions d'arbres en une seule journée ! L'Australie compte mettre un milliard d'arbres en terre d'ici 2050. Quant à l'ambition de l'Inde, elle est de faire repousser 95 millions d'hectares de forêt avant 2030. Et de nombreuses entreprises comptent aujourd'hui sur les arbres pour réduire leur empreinte carbone.

Dans un rapport conjoint de la Plateforme intergouvernementale scientifique et politique sur la biodiversité et les services écosystémiques (IPBES) et du Giec, publié en juin 2021, les experts soulignent qu'il pourrait s'agir là de la mesure d'atténuation du réchauffement climatique la moins chère et la plus rapide - même si elle prend tout de même le temps de la pousse des arbres - à mettre en œuvre. Et elle viendrait en plus avec bon nombre d'effets collatéraux positifs : offrir de nouveaux habitats à la biodiversité et améliorer sa résilience, réguler les crues ou encore limiter l'érosion. En 2019, des chercheurs estimaient que 0,9 milliard d'hectares pourraient être reboisés sur notre Planète. Avec des arbres susceptibles d'absorber pas moins de 205 gigatonnes de carbone !

Pourtant dans le rapport de l'IPBES et du Giec, les scientifiques mettent en garde contre le développement frénétique de projets de reboisement pas suffisamment réfléchis. La plantation d’arbres dans des écosystèmes qui n'étaient historiquement pas des forêts ou le reboisement en monoculture, par exemple. Au-delà des risques d'échec, l'agence de presse éthiopienne signale déjà que seulement 20 à 30 % des quatre milliards d'arbres plantés dans le pays entre 2000 et 2015 ont survécu ; de telles opérations, préviennent les chercheurs, peuvent avoir « des impacts environnementaux et sociétaux négatifs importants ».

Ainsi, lorsque les essences nouvellement plantées entrent en compétition avec les espèces déjà présentes, subtilisant des ressources naturelles souvent précieuses. Les chercheurs citent l'exemple de l'eucalyptus, particulièrement rentable question compensation carbone. Il atteint sa maturité en sept ans seulement. Mais pour cela, il consomme une grande quantité d'eau. Les plantations en monoculture, elles, sont réputées vulnérables aux tempêtes, aux feux de forêt et aux maladies. Pour se développer, certaines demandent même un apport en engrais et en pesticides...

La nature ne peut pas tout faire

« La terre et l'océan font déjà beaucoup. Ils absorbent près de 50 % du CO2 émis par les activités humaines. La nature ne peut pas tout faire, souligne Ana Maria Hernandez Salgar, présidente de l'IPBES. Notre société et notre économie doivent se transformer pour tracer la voie vers un avenir durable. »

La seule chose à faire serait de replanter des espèces locales et de recréer des forêts là où elles existaient encore récemment. Ou, plus simple encore, protéger les forêts et les régions vertes existantes. Et laisser ensuite la nature faire son œuvre. © ronstik, Adobe Stock

Une solution au fond des océans ?

Si la présidente de l'IPBES évoque le rôle des océans, c'est qu'ils couvrent plus de 70 % de la surface du globe et que depuis 50 ans, ils ont déjà absorbé entre 20 et 30 % de nos émissions de CO2. Pour doper la machine, certains imaginent donc mettre en œuvre quelques technologies de géoingénierie au fond des eaux. Parmi elles, celles qui consistent à fertiliser les océans. Comprenez, à augmenter leur activité biologique et ainsi, leur capacité à stocker du carbone. Théoriquement, le potentiel est grand. Mais les quelques essais déjà menés n'ont pas été concluants. Selon une étude du MIT parue début 2020, la quantité de fer dont les micro-organismes ont besoin est déjà parfaitement équilibrée. Ainsi, fertiliser l'océan avec du fer pourrait n'avoir aucun impact sur la croissance du phytoplancton et donc, sur le réchauffement climatique. Et il y a quelques mois, Stéphane Blain, chercheur au laboratoire d'océanographie microbienne (CNRS/Sorbonne Université), soulignait pour nous les difficultés et les inconnues trop nombreuses concernant les potentiels effets secondaires qu'il pourrait y avoir. « L'idée n'est pour l'heure tout simplement pas viable. »

Autre option envisagée notamment par quelques compagnies pétrolières : injecter au fond des océans, un CO2 capté dans l'atmosphère, puis liquéfié. En Norvège, le projet Northern Lights ambitionne ainsi de stocker, tous les ans à partir de 2024, à 2.600 mètres sous la mer du Nord, un million et demi de tonnes de CO2. Un CO2 capté sur des sites industriels des pays côtiers, puis transporté par bateau et par pipeline vers le site de stockage à quelque 100 kilomètres au large !

Des installations qui associent le captage et le stockage du dioxyde de carbone (CO2) avec la bioénergie extraient déjà environ 1,5 million de tonnes de CO2 par an. L’idée : brûler de la biomasse qui a stocké du carbone au cours de sa croissance et capter les émissions de CO2 incontournables pour les rediriger vers des sites de stockage géologique. © AlenKadr, Adobe Stock

Capter et stocker le carbone

Ce type de projets est à classer dans la catégorie plus étendue de celles que les scientifiques qualifient de technologies CCS - pour carbon capture and sequestration, comprenez, capture et stockage du carbone -, des technologies aujourd'hui très présentes dans beaucoup des scénarios visant la « neutralité carbone ». Leur potentiel de neutralisation se situe en effet entre 100 et 1.000 milliards de tonnes de CO2 d'ici 2100.

Pour capter le CO2, les ingénieurs ont déjà imaginé quelques solutions. En procédant en sortie d'usine ou même directement dans l'atmosphère. En sortie d'usine, les technologies reposent souvent sur des solutions d'amines. Mais elles deviennent trop coûteuses lorsqu'il est question de traiter de grand volume d'air. Il est alors possible d'utiliser, par exemple, de l'hydroxyde de sodium (NaOH). Il est transformé en carbonate de sodium (Na2CO3). Puis un traitement à la chaux permet de régénérer le NaOH en produisant du carbonate de calcium (CaCO3). Traité à haute température, celui-ci libère alors du CO2 et la chaux d'origine peut être récupérée. Mais ce processus est gourmand en énergie. En chaleur notamment. Pour qu'il reste vertueux, il faudrait au moins pouvoir connecter les usines à des sources renouvelables.

Et une fois le CO2 ainsi capté que peut-on en faire ? Première idée : le stocker. Dans le fond des océans, comme nous l'avons évoqué plus haut. L'autre grande solution envisagée, c'est celle du stockage géologique. Si le CO2 gazeux est comprimé pour le passer à l'état supercritique, il peut être injecté par le biais de forages dans des aquifères ou des réservoirs profonds. Avec de potentiels effets secondaires qui resteraient très locaux. Car « le CO2 ne se disperse pas sous terre au-delà de quelques kilomètres », nous assure Pierre Toulhoat, ancien directeur scientifique du Bureau de recherches géologiques et minières (BRGM) et membre de l'Académie des technologies.

Le risque ? Un dégazage rapide et massif. Si les couches souterraines se révèlent insuffisamment étanches. La nature nous a donné un exemple des conséquences que cela pourrait avoir. C'était au Cameroun, en 1986. Un lac volcanique avait libéré entre 100 et 300.000 tonnes de CO2, asphyxiant littéralement quelque 1.750 personnes et 3.000 animaux d'élevage. « Mais ce risque est bien connu. Il peut être maîtrisé par le choix de technologies et de sites appropriés », nous assure Pierre Toulhoat.

Si les technologies CCS semblent plus sûres que d'autres idées de la géoingénierie, elles doivent donc tout de même être envisagées avec précaution. Les sites de stockage, notamment, doivent être soigneusement caractérisés et les impacts potentiels modélisés. Et il ne faut pas perdre de vue qu'elles restent aujourd'hui encore extrêmement coûteuses. De l'ordre de quelque 100 euros par tonne de CO2 stockée en sous-sol. C'est environ trois fois le prix actuel du carbone !

Stocker du CO2 dans les sous-sols pourrait, si on n’y prend pas garde, mettre en circulation des métaux de type uranium. © Shane, Adobe Stock

Capter et utiliser le carbone

Les technologies dites CCU - pour carbon capture and utilization, comprenez capture et utilisation du carbone -, enfin, pourraient, selon les experts, capturer jusqu'à 15 % de nos émissions de carbone d'ici 2030. Un carbone qui serait alors non pas stocké, mais utilisé pour fabriquer du béton ou d'autres matériaux de construction, des carburants, des plastiques ou encore d'autres produits, chimiques et minéraux, utiles à l'industrie, à l'agriculture ou à la médecine. Mais récemment, des chercheurs de l’université du Michigan (États-Unis) ont montré que sur vingt utilisations potentielles du CO2 capté dans l'atmosphère, quatre seulement - deux destinées à produire du béton, une à fabriquer de l'acide formique, un conservateur et un agent antibactérien, et une autre à produire du monoxyde de carbone, qui sert à la fabrication de produits chimiques synthétiques notamment - ont une probabilité supérieure à 50 % de générer un avantage climatique net. C'est-à-dire que les émissions évitées grâce à la technologie l'emportent sur les émissions générées par la capture du CO2 et la fabrication du produit final. Des travaux qui pourraient aider à orienter et à hiérarchiser les stratégies de R&D. Selon les chercheurs : « Il existe actuellement une plus grande opportunité de réduire les émissions de CO2 en utilisant des sources d'énergie renouvelables pour remplacer la production d'électricité à base de combustibles fossiles que d'investir dans de nombreuses technologies CCU. »

Finalement, tous les scientifiques interrogés s'accordent à dire que ces technologies à émissions négatives ne constituent pas plus que les autres technologies de la géoingénierie une alternative aux mesures de réduction de nos émissions de gaz à effet de serre qui doivent, elles, désormais être massivement mises en œuvre. « Nous pouvons tourner le problème dans tous les sens. Nous ne pouvons pas éviter de réduire nos émissions de CO2 », conclut Slimane Bekki. Suivi de près par Pierre Toulhoat : « Il ne faut pas voir les techniques de géoingénierie comme les solutions prioritaires à la crise climatique. Nous devons garder à l'esprit que c'est notre modèle de vie que nous devons repenser. »

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