géo-ingénierie climatique

De nombreux procédés ont été imaginés pour la géo-ingénierie, et certains expérimentés. Ils peuvent être regroupés en deux types de dispositifs, ceux visant à :

• occulter partiellement le rayonnement solaire : diffusion de particules soufrées dans la haute atmosphère, satellisation de gigantesques miroirs spatiaux entre la Terre et le soleil, modification de l’albédo d’étendues désertiques ou de sols déjà artificialisés (toitures, routes, etc.) afin de réfléchir les rayons solaires, ou encore la mise en orbite de miroirs spatiaux. Dans ce cas, il ne s’agit pas d’intervenir sur les causes anthropiques de l’augmentation de l’effet de serre, mais de réduire l’apport naturel d’énergie venant du soleil.
• diminuer la concentration atmosphérique en dioxyde de carbone (CO₂) : capture du carbone à la source, stockage géologique du CO₂, enfouissement de la biomasse, reboisement. De nombreux secteurs resteront sans doute difficiles à décarboner pendant longtemps, et il sera probablement intéressant d’utiliser de tels dispositifs pour compenser les émissions résiduelles.

Paul Josef Crutzen, en 2006, estimant que la pulvérisation d’aérosols de sulfates dans la stratosphère augmenterait son albédo, propose que cette méthode de géo-ingénierie climatique soit utilisée pour stopper rapidement le réchauffement planétaire, au cas où celui-ci deviendrait incontrôlable parce que nous n’aurions pas pu limiter suffisamment les émissions de gaz à effet de serre. C’est ce que certains ont appelé le « parasol spatial ».

En 2024, une équipe de chercheurs de l’université de Washington a tenté de pulvériser des aérosols de particules de sel marin, dans les nuages au-dessus de la baie de San Francisco afin de refroidir l’atmosphère en réfléchissant davantage le rayonnement solaire vers l’espace. Mais, bien qu’il n’existe actuellement aucune gouvernance en matière de géo-ingénierie solaire, ils en ont été empêchés par les autorités municipales, qui ont évoqué des problèmes de santé.

Dans la rubrique « Réflexion développement durable », nous abordons les risques cachés de telles pratiques.

La séquestration du dioxyde de carbone est un processus naturel ou artificiel réduisant le taux de dioxyde de carbone atmosphérique (CO₂), soit par son stockage durable sous sa forme moléculaire, soit par l’intégration du carbone (C) à de la matière organique ou inorganique.

Les procédés abordés ci-dessous sont repris avec l’entrée « séquestration du dioxyde de carbone ».

L’idée est d’augmenter la fixation du CO₂ en stimulant la photosynthèse par le phytoplancton et donc la croissance de ce dernier. Le phytoplancton sert ensuite de nourriture au zooplancton. Toutes les chaînes alimentaires en bénéficiant, une pompe à CO₂ est amorcée.

Sur cette base, deux types de stratégies sont proposés, l’épandage de fer à la surface des océans, et la remontée de nutriments du fond des océans.

Le fer stimule la synthèse de la chlorophylle et donc la photosynthèse. En effet, bien que le fer ne soit pas un constituant de la molécule de chlorophylle, il a été montré qu’une carence en fer limite la photosynthèse. La fertilisation se fait par l’épandage de particules de fer ou de sulfate de fer à la surface des océans.

Les expériences sur les océans (dites de « fertilisation des océans ») furent plutôt décevantes en termes de rendements, ceux-ci étant faibles. En outre, en 2010, des expériences de laboratoire ont porté sur les effets néfastes que pourrait avoir secondairement ce type de fertilisation, stimulant la production d’une neurotoxine par des algues unicellulaires du phytoplancton marin (diatomées). Ces algues appartenant au premier maillon des chaînes alimentaires (production primaire), les conséquences pourraient être importantes (voir ci-dessous la rubrique « Remarque linguistique et/ou historique »).

Par cette technique, il s’agit de répartir dans les océans des batteries «d’ascenseurs» à eau de mer (tuyaux verticaux d’une dizaine de mètres de diamètre), afin de remonter des profondeurs (100 à 200 m), les eaux chargées en nutriments issus de la décomposition de la matière organique déposée sur le fond. L’idée est toujours de stimuler la croissance du phytoplancton flottant en surface et donc la fixation du CO2. De plus la remontée des nutriments profite également au zooplancton.

Une conséquence négative de cette intervention technologique a été avancée : le mélange des eaux profondes et de surface par les ascenseurs renforcerait la dissolution du CO2 dans les océans et contribuerait à leur acidification.

Ce procédé a été imaginé par Chris Rapley et James Lovelock (cf. remarque historique ci-dessous).

Les recherches sur les techniques ayant pour but d’augmenter la basicité océanique se développent. Elles ont pour but d’accroître l’absorption du CO₂ atmosphérique et son stockage sous forme dissoute dans l’océan.

C’est une des voies de la géo-ingénierie marine dans laquelle se lance un certain nombre d’entreprises.

Ces apports peuvent être des :

• minéraux naturels riches en calcium ou en magnésium comme le calcaire (carbonate de calcium) ou l’olivine (silicate de magnésium et de fer) ;
• résidus industriels riches en calcium, comme les cendres volantes ou les scories d’aciérie.

Ces apports modifiant la chimie de l’eau, quels seraient les risques pour les biocénoses marines ? En outre, pour que l’opération soit efficace il faudrait que l’alcalinité persiste dans les couches de surface de l’océan, là où se font les échanges avec l’atmosphère. Si elle est rapidement entraînée vers les profondeurs, l’impact sur l’absorption du CO₂ devient très limité. Autant d’incertitudes.

Le traitement électrochimique de l’eau de mer a pour but de la partager en deux flux, alcalin et acide, avec renvoi de la solution alcaline à l’océan. Mais la méthode est très coûteuse en énergie.

Le biochar est un matériau obtenu après pyrolyse de résidus forestiers ou agricoles végétaux ou de biodéchets. Il se présentant sous forme d’une poudre noire, granuleuse, à haute teneur en carbone. Le carbone obtenu est un matériau très stable. Il ne se dégrade pas. Depuis 2018, le biochar est ainsi considéré par le Giec comme un puissant puits de carbone. Le biochar répandu dans le sol reste stable.

Il s’agit du stockage du CO₂ des gaz de combustion dans des gisements épuisés de gaz et de pétrole, certaines mines de charbons ou d’aquifères salins. Il faut donc capter le CO₂ avant sa libération dans l’atmosphère, or cette capture est un verrou technologique et financier.

Les effets positifs de ce type de stratégies de géo-ingénierie destinées à la lutte contre le réchauffement atmosphérique ne sont pas prouvés.

Toutes ces propositions de géo-ingénierie représentent des travaux d’échelle planétaire, or les connaissances que nous avons du climat et de ses effets sur les écosystèmes restent rudimentaires. Les paramètres en jeu sont nombreux : régimes des vents, précipitations, courants océaniques, extension des déserts, régression de la banquise et des glaciers, etc. Prendre en compte toutes les interactions possibles devient difficile et agir à cette échelle devient très risqué.

C’est pourquoi, il n’y a pas de consensus scientifique sur la capacité des techniques de géo-ingénierie à freiner le réchauffement climatique, d’autant qu’aucun coup d’arrêt sérieux n’a été donné aux émissions de GES, or les différences d’ordre de grandeurs entre la réduction d’effet de serre escomptées par les diverses techniques de géo-ingénierie et, à l’inverse, son accroissement par les émissions anthropiques de GES sont considérables.

L’éruption du Pinatubo, en 1991, est un bon exemple. Il a montré les bénéfices et les risques qu’on peut espérer tirer d’une dispersion, en haute atmosphère, de particules dans la stratosphère. Au titre des :

• bénéfices : l’année qui suivit l’éruption, la température moyenne de la basse atmosphère diminua rapidement de 0,5 °C ;
• conséquences négatives : l’éruption fut suivie d’une baisse globale des précipitations.

Alors que le changement climatique est devenu une certitude, le sentiment d’urgence grandit, et le géo-ingénierie se présente pour certains comme une solution de dernier recours. Face à cette voie du géo-ingénierie, et à toutes les actions qui permettraient de parvenir à un bilan négatif des émissions en CO₂, il faut sans doute privilégier toutes les mesures qui vont permettre de réduire les émissions de gaz à effet de serre et ne pas être persuadés que nous saurons, techniquement, soustraire de l’atmosphère ce que toutes les activités humaines émettent, sous le prétexte bien présomptueux que l’homme serait capable de maîtriser la nature.

Outre les intérêts financiers de quelques entreprises à développer ces techniques, on rencontre dans ce domaine de la lutte contre l’effet de serre, le même argument que celui utilisé par tous ceux qui freinent la prise de décisions d’actions fortes pour l’environnement, en général. C’est l’idée que ce sont des solutions technologiques qui vont éloigner le risque climatique et qu’il n’est pas besoin de réduire de façon drastique et immédiate les émissions de GES. Cette idée alimente le biais de « statu quo », attitude qui consiste à préférer que les choses ne changent pas ou le moins possible, ce que manifeste bon nombre d’élites politiques, ravies que ces « progrès » technologiques détournent les regards du vrai problème, la poursuite des extractions des énergies fossiles ! Cette même idée alimente aussi « l’effet de compensation morale » qui peut toucher chacun d’entre nous qui, ayant eu un comportement écologique vertueux (déculpabilisant !), réduit son effort personnel pour l’environnement !

La question du géo-ingénierie climatique est abordée au travers de l’ODD :

• 13 - Mesures relatives à la lutte contre les changements climatiques : Prendre d’urgence des mesures pour lutter contre les changements climatiques et leurs répercussions.

James Lovelock (Université d’Oxford) est le père de « l’hypothèse Gaïa » dont on parla beaucoup à partir de 1990. Sa théorie avance que la Terre se comporte comme un système unitaire autorégulé, c’est-à-dire comme un organisme vivant.

Paul Josef Crutzen, est néerlandais, météorologue et chimiste de l’atmosphère, prix Nobel de chimie en 1995. Il a proposé (en 2000) le terme Anthropocène pour désigner l’époque géologique qui aurait débuté avec la révolution industrielle (fin du 18^e siècle).

En 2007, il avance l’idée que l’usage des agrocarburants issus des cultures intensives de colza et de maïs pourrait augmenter l’effet de serre.

Les premières expériences de fertilisation des océans ont été un succès. Elles ont commencé dans les années 1990, à petite échelle, sur des surfaces entre 100 à 300 km². Elles ont montré que l’ajout de fer augmentait effectivement l’activité biologique en surface des océans. Mais cette « fertilisation des océans », encore mal connue et peu maîtrisée présentant le risque de déstabiliser les équilibres écosystémiques, la communauté internationale a préféré interdire ce type d’opération à grande échelle en 2008, en autorisant toutefois les expériences sur des zones localisées.