L’élimination du dioxyde de carbone (CDR) de l’atmosphère continue d’être un sujet brûlant. Dans son dernier rapport, le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC) a conclu que les objectifs de l’Accord de Paris sur le climat ne peuvent être atteints sans des efforts substantiels pour éliminer une partie des plus de trois billions de tonnes de dioxyde de carbone déjà présentes dans l’atmosphère terrestre, soit environ un tiers dont provient de la combustion humaine de combustibles fossiles.
La société de services financiers Stripe s’est récemment associée à plusieurs autres sociétés, dont Google parent Alphabet et Facebook parent Meta, pour créer un fonds Frontier qui engage près d’un milliard de dollars pour acheter du CDR à des startups. À la mi-avril, Jane Flegal a quitté son poste de directrice principale des émissions industrielles au Bureau de la politique climatique intérieure de la Maison Blanche pour travailler sur le Frontier Fund, et Stripe a également embauché le climatologue Zeke Hausfather, un ancien contributeur régulier de ce site.
De nombreux défenseurs du climat craignent que les gouvernements et les entreprises n’utilisent le CDR comme un détournement des efforts visant à abandonner les combustibles fossiles. En effet, le rapport du GIEC indique clairement que des efforts extrêmement ambitieux pour à la fois atténuer les émissions et supprimer carbone de l’atmosphère sont nécessaires pour atteindre les objectifs de Paris. Pour poursuivre les deux voies de manière agressive, un document de 2019 suggérait que les gouvernements fixent des objectifs distincts pour les réductions d’émissions et pour l’élimination du dioxyde de carbone, et c’est exactement ce que l’Union européenne a fait dans sa proposition de loi européenne sur le climat. Comme l’a noté Hausfather, retarder les réductions d’émissions aujourd’hui et s’appuyer à la place sur le CDR serait plus tard extrêmement coûteux :
Combien de CDR est nécessaire ?
Le rapport du GIEC a noté que le CDR peut servir trois objectifs sur différentes échelles de temps.
À court terme, cela peut réduire les émissions humaines nettes de gaz à effet de serre. À moyen terme, le CDR peut compenser les émissions difficiles à réduire de certaines activités industrielles, pratiques agricoles et transports longue distance pour atteindre l’objectif d’atteindre zéro émission nette. À long terme, il peut puiser dans la quantité de carbone dans l’atmosphère pour réduire progressivement les températures mondiales. Notez que le processus CDR est distinct de la capture et du stockage du carbone (CCS), qui capture le carbone à partir de sources ponctuelles telles que les cheminées dans le but de l’empêcher de pénétrer dans l’atmosphère.
Dans un rapport de 2019, la National Academy of Sciences (NAS) a estimé qu’environ 10 à 20 milliards de tonnes (gigatonnes ou GT) de gaz à effet de serre proviennent de sources qu’il serait très difficile ou coûteux d’éliminer. Ce rapport a conclu qu’environ 10 GT de CDR par an seraient nécessaires d’ici 2050, et peut-être 20 GT par an d’ici 2100. Une analyse distincte par des experts du CDR était plus optimiste quant à la faisabilité de la réduction des émissions, en particulier du secteur industriel : Auteurs du rapport Andrew Bergman et Anatoly Rinberg ont conclu que vers la fin du siècle, il ne resterait qu’environ 3 GT d’émissions de gaz à effet de serre difficiles à réduire si les efforts de décarbonation réussissaient dans tous les secteurs.
En bref, un objectif raisonnable pour aider à atteindre les objectifs de Paris et établir la possibilité de réduire éventuellement les niveaux de carbone atmosphérique et les températures mondiales serait de l’ordre de 10 gigatonnes d’élimination de dioxyde de carbone d’ici 2050.
Comment éliminer le carbone de l’atmosphère ?
Le CDR se divise en deux grandes catégories : naturel et technologique. Du côté naturel, les sols et les plantes de la Terre stockent déjà plus de 3 000 milliards de tonnes de carbone. Ainsi, l’expansion du stockage de carbone naturel offre la possibilité d’éliminer une quantité supplémentaire importante de l’atmosphère en tirant parti du processus de photosynthèse.
Le rapport NAS de 2019 a estimé que compte tenu de la technologie et de la compréhension actuelles, environ 10 GT de dioxyde de carbone par an pourraient désormais être éliminés de l’atmosphère en toute sécurité grâce à des solutions naturelles à l’échelle mondiale pour un coût inférieur à 100 dollars la tonne métrique ; cependant, “les limites réalisables pourraient être inférieures d’un facteur deux ou plus… parce que le comportement humain, les pénuries logistiques, la capacité organisationnelle et les facteurs politiques peuvent également limiter le déploiement”.
Un prix de 100 $ la tonne pour le CDR est considéré comme relativement rentable. Le NAS a estimé que les États-Unis pourraient augmenter leur stockage naturel de carbone d’environ 1 GT par an et par an à ce prix.
Deux autres articles récents, dirigés par Joseph Fargione de The Nature Conservancy en 2018 et par Stephanie Roe de l’Université de Virginie en 2021, avaient des conclusions cohérentes avec celles du NAS concernant le potentiel total de CDR naturel à l’échelle mondiale et spécifiquement pour les États-Unis, mais les études différaient. dans l’évaluation de la taille potentielle des trois principaux systèmes individuels de CDR naturels : les forêts, l’agriculture et la bioénergie.
CDR forestier et agricole
Le CDR forestier peut être amélioré en réduisant la déforestation, en plantant de nouvelles forêts (boisement), en replantant des forêts épuisées (reboisement) ou en améliorant la gestion forestière. Lutter contre la déforestation est une solution efficace dans les pays où la pratique pose problème, par exemple au Brésil et en Indonésie, mais n’est pas pertinente dans la plupart des pays développés comme les États-Unis où la foresterie est mieux réglementée.
Le boisement et le reboisement pourraient augmenter le CDR aux États-Unis d’environ 150 millions de tonnes (MT) de dioxyde de carbone par an à moins de 100 dollars la tonne, selon NAS et Roe et coll.soit par 250 MT par an dans le Fargione et coll. une analyse. Selon Roe, l’amélioration de la gestion forestière aux États-Unis – par exemple en récoltant des arbres plus âgés et en les exploitant de manière à réduire les impacts sur les forêts – pourrait éliminer 40 MT supplémentaires de dioxyde de carbone par an. et coll.100 MT selon le NAS, et 250 MT dans le Fargione et coll. une analyse.
Alors que l’équipe Fargione était la plus optimiste sur les solutions forestières, Roe et coll. a vu le plus grand potentiel dans le CDR agricole. Cette catégorie peut être améliorée en appliquant des pratiques agricoles régénératives telles que la culture de couverture, l’agriculture sans labour, l’agroforesterie (incorporation d’arbres et d’arbustes dans les fermes), l’application de compost et de biochar et le pâturage en rotation sur les prairies. Le NAS et Fargione et coll. ont estimé que si elles étaient mises en œuvre aux États-Unis, ces pratiques pourraient permettre d’atteindre 250 à 350 MT supplémentaires de CDR par an pour moins de 100 $ la tonne.
Chevreuil et coll. a conclu que le biochar (une substance semblable au charbon de bois qui est fabriquée en brûlant des matières organiques provenant de matières premières agricoles et forestières) aux États-Unis pourrait atteindre 260 MT CDR par an. L’étude estime également que le passage à des pratiques de pâturage à faible impact sur les pâturages gérés pourrait atteindre 146 MT supplémentaires de CDR, plus 76 MT supplémentaires de l’agroforesterie et 65 MT de la culture de couverture et de l’agriculture sans labour. Concernant le biochar, l’équipe de Fargione a noté que “l’adoption actuelle est négligeable en raison d’une variété d’obstacles culturels, technologiques et de coût”. Le développement d’installations pour produire à la fois du biochar et des biocarburants peut aider à surmonter ces obstacles.
Défis bioénergie et CDR naturel
La bioénergie avec capture et stockage du carbone (BECCS) est une autre solution naturelle potentielle. Le processus consiste à brûler des biodéchets pour produire de l’énergie (provenant de l’agriculture, de la foresterie et de sources municipales) ou à partir de cultures spécialisées comme le maïs qui pourraient être utilisées comme matière première, puis à capturer et à stocker le carbone de la cheminée. Le BECCS est une solution préférée des modélisateurs climatiques car il peut remplacer l’énergie des combustibles fossiles et également atteindre le CDR, puisque le carbone capturé est retiré de l’atmosphère par les plantes, contrairement au captage du carbone provenant de la combustion de combustibles fossiles, qui serait au mieux neutre en carbone.
Le rapport NAS a estimé que BECCS pourrait atteindre environ 4 GT par an de CDR dans le monde et 500 MT aux États-Unis pour moins de 100 $ la tonne. L’étude Roe place le nombre global autour de 2,5 GT si BECCS est capable de remplacer largement la production d’énergie fossile. Mais le BECCS n’a jusqu’à présent été mis en œuvre que dans une seule installation, en partie parce que la combustion de la végétation est à peu près deux fois moins efficace que la combustion du charbon, et parce que la technologie de capture du carbone présente un coût supplémentaire, de sorte que les centrales à biomasse ne l’appliquent pas.
La disponibilité des terres pose un autre défi pour de nombreuses solutions CDR naturelles. Pour la bioénergie, collecter suffisamment de biodéchets est difficile sur le plan logistique, et consacrer des terres agricoles appropriées à la culture de cultures à brûler pour produire de l’énergie réduit les terres disponibles pour cultiver des cultures vivrières. Consacrer des terres au boisement pose le même obstacle à la concurrence foncière.
La permanence du stockage du carbone pose un autre défi. Le carbone capturé dans les sols par des pratiques agricoles régénératrices peut ensuite être relâché dans l’atmosphère si les pratiques agricoles changent. Le CDR forestier peut également être inversé si les arbres sont tués, par exemple par des incendies de forêt aggravés par le climat ou par des épidémies de scolytes. Des scientifiques du World Resources Institute ont récemment estimé que les forêts mondiales avaient diminué de 62 millions d’acres en 2021, dont 9 millions d’acres de forêts tropicales anciennes qui ont libéré 2,5 GT de dioxyde de carbone, dont environ 17 % ont été brûlés par des incendies de forêt.
CDR technologique et océanique
La capture directe de l’air (DAC) basée sur la technologie peut être permanente de manière plus fiable si le carbone est stocké dans des formations géologiques stables. Le processus DAC implique généralement l’utilisation de ventilateurs pour souffler de l’air à travers un filtre qui peut capturer le carbone, mais qui est très énergivore et actuellement coûteux.
Climeworks possède la seule machine DAC commerciale existante, en Islande, où elle ne capture que 4 000 tonnes de dioxyde de carbone par an à un coût déclaré de 600 $ la tonne. Le GIEC prévoit que la capture directe de l’air pourrait atteindre 5 à 40 GT par an de CDR dans le monde, mais cette approche se heurte à des obstacles importants tels que les coûts actuellement élevés et la disponibilité d’une énergie propre supplémentaire pour faire fonctionner les ventilateurs.
Il existe également un certain nombre de processus CDR océaniques potentiels. Par exemple, la fertilisation en fer pourrait favoriser la croissance du phytoplancton, qui pourrait puiser du carbone dans l’atmosphère. L’élevage de varech à grande échelle pourrait atteindre des objectifs similaires. Mais l’efficacité CDR de ces méthodes reste incertaine, tout comme les impacts sur les écosystèmes marins locaux. Un rapport NAS de 2021 recommande de poursuivre les recherches sur les solutions CDR océaniques proposées.
L’analogie de la baignoire
L’atmosphère terrestre peut être considérée comme une baignoire qui est sur le point de déborder. La quantité d’eau que la cuve peut contenir représente le budget carbone cible de l’accord de Paris. Le robinet représente les émissions humaines et le CDR est le drain. Le niveau d’eau est déjà si élevé qu’il faut à la fois fermer le robinet et ouvrir le drain le plus rapidement possible pour éviter les dégâts par débordement. Ni l’un ni l’autre ne peut être fait assez rapidement pour éviter le débordement.
Les solutions CDR naturelles pourraient éliminer de manière rentable 10 GT de dioxyde de carbone par an dans le monde au cours des prochaines années, dont 10% pourraient être atteints par les États-Unis, mais pourraient atteindre seulement la moitié de ces niveaux compte tenu de diverses contraintes pratiques telles que la disponibilité des terres et la politique. Atteindre un objectif de CDR d’environ 10 GT par an d’ici 2050 nécessiterait donc un développement substantiel de nouvelles techniques de CDR comme la capture directe de l’air, comme c’est l’objectif du Frontier Fund.
Mais les défenseurs ont raison d’avertir que les efforts du CDR ne doivent pas distraire ou détourner les ressources des efforts visant à réduire les émissions de gaz à effet de serre. Le niveau d’eau de la baignoire continuera d’augmenter jusqu’à ce que le robinet soit fermé, et en ce moment il tourne à plein régime.