Depuis la révolution industrielle, les humains ont émis plus de 2 000 gigatonnes de dioxyde de carbone dans l’atmosphère. (Un gigatonnes est un milliard de tonnes.)
Cette couverture épaississante de gaz à effet de serre piégeant la chaleur provoque le réchauffement climatique que nous connaissons aujourd’hui. Si rien ne change, les impacts climatiques tels que les incendies de forêt, les vagues de chaleur étouffantes et l’élévation dommageable du niveau de la mer ne feront que s’intensifier.,
l’impératif pour lutter contre le changement climatique est de réduire rapidement les émissions—par exemple, en intensifiant les énergies renouvelables, en améliorant l’efficacité énergétique, en stoppant la déforestation et en limitant les super polluants comme les hydrofluorocarbones (HFC). La dernière science du climat nous dit, cependant, que ces efforts seuls ne suffisent pas à prévenir un changement climatique dangereux.
pour maintenir l’élévation de la température mondiale à moins de 1,5-2 degrés C (2,7-3.,6 degrés F), ce que les scientifiques disent nécessaire pour prévenir les pires impacts du changement climatique, nous devrons non seulement réduire les émissions, mais aussi éliminer et stocker du carbone de l’atmosphère.
en fait, la plupart des scénarios de modèles climatiques montrent que nous devrons éliminer des milliards de tonnes métriques de dioxyde de carbone chaque année d’ici 2050, tout en augmentant les réductions d’émissions.
l’élimination du carbone peut prendre de nombreuses formes, des nouvelles technologies aux pratiques de gestion des terres. La grande question Est de savoir si ces approches peuvent permettre l’élimination du carbone à l’échelle nécessaire dans les décennies à venir.,
Remarque: Il s’agit d’un scénario théorique montrant le rôle de l’élimination du carbone dans la réduction nette des émissions d’ici le milieu du siècle, ce qui est compatible avec la limitation du réchauffement climatique à 1,5°C par rapport aux niveaux préindustriels. Il suppose une atténuation simultanée des gaz CO2 et non CO2, comme le méthane. Des réductions plus rapides et/ou plus profondes des émissions pourraient réduire le rôle de l’élimination du carbone; des réductions plus lentes et/ou plus faibles des émissions augmenteraient le besoin d’élimination du carbone.
chaque approche d’élimination du carbone est confrontée à des défis et à des limites., La série de documents de travail de WRI explore les possibilités et les défis de l’utilisation de l’élimination du carbone pour lutter contre le changement climatique et recommande un ensemble prioritaire d’actions politiques fédérales américaines pour accélérer leur développement et leur déploiement.
Voici six options pour éliminer le carbone de l’atmosphère:
1) forêts
La photosynthèse élimine naturellement le dioxyde de carbone — et les arbres sont particulièrement efficaces pour stocker le carbone retiré de l’atmosphère par photosynthèse., L’expansion, la restauration et la gestion des forêts pour encourager une plus grande absorption de carbone peuvent tirer parti de la puissance de la photosynthèse, en convertissant le dioxyde de carbone dans l’air en carbone stocké dans le bois et les sols.
WRI estime que le potentiel d’élimination du carbone des forêts et des arbres en dehors des forêts aux États-Unis est de plus d’un demi-gigaton par an, ce qui équivaut à toutes les émissions annuelles du secteur agricole américain., Ces approches pour éliminer le CO2 à travers les forêts peuvent être relativement peu coûteuses par rapport à d’autres options d’élimination du carbone (généralement moins de 50 dollars la tonne métrique) et produire de l’eau et de l’air plus propres dans le processus.
un défi majeur consiste à s’assurer que l’expansion forestière dans une région ne se fait pas au détriment des forêts ailleurs. Par exemple, reboiser les terres agricoles réduirait l’offre de nourriture. Cela pourrait nécessiter la conversion d’autres forêts en terres agricoles, à moins que des améliorations de la productivité agricole ne puissent combler cette lacune., De même, ne pas récolter le bois d’une forêt peut entraîner une surexploitation dans une autre. Ces dynamiques rendent la restauration et la gestion des forêts existantes et l’ajout d’arbres sur des terres écologiquement appropriées en dehors des terres agricoles particulièrement importantes.
2) fermes
Les sols stockent naturellement le carbone, mais les sols agricoles présentent un déficit important en raison d’une utilisation intensive. Parce que les terres agricoles sont si vastes—plus de 900 millions d’acres aux États-Unis seulement-même de petites augmentations du carbone du sol par acre pourraient avoir un impact.,
la construction du carbone du sol est également bénéfique pour les agriculteurs et les éleveurs, car elle peut augmenter la santé du sol et les rendements des cultures. L’intégration des arbres dans les fermes peut également éliminer le carbone tout en offrant d’autres avantages, comme l’ombre et le fourrage pour le bétail.
L’Augmentation du carbone du sol peut bénéficier aux agriculteurs et aux éleveurs en plus d’éliminer le carbone de l’atmosphère. Photo de James Baltz/Unsplash
Il existe de nombreuses façons d’augmenter le carbone dans les sols., Planter des cultures de couverture lorsque les champs sont autrement nus peut prolonger la photosynthèse tout au long de l’année, séquestrant environ une demi-tonne métrique de CO2 par acre et par an. L’utilisation de compost peut améliorer les rendements tout en stockant la teneur en carbone du compost dans le sol. Les scientifiques développent également des cultures avec des racines plus profondes, ce qui les rend plus résistantes à la sécheresse tout en déposant plus de carbone dans le sol.
gérer le sol pour le carbone à grande échelle, cependant, est une proposition délicate., Les systèmes naturels sont intrinsèquement variables, ce qui en fait un véritable défi pour prédire, mesurer et surveiller les avantages à long terme en matière de carbone de toute pratique donnée sur un acre donné.
l’efficacité de certaines pratiques fait également l’objet d’un débat scientifique continu. De plus, l’évolution des conditions ou des pratiques de gestion d’une année à l’autre pourrait effacer les gains antérieurs. Et parce que beaucoup de terres agricoles seraient nécessaires pour éliminer une quantité importante de carbone, les gouvernements et les systèmes de marché devraient créer les bonnes conditions pour que les propriétaires fonciers stockent plus de carbone.,
3) bioénergie avec Capture et stockage du carbone (BECCS)
la bioénergie avec Capture et stockage du carbone (BECCS) est une autre façon d’utiliser la photosynthèse pour lutter contre le changement climatique. Cependant, c’est beaucoup plus compliqué que de planter des arbres ou de gérer les sols — et cela ne fonctionne pas toujours pour le climat.
BECCS est le processus d’utilisation de la biomasse pour l’énergie dans les secteurs industriel, énergétique ou des transports; capturer ses émissions avant qu’elles ne soient rejetées dans l’atmosphère; puis stocker ce carbone capturé sous terre ou dans des produits à longue durée de vie comme le béton., Si BECCS fait croître plus de biomasse qu’autrement, ou stocke plus de carbone au lieu de le relâcher dans l’atmosphère, il peut fournir une élimination nette du carbone.
mais il n’est pas toujours simple de déterminer si ces conditions sont remplies. De plus, si BECCS dépend des cultures bioénergétiques, il pourrait déplacer la production alimentaire ou les écosystèmes naturels, Effacer les avantages climatiques et exacerber l’insécurité alimentaire et la perte d’écosystèmes.
certaines formes de Becc transformeraient des déchets comme les résidus agricoles ou les déchets en combustible., Ces matières premières peuvent être essentielles à L’avenir des Becc, car elles ne nécessiteraient pas d’utilisation spécifique des terres. Même dans ce cas, la comptabilité doit être correcte—et il existe de nombreuses façons de se tromper — pour que BECCS produise les avantages climatiques attendus.
4) Capture directe de l’Air
la capture directe de l’air est le processus consistant à éliminer chimiquement le dioxyde de carbone directement de l’air ambiant, puis à le stocker sous terre ou dans des produits à longue durée de vie., Cette nouvelle technologie est similaire à la technologie de capture et de stockage du carbone utilisée pour capturer les émissions provenant de sources telles que les centrales électriques et les installations industrielles. La différence est que la capture directe de l’air élimine l’excès de carbone directement de l’atmosphère, au lieu de le capturer à la source.
Il est relativement simple de mesurer et de rendre compte des avantages climatiques de la capture directe d’air, et son ampleur potentielle de déploiement est énorme. Mais la technologie reste coûteuse et énergivore., Il est souvent difficile de déterminer les coûts des nouvelles technologies de capture directe de l’air, mais une étude de 2018 estime qu’il en coûterait environ 94 à 232 $la tonne métrique. Les estimations antérieures étaient plus élevées.
la capture directe de l’air nécessite également d’importantes entrées de chaleur et d’énergie: le nettoyage de 1 gigatonne de dioxyde de carbone dans l’air pourrait nécessiter près de 10% de la consommation totale d’énergie d’aujourd’hui. La technologie de captage direct de l’air devrait également être alimentée par des sources d’énergie à faible teneur en carbone ou à teneur nulle en carbone pour permettre une élimination nette du carbone.,
investir dans le développement technologique et l’expérience de déploiement, ainsi que les progrès continus dans le déploiement d’énergie propre et bon marché, pourraient faire progresser les perspectives de capture directe de l’air à grande échelle.
Plusieurs entreprises ont déjà mis au point des systèmes de captage direct de l’air, malgré la quasi-absence de dépenses publiques en recherche et développement pour cette technologie depuis de nombreuses années., À la fin de 2019, cependant, le Congrès a affecté 60 millions de dollars aux technologies d’élimination du carbone, dont au moins 35 millions de dollars pour la capture directe de l’air, une étape importante vers le niveau d’investissement nécessaire pour intensifier les efforts de développement.
l’essentiel est que la capture directe de l’air est encore une nouvelle technologie et, bien qu’elle montre un énorme potentiel de mise à l’échelle, ces systèmes sont les premiers du genre et ont besoin du soutien du public pour progresser.
5) minéralisation du carbone
certains minéraux réagissent naturellement avec le CO2, transformant le carbone d’un gaz en un solide., Le processus est communément appelé minéralisation du carbone ou altération accrue, et il se produit naturellement très lentement, sur des centaines ou des milliers d’années.
Mais les scientifiques cherchent comment accélérer le processus de minéralisation du carbone, en particulier en améliorant l’exposition de ces minéraux au CO2 dans l’air ou l’océan., Cela pourrait signifier pomper de l’eau de source alcaline du Sous — sol à la surface où les minéraux peuvent réagir avec l’air; déplacer l’air à travers de grands dépôts de résidus miniers — des roches laissées par les opérations minières-qui contiennent la bonne composition minérale; écraser ou développer des enzymes qui mastiquent les dépôts minéraux pour augmenter leur surface; et trouver des moyens de résister à certains sous-produits industriels, comme les cendres volantes, la poussière de four ou les scories de fer et d’acier.,
la minéralisation du carbone peut également être utilisée comme moyen de stocker du CO2 en l’injectant dans des types de roches appropriés où il réagit pour former un carbonate solide. De plus, certaines applications pourraient remplacer les méthodes de production conventionnelles pour des produits comme le béton, qui est utilisé à l’échelle mondiale à plusieurs milliards de tonnes.
Les scientifiques ont montré que la minéralisation du carbone est possible et une poignée de start-ups développent déjà des matériaux de construction à base de minéralisation, mais il reste encore du travail à faire pour définir des applications rentables et prudentes pour un déploiement à grande échelle.,
6) Concepts basés sur L’océan
un certain nombre de concepts d’élimination du carbone basés sur l’océan ont été proposés pour tirer parti de la capacité de l’océan à stocker le carbone et à identifier des approches allant au-delà des seules applications terrestres. Cependant, presque tous en sont à un stade précoce de développement et nécessitent davantage de recherches, et dans certains cas des essais pilotes, pour comprendre s’ils sont appropriés pour l’investissement compte tenu des impacts potentiels sur l’environnement, la société et la gouvernance.
chaque approche vise à accélérer les cycles naturels du carbone dans l’océan., Ils pourraient inclure l’exploitation de la photosynthèse dans les plantes côtières, les algues ou le phytoplancton; l’ajout de certains minéraux pour augmenter le stockage du bicarbonate dissous; ou l’exécution d’un courant électrique à travers l’eau de mer pour aider à extraire le CO2.
certaines options d’élimination du carbone basées sur l’océan pourraient également fournir des avantages communs. Par exemple, la culture côtière de carbone bleu et d’algues pourrait éliminer le carbone tout en soutenant la restauration des écosystèmes, et l’ajout de minéraux pour aider l’océan à stocker le carbone pourrait également réduire l’acidification des océans., Cependant, beaucoup de choses sont encore inconnues sur les impacts écologiques plus larges de ces approches et des recherches supplémentaires sont nécessaires pour mieux comprendre les risques potentiels avant que ces approches ne soient poursuivies à quelque échelle que ce soit.
à court terme, les algues cultivées peuvent également être utilisées pour des produits comme la nourriture, le carburant et les engrais, ce qui peut ne pas entraîner l’élimination du carbone, mais pourrait réduire les émissions par rapport à la production conventionnelle et fournir un rendement économique qui soutient la croissance de l’industrie.,
L’océan peut offrir des options potentielles d’élimination du carbone, comme la culture d’algues, qui pourraient également avoir des avantages écologiques. Photo du service des Parcs Nationaux
compte tenu des impacts écologiques, sociaux et de gouvernance potentiels des approches proposées, des recherches supplémentaires pourraient commencer à clarifier les incertitudes et à savoir où et quand les concepts d’élimination du dioxyde de carbone basés sur les océans devraient être étendus.,
L’avenir de L’élimination du carbone
l’analyse de WRI a montré que la stratégie la plus rentable et la moins risquée pour renforcer la capacité d’élimination du carbone implique le développement et le déploiement d’une variété d’approches en tandem.
chaque approche d’élimination du carbone offre des promesses et des défis, mais la capture et le stockage du CO2 déjà dans l’air doivent faire partie de notre stratégie de changement climatique aux États-Unis et dans le monde pour éviter des niveaux dangereux de réchauffement climatique.,
Il est temps de commencer à investir dans l’ensemble du portefeuille d’approches d’élimination du carbone-dans la recherche, le développement, la démonstration, le déploiement à un stade précoce et les conditions favorables—afin qu’elles deviennent des options viables à l’échelle nécessaire dans les décennies à venir.
pour en savoir plus sur l’analyse et les recommandations de l’IRG en matière d’élimination du carbone, consultez notre série de recherches CarbonShot.
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