Peter Kelemen est géologue et professeur à la mémoire d'Arthur D. Storke à l'Observatoire terrestre de Lamont-Doherty. Membre de la National Academy of Sciences (NAS) et expert en carbonatation des roches du manteau terrestre, Kelemen a écrit un chapitre sur la minéralisation du carbone pour un nouveau rapport NAS, Technologies d'émissions négatives et séquestration fiable :un programme de recherche. Le rapport a été commandé par le gouvernement des États-Unis pour orienter son allocation de fonds et ses demandes de ressources supplémentaires auprès du Congrès.

Le rapport examine les stratégies pour extraire le dioxyde de carbone de l'atmosphère, explique leurs limites et leur potentiel, et recommande les recherches nécessaires pour surmonter leurs contraintes et les rendre réalisables à grande échelle. Il est essentiel de comprendre les avantages et les inconvénients de chaque stratégie et de déterminer la meilleure façon de faire progresser les technologies les plus rentables et les plus prometteuses.

Un autre rapport récent du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat a déterminé que nous ne pouvons pas limiter l'augmentation mondiale de la température à 1,5˚C, dans le but de prévenir les changements environnementaux majeurs, sans éliminer le dioxyde de carbone de l'atmosphère. Le rapport NAS a examiné six stratégies pour éliminer le CO 2 de l'air :

• Le carbone bleu côtier implique des moyens d'aider les plantes et les sédiments côtiers, et les zones humides augmentent leur absorption de carbone.
• L'élimination et la séquestration du carbone terrestre impliquent la gestion des forêts et des terres agricoles pour permettre au sol de stocker plus de carbone.
• La bioénergie avec capture et séquestration du carbone (BECCS) permettrait de faire pousser des cultures, qui captent du carbone au fur et à mesure de leur croissance, les utiliser pour produire de l'électricité ou de la chaleur dans une centrale électrique, puis capturer et séquestrer le CO 2 la centrale produit.
• La capture directe de l'air aspire le CO 2 hors de l'air et le stocke sous terre.
• La minéralisation du carbone exploite un processus naturel dans lequel les roches réactives se lient chimiquement au CO 2 pour former des minéraux carbonatés solides tels que le calcaire qui peuvent stocker du CO 2 pendant des millions d'années.
• La séquestration géologique injecte du CO capté 2 souterrain où il peut être stocké dans les espaces interstitiels.

Les travaux de Kelemen se concentrent sur la minéralisation du carbone; il est l'un des principaux promoteurs du projet de forage d'Oman, une initiative impliquant plus de 150 scientifiques internationaux issus de disciplines telles que la géophysique, géochimie, géologie, la biologie, et la physique qui travaillent sur des sujets de recherche liés à une caractéristique géologique unique du désert d'Oman. Dans cette région, la croûte océanique et les roches sous le manteau ont été poussées à la surface, créant la plus grande exposition de la croûte océanique et du manteau supérieur partout sur terre.

Kelemen s'intéresse à la compréhension du processus naturel de minéralisation du carbone qui se produit dans cette caractéristique. Son objectif est d'être capable d'imiter le processus et de l'accélérer grâce à un système artificiel qui éliminera de grandes quantités de CO 2 de l'air.

"Quand la pluie tombe sur ces roches du manteau, il dissout le magnésium des roches et aspire le CO 2 de l'air, et fait un fluide très riche en bicarbonate de magnésium, " a déclaré Kelemen. "Cela va sous terre et précipite presque tout le carbone dans les minéraux carbonatés solides. Le long de ce chemin de réaction, il dissout également le calcium et lorsque l'eau riche en calcium revient à la surface, il n'y a pas de carbone dedans mais il faut du CO 2 directement de l'air pour former du carbonate de calcium solide."

Si ce type de système de minéralisation du carbone peut être répliqué, il aurait le potentiel de stocker des dizaines de milliards de tonnes de CO 2 chaque année, et est l'une des seules options qui pourraient le faire à cette échelle. Mais la technique peut avoir des impacts négatifs :l'extraction ou l'exposition de minéraux pourrait polluer les ressources en eau et déclencher des tremblements de terre et le processus est encore relativement coûteux par tonne de carbone.

Néanmoins, les travaux à Oman permettent à des scientifiques comme Kelemen d'étudier l'absorption naturelle de CO 2 par l'altération des roches. Les chercheurs recueillent des données cruciales sur la façon dont l'eau s'écoule à travers les rochers, leur perméabilité et leur porosité, et comment cela affecte la vitesse d'écoulement, qui sera critique pour la conception d'un système d'ingénierie.

Le rapport NAS recommande aux États-Unis de lancer une initiative de recherche pour développer des technologies d'élimination du dioxyde de carbone dès que possible. Il suggère les stratégies les plus naturalistes et existantes - le carbone bleu côtier, gestion forestière et reboisement, et l'augmentation du carbone du sol - être intensifié et leurs coûts réduits, et que de nouvelles technologies telles que la capture directe de l'air et la minéralisation du carbone soient explorées plus avant. Investir dans cette recherche contribuera non seulement à limiter les impacts du changement climatique, cela permettrait également aux États-Unis de montrer la voie en matière de nouvelles technologies et de contrôle de la propriété intellectuelle associée.

"Il y a beaucoup de choses qui pourraient fonctionner [pour éliminer le dioxyde de carbone de l'air] et elles ont toutes une certaine quantité d'incertitude qui leur est associée et une certaine quantité de promesses, " a déclaré Kelemen. " Donc, vous voulez que de nombreuses possibilités soient étudiées en parallèle afin d'éliminer ce que la dizaine optimale pourrait s'avérer être. "

Kelemen a déclaré à son arrivée à Columbia en 2004, il a été impressionné par la quantité d'expertise liée à l'élimination du dioxyde de carbone et à la minéralisation. Certains de ces scientifiques faisaient partie d'un consortium international qui a fondé le projet CarbFix en 2006, qui injecte du CO 2 en basalte sous la centrale islandaise Hellisheidi, la plus grande installation géothermique au monde. CarbFix en injecte maintenant 12, 000 tonnes de CO 2 dans le sol chaque année au coût de 30 $ la tonne.

En plus de Kelemen, un certain nombre de scientifiques de l'Université de Columbia restent à la pointe de la recherche sur l'élimination à grande échelle du CO 2 de l'atmosphère.

David Goldberg, géophysicien et professeur-chercheur Lamont à Lamont-Doherty, étudie la faisabilité de stocker 50 millions de tonnes ou plus de CO 2 dans les réservoirs de basalte du nord-ouest du Pacifique. Ces réservoirs de basalte contiennent des espaces poreux qui pourraient potentiellement se remplir à mesure que le CO 2 se minéralise en calcaire carbonaté en deux ans ou moins.

Parc Alissa, Lenfest Junior Professor in Applied Climate Science et directeur par intérim du Lenfest Center for Sustainable Energy, travaille sur la minéralisation du carbone ex-situ. Cela implique le transport de matériaux réactifs vers une centrale électrique ou un laboratoire, les broyer, en les mélangeant avec du CO 2 , puis les mettre dans un réacteur. Parce qu'il s'agit d'un processus coûteux, Park cherche à réduire les coûts en fabriquant des produits qui pourraient être vendus. Elle étudie des additifs pour béton qui pourraient stocker du CO 2 et synthétiser les hydrocarbures à partir du CO capturé 2 fabriquer des carburants, produits chimiques utiles, ou pharmaceutiques.

Julio Friedmann, un fonctionnaire du ministère de l'Énergie sous Obama et un expert en gestion du carbone et du CO 2 suppression, est chercheur principal au Columbia Center on Global Energy Policy. Il s'efforce d'attirer des investisseurs et d'améliorer le financement des projets qui captent et utilisent le CO 2 .

Kelemen affirme que cet éventail diversifié de technologies et d'approches sera nécessaire pour maintenir l'augmentation de la température mondiale en dessous de 1,5 ° C.

« Si nous voulons espérer atteindre les objectifs de Paris, des types supplémentaires d'élimination du dioxyde de carbone de l'air seront nécessaires, " Kelemen a déclaré. "Nous devons nous préparer à la possibilité qu'ils se produisent."

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de Earth Institute, Université de Columbia http://blogs.ei.columbia.edu.