Si nous voulons limiter l'augmentation de la température mondiale à 2 degrés au-dessus des niveaux préindustriels, comme le prévoit l'Accord de Paris sur le climat, il faudra beaucoup plus qu'une transition vers des sources d'énergie neutres en carbone telles que l'éolien et le solaire. Cela va nécessiter des technologies négatives en carbone, y compris les sources d'énergie qui réduisent réellement les niveaux de dioxyde de carbone dans l'atmosphère.

Alors que la plupart des chercheurs et des militants du climat conviennent que des solutions négatives en carbone seront nécessaires pour respecter les termes de l'objectif de l'Accord de Paris, jusqu'à présent, la plupart de ces solutions ont été considérées comme peu pratiques à court terme, surtout pour les grands, pays tributaires du charbon comme la Chine.

Maintenant, des chercheurs de la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences et du Harvard-China Project on Energy, Economie et Environnement, en collaboration avec des collègues de l'Université Tsinghua de Pékin et d'autres institutions en Chine, l'Australie et les États-Unis, ont analysé la viabilité technique et économique de la Chine pour passer à la production d'électricité à émission de carbone négative.

La recherche est publiée dans le Actes de l'Académie nationale des sciences .

"Ce document suggère audacieusement que non seulement la Chine peut s'orienter vers une énergie carbone négative, mais qu'elle peut le faire de manière économiquement compétitive, " a déclaré Michael McElroy, le professeur Gilbert Butler d'études environnementales à Harvard et co-auteur principal de l'article.

"Le système que nous décrivons offre non seulement une alternative carbone-négative pour produire de l'électricité à long terme, mais apporte également un co-bénéfice significatif à court terme pour réduire la pollution de l'air en Chine, " a déclaré Xi Lu, Professeur agrégé à l'École de l'environnement de l'Université Tsinghua et premier auteur de l'article. Lu est également un ancien étudiant diplômé de SEAS et boursier postdoctoral.

La stratégie McElroy, Lu et leurs collègues proposent la combinaison de deux formes d'énergie verte :la gazéification charbon-bioénergie et la capture et le stockage du carbone.

La bioénergie est l'un des outils les plus importants de la boîte à outils carbone-négative.

La bioénergie provient du meilleur CO 2 épurateurs de la planète :les plantes. Comme la plupart d'entre nous l'ont appris à l'école primaire, les plantes utilisent la photosynthèse pour convertir le CO 2 en carbone organique et en oxygène. Le carbone stocké dans les plantes peut être reconverti en énergie par combustion (alias, Feu); fermentation, comme dans la production d'éthanol; ou par un procédé connu sous le nom de gazéification, qui convertit les matériaux riches en carbone en monoxyde de carbone, l'hydrogène et le dioxyde de carbone pour les carburants et les produits chimiques industriels.

Le processus de conversion de la biomasse en énergie puis de captage et de stockage des déchets de CO 2 est l'une des stratégies les plus discutées pour l'énergie négative en carbone. Il est connu sous le nom de BECCS, bioénergie avec captage et stockage du carbone. Le problème est, dans la plupart des applications, BECCS n'est pas très efficace et nécessite des quantités massives de terres pour cultiver les plantes nécessaires à l'alimentation de la planète, ce qui entraînerait probablement des pénuries mondiales de nourriture et d'eau.

Mais et s'il existait un moyen de rendre le processus plus pratique et efficace ?

Lou, McElroy et son équipe internationale se sont tournés vers une solution improbable pour l'énergie verte :le charbon.

"Si vous essayez de le faire avec du biocarburant seul, ce n'est pas très efficace, " a déclaré McElroy. " L'ajout de charbon fournit une source d'énergie qui est vraiment importante. Si vous combinez du biocarburant avec du charbon et gazéifiez le mélange, vous pouvez essentiellement développer une source pure d'hydrogène dans le processus."

En modélisant différents ratios biocarburant/charbon, les chercheurs ont découvert que tant qu'au moins 35 pour cent du mélange est de la biomasse et que le carbone résiduel est capturé, la puissance générée réduirait réellement le CO 2 dans l'atmosphère. A ce rapport, les chercheurs ont découvert que le coût actualisé de l'électricité ne dépasserait pas 9,2 cents le kilowattheure. Un prix du carbone d'environ 52 $ la tonne rendrait ce système compétitif par rapport aux centrales électriques au charbon actuelles en Chine.

Un élément clé de cette stratégie est l'utilisation des résidus de récolte – les restes de plantes après la récolte des champs – comme biocarburant.

Feux agricoles saisonniers, quand les agriculteurs mettent le feu à leurs champs pour nettoyer le chaume après une récolte, sont une source majeure de pollution de l'air en Chine. La collecte de ces chaumes et leur utilisation comme biocarburants réduiraient non seulement les émissions de CO 2 mais améliorer considérablement la qualité de l'air dans le pays. La gazéification permet également d'éliminer plus facilement les polluants atmosphériques du flux de déchets.

Les chercheurs reconnaissent que le développement d'un système pour collecter la biomasse et la livrer aux centrales électriques prendra du temps, mais ils soutiennent que le système n'a pas besoin d'être mis en œuvre d'un seul coup.

« Parce que nous avons étudié toute la gamme des ratios charbon/biomasse, nous avons démontré comment la Chine pourrait évoluer progressivement vers une source d'énergie de plus en plus négative en carbone, " a déclaré Chris P. Nielsen, Directeur exécutif du projet Harvard-China et co-auteur de l'étude. "D'abord, de petites quantités de biocarburant pourraient être utilisées pour réduire les émissions nettes de carbone positives. Puis, le système pourrait évoluer vers la neutralité carbone et éventuellement vers un système carbone-négatif. Vous n'êtes pas obligé de tout accomplir dès le départ."

"Cette étude fournit des informations essentielles aux décideurs politiques qui cherchent à mettre en œuvre des opportunités énergétiques à faible émission de carbone en Chine, " dit Lou.