Part estimée des émissions de dioxyde de carbone provenant des combustibles fossiles en 2018 par rapport aux émissions cumulées au fil du temps, sur la base des données publiées par BP. Crédit :Kevin Trenberth, auteur fourni
Lorsque les politiciens parlent d'atteindre des émissions « zéro nettes », ils comptent souvent sur les arbres ou sur la technologie qui peut extraire le dioxyde de carbone de l'air. Ce qu'ils ne mentionnent pas, c'est à quel point ces propositions ou la géo-ingénierie coûteraient pour permettre au monde de continuer à brûler des combustibles fossiles.
Il existe de nombreuses propositions pour éliminer le dioxyde de carbone, mais la plupart ne font que des différences sur les bords, et les concentrations de dioxyde de carbone dans l'atmosphère ont continué d'augmenter sans relâche, même pendant la pandémie.
Je travaille sur le changement climatique depuis plus de quatre décennies. Prenons une minute pour comprendre une partie de la rhétorique autour du changement climatique et purifier l'air, pour ainsi dire.
Qu'est-ce qui cause le changement climatique ?
Comme cela a été bien établi depuis plusieurs décennies, le climat mondial change, et ce changement est causé par les activités humaines.
Lorsque des combustibles fossiles sont brûlés pour produire de l'énergie ou utilisés dans les transports, ils libèrent du dioxyde de carbone, un gaz à effet de serre qui est la principale cause du réchauffement climatique. Le dioxyde de carbone reste dans l'atmosphère pendant des siècles. Au fur et à mesure que de plus en plus de dioxyde de carbone est ajouté, sa concentration croissante agit comme une couverture, piégeant l'énergie près de la surface de la Terre qui, autrement, s'échapperait dans l'espace.
Lorsque la quantité d'énergie provenant du Soleil dépasse la quantité d'énergie renvoyée dans l'espace, le climat se réchauffe. Une partie de cette énergie augmente les températures, et une autre augmente l'évaporation et alimente les tempêtes et les pluies.
En raison de ces changements de composition atmosphérique, la planète s'est réchauffée d'environ 1,1 degrés Celsius (2 F) depuis environ 1880 et est en bonne voie vers 1,5 C (2,7 F), ce qui a été souligné comme un objectif à ne pas franchir si possible par l'Accord de Paris. Le réchauffement climatique et l'augmentation progressive des températures ont entraîné une augmentation de toutes sortes de conditions météorologiques et climatiques extrêmes, des inondations à la sécheresse et aux vagues de chaleur, qui causent d'énormes dégâts, des perturbations et des pertes de vie.
Des études montrent que les émissions mondiales de dioxyde de carbone devront atteindre zéro émission nette de carbone d'ici le milieu du siècle pour avoir une chance de limiter le réchauffement à même 2 C (3,6 F).
Actuellement, la principale source de dioxyde de carbone est la Chine. Mais les émissions cumulées comptent le plus, et les États-Unis sont en tête, suivis de près par l'Europe, la Chine et d'autres.
Certaines des méthodes de gestion du rayonnement solaire qui ont été proposées. Crédit :Chelsea Thompson, NOAA/CIRES
Qu'est-ce qui fonctionne pour ralentir le changement climatique ?
La société moderne a besoin d'énergie, mais elle ne doit pas nécessairement provenir de combustibles fossiles.
Des études montrent que le moyen le plus efficace de résoudre le problème du changement climatique est de décarboniser les économies des nations du monde. Cela signifie une forte augmentation de l'utilisation des énergies renouvelables (le solaire et l'éolien coûtent moins cher que les nouvelles centrales à combustibles fossiles dans une grande partie du monde aujourd'hui) et l'utilisation de véhicules électriques.
Malheureusement, ce passage aux énergies renouvelables a été lent, en grande partie à cause de l'infrastructure énorme et coûteuse liée aux combustibles fossiles, ainsi que de la grande quantité de dollars qui peuvent acheter de l'influence auprès des politiciens.
Qu'est-ce qui ne marche pas ?
Au lieu de réduire considérablement les émissions, les entreprises et les politiciens ont saisi des alternatives. Ceux-ci incluent la géo-ingénierie; le captage et le stockage du carbone, y compris le "captage direct dans l'air" ; et planter des arbres.
Voici le problème :
La géo-ingénierie signifie souvent "gestion du rayonnement solaire", qui vise à imiter un volcan et à ajouter des particules à la stratosphère pour refléter le rayonnement solaire entrant dans l'espace et produire un refroidissement. Cela pourrait fonctionner partiellement, mais cela pourrait avoir des effets secondaires inquiétants.
Le problème du réchauffement climatique n'est pas le soleil, mais plutôt le fait que le rayonnement infrarouge émis par la Terre est piégé par les gaz à effet de serre. Entre le rayonnement solaire entrant et sortant se trouve l'ensemble du système météorologique et climatique et le cycle hydrologique. Des changements soudains dans ces particules ou une mauvaise distribution pourraient avoir des effets dramatiques.
La dernière éruption volcanique majeure, celle du mont Pinatubo en 1991, a envoyé suffisamment de dioxyde de soufre et de particules dans la stratosphère pour produire un refroidissement modeste, mais elle a également causé une perte de précipitations sur la terre. Il a refroidi la terre plus que l'océan, de sorte que les pluies de mousson se sont déplacées vers le large, et à plus long terme, il a ralenti le cycle de l'eau.
La capture et le stockage du carbone font l'objet de recherches et d'essais depuis plus d'une décennie, mais ont des coûts considérables. Seule une douzaine d'usines industrielles aux États-Unis capturent actuellement leurs émissions de carbone, et la majeure partie est utilisée pour améliorer le forage pétrolier.
Concentrations de dioxyde de carbone au Mauna Loa, Hawaï. La moyenne mensuelle, en rouge, monte et descend avec les saisons de croissance. La ligne noire est ajustée pour le cycle saisonnier moyen. Crédit :Kevin Trenberth, basé sur les données de la NOAA, CC BY-ND
La capture directe de l'air, une technologie qui peut extraire le dioxyde de carbone de l'air, est en cours de développement à plusieurs endroits. Il utilise beaucoup d'énergie, cependant, et bien que cela puisse potentiellement être résolu en utilisant des énergies renouvelables, cela reste énergivore.
La plantation d'arbres est souvent considérée comme une solution pour compenser les émissions de gaz à effet de serre des entreprises. Les arbres et la végétation absorbent le dioxyde de carbone par photosynthèse et produisent du bois et d'autres matières végétales. C'est relativement bon marché.
Mais les arbres ne sont pas permanents. Les feuilles, les brindilles et les arbres morts pourrissent. Les forêts brûlent. Des études récentes montrent que les risques pour les arbres dus au stress, aux incendies de forêt, à la sécheresse et aux insectes à mesure que les températures augmentent seront également plus importants que prévu.
Combien cela coûte-t-il ?
Les scientifiques mesurent le dioxyde de carbone à Mauna Loa, Hawaii, depuis 1958 et ailleurs. L'augmentation annuelle moyenne de la concentration de dioxyde de carbone s'est accélérée, passant d'environ 1 partie par million de volume par an dans les années 1960 à 1,5 dans les années 1990, puis à 2,5 ces dernières années depuis 2010.
Cette augmentation incessante, à travers la pandémie et malgré les efforts de nombreux pays pour réduire les émissions, montre à quel point le problème est énorme.
Habituellement, l'élimination du carbone est discutée en termes de masse, mesurée en mégatonnes - des millions de tonnes métriques - de dioxyde de carbone par an, et non en parties par million de volume. La masse de l'atmosphère est d'environ 5,5 x 10¹⁵ tonnes métriques, mais comme le dioxyde de carbone (poids moléculaire 42) est plus lourd que l'air (poids moléculaire environ 29), 1 partie par million de volume de dioxyde de carbone équivaut à environ 7,8 milliards de tonnes métriques.
Selon le World Resources Institute, la fourchette des coûts du captage direct de l'air varie entre 250 et 600 dollars américains par tonne métrique de dioxyde de carbone éliminée aujourd'hui, selon la technologie, la source d'énergie et l'ampleur du déploiement. Même si les coûts sont tombés à 100 dollars par tonne métrique, le coût de la réduction des concentrations atmosphériques de dioxyde de carbone de 1 partie par million est d'environ 780 milliards de dollars.
Gardez à l'esprit que la concentration de dioxyde de carbone dans l'atmosphère est passée d'environ 280 parties par million avant l'ère industrielle à environ 420 aujourd'hui, et qu'elle augmente actuellement de plus de 2 parties par million par an.
Selon les calculs du WRI, la restauration des arbres sur un tiers à deux tiers des acres convenables pourrait éliminer environ 7,4 gigatonnes de dioxyde de carbone d'ici 2050 sans déplacer les terres agricoles. Ce serait plus que toute autre voie. Cela peut sembler beaucoup, mais 7 gigatonnes de dioxyde de carbone équivaut à 7 milliards de tonnes métriques, soit moins de 1 partie par million en volume. Le coût est estimé à 50 $ par tonne métrique. Ainsi, même avec des arbres, le coût d'extraction d'une partie par million de volume pourrait atteindre 390 milliards de dollars.
La géo-ingénierie est également coûteuse.
Donc, pour des centaines de milliards de dollars, la meilleure perspective est une petite baisse de 1 partie par million de volume dans la concentration de dioxyde de carbone.
Cette arithmétique met en évidence l'énorme besoin de réduire les émissions. Il n'y a pas de solution de contournement viable.
