De nombreux scénarios climatiques futurs suggèrent que des émissions négatives seront nécessaires pour limiter le réchauffement climatique. Les chercheurs étudient maintenant dans quelle mesure cela est faisable.

En Islande, une machine aspire maintenant le dioxyde de carbone de l'atmosphère jour et nuit. Sa mission est de mélanger le gaz avec de l'eau puis de le pomper sous terre où il se transformera en pierre après quelques années.

De telles machines sont aujourd'hui intéressantes car les émissions mondiales de gaz à effet de serre sont encore bien trop élevées pour pouvoir compter uniquement sur leur réduction. Pour éviter de graves impacts environnementaux, nous aurons très probablement besoin d'émissions négatives pour éliminer certains de ces gaz de l'atmosphère et les stocker quelque part de façon permanente.

"Les scénarios d'atténuation du changement climatique montrent souvent que nous aurons besoin d'une quantité importante d'émissions négatives d'ici la fin du siècle pour pouvoir limiter le réchauffement à 1,5 °C ou 2 °C", a déclaré le Dr Kati Koponen, scientifique senior à le Centre de recherche technique VTT de Finlande à Espoo.

De nouvelles solutions et pratiques, à la fois technologiques et non technologiques, seront nécessaires dans la volonté de produire des émissions négatives. Des solutions fondées sur la nature, telles que la plantation d'arbres ou la restauration de tourbières, qui capturent et stockent le CO₂ et sont connus et utilisés depuis longtemps, sont à l'étude pour un déploiement plus large dans l'atténuation, y compris une surveillance et une quantification plus robustes de leurs performances.

Plusieurs technologies potentielles existent également, mais la plupart en sont encore à leurs balbutiements. La capture directe de l'air, par exemple, qui est la technologie utilisée en Islande, utilise des procédés chimiques pour extraire le dioxyde de carbone (CO₂ ) de l'atmosphère avant qu'il ne soit stocké sous terre.

Cependant, les avantages et les compromis sont encore flous. "Le défi consiste à comprendre le potentiel réaliste de ces technologies (et pratiques)", a averti le Dr Koponen. "Nous ne voulons pas créer d'émissions négatives en créant d'autres impacts indésirables ailleurs."

Préparer le terrain pour les technologies à émissions négatives

Le Dr Koponen et ses collègues évaluent le potentiel réel de différentes solutions d'émissions négatives en Europe et ailleurs, à travers le projet NEGEM. Ils prendront en compte les aspects économiques, environnementaux et sociaux associés, afin de mieux comprendre quels cadres réglementaires seront nécessaires pour déployer ces solutions.

Certaines solutions peuvent tout simplement ne pas être rentables, tandis que d'autres pourraient avoir un impact sur l'environnement en consommant trop d'eau, d'énergie ou de terres. Il y a aussi des questions sociales à considérer :par exemple, les résidents accepteront-ils d'avoir du CO₂ entreposés dans le sol près de chez eux ? "Cette combinaison [de disciplines] est ce qui est spécial dans ce projet", a déclaré le Dr Koponen.

Jusqu'à présent, l'équipe NEGEM a utilisé des modèles pour étudier comment différentes solutions d'émissions négatives affectent l'environnement et leur coût sur l'ensemble de leur cycle de vie. Ils ont examiné un large éventail d'indicateurs environnementaux, tels que l'épuisement des ressources naturelles telles que l'eau ou les matières premières et le changement d'affectation des sols, ainsi que les impacts du changement climatique qui seraient évités.

Dans des travaux récents, ils ont étudié les stratégies terrestres, par opposition à celles utilisées dans l'océan ou dans des contextes industriels. L'équipe a constaté que dans les cas étudiés, la plantation d'arbres était le moyen le plus efficace d'éliminer le CO₂ de l'atmosphère. Cependant, la disponibilité des terres est un problème ici :la terre est nécessaire à diverses fins telles que la culture d'aliments ou la production de bois pour fabriquer des produits. De plus, les forêts sont vulnérables aux perturbations telles que les incendies et les ravageurs, qui affecteraient la durée pendant laquelle le CO₂ peuvent y être stockés. De nouveaux types de politiques seront nécessaires pour résoudre ces problèmes, ce qui est un autre aspect sur lequel le projet étudie actuellement.

Les résultats de NEGEM devraient aider à éclairer les politiques de l'UE pour maintenir le réchauffement climatique bien en dessous de 2 °C, comme indiqué dans l'Accord de Paris de 2015. Selon le Dr Koponen, leurs résultats devraient fournir une évaluation plus réaliste du potentiel des différentes technologies et pratiques d'émissions négatives, ce qui devrait aider l'UE à fixer des objectifs réalisables.

Solutions basées sur la nature

Les émissions de gaz à effet de serre et les stratégies terrestres pour les éliminer sont incluses dans les inventaires nationaux depuis 30 ans. L'amélioration de ces puits peut également être incluse en tant que mesure d'atténuation dans les contributions déterminées au niveau national (CDN) dans le cadre de l'Accord de Paris.

Dans ce contexte, les chercheurs du projet LANDMARC tentent de saisir le potentiel réel des activités qui augmenteront les absorptions de gaz à effet de serre ou réduiront les émissions des sols. Eise Spijker, chercheur au centre de connaissances JIN sur le climat et la durabilité à Groningen, aux Pays-Bas, et ses collègues étudient comment ces solutions, dont beaucoup sont basées sur la nature, pourraient être appliquées dans des environnements agricoles ou forestiers.

"La chose délicate, en particulier avec les options basées sur la nature, est le défi du stockage permanent du carbone", a déclaré Spijker. "Une fois que vous soumettez du carbone aux écosystèmes, ils restent dans le cycle naturel du carbone dans une certaine mesure, mais vous ne savez pas vraiment combien est stocké et pendant combien de temps."

Observation d'en haut et d'en bas

Les techniques de surveillance peuvent aider à évaluer la quantité de CO₂ pourraient être capturés dans l'atmosphère et stockés dans le sol et les plantes. L'un des objectifs du projet est donc d'intégrer différents types d'observations dans les modèles, afin de représenter de manière plus réaliste le potentiel des solutions d'élimination des émissions.

"Nous utilisons des données provenant d'une combinaison de techniques d'observation de la Terre, y compris la télédétection (telles que les satellites) et également des mesures souterraines (telles que l'échantillonnage du sol) pour mesurer la quantité de carbone stockée", a déclaré la coordinatrice du projet, le Dr Jenny Lieu, une professeur adjoint à l'Université de technologie de Delft aux Pays-Bas.

LANDMARC mène 16 études de cas à travers le monde, où différentes activités comme l'agroforesterie en Espagne et une production de riz plus durable au Népal seront surveillées, pour voir dans quelle mesure elles séquestrent le carbone. L'équipe prévoit d'expérimenter différentes combinaisons de techniques de surveillance. Les données satellitaires seront collectées et analysées avec des algorithmes qu'ils ont développés, par exemple.

Un outil pour mesurer l'impact climatique net sur le terrain

L'un des résultats du projet sera un outil de cartographie du carbone, potentiellement également disponible sous forme d'application téléphonique, qui pourra quantifier et surveiller l'impact de différentes activités terrestres d'élimination du carbone sur les émissions de gaz à effet de serre. Il utilisera des observations à la fois d'en haut, à l'aide de satellites et de drones, et au sol, comme l'échantillonnage du sol.

"Nous visons à combiner plusieurs outils d'observation de la Terre spécialisés dans un outil de surveillance à faible coût et convivial qui prend en compte un large éventail d'utilisateurs finaux", a déclaré le Dr Lieu. Cela signifie que les gouvernements ou les gestionnaires de l'utilisation des terres, par exemple, pourront saisir des données spécifiques au site sur le sol et la végétation sur leurs terres et obtenir une estimation fiable de son impact net sur le climat.

CO₂ à grande échelle suppression

Le potentiel des activités à émissions négatives pour ralentir le réchauffement climatique dépend également de leur capacité à être utilisées à l'échelle industrielle dans les prochaines décennies. De nombreux scénarios climatiques reposent sur cette prémisse, mais on s'inquiète de sa faisabilité. Les solutions technologiques en sont encore à leurs débuts pour le moment, a déclaré le Dr Bas van Ruijven, chercheur et chef de groupe à l'Institut international d'analyse des systèmes appliqués (IIASA) à Laxenburg, en Autriche.

Le Dr van Ruijven et ses collègues évaluent donc les problèmes de faisabilité pour différents scénarios climatiques, dans le cadre du projet ENGAGE. Par exemple, ils évalueront la contribution attendue des activités d'élimination des gaz à effet de serre. L'équipe développera également de nouveaux scénarios d'atténuation du climat. "Les technologies d'émissions négatives jouent un rôle important dans cette partie du projet", a souligné le Dr van Ruijven.

Jusqu'à présent, l'équipe a comparé deux scénarios de décarbonation différents. Le premier vise à limiter le réchauffement à moins de 2 degrés C d'ici 2100. Dans ce cas, l'objectif de température peut être dépassé dans la première moitié du siècle, mais des émissions négatives seraient indispensables plus tard pour faire baisser les températures mondiales.

Dans le deuxième scénario, l'objectif est simplement de ne pas dépasser le réchauffement de 2 degrés Celsius, ce qui est plus conforme à l'Accord de Paris. Les activités d'élimination du carbone joueraient un rôle dans la réduction plus rapide des émissions à court terme. À long terme, ils seraient surtout nécessaires pour contrer les émissions restantes de certains secteurs comme l'aviation ou l'industrie, où il est difficile d'éliminer complètement les émissions.

Le plus tôt est le mieux :reporter l'action aura des répercussions

Dans des travaux récents, l'équipe a utilisé des modèles pour étudier l'impact de chacun de ces scénarios sur l'utilisation des terres à l'avenir afin de mieux comprendre les conséquences sociales et environnementales. Ils ont pris en compte plusieurs facteurs différents :les projections économiques et la croissance démographique, ainsi que leur impact ultérieur sur la consommation d'énergie et les émissions de gaz à effet de serre.

Le Dr van Ruijven et ses collègues ont découvert que les scénarios d'atténuation axés sur les scénarios de fin de siècle, où les températures étaient autorisées à dépasser temporairement le réchauffement de 2 °C, avaient des conséquences majeures sur l'utilisation des terres après 2050. Les pénuries de nourriture et d'eau d'irrigation seraient probablement, tout comme la hausse des prix alimentaires. "C'est un grand appel à plus d'efforts à court terme pour réduire les émissions plus rapidement", a déclaré le Dr van Ruijven. "Sinon, vous forcez les générations futures à utiliser les technologies d'émissions négatives à plus grande échelle."

Des politiques supplémentaires seront également nécessaires pendant la transition vers des émissions nettes nulles pour compenser son impact social. Des subventions alimentaires peuvent être nécessaires pour aider les personnes à faible revenu, par exemple, si les prix des denrées alimentaires augmentent.

"Nos travaux montrent que le déploiement de nouvelles technologies pour le CO₂ le retrait sera cependant indispensable pour atteindre les objectifs de l'Accord de Paris dans les approches à court et à long terme, a noté le Dr van Ruijven. "Nous espérons que nos recherches inspireront les gouvernements à stimuler leur développement."