Afin de lutter contre les impacts catastrophiques du réchauffement climatique, nous devons accélérer les efforts de réduction des émissions de carbone et étendre rapidement les stratégies visant à éliminer le dioxyde de carbone (CO2 ) de l'atmosphère et des océans. Les technologies permettant de réduire nos émissions de carbone sont matures; ceux visant à éliminer le carbone de l'environnement ne le sont pas et nécessitent un soutien solide de la part des gouvernements et du secteur privé.
Seulement 45 pour cent des émissions de dioxyde de carbone restent dans l’atmosphère; le reste est absorbé à travers deux cycles :1) le cycle biologique du carbone stocke le CO2 dans la matière végétale et les sols, et 2) le cycle aqueux du carbone absorbe le CO2 de l'atmosphère aux océans. Chacun de ces cycles représente 25 % et 30 % du CO2 émis. , respectivement.
CO2 qui se dissout dans les océans réagit pour former des produits chimiques qui augmentent l'acidité des océans. La dissolution des minéraux des roches le long des côtes agit pour contrebalancer cette acidité, dans un processus appelé altération géologique, mais l'augmentation extrême du taux et du volume de CO2 les émissions, en particulier au cours des 60 dernières années, ont largement dépassé le taux d'altération géologique, entraînant une augmentation de 30 % de l'acidité des océans.
À mesure que les océans s'acidifient, des millions d'espèces marines et des écosystèmes entiers, en particulier les récifs coralliens, seront incapables de s'adapter.
Nous écrasons les systèmes naturels de rééquilibrage de la Terre et nuisons ainsi à ses écosystèmes. Nos récents travaux à l'Université McMaster et à l'Université de Toronto, soutenus par l'Initiative Carbon to Sea, ont tenté de relever ces défis.
La bonne nouvelle est qu’il est possible de rééquilibrer le pH des océans grâce à un processus appelé amélioration de l’alcalinité des océans (OAE). De plus, ce rééquilibrage encouragera également des émissions supplémentaires de CO2 être absorbé par l'atmosphère. En restaurant soigneusement et continuellement l'alcalinité de l'océan, son acidification et l'excès de CO2 atmosphérique les concentrations peuvent être combattues simultanément.
L’approche la plus évidente serait d’ajouter des minéraux alcalins finement broyés dans l’océan pour réduire directement l’acidité de l’eau. Cependant, l'ampleur à laquelle ces processus devraient être mis en œuvre est stupéfiante.
Par exemple, nous estimons qu’il faudrait ajouter dans les océans chaque année l’équivalent d’environ huit mille bâtiments de l’Empire State en substance alcaline à partir du milieu du siècle pour atteindre les objectifs d’émissions du GIEC. De toute évidence, cette technique ne peut pas être la seule solution.
Nous pensons qu’une approche électrochimique utilisant une énergie décarbonée est l’un des meilleurs moyens de lutter contre l’acidification des océans. Grâce à un procédé appelé électrodialyse à membrane bipolaire (BMED), l'acidité de l'eau de mer est éliminée directement sans ajout d'autres substances. Cette technologie ne nécessite que de l'eau de mer, de l'électricité et des membranes spécialisées.
La simplicité et la modularité inhérentes à la technologie BMED permettent une méthode flexible, évolutive et potentiellement rentable d'élimination du dioxyde de carbone.
En 2015, avec une équipe de chercheurs du Palo Alto Research Center et de X Development, nous avons construit et testé un système BMED à petite échelle. Ce système a bien fonctionné et s'avère très prometteur lorsqu'il est associé aux installations existantes telles que les usines de dessalement.
Nous avons identifié ses principales limites technologiques, mais entre 2015 et 2017, les crédits carbone et les incitations en faveur des technologies liées au changement climatique étaient insuffisants et le projet a été abandonné. Aujourd'hui, le climat économique et physique a changé.
Sur le plan économique, tant les crédits d’impôt accordés par l’Inflation Reduction Act (IRA) aux États-Unis que la taxe carbone sans incidence sur les recettes en constante augmentation au Canada renforcent la viabilité économique des technologies de réduction du dioxyde de carbone. De plus, les récents événements climatiques extrêmes de l’année dernière, depuis les incendies de forêt massifs au Canada jusqu’aux mois les plus chauds jamais enregistrés en passant par les températures de la mer les plus chaudes jamais mesurées, choquent les gens et les font prendre conscience des réalités flagrantes du changement climatique et accroissent la demande de solutions réelles. La technologie BMED est l'une de ces solutions.
La technologie BMED est limitée en partie par les membranes spécialisées disponibles dans le commerce. De plus, ces membranes représentent une part importante (environ 30 %) du coût d'investissement et ont une durée de vie courte car elles sont susceptibles de se dégrader.
Notre travail vise à développer des membranes ultra-minces évolutives à utiliser dans un processus BMED modifié, tout en identifiant également des conditions opérationnelles efficaces, des couplages industriels optimaux et des emplacements mondiaux idéaux pour mettre en œuvre de manière rentable cette technologie OAE dans le monde.
Les membranes ultra-fines extrairont l'acidité plus efficacement que les membranes commerciales existantes, tandis que leur technique de fabrication et leur utilisation optimale réduiront considérablement leurs coûts de production et d'exploitation.
Le développement de systèmes BMED rentables ouvrira la voie à une OAE économiquement viable.
Récemment, plusieurs start-ups ont été créées, telles que Ebb Carbon, SeaO2 et Vesta, qui ciblent l'élimination du dioxyde de carbone des océans grâce à l'OAE.
Nous encourageons une communication ouverte sur les progrès et les défis auxquels l'OAE est confronté avec le public, les instituts de recherche, les gouvernements et le secteur privé afin d'accélérer les solutions aux défis de l'OAE.
En particulier, nous devons évaluer l'impact du réajustement de l'alcalinité de l'eau de mer sur les écosystèmes marins tout en développant et en mettant en œuvre des systèmes fiables pour mesurer, signaler et vérifier la quantité nette d'acidité et de carbone éliminée.
Parallèlement, nous devons également identifier les emplacements optimaux de déploiement à grande échelle où l'OAE peut être mis en œuvre de manière sûre et efficace.
Ces considérations font l'objet de recherches par divers groupes, mais un soutien bien plus important est nécessaire pour examiner et faire évoluer rapidement cette technologie.
Pour surmonter les défis technologiques et les incertitudes environnementales, le soutien des gouvernements, des industries, des organisations à but non lucratif et du capital-risque doit être massivement étendu et consacré à la validation minutieuse et responsable de la mise en œuvre à grande échelle des technologies OAE dans le monde.
Fourni par The Conversation
Cet article est republié à partir de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lisez l'article original. 
