Dangereux ou Ingénieux ? Le Géoingénierie pourrait détenir la clé pour lutter contre le changement climatique

Le terme géoingénierie peut sembler audacieux au premier abord. Comment peut-on ingénier un phénomène naturel ou géologique ? Cependant, il ne s’agit pas du tout d’agir contre le cours de la nature. C’est plutôt le contraire. Souvent qualifié de « plan B du climat », c’est une façon de lutter contre le réchauffement climatique ou le changement climatique. 

Le programme de recherche en géoingénierie solaire de l’Université Harvard définit la géoingénierie comme un « ensemble de technologies émergentes qui pourraient manipuler l’environnement et compenser partiellement certains des impacts du changement climatique ». 

Le programme de géoingénierie de l’Université Harvard considère le domaine comme un ensemble de deux grandes catégories : la géoingénierie du carbone ou le retrait du dioxyde de carbone (CDR) et la géoingénierie solaire ou la gestion du rayonnement solaire (SRM). 

Certaines études ont intégré une troisième catégorie, la modification météorologique. Ces catégories peuvent comporter d’autres sous‑catégories. Mais avant d’approfondir, examinons à quoi se réfèrent le CDR et le SRM.

La géoingénierie du carbone, ou le retrait du dioxyde de carbone, comme son nom l’indique, vise à éliminer le dioxyde de carbone de l’atmosphère. Cette approche considère l’accumulation de dioxyde de carbone dans l’atmosphère comme la cause fondamentale du changement climatique. Le dioxyde de carbone nuit à l’environnement en suivant la chaîne d’émission de la concentration à la température puis à l’impact. L’objectif de la géoingénierie du carbone est de rompre le lien entre les émissions et la concentration. 

Le lien entre la concentration et la température est ce que la géoingénierie solaire ou la gestion du rayonnement solaire cherche à rompre. Plus précisément, elle vise à refléter une petite fraction de la lumière solaire dans l’espace. En augmentant la quantité de rayonnement solaire renvoyée dans l’espace, ce processus cherche à refroidir la planète.  

Cependant, ces deux types de géoingénierie peuvent être divisés en plusieurs sous‑types, selon le lieu où ils sont appliqués et les zones qu’ils impactent. 

Types de Géoingénierie

La gestion du rayonnement solaire agit via plusieurs technologies, dont l’injection d’aérosols stratosphériques, la modification de l’albédo de surface et les microbulles. 

Le retrait du dioxyde de carbone, en revanche, peut se faire grâce à des interventions technologiques telles que la capture et le stockage du carbone, la capture directe de l’air, la capture, l’utilisation et le stockage du carbone, la bioénergie avec capture et stockage du carbone, la fertilisation océanique, le weathering amélioré et la photosynthèse améliorée. Chacune de ces technologies est distincte des autres. 

Injection d’aérosols stratosphériques

Ce processus vise à pulvériser de grandes quantités de minuscules particules réfléchissantes dans la stratosphère afin de refroidir la planète en reflétant la lumière solaire dans l’espace. La gamme proposée de particules réfléchissantes comprend le dioxyde de soufre, du sel finement pulvérisé ou du carbonate de calcium. La pulvérisation pourrait être effectuée depuis des avions à l’aide de canons d’artillerie ou de grands tuyaux pour atteindre le ciel. 

Selon une étude dirigée par des chercheurs de l’Université de l’Indiana, la diffusion de particules réfléchissant la lumière solaire dans l’atmosphère pourrait ralentir la fonte rapide de l’Antarctique occidentale et réduire le risque d’élévation catastrophique du niveau de la mer. Paul Goddard, chercheur à l’Université de l’Indiana et auteur principal de l’étude, explique les avantages potentiels de cette approche. Il states:

« Explorer des moyens de refléter la lumière solaire dans l’espace avant qu’elle ne soit absorbée par le système climatique de la Terre pourrait nous donner plus de temps pour lutter contre le changement climatique et éviter ou retarder les points de bascule climatiques, tels que l’effondrement de la calotte glaciaire de l’Antarctique occidentale. »

Modification de l’albédo de surface

Cette technique proposée de géoingénierie vise à refléter davantage de lumière solaire dans l’espace en augmentant l’albédo de la Terre, une mesure de la quantité de lumière solaire qui est renvoyée dans l’espace depuis la surface terrestre. 

Cela pourrait être réalisé de plusieurs manières, notamment en cultivant des plantes qui reflètent davantage de lumière, en couvrant de vastes zones désertiques ou glacées avec des matériaux réfléchissants, en blanchissant les sommets de montagnes et les toits avec de la peinture blanche, etc. 

Pour ajouter du contexte, un albédo élevé signifie que la majeure partie du rayonnement est reflétée. À l’inverse, une surface à faible albédo désigne les surfaces océaniques sombres qui reflètent peu et absorbent la plupart du rayonnement solaire sous forme de chaleur. 

Éclaircissement des nuages marins

Le but de cette technique est de générer ou créer des nuages plus blancs afin de refléter davantage de lumière solaire dans l’espace. Pour atteindre cet objectif, la technologie proposée vise à augmenter la concentration de minuscules gouttelettes de nuage. 

Les partisans de cette technologie recommandent d’injecter de grandes quantités de minuscules particules telles que des aérosols de sel marin dans les nuages marins, qui serviraient de noyaux de condensation. 

Pour que les particules atteignent les nuages, la proposition suggère d’injecter des aérosols salés dans les couches de nuages marins en pulvérisant de l’eau de mer depuis des navires équipés de buses capables de transformer l’eau salée en minuscules particules.

Microbulles

Cette technique de géoingénierie propose d’injecter des microbulles dans les masses d’eau ou la mousse marine afin de les projeter à la surface de l’océan. Le but est de refléter davantage de lumière solaire dans l’espace en modifiant l’albédo des surfaces d’eau. 

Une surface d’eau plus claire aurait un albédo plus élevé, entraînant une absorption réduite et moins de transformation de l’énergie solaire en chaleur. Maintenant, nous examinerons certaines des techniques de retrait du dioxyde de carbone.

Capture et stockage du carbone

Ce processus a été initialement développé par l’industrie pétrolière et est souvent appelé technique de récupération assistée du pétrole (EDR). Il fonctionne en injectant du dioxyde de carbone sous pression dans les réservoirs de pétrole afin d’extraire les dépôts restants des champs pétrolifères vieillissants et de récupérer du pétrole qui était autrement inaccessible. 

Capture directe de l’air

Une autre technologie proposée de retrait des gaz à effet de serre (GGR), la capture directe de l’air, pourrait éliminer le dioxyde de carbone de l’atmosphère de la planète à grande échelle. La technique prévoit d’exploiter des réactions chimiques pour épurer le dioxyde de carbone de l’atmosphère à l’aide de substances pouvant agir comme filtre sélectif du dioxyde de carbone. Deux procédés ont été développés : des solvants liquides et des sorbants solides. 

Un exemple de solvant liquide pourrait être une solution d’hydroxyde forte dans laquelle le dioxyde de carbone se dissout. Autrement, le dioxyde de carbone pourrait adhérer à la surface d’un sorbant solide, tel qu’une résine plastique. 

Capture, utilisation et stockage du carbone

Cette technologie propose le retrait du dioxyde de carbone en capturant le gaz provenant des fumées d’échappement industrielles ou directement de l’atmosphère. Le gaz capturé est utilisé comme matière première industrielle. Il reste stocké dans les produits manufacturés jusqu’à ce qu’il soit à nouveau libéré dans l’atmosphère. 

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Bioénergie avec capture et stockage du carbone

Comme le suggère le nom, cette technique proposée vise à capturer le dioxyde de carbone provenant des applications de bioénergie et à le stocker via la capture et le stockage du carbone ou à le réutiliser grâce à la capture du carbone. 

Fertilisation océanique

Cette technologie théorique suggère de déverser de grands volumes de micro et macro‑nutriments dans des zones océaniques où la productivité biologique est faible. L’objectif est de favoriser la croissance du phytoplancton qui absorbera le dioxyde de carbone atmosphérique et le stockera. Les données disponibles indiquentau moins seize expériences de fertilisation des océans ouverts au cours des 30 dernières années. 

Weathering amélioré

L’intervention proposée de weathering amélioré vise à éliminer le dioxyde de carbone en répandant de gros morceaux de roche sélectionnée et finement broyée sur de vastes étendues de terres, de plages et de surfaces marines. Le processus s’inspire du processus naturel de weathering des roches silicatées et carbonatées. 

Les partisans de cette théorie souhaitent créer un processus de carbonatation lent qui consommerait et absorberait près d’un milliard de tonnes de dioxyde de carbone de l’atmosphère chaque année. 

Photosynthèse améliorée

La photosynthèse améliorée servirait son objectif en manipulant génétiquement les plantes et les algues. Elle fonctionnerait sur des cultures comme le riz, le blé, le coton et les arbres. L’objectif est de faire en sorte que ces cultures métabolisent davantage de dioxyde de carbone en supposant que ces plantes pourraient stocker du carbone supplémentaire dans le sol. 

Avec toutes ces interventions de géoingénierie prêtes à être adoptées, il faut estimer soigneusement à quel point elles peuvent être bénéfiques ou dangereuses dans leurs applications réelles. Nous examinerons certaines des techniques les plus populaires ainsi que leurs avantages et inconvénients.

Les avantages potentiels et les dangers de la géoingénierie

Avantages et inconvénients de Injection d’aérosols stratosphériques

Ce processus pourrait constituer un remède au réchauffement climatique en compensant le réchauffement de la planète dû à un doublement du dioxyde de carbone. Puisqu’il s’inspire du modèle selon lequel de grandes éruptions volcaniques refroidissent la planète, il s’agit d’un processus connu. Il est également abordable et réalisable. 

Les inconvénients attendus pourraient être une réduction des précipitations ou une modification des climats régionaux, entraînant des risques naturels. Ce processus n’arrêterait pas l’acidification des océans, et l’arrêt du processus pourrait entraîner un réchauffement rapide de la planète si les niveaux de dioxyde de carbone continuent d’augmenter. 

Avantages et inconvénients de Éclaircissement des nuages marins

L’avantage principal de l’éclaircissement des nuages marins est de compenser tout le réchauffement dû à un doublement du dioxyde de carbone. Un autre avantage important de ce processus pourrait être la possibilité de refroidir davantage les pôles que les tropiques, ralentissant ou arrêtant la perte de glace. Le processus ne nécessite pas de produits chimiques toxiques et est abordable et réalisable. 

Cependant, il faut se rappeler que l’éclaircissement des nuages marins est encore largement au stade théorique, sans aucun test réel réalisé et les technologies nécessaires étant pour la plupart indisponibles. Le processus pourrait réduire les précipitations et modifier les climats régionaux avec des effets aussi désastreux que le dessèchement de l’Amazonie. 

Avantages et inconvénients de Photosynthèse améliorée

Le plan consiste à transformer les plantes en biochar et à les faire absorber le carbone pour qu’il finisse par être incorporé dans le sol. L’un des plus grands avantages de ce processus est qu’il est sûr et vise à ralentir le changement climatique plutôt qu’à tenter de le renverser drastiquement. Contrairement à de nombreuses autres technologies de géoingénierie, la photosynthèse améliorée a le pouvoir de ralentir le taux d’acidification des océans. 

Cependant, l’efficacité de la photosynthèse améliorée reste à établir. De nombreux experts estiment qu’elle pourrait compenser au maximum 10 % du réchauffement dû à un doublement du dioxyde de carbone. Le processus est également considéré comme incapable d’empêcher de fortes élévations du niveau de la mer. 

Avantages et inconvénients de la fertilisation océanique

La fertilisation océanique est sûre et cherche à ralentir le rythme du changement plutôt qu’à modifier drastiquement le cours. Elle est également capable de ralentir le taux d’acidification des océans. 

Cependant, les scientifiques estiment que son efficacité pourrait être très limitée et ne compenserait qu’à peine 5 % du réchauffement résultant d’un doublement du dioxyde de carbone. L’application de ce processus pourrait également entraîner ou accélérer la désoxygénation des océans et endommager les écosystèmes marins.

Bien que de nombreuses techniques de géoingénierie soient théoriques et attendent une application concrète, certaines entreprises ont déjà commencé à les explorer à divers degrés.  

Entreprises travaillant sur des applications de géoingénierie

1. Make Sunsets

Make Sunsets travaille principalement avec la technique d’injection d’aérosols stratosphériques. Selon les données rendues publiques par l’entreprise, elle a lancé 28 ballons et compensé 4 791 tonnes-années de réchauffement. L’entreprise estime que l’ISA (injection d’aérosols stratosphériques) est une solution immédiate et nécessaire pour refroidir la planète et peut gagner du temps à l’humanité pour passer à un avenir plus durable. 

Make Sunsets se positionne comme une entreprise de réflexion de la lumière solaire qui crée des nuages réfléchissants biodégradables à haute altitude pour refroidir la planète. Elle a son siège à Box Elder, Dakota du Sud, États-Unis. L’entreprise a levé un financement pré-amorçage de 750 000 $ US auprès de Boost VC et Pioneer Fund en décembre 2022. 

Géoingénierie : dangereuse ou ingénieuse

Le changement climatique est une réalité, et il est urgent de répondre à ces préoccupations par des moyens scientifiques et technologiques le plus rapidement possible. Que la géoingénierie puisse être la réponse reste à déterminer par le futur. Elle en est encore à ses débuts d’implémentation, et de nombreuses techniques se limitent à des conceptualisations théoriques. 

Du côté positif, la mise en œuvre de l’ISA s’est avérée relativement peu coûteuse comparée à d’autres stratégies d’atténuation du climat à grande échelle. Si ce n’est pas une solution complète en soi, elle peut fonctionner comme un complément à d’autres stratégies, servant de mesure temporaire pendant que les efforts à long terme pour réduire les émissions de gaz à effet de serre sont développés et déployés. 

Mais tout cela doit être fait avec prudence. Il faut s’assurer qu’aucune conséquence néfaste ou imprévue, comme la déplétion de l’ozone ou un rebond rapide, ne survienne lorsque le processus est arrêté. 

Plus de recherches scientifiques et technologiques doivent être menées pour confirmer la viabilité de la géoingénierie. Mais cela ouvre certainement et élargit l’horizon de la pensée scientifique afin d’acquérir davantage d’idées sur la manière dont le changement climatique pourrait être combattu efficacement.