L'ingénierie climatique modifierait les océans et remodelerait la vie marine – notre nouvelle étude examine les risques de chaque méthode
Le changement climatique alimente déjà de dangereuses vagues de chaleur, élevant le niveau de la mer et transformant les océans. Même si les pays respectent leurs engagements de réduire les émissions de gaz à effet de serre qui sont à l’origine du changement climatique, le réchauffement climatique dépassera ce que de nombreux écosystèmes peuvent gérer en toute sécurité.
Cette réalité a motivé les scientifiques, les gouvernements et un nombre croissant de startups à explorer des moyens d’éliminer le dioxyde de carbone de l’atmosphère ou au moins de contrer temporairement ses effets.
Mais ces interventions climatiques comportent des risques, en particulier pour l'océan, le plus grand puits de carbone au monde, où le carbone est absorbé et stocké, et le fondement de la sécurité alimentaire mondiale.
Notre équipe de chercheurs a passé des décennies à étudier les océans et le climat. Dans une nouvelle étude, nous avons analysé comment différents types d’interventions climatiques pourraient affecter les écosystèmes marins, en bien ou en mal, et les domaines dans lesquels des recherches supplémentaires sont nécessaires pour comprendre les risques avant que quiconque ne les tente à grande échelle. Nous avons constaté que certaines stratégies comportent moins de risques que d’autres, même si aucune n’est exempte de conséquences.
À quoi ressemblent les interventions climatiques
Les interventions climatiques se répartissent en deux grandes catégories qui fonctionnent très différemment.
L’un d’entre eux est l’élimination du dioxyde de carbone, ou CDR. Il s’attaque aux causes profondes du changement climatique en éliminant le dioxyde de carbone de l’atmosphère.
L’océan absorbe déjà chaque année près d’un tiers des émissions de carbone d’origine humaine et a une énorme capacité à retenir davantage de carbone. Les techniques d'élimination du dioxyde de carbone marin visent à augmenter cette absorption naturelle en modifiant la biologie ou la chimie de l'océan.
Les méthodes biologiques d’élimination du carbone capturent le carbone par la photosynthèse dans les plantes ou les algues. Certaines méthodes, comme la fertilisation ferreuse et la culture d’algues, stimulent la croissance des algues marines en leur apportant plus de nutriments. Une fraction du carbone qu’ils capturent au cours de leur croissance peut être stockée dans l’océan pendant des centaines d’années, mais une grande partie retourne dans l’atmosphère une fois la biomasse décomposée.
D’autres méthodes consistent à faire pousser des plantes sur terre et à les immerger dans des eaux profondes et pauvres en oxygène, où la décomposition est plus lente, retardant ainsi la libération du carbone qu’elles contiennent. C'est ce qu'on appelle le stockage anoxique de la biomasse terrestre.
Un autre type d’élimination du dioxyde de carbone ne nécessite pas la biologie pour capturer le carbone. L’augmentation de l’alcalinité des océans convertit chimiquement le dioxyde de carbone présent dans l’eau de mer en d’autres formes de carbone, permettant ainsi à l’océan d’absorber davantage de l’atmosphère. Cela fonctionne en ajoutant de grandes quantités de matériaux alcalins, tels que des roches carbonatées ou silicatées pulvérisées comme le calcaire ou le basalte, ou des composés fabriqués électrochimiquement comme l'hydroxyde de sodium. https://www.youtube.com/embed/6O-YlLyO1CY?wmode=transparent&start=0 Comment fonctionnent les méthodes d'amélioration de l'alcalinité des océans. CSIRO.
La modification du rayonnement solaire est une toute autre catégorie. Il fonctionne comme un pare-soleil : il n'élimine pas le dioxyde de carbone, mais il peut réduire les effets dangereux tels que les vagues de chaleur et le blanchissement des coraux en injectant de minuscules particules dans l'atmosphère qui éclaircissent les nuages ou réfléchissent directement la lumière du soleil vers l'espace, reproduisant ainsi le refroidissement observé après des éruptions volcaniques majeures. L’attrait de la modification du rayonnement solaire réside dans la rapidité : elle pourrait refroidir la planète en quelques années, mais elle ne masquerait que temporairement les effets des concentrations toujours croissantes de dioxyde de carbone.
Ces méthodes peuvent également affecter la vie océanique
Nous avons examiné huit types d'intervention et évalué la manière dont chacun pourrait affecter les écosystèmes marins. Nous avons constaté que chacun d’entre eux présentait des avantages et des risques potentiels distincts.
L’un des risques d’attirer davantage de dioxyde de carbone dans les océans est l’acidification des océans. Lorsque le dioxyde de carbone se dissout dans l’eau de mer, il forme de l’acide. Ce processus affaiblit déjà les coquilles des huîtres et nuit aux coraux et au plancton qui sont essentiels à la chaîne alimentaire océanique.
L’ajout de matériaux alcalins, tels que des roches carbonatées ou silicatées pulvérisées, pourrait contrecarrer l’acidité du dioxyde de carbone supplémentaire en le convertissant en formes de carbone moins nocives.
Les méthodes biologiques, en revanche, capturent le carbone dans la biomasse vivante, comme les plantes et les algues, mais le libèrent à nouveau sous forme de dioxyde de carbone lorsque la biomasse se décompose – ce qui signifie que leur effet sur l’acidification dépend de l’endroit où la biomasse croît et de l’endroit où elle se décompose ensuite.
Une autre préoccupation liée aux méthodes biologiques concerne les nutriments. Toutes les plantes et algues ont besoin de nutriments pour croître, mais l’océan est fortement interconnecté. Fertiliser la surface dans une zone peut augmenter la productivité des plantes et des algues, mais en même temps étouffer les eaux situées en dessous ou perturber les pêcheries à des milliers de kilomètres de distance en épuisant les nutriments que les courants océaniques transporteraient autrement vers les zones de pêche productives.
L'amélioration de l'alcalinité des océans ne nécessite pas l'ajout de nutriments, mais certaines formes minérales d'alcalinité, comme les basaltes, introduisent des nutriments tels que le fer et les silicates qui peuvent avoir un impact sur la croissance.
La modification du rayonnement solaire n’ajoute aucun élément nutritif mais pourrait modifier les schémas de circulation qui déplacent les éléments nutritifs.
Les changements dans l’acidification et les nutriments bénéficieront à certains phytoplanctons et en désavantageront d’autres. Les changements qui en résultent dans le mélange de matière phytoplanctonique : si différents prédateurs préfèrent différents phytoplanctons, les effets ultérieurs pourraient se propager tout au long de la chaîne alimentaire, finissant par avoir un impact sur les pêcheries dont dépendent des millions de personnes.
Les options les moins risquées pour l'océan
De toutes les méthodes que nous avons examinées, nous avons constaté que l’augmentation électrochimique de l’alcalinité des océans présentait le risque direct le plus faible pour l’océan, mais elle n’est pas sans risque. Les méthodes électrochimiques utilisent un courant électrique pour séparer l’eau salée en un flux alcalin et un flux acide. Cela génère une forme chimiquement simple d’alcalinité avec des effets limités sur la biologie, mais cela nécessite également de neutraliser ou d’éliminer l’acide en toute sécurité.
D’autres options relativement peu risquées incluent l’ajout de minéraux carbonatés à l’eau de mer, ce qui augmenterait l’alcalinité avec relativement peu de contaminants, et le naufrage des plantes terrestres dans des environnements profonds et pauvres en oxygène pour le stockage du carbone à long terme.
Néanmoins, ces approches comportent des incertitudes et nécessitent une étude plus approfondie.
Les scientifiques utilisent généralement des modèles informatiques pour explorer de telles méthodes avant de les tester à grande échelle dans l’océan, mais la fiabilité des modèles dépend de la fiabilité des données sur lesquelles ils reposent. Et de nombreux processus biologiques ne sont pas encore suffisamment bien compris pour être inclus dans des modèles.
Par exemple, les modèles ne capturent pas les effets de certains contaminants métalliques traces dans certains matériaux alcalins ni la façon dont les écosystèmes peuvent se réorganiser autour de nouveaux habitats de culture d'algues. Pour inclure avec précision de tels effets dans les modèles, les scientifiques doivent d’abord les étudier en laboratoire et parfois dans le cadre d’expériences sur le terrain à petite échelle. https://www.youtube.com/embed/7DI0qhdkfT8?wmode=transparent&start=0 Les scientifiques examinent comment le phytoplancton absorbe le fer lors de sa croissance au large de l'île Heard, dans l'océan Austral. Il s'agit normalement d'une zone pauvre en fer, mais les éruptions volcaniques peuvent fournir une source de fer. CSIRO.
Une voie à suivre prudente et fondée sur des données probantes
Certains scientifiques ont fait valoir que les risques d’une intervention climatique sont trop importants pour être même pris en compte et que toutes les recherches connexes devraient être interrompues car elles détournent dangereusement l’attention de la nécessité de réduire les émissions de gaz à effet de serre.
Nous ne sommes pas d'accord.
La commercialisation est déjà en cours. Des startups d’élimination du dioxyde de carbone marin soutenues par des investisseurs vendent déjà des crédits carbone à des sociétés telles que Stripe et British Airways. Pendant ce temps, les émissions mondiales continuent d’augmenter et de nombreux pays, dont les États-Unis, renoncent à leurs engagements de réduction des émissions.
À mesure que les dommages causés par le changement climatique s’aggravent, les pressions pourraient s’accentuer pour que les gouvernements déploient des interventions climatiques rapidement et sans une compréhension claire des risques. Les scientifiques ont désormais l’occasion d’étudier attentivement ces idées, avant que la planète ne connaisse des instabilités climatiques qui pourraient pousser la société à adopter des interventions non testées. Cette fenêtre ne restera pas ouverte éternellement.
Compte tenu des enjeux, nous pensons que le monde a besoin d’une recherche transparente qui puisse exclure les options néfastes, vérifier celles qui sont prometteuses et s’arrêter si les impacts s’avèrent inacceptables. Il est possible qu’aucune intervention climatique ne soit jamais suffisamment sûre pour être mise en œuvre à grande échelle. Mais nous pensons que cette décision doit être guidée par des preuves et non par la pression du marché, la peur ou l’idéologie.
Kelsey Roberts, chercheuse postdoctorale en écologie marine, Université Cornell; UMass Dartmouth; Daniele Visioni, professeur adjoint de sciences de la terre et de l'atmosphère, Université Cornell; Morgan Raven, professeur agrégé de sciences marines, Université de Californie, Santa Barbaraet Tyler Rohr, boursier ARC DECRA/maître de conférences, IMAS, Université de Tasmanie
