L'océan lutte contre le changement climatique et nous essayons de l'aider – voici comment
Nous avons remplacé le poêle par du contreplaqué, transformant ainsi la cuisine du bateau de plongée en un laboratoire de recherche improvisé. En branchant les fils et en connectant les tubes, nous avons assemblé un instrument scientifique dans la cabine exiguë.
Nous avons ensuite largué les amarres vers le port d'Halifax, au Canada, pour étudier les eaux turquoise à la recherche des signes d'un test inhabituel : pourrions-nous utiliser l'océan lui-même pour éliminer le dioxyde de carbone de l'air ?
Le dioxyde de carbone (CO₂) est le principal facteur du changement climatique, mais il est invisible. Son accumulation dans l'atmosphère est progressive. Ses pires conséquences mettent du temps à se manifester. Même si les émissions diminuaient fortement demain, le CO₂ déjà rejeté continuerait de réchauffer la planète.
C’est pourquoi les scientifiques et les décideurs politiques se tournent de plus en plus vers l’élimination du dioxyde de carbone (CDR) : éliminer le CO₂ déjà rejeté de l’air. Jusqu’à présent, la plupart des CDR à grande échelle se sont concentrés sur les terres, comme le reboisement. Mais les terres sont limitées, elles entrent en concurrence avec la production alimentaire et la biodiversité, et le carbone stocké peut être perdu à cause des incendies ou de la déforestation. Alors que les émissions continuent de dépasser ce que ces approches seules peuvent gérer, l’attention se tourne vers l’océan.
Le rôle négligé de l’océan dans le stockage du carbone
L'océan couvre environ 70 % de la surface de la Terre et contient environ 50 fois la quantité de carbone présente dans l'atmosphère. Avant la révolution industrielle, le carbone se déplaçait entre l’air et la mer de manière quasiment équilibrée. À mesure que l’activité industrielle augmentait le CO₂ atmosphérique, une plus grande quantité de CO₂ se dissolvait dans l’eau de mer et l’océan devenait plus acide.
Tout ce carbone dissous a permis au océan de stocker environ un tiers des émissions humaines de CO₂ depuis la révolution industrielle, ce qui a considérablement ralenti le rythme du changement climatique. La question qui se pose est de savoir si nous pouvons nous appuyer sur ce service naturel. Le domaine explorant cette possibilité est connu sous le nom d’élimination du dioxyde de carbone marin (mCDR).
Toutes les approches mCDR visent à réduire la quantité de CO₂ dissous à la surface de l’océan, en le convertissant en formes plus stables. Lorsque le CO₂ de surface diminue, davantage de CO₂ de l’atmosphère se dissout dans la mer.
Réduire le CO₂ en surface – pour que la mer absorbe davantage
Une approche consiste à ajouter des minéraux alcalins – souvent des roches concassées ou traitées comme le calcaire ou le basalte – à l’eau de mer. Cela réduit l’acidité et augmente la capacité de l’eau de mer à absorber davantage de carbone et à le stocker pour les siècles à venir. C'est la stratégie en cours de développement par Planetary Technologies dans le port d'Halifax, au Canada. Là, des minéraux alcalins ont été introduits dans l’eau de mer par le tuyau d’évacuation de l’eau de refroidissement d’une centrale électrique fonctionnant au gaz naturel.
Une autre approche s'appuie sur la biologie. L'océan est rempli d'organismes microscopiques qui effectuent la photosynthèse, utilisant le CO₂ dissous pour croître et se reproduire. Une partie de ce carbone s’enfonce dans les eaux plus profondes, grâce à un processus connu sous le nom de « pompe à carbone biologique ». En ajoutant les nutriments dont ces organismes ont besoin pour prospérer, cet effort espère augmenter les populations de micro-organismes et, à terme, renforcer la pompe biologique à carbone.
Comment savons-nous que cela fonctionne ?
Qu’elles soient chimiques ou biologiques, ces approches sont confrontées aux mêmes questions : quelle quantité supplémentaire de CO₂ est réellement éliminée de l’atmosphère ? Et quelles sont les conséquences écologiques ?
Les processus impliqués sont invisibles à l’œil nu. Les organismes sont microscopiques. Les transformations du carbone sont chimiques. Pourtant, pour que l’élimination du carbone marin puisse atteindre des niveaux adaptés au climat, cela nécessitera des mesures rigoureuses, de la transparence et la confiance du public.
Au Cassar Lab de l’Université Duke, nous développons des instruments permettant de détecter des changements subtils dans la chimie de l’eau de mer. Ils mesurent en permanence les gaz dissous et autres traceurs, nous permettant de reconstruire ce que font les micro-organismes et comment le carbone se déplace dans le système.
En août 2025, nous avons déployé l'un de ces outils dans les eaux turbulentes entourant l'un des premiers projets d'amélioration de l'alcalinité des océans côtiers au monde, au large de la Nouvelle-Écosse, au Canada. Cet instrument était un spectromètre de masse qui extrayait et quantifiait les gaz dissous de l'eau de mer. Ces lectures nous donnent un aperçu de l'équilibre de l'écosystème entre la photosynthèse et la respiration – et, par conséquent, une compréhension du degré de stress ou de santé de l'écosystème environnant. En travaillant aux côtés de chercheurs qui suivent les modifications chimiques des travaux en cours sur le mCDR, nous nous sommes concentrés sur la compréhension de la réaction des micro-organismes marins.
Un autre instrument, connu sous le nom de Gopticas, permet de quantifier avec précision la quantité de photosynthèse qui se produit dans un échantillon d'eau de mer. Les Gopticas ont récemment exposé Prototypes for Humanity, une initiative d'innovation internationale basée à Dubaï, soulignant comment les outils développés pour l'océanographie fondamentale peuvent également soutenir la responsabilité climatique. Cela permet une quantification plus précise de la santé des écosystèmes ainsi que de l’afflux de carbone.
Une approche évolutive de la surveillance mCDR
Nous formons actuellement une équipe capable de déployer ces outils pour quantifier directement la quantité de CO₂ convertie en formes à durée de vie plus longue – et pour détecter les premiers signes de perturbation écologique.
Ce type de suivi est crucial. Cela nous permet de faire la distinction entre le carbone brièvement recyclé près de la surface et le carbone converti sous des formes susceptibles de rester stockées pendant des siècles. Il fournit également une alerte précoce si une intervention commence à perturber la biologie marine. Le travail à Halifax a marqué la première application de nos instruments aux initiatives mCDR, mais nous sommes impatients d'appliquer ces mêmes approches dans toutes les régions et les approches mCDR.
Il est essentiel de développer des méthodes robustes pour quantifier à la fois l’élimination du carbone et l’impact écologique avant un déploiement à grande échelle. Sans vérification crédible, les allégations d’élimination du carbone risquent de dépasser les preuves. Et sans preuves claires de la sécurité environnementale, le soutien du public faiblira.
Si l’élimination du dioxyde de carbone marin doit apporter une contribution significative à l’atténuation du changement climatique, elle doit reposer sur des mesures précises et une responsabilisation. Les gouvernements, les régulateurs et les investisseurs auront besoin d’avoir l’assurance que l’élimination du carbone déclarée est réelle et durable – et que les écosystèmes marins sont protégés.
Debout sur le pont du bateau de plongée, regardant le panache d'eaux alcalines sortant du tuyau, il est facile d'être frappé par un sentiment de respect. Cette expérience est infime comparée au changement climatique mondial – une goutte d’eau dans l’océan. Mais cela offre un aperçu d’un avenir plus optimiste.
Katryna Niva, Laboratoire Cassar, Université Duke; Alireza Merikhi, Laboratoire Cassar, Université Dukeet Nicolas Cassar, professeur et doyen associé principal, Nicholas School of the Environment, Université Duke
Photo principale de Silas Baisch sur Unsplash
