La séquestration du carbone est devenue l'un des processus naturels et techniques les plus vitaux de l'effort mondial de lutte contre le changement climatique.En captant le dioxyde de carbone (CO2) dans l'atmosphère et en le stockant de façon sûre dans des réservoirs à long terme, la séquestration réduit directement la concentration de ce gaz à effet de serre de premier plan.

Qu'est-ce que la séquestration du carbone?

La séquestration du carbone fait référence au processus de captage et de stockage du CO2 atmosphérique pour empêcher sa dissémination dans l'atmosphère, ce qui réduit l'effet de serre qui provoque le réchauffement climatique.Ce processus se produit naturellement par des cycles biologiques et géologiques, mais il peut aussi être induit artificiellement par des technologies de pointe.

La séquestration du carbone se produit dans les systèmes terrestres et océaniques, chacun interagissant de manière unique avec le cycle mondial du carbone. Une compréhension approfondie de ces interactions est essentielle pour concevoir des politiques climatiques efficaces et des projets de séquestration à l'échelle afin d'atteindre les objectifs climatiques internationaux tels que les objectifs de l'Accord de Paris.

Types de piégeage du carbone

  • Séquestration biologique naturelle – Ceci inclut la photosynthèse par les plantes, les algues et le phytoplancton, qui absorbent le CO2 et le convertissent en matière organique. Les forêts, les prairies, les terres humides et les océans servent de principaux puits de carbone naturels qui stockent de grandes quantités de carbone dans la biomasse vivante et les sols.
  • Séquestration géologique – Il s'agit de capturer du CO2 à partir de sources industrielles ou directement de l'air, puis de l'injecter sous terre profond dans des formations rocheuses poreuses telles que des réservoirs de pétrole et de gaz épuisés, des aquifères salins ou des formations de basaltes.
  • Séquestration des océans[ – Les océans absorbent naturellement environ le quart des émissions annuelles de CO2 produites par l'homme par des procédés physiques et chimiques.
  • Séquestration du sol[ – Les pratiques agricoles et de gestion des terres qui augmentent la matière organique du sol – comme l'agriculture sans labour, la culture de couverture et l'application du compost – peuvent stocker des quantités importantes de carbone à l'intérieur des horizons du sol, contribuant à l'atténuation du climat et à la santé du sol.
  • Carbonation minérale – Certains minéraux silicates, comme l'olivine et la serpentine, réagissent chimiquement avec le CO2 pour former des minéraux carbonés stables. Ce processus naturel peut être accéléré par des réacteurs de génie ou par l'épandage de roches concassées sur les surfaces terrestres pour verrouiller le carbone en permanence.

L'importance de la séquestration du carbone

La séquestration du carbone n'est pas seulement une action supplémentaire en matière de climat, mais elle constitue un élément fondamental de toute stratégie globale visant à atteindre des émissions nettes de gaz à effet de serre de zéro.

Atténuation des changements climatiques

Le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) souligne que pour limiter le réchauffement à 1,5 °C ou même à 2 °C au-dessus des niveaux préindustriels, le déploiement à grande échelle de techniques d'élimination du dioxyde de carbone (DAC) doit compléter les réductions agressives des émissions. La séquestration raccourcit la durée de vie atmosphérique du CO2, qui peut autrement persister pendant des siècles, ce qui contribue à ralentir le réchauffement, à réduire la fréquence et la gravité des phénomènes météorologiques extrêmes et à stabiliser les systèmes climatiques de la Terre.

Biodiversité et appui aux écosystèmes

Les efforts de reboisement créent des habitats essentiels, protègent les bassins versants et soutiennent les populations de pollinisateurs essentielles à la production alimentaire. L'amélioration du carbone des sols accroît la fertilité et la rétention d'eau, renforce la résilience agricole contre la sécheresse et l'érosion. Ces écosystèmes servent également de corridors fauniques et contribuent à préserver la diversité génétique. Lorsque les projets de piégeage privilégient les espèces indigènes et la gestion durable des terres, ces avantages écologiques sont maximisés.

Agriculture durable

Les sols agricoles du monde entier ont perdu une part importante de leur carbone d'origine en raison de labours intensifs, du surpâturage et de la monoculture. L'adoption de pratiques agricoles régénératives – comme le pâturage par rotation, l'agroforesterie, la réduction du travail du sol et la culture de couverture – peut reconstruire les stocks de carbone organique du sol.

Méthodes de séquestration du carbone en détail

Boisement et reboisement

Le reboisement, la plantation d'arbres sur des terres auparavant non boisées et le reboisement, la restauration des écosystèmes forestiers dégradés, sont parmi les méthodes de piégeage du carbone les plus largement reconnues. Les forêts stockent le carbone dans la biomasse vivante et dans les sols pendant des périodes allant de décennies à siècles. Les forêts tropicales, en particulier, ont une capacité exceptionnelle de stockage du carbone en raison des taux de croissance rapides et de végétation dense.

Bioénergie avec captage et stockage du carbone (BECCS)

La bioénergie avec captage et stockage du carbone (BECCS) est une technologie qui intègre la production d'énergie de la biomasse au captage du CO2. Les plantes absorbent le CO2 pendant la photosynthèse. Lorsque la biomasse est brûlée pour produire de l'électricité ou de la chaleur, le CO2 émis est capturé et stocké de façon sûre sous terre. Parce que la biomasse se régénère, BECCS peut entraîner des émissions négatives nettes.

Capture directe d'air (CAD)

La technologie de captage direct d'air (DAC) utilise des procédés chimiques pour extraire le CO2 directement de l'air ambiant, peu importe l'emplacement de la source d'émission. Le CO2 capturé peut être comprimé et stocké dans des formations géologiques ou utilisé dans des produits comme les combustibles synthétiques, les matériaux de construction ou les boissons gazeuses. Le DAC offre l'avantage d'être déployé partout où il y a des conditions énergétiques et géologiques appropriées, indépendamment des sources d'émission.

Gestion du carbone dans le sol

L'amélioration du carbone organique du sol est une méthode de piégeage économique et largement applicable. Les pratiques qui augmentent le carbone du sol comprennent l'agriculture sans labour ou la culture à la limite réduite, la plantation de cultures de couverture comme les légumineuses et les graminées, l'application de modifications organiques comme le fumier ou le compost, et la conversion des terres cultivées en herbes vivaces ou en systèmes agroforestiers. La quantité de carbone que les sols peuvent séquestrer à l'hectare varie selon le climat, le type de sol et l'historique de la gestion des terres, mais les estimations mondiales suggèrent que le piégeage du carbone du sol pourrait compenser environ 5 à 15 % des émissions annuelles de combustibles fossiles.

Séquestration par les océans

Les méthodes de piégeage océanique visent à améliorer le stockage du carbone tout en réduisant au minimum les dommages écologiques. Une approche, l'amélioration de l'alcalinité des océans, consiste à ajouter des minéraux de silicate broyés ou de la chaux à l'eau de mer pour accélérer la formation de bicarbonate, une forme de carbone stable. Une autre méthode est axée sur la culture et le naufrage de macroalgues (algues marines) dans l'océan profond, le transfert efficace du carbone dans le stockage à long terme. Ces approches océaniques sont encore expérimentales et nécessitent une évaluation environnementale approfondie pour s'assurer qu'elles ne perturbent pas la vie marine ou les cycles biogéochimiques.

Amélioration de l'état météorologique

L'altération des conditions météorologiques accélère la dégradation chimique naturelle des roches silicates telles que le basalte et l'olivine en étendant la roche finement moulue sur les terres ou le long des côtes. Ces minéraux réagissent avec le CO2 dissous dans l'eau de pluie et l'humidité du sol, ils forment des minéraux bicarbonés et carbonés, fermant le carbone pour des périodes géologiques.

Défis de la séquestration du carbone

Malgré ses promesses, la séquestration du carbone est confrontée à plusieurs défis importants qui doivent être relevés pour permettre une adoption généralisée et maximiser les avantages climatiques.

  • Coût et financement – De nombreuses technologies de piégeage, en particulier la capture directe d'air et la BECCS, entraînent actuellement des coûts élevés.Des subventions gouvernementales substantielles, des mécanismes de tarification du carbone robustes et des investissements du secteur privé sont essentiels pour réduire les coûts, stimuler l'innovation et créer des modèles économiques viables.
  • Conflits d'utilisation des terres – Le reboisement et le BECCS exigent de vastes superficies qui peuvent concurrencer la production agricole, l'aménagement du logement ou la conservation des habitats naturels. L'aménagement du territoire et l'intégration aux utilisations des terres existantes sont essentiels pour éviter des conséquences imprévues comme la déforestation, l'inflation des prix alimentaires ou la perte de biodiversité.
  • Risques de fuite et de persistance – Il est primordial de veiller à ce que le carbone stocké demeure isolé de l'atmosphère pendant des siècles. Le stockage géologique comporte des risques de fuite de CO2 par des failles ou des puits mal scellés, tandis que le stockage biologique est vulnérable à des perturbations comme les feux de forêt, les épidémies de ravageurs ou les changements d'utilisation des terres qui peuvent libérer du carbone stocké dans l'atmosphère.
  • Maturité technologique – Plusieurs technologies prometteuses de séquestration, dont le CAD, l'amélioration de l'alcalinité océanique et l'amélioration des conditions météorologiques, demeurent à des stades précoces de développement et n'ont pas encore été testées à des échelles suffisantes pour avoir une incidence sur les budgets mondiaux du carbone.
  • Perception du public et acceptation sociale – Les collectivités peuvent résister aux projets de stockage géologique en raison de préoccupations liées à la sismicité induite, à la contamination des eaux souterraines ou aux rejets accidentels de CO2. De même, les plantations de biomasse du BECCS peuvent susciter une opposition à l'égard des changements d'utilisation des terres et des effets écologiques.
  • Surveiller, signaler et vérifier (MRV)[ – Il est difficile de quantifier avec exactitude la quantité de carbone séquestré, en particulier pour les sols et les océans. Des systèmes fiables de MRV sont essentiels pour les marchés du crédit carbone et de démontrer que la séquestration est à la fois permanente et supplémentaire, plutôt que de déplacer des puits naturels.

Avenir de la séquestration du carbone

Le rôle de la séquestration du carbone dans les systèmes climatiques mondiaux est en voie d'expansion spectaculaire au cours des prochaines décennies. De nombreux pays et entreprises ont intégré des technologies d'émissions négatives dans leurs stratégies climatiques à long terme, visant à faire passer la capacité mondiale d'élimination du carbone de quelques millions de tonnes par an aujourd'hui à des milliards de tonnes par an d'ici le milieu du siècle.

Innovations technologiques

Les progrès de la science des matériaux, du génie chimique et de la biotechnologie sont à l'origine d'améliorations dans les technologies de séquestration. Par exemple, les sorbants de la prochaine génération pour la capture directe d'air fonctionnent à des températures plus basses avec une plus grande efficacité, réduisant considérablement la consommation d'énergie et les coûts.

Politiques et facteurs de marché

La fixation des prix du carbone, y compris les impôts et les régimes de plafonnement et d'échange, peut rendre la fixation des prix économiquement viable. La recherche financée par le gouvernement, les subventions et les partenariats public-privé sont essentiels pour accélérer le développement technologique et la mise en place d'infrastructures.

Intégration de la séquestration dans les stratégies climatiques plus larges

La fixation du carbone doit être intégrée à d'autres mesures climatiques, telles que la réduction agressive des émissions, l'expansion des énergies renouvelables, l'amélioration de l'efficacité énergétique et les modes de consommation durables.

Collaboration mondiale et considérations d'équité

Pour faire face aux changements climatiques par la séquestration du carbone, il faut que la coopération internationale partage les connaissances, les financements et les technologies; il est essentiel d'aider les pays en développement à mettre en œuvre des projets de séquestration qui correspondent à leurs objectifs de développement durable; il faut que le partage équitable des avantages, le respect des droits des communautés autochtones et locales et les garanties contre l'injustice environnementale sous-tendent tous les efforts de séquestration pour faire en sorte que l'atténuation du changement climatique favorise la durabilité mondiale et l'équité sociale.

En résumé, la séquestration du carbone est une pierre angulaire de l'atténuation des changements climatiques, offrant des voies pour éliminer et stocker le CO2 de façon sûre et durable.