géo-ingénierie

Bonnes ou mauvaises solutions pour le climat

Dorota Retelska 3 commentaires

Radicaux hydroxyl dans l’atmosphère

En février 2023 j’ai vu une technique de géo-ingénierie ou  de “nettoyage de l’atmosphère” dans le groupe Facebook de climatologues Arctic news. J’aimerais lancer un débat, avoir l’opinion de chimistes de l’atmosphère à ce sujet. L’idée est de disperser des radicaux d’oxygène dans l’air. Ils forment des groupe hydroxy qui réagiraient avec le CO2 et le transformeraient en acide carbonique, qui tomberait sur terre avec la pluie. Ils se proposent d’éliminer 15 gigatonnes de CO2, en faisant passer l’air dans des turbines générant les radicaux oxygène.

Cette modification de l’atmosphère affecte la formation des nuages, selon les inventeurs, ils se condensent plus facilement, plus près du sol, reflètent mieux le soleil et réduisent le réchauffement. Ces effets sont très nombreux et donnent un exemple de la complexité du système.

Cette technique dégrade aussi le méthane. Actuellement, il est naturellement éliminé par les molécules hydroxy existantes dans l’atmosphère, mais celles-ci pourraient être saturées par les émissions de méthane croissantes. Les inventeurs expliquent d’ailleurs l’augmentation du méthane atmosphérique par la saturation des hydroxy naturels.

Je crois que nous avons absolument besoin d’une solution qui dégraderait le méthane en cas d’émissions massives du permafrost. Celles-ci pourraient fortement réchauffer l’atmosphère, accélérer la fonte du permafrost, et cette boucle de rétroaction comporte le risque d’un réchauffement intense qui menacerait l’Humanité. Il faut donc développer d’une solution de ‘dernière chance’ pour nous protéger de tels événements.

J’apprécie l’absence de métaux, de polluants dans l’atmosphère, qui éviterait des déchets toxiques pour l’Humain et les écosystèmes.  Même les ions d’argent actuellement utilisées pour la formation des pluies artificielles semblent légèrement nocifs pour les écosystèmes, pour les gastéropodes d’eau douce, je crois.

Je vois d’ailleurs que la technique est vendue par reductiontech  sur shopify.com., il semble que je pourrais l’acheter aujourd’hui pour mon coin de ciel bleu personnel, ce qui m’inquiète un peu.  Une étude sur l’utilisation à grande échelle devrait absolument être entreprise. Qu’en pensez-vous?

Pas de billes de verre sur la banquise

Une autre invention consistait à stabiliser la glace sur la mer arctique en la couvrant de petites billes de verre. Celles-ci devaient réfléchir la lumière du soleil et protéger la glace de la fonte. J’y étais viscéralement opposée, car  la glace se fracture, est lessivée par la pluie, et j’imaginais les poissons arctiques ingérant des billes de verre. Leurs effets pourraient être bien pires que l’ingestion de plastique, mener à une disparition des petits poissons, et à une catastrophe en chaîne dans cet écosystème, où les grands poissons et les phoques ne trouveraient plus d’aliments.

Une nouvelle étude s’est penchée sur cette technique et aboutit à la conclusion que les billes de verre auraient même, un effet contraire, de réchauffement. Elles devraient de plus être répandues par l’Homme sur toute la surface de l’océan arctique.  Il s’avère qu’elles seraient inutiles dans des flaques d’eau de fonte, que le vent pousserait les billes de verre dans un coin du bloc de glace,  et que la neige reflète mieux la lumière du soleil. Cette technique est donc déconseillée (lien).

Holisoils: capture de carbone dans le sol des forêts

Le carbone devrait être stocké dans les sols. Dans les zones boisées, celui-ci constitue un réservoir plus important que les arbres eux-mêmes.

Une gestion adaptée des forêts peut transformer leur sol en puits de carbone important, ou au contraire en faire une source de carbone.  Il faut absolument utiliser au maximum cette possibilité de diminuer l’effet de serre. Le projet HoliSoils donne des pistes pour y parvenir. Les forêts de conifères ou mixtes accumulent généralement plus de carbone, car les aiguilles se décomposent plus lentement.

La coupe à blanc et le drainage des tourbières doivent être évités dans la mesure du possible. Sur les prairies, ils recommandent en général une éclaircie modérée pour maintenir la croissance du peuplement de semis, la domination des conifères et l’augmentation de la période de rotation renforcent la puits de carbone, et la régénération rapide après coupe rase freine la baisse des stocks de carbone du sol. Ils suggèrent la fertilisation par l’azote de certaines forêts, et des aménagements pour conserver de l’eau dans les tourbières (lien).  Je me demande si la fertilisation pourrait être accomplie par des semis de plantes légumineuses.

D’autre part, les forêts anciennes, de plus de cinquante ou cent ans ont des sols particulièrement riches en carbone qui doivent être préservés.

C’est une excellente solution, sans risque pour l’écosystème, et il convient d’y prêter attention.

 

 

 

 

 

 

 

L’Alaska se couvre de lacs bouillonnants de méthane. Qu’allons -nous faire?

Dorota Retelska 17 commentaires

Lacs bouillonnants de méthane

Ces dernières années chaudes, les vagues de chaleurs s’aventurent jusqu’au pôle Nord. Elles ont apporté des températures excessives de plus de 20 degrés en Sibérie (blog). Les sécheresses inouïes dans ces régions et les foudres de plus en plus fortes provoquent des feux de forêts. Tout cela déclenche la fonte du permafrost, sol boréal gelé depuis des milliers d’années qui contient des debris de plantes anciennes, et d’animaux congelés.

Le permafrost (ou pergélisol) est en partie, à certains endroits à moitié composé d’eau gelée. Lorsqu’il dégèle, le sol glisse, s’effondre, et forme des lacs. Il y a des millions de lacs de ce type en Arctique, certains sont récents.

Deux choses se produisent lorsque la couche de pergélisol dégèle sous les lacs : l’activité microbienne augmente et des voies s’y forment . Au lac Big Trail et dans d’autres lacs thermokarstiques de l’Arctique, les microbes digèrent les plantes mortes et d’autres matières organiques du sol et produisent du dioxyde de carbone et du méthane.

Un scientifique explique « À Big Trail Lake, c’est comme ouvrir la porte de votre congélateur pour la première fois et donner toute la nourriture de votre congélateur aux microbes pour qu’ils se décomposent. En le décomposant, ils crachent du méthane ».

Plus rarement, le dégel du pergélisol peut former des « cheminées » sous les lacs qui permettent au méthane et à d’autres gaz – auparavant piégés profondément sous terre – de s’échapper. Dans tous les lacs thermokarstiques, les gaz bouillonnent à la surface du lac et s’élèvent dans l’atmosphère.

Lorsque le lac Big trail Lake gèle en hiver, les bulles peuvent empêcher la glace de se former et créer des poches d’eau libre qui continuent d’émettre du méthane tout au long de la saison. Dans d’autres régions, les bulles de méthane créent des dômes de glace gelés à la surface du lac.

 Les lacs les plus récents libèrent de grandes quantités de méthane. Il s’enflamme facilement au-dessus de l’eau. C’est un gaz à fort effet de serre qui pourrait accélérer fortement le réchauffement climatique. Les émissions de méthane en Alaska sont étudiées dans le projet ABoVE. Seule une petite fraction du permafrost ,environ 10% (article 2018), est dégelée en surface et peut encore dégeler plus en profondeur.

Méthane ou Géo-ingénierie?

Les émissions de méthane du permafrost terrestre et sous-marin pourraient augmenter et accroître l’effet de serre. La semaine passée, je présentais une étude qui a mis en évidence les émissions de méthane des fonds marins par le passé (blog). C’est un indice de plus qu’elles pourraient se reproduire dans la situation actuelle.  Bien que très incertaines, elles pourraient mener à des sauts de température de l’ordre d’un degré en quelques années, qui s’accompagneraient de catastrophes immenses et déclencheraient d’autres étapes d’une boucle de retroaction positive. C’est un énorme danger. Je mentionnais aussi une technique de géo-ingénierie, la dispersion de particules dans l’atmosphère polaire, qui pourrait regeler la glace Arctique et limiter le problème. Les auteurs de l’étude estiment que c’est possible à un prix relativement accessible. Je ne sais que penser de ces projets. Lundi passé, je me suis endormie avec l’idée que la géo-ingénierie est la seule solution pour éviter l’apocalypse, ou en tout cas un dérèglement du climat terrestre qui emporterait probablement la majorité de la population de la Planète. Je me suis réveillée avec l’idée qu’il ne faut pas s’y lancer. C’est probablement une mauvaise solution, bancale, qui apporterait de nombreux problèmes nouveaux.  L’arrêt des émissions et la reforestation semblent beaucoup plus sains pour notre milieu de vie mais la boucle fonte de la glace Arctique- fonte du permafrost semble maintenant engagée.

 

Si les émissions de méthane augmentent le réchauffement climatique, les conséquences seraient extrêmement dangereuses.  Il deviendrait difficile de tenir le compte des morts dans le chaos généralisé, des pays entiers seraient rayés de la carte.

La Suisse, qui semblait tout d’abord peu exposée, sera frappée par de fortes vagues de chaleur, des glissements de terrain, des foudres et des grêles inconnues jusqu’à peu.

Un réchauffement de 4°C causerait d’immenses tempêtes. Chaque ville subirait des destructions et compterait des morts et des blessés.  La survie à cette hécatombe serait hasardeuse, la civilisation s’effondrerait vite, et nos enfants ou nos petits-enfants se battraient pour l’existence entre crise économique et le déchaînement de la Nature, se cacheraient des vagues de chaleur dans les décombres, défendraient leur potager cultivé sur les décombres de l’école actuelle, fuiraient les inondations.

Certains estiment qu’il vaut mieux laisser la Nature se débarrasser du cancer humain et se reconstituer elle-même.  Là, je ne suis pas d’accord, il me paraît important est de sauver les vies humaines.

Géo-ingénierie

De nombreuses solutions de géoengénierie sont actuellement étudiées.  Plusieurs scientifiques recommandent de regeler la mer Arctique pour contenir le réchauffement direct et la fonte du permafrost sous-marin. Une étude récente estime que c’est tout à fait faisable. Ils proposent d’utiliser une flotte de 125 jets volant à haute altitude pour sprayer des particules aérosols de SO2 qui réduiraient l’ensoleillement des pôles en été (communiqué).

Le professeur Peter Wadhams demande depuis longtemps la géo-ingénierie et propose de répandre plutôt des gouttelettes d’eau de mer qui éclairciraient les nuages, de concert avec  la capture le gaz carbonique présent actuellement dans l’air (Interview Vidéo avec Steven Salter, qui développe cette technologie).

Le scientifique anglais David King proposait aussi à la COP26 de regeler l’Arctique par des techniques artificielles.

Une solution était de reformer directement une glace épaisse à la surface de la mer Arctique. Elle me paraît préférable à l’obscurcissement du soleil. La différence de luminosité aurait des conséquences sur les végétaux et les animaux et les produits utilisés pourraient être une nouvelle source de pollution. Je me suis livrée à une longue réflexion à ce sujet ici.  Je ne suis pas sûre si une technologie capable de fabriquer de la glace à l’échelle d’une mer existe déjà. Une mauvaise idée était de répandre des billes de verre ou de polystyrène à la surface de la glace, ce serait très nocif pour les poissons, les oiseaux et les autres animaux marins qui les avaleraient sûrement. J’ai aussi vu une proposition de miroirs flottants acclamée par le professeur Guy McPherson, et des bateaux congélateurs qui formeraient des blocs de glace. Idéalement ils devraient être alimentés par l’énergie solaire et/ou par la chaleur dégagée lors de la formation de la glace.

D’autres propositions suggèrent d’augmenter la capture du carbone par les algues. Shaun Fitzgerald du Cambridge Center for Climate Repair propose de cultiver des algues sur les plateformes flottantes en haute mer (lien). Cette solution pourrait être bénéfique pour les écosystèmes marins.

Si nous nous lançons dans la géo-ingénierie, nous devons absolument protéger les écosystèmes et leur capacité de capture de carbone naturelle, et éviter une pollution supplémentaire à l’Humanité.

Image du lac avec bulles de méthane par David Mark de Pixabay

Blog: Les dominos climatiques selon Dunlop et Spratt

Blog: Apocalypse selon Guy McPherson

 

Biosphère et interventions humaines à l’étude (rapport 6 du GIEC chap 5)

Dorota Retelska 9 commentaires

Je résume ici essentiellement la fin du chapitre 5 du 6ième rapport du GIEC, qui traite des interventions humaines possibles et de leurs effets sur la Biosphère.  Actuellement, les plantes terrestres captent à peu près un tiers de carbone émis, et les océans un tiers.  Le GIEC prévoit une diminution de l’absorption par les océans.

L’afforestation ou la reforestation pourraient capter du CO2 dans la biosphère.  Les effets seraient bénéfiques à des nombreux niveaux. La biodiversité, le cycle hydrologique, la stabilité et la composition des sols seraient améliorés.  Les forêts émettent aussi des composés qui favorisent la condensation des nuages et changent l’albédo de la Planète. Je passe un peu ici sur les bienfaits évidents de ces solutions simples, naturelles et porteuses de vie pour me présenter les autres techniques.

L’utilisation des terres pour l’agriculture humaine a provoqué la perte de 116 PgC dans les derniers 12’000 ans. Le sol s’est appauvri, le carbone qu’il contenait sous forme d’humus ou de bactéries, champignons et insectes est maintenant dans l’atmosphère.  Il est possible d’inverser cette perte et d’augmenter le carbone du sol en choisissant des variétés à grandes racines, en introduisant la rotation des cultures, en laissant des résidus végétaux sur place, et en utilisant des couverts. La fertilité du sol en serait améliorée.

Le sol peut aussi être enrichi en carbone par BECCS (bioénergie avec capture et stockage de carbone). Le Biochar est le produit de la combustion des matières végétales. Son ajout aux sols augmente les stocks de carbone et la fertilité. Le biochar améliore le rendement particulièrement des sols déjà dégradés.  Les risques de l’introduction de ces composés dans le sol ne sont pas bien compris (Lorenz et Lal, 2014). Je crains personnellement qu’il ne soient cancérigènes ou toxiques pour certains organismes du sol,  alors que d’autres auteurs  pensent que cela pourrait accroître la biodiversité du sol.

La restauration des tourbières et zones humides par l’arrosage compenserait et augmenterait la quantité de carbone perdue actuellement.

La capture de carbone dans les océans passerait par l’accroissement de la productivité des écosystèmes marins. L’idée est d’ajouter de l’azote dans les océans pour stimuler la productivité des algues, à la base de la chaîne alimentaire marine. Les algues utiliseraient plus de CO2 si elles disposaient de plus d’azote pour leurs molécules essentielles.  Le GIEC note que les conséquences d’un ajout d’azote dans l’océan sur cet écosystème sont incertaines. 

La restauration des écosystèmes côtiers, marais, mangroves, algues, pourrait capter le carbone.  La montée du niveau de la mer pourrait augmenter cet effet, mais les vagues de chaleur marines sont un risque.  Le potentiel global est de moins de 0.02 Pg C/y.

Magrovier et océan – Image par Pat Josse de Pixabay

Enhanced Weathering (EW): Les scientifiques étudient aussi la possibilité de décupler les réactions chimiques se produisant naturellement sur Terre. il s’agirait de répandre des roches moulues, par exemple de l’olivine, sur les plages ou les champs, les sols ou les océans. Elles fixeraient le CO2 par réaction chimique spontanée. Des essais sont en cours (lien).  Ces roches augmenteraient le pH des oceans, l’effet serait donc inverse de l’acidification causée par le CO2.  Cela pourrait améliorer la productivité des champs, mais aussi libérer des métaux toxiques, ce qui évidemment serait très nocif.  Ce risque devrait évidemment être contrôlé ou exclu.

DACCS: Capture de carbone de l’air avec stockage de carbone. Des usines de capture de carbone de l’air sont actuellement développées, notamment en Suisse (Installation suisse, Climeworks). Différents moyens chimiques sont utilisés pour capter le CO2.   Il serait ensuite stocké dans des réservoirs géologiques sous forme de gaz sous pression ou de carbonate.  Le GIEC relève que le gaz sous pression pourrait présenter des risques, et l’air qui sort de l’installation pourrait être trop pauvre en CO2 pour la végétation à proximité.

Des projets de capture de méthane apparaissent aussi.  Le processus pourrait être réalisé dans l’air,  par ” zeolite trapping ” et modification chimique. Le méthane du sol peut être dégradé naturellement par les bactéries du sol, et la présence de forêts facilite ce processus. Une étable pourrait diriger son aération à travers le sol où le méthane serait consommé par les bactéries naturellement présentes.  Il pourrait aussi être dégradé par des biopolymères qui incluraient des enzymes décomposant le méthane.  Ces technologies sont cependant encore dans l’enfance. 

Nuage Cirrus

SRM  La modification du rayonnement solaire par des molécules dans l’atmosphère diminuerait la proportion de lumière solaire qui atteint la Terre mais augmenterait la diffusion de la lumière.  L’effet de changement de lumière sur la croissance des plantes varie dans différents modèles.   La températures ne monteraient pas autant, ce qui pourrait limiter la croissance des plantes dans les régions boréales mais réduirait les risques des vagues de chaleur et de sécheresses. Cette intervention pourrait cependant modifier le cycle et la disponibilité de l’eau.  Les différents types de modification d’atmosphère auraient des effets un peu différents sur la productivité végétale et sur le cycle hydrologique.

L’injection d’aérosols dans la stratosphère (SAI) comporte le risque de d’une diminution d’ozone qui pourrait comporter des risques pour la végétation (voir blog  sur les risques, très exhaustif sur ces risques).

L’éclaircissement des nuages (MCB, marine cloud brightening) consiste à éclaircir les nuages en formant des gouttelettes plus petites, par la dispersion de sel marin par exemple.  A priori, cette technologie semble propre, peu polluante, mais pourrait augmenter  la durée de vie du méthane dans l’atmosphère et provoquer une pollution par l’ozone. 

Malheureusement, si stabilise le méthane, elle serait inutilisable en cas d’émissions de méthane du permafrost, et ce ce jour-là que nous pourrions avoir vraiment besoin de géo-ingénierie, car les températures monteraient haut et vite. Je suis très heureuse de voir apparaître des recherches sur la capture du méthane.  L’émission du méthane du permafrost est un des plus graves risques pour la vie sur Terre.  Le GIEC, qui se base sur les mesures datant de quelques années, la considère comme peu probable, mais des scientifiques alertent sur ce risque futur, et il est tout à fait souhaitable de nous en prémunir.

Enfin, le CCT (cirrus cloud thinning) vise à affiner les nuages affiner les nuages cirrus en créant des cristaux de glace plus gros. La nucléation des cristaux serait provoquée par du triiodide de bismuth ou de l’acide sulfurique ou nitrique.  Je dois me documenter plus cette technique. 

Les modèles montrent de façon convaincante que dans un monde à haute concentration de CO2, la géo-ingénierie augmenterait la masse des plantes vertes sur la Terre.  Cet effet serait positif.  Si nous les laissons pousser, des magnifiques forêts capteraient le carbone et assureraient un bon fonctionnement de la biosphère.

Par contre l’acidification des océans et ses dommages pour la vie marine se poursuivraient.  Il faut aussi noter que ces technologies de modification de lumière solaire devraient être appliquées sans interruption. Un arrêt soudain de cette géo-ingénierie, comme une fermeture de parasol, ferait monter brusquement les températures.

J’ajoute que nombreux pays appliquent actuellement une technologie qui n’est pas mentionnée dans le rapport, les pluies artificielles, provoquées par exemple par dispersion de l’iodure d’argent.  L’Indonésie s’en est servie pour éviter les feux de forêt, les pays du proche-Orient pour limiter les vagues de chaleur extrêmes, la Chine augmente maintenant la portée de leur dispositif jusqu’à toucher la moitié du pays.  Les effets sur la croissance des plantes et sur leur capture du carbone pourraient aussi être positifs, et devraient être étudiés.