Face à l'urgence climatique et à la difficulté de parvenir à des accords mondiaux ambitieux sur la réduction des gaz à effet de serre, l'intérêt pour des solutions palliatives s'intensifie. Parmi celles-ci, la capture et le stockage artificiel souterrain de CO2 sont souvent évoqués, bien que les politiques actuelles sous-estiment le potentiel des systèmes naturels. Pourtant, ces derniers offrent des mécanismes de capture et de séquestration de carbone plus sûrs et moins coûteux. France Nature Environnement (FNE) a souligné l'importance d'intégrer ces préoccupations dans une politique environnementale cohérente, particulièrement à la veille de conférences climatiques majeures et de l'Année de la Biodiversité.
Le carbone est un élément fondamental à la vie, circulant constamment entre les organismes et les réservoirs terrestres et océaniques. Cependant, l'action humaine, notamment la combustion massive de combustibles fossiles (pétrole, gaz naturel, charbon) pour répondre à des besoins énergétiques croissants, a gravement perturbé cet équilibre. Chaque année, 6,4 milliards de tonnes de carbone sont ainsi libérées dans l'atmosphère, entraînant deux problèmes majeurs : l'épuisement inéluctable des ressources fossiles, consommées bien plus rapidement qu'elles ne se forment, et l'accumulation rapide de carbone dans l'atmosphère, avec un impact significatif sur le climat.
Malgré ces émissions importantes, l'accumulation de carbone dans l'atmosphère est limitée par l'existence de deux "puits de carbone" naturels : l'océan et la végétation, incluant les sols. La compréhension et la protection de ces puits sont essentielles pour atténuer les effets du changement climatique.
Les Puits de Carbone Naturels : Océans et Écosystèmes Terrestres
L'Océan : Un Régulateur Complexe
L'océan joue un rôle majeur de tampon face aux perturbations atmosphériques, notamment par l'absorption et le transport de chaleur, mais aussi par l'absorption du CO2. On estime qu'il a absorbé un tiers des émissions de CO2 dues à l'activité humaine depuis le début de l'ère industrielle. Cette absorption se fait via deux mécanismes principaux :
- La « pompe physique » : Elle résulte de la dissolution du CO2 atmosphérique dans les eaux de surface, cherchant à égaliser la concentration en CO2 de part et d'autre de l'interface eau/air.
- La « pompe biologique » : Le phytoplancton, par la photosynthèse, fixe le CO2 dissous dans les eaux de surface, réduisant ainsi la quantité de CO2 en surface et augmentant l'absorption. À leur mort, ces organismes tombent et sédimentent, stockant le CO2 dans les sédiments océaniques après plusieurs dizaines de milliers d'années.
Cependant, cette absorption croissante de CO2 n'est pas sans conséquences. La principale est l'acidification des eaux, qui menace la biodiversité océanique et risque de réduire l'efficacité de la pompe biologique, car le phytoplancton est sensible à cette acidité. De plus, bien qu'on s'attendait à ce que la capacité d'absorption des océans augmente avec la concentration atmosphérique de CO2, des observations indiquent un déclin dans les océans du sud, sans qu'il n'y ait d'accord de la communauté scientifique sur les causes exactes. Plus généralement, le réchauffement climatique lui-même a des effets sur les océans. L'augmentation de la température de l'eau augmente la stratification de l'océan, limitant la circulation verticale : l'eau chaude, moins dense, reste en surface, et il y a peu d'échange et de mélange avec les eaux profondes plus froides et plus riches en nutriments.
Les habitats côtiers tels que les mangroves, les marais saumâtres, les herbiers marins et les récifs coralliens contribuent pour une part non négligeable au stockage de carbone océanique, représentant plus de 50 % du stock de carbone sédimentaire des océans. Ces écosystèmes stockent l'équivalent de la moitié des émissions annuelles du secteur du transport. La biomasse des océans ne représente que 0,05 % de la biomasse terrestre, et pourtant, elle capte près de 55 % du carbone utilisé par les végétaux. Or, chaque année, près de 7 % de ces écosystèmes sont détruits.
Impacts sur les Milieux Marins : Zones Côtières, Océans
L'océan joue un rôle majeur de tampon aux perturbations de l'atmosphère, notamment via l'absorption et le transport de chaleur, mais aussi l'absorption de CO2. On estime ainsi qu'il a absorbé un tiers des émissions de CO2 dues à l'activité humaine depuis le début de l'ère industrielle. Cette absorption de quantités croissantes de CO2 n'est pas sans conséquences ; la principale est l'acidification des eaux, qui menace la biodiversité océanique et risque donc de réduire l'efficacité de la pompe biologique. D'autre part, on s'attendait à ce que la capacité d'absorption des océans augmente avec la concentration atmosphérique de CO2, mais il semble que cela ne soit pas le cas partout : les observations indiquent un déclin dans les océans du sud, sans qu'il n'y ait d'accord de la communauté scientifique sur ses causes. Plus généralement, le réchauffement climatique en lui-même a des effets sur les océans. L'augmentation de la température de l'eau augmente aussi la stratification de l'océan, limitant la circulation verticale : l'eau chaude, moins dense, reste en surface, et il y a peu d'échange et de mélange avec les eaux profondes plus froides et plus riches en nutriments.
Solutions de Séquestration du Carbone : Approches Artificielles et Naturelles
Le Captage et Stockage Artificiel du Carbone (CSC)
Malgré l'urgence, une solution a rencontré un écho favorable auprès de nombreux pays : le captage et stockage artificiel du carbone. Le processus consiste à capter le CO2 produit par de grandes installations fortement émettrices (centrales thermiques, usines, etc.). Il est ensuite transporté pour être stocké dans des couches géologiques profondes, où les conditions de température et de pression permettent un stockage sous forme liquide. Le but est de l'isoler de l'atmosphère sur le long terme.
Cette technologie est présentée par les industries fortement émettrices de gaz à effet de serre (charbon, pétrole et gaz) comme la solution miracle qui permettrait, pour les centrales électriques thermiques, d'éviter le relarguage de CO2 à l'atmosphère lorsque la technique sera au point, vers 2050. Plutôt que de diminuer drastiquement leurs émissions, les industries peuvent ainsi continuer à produire des gaz à effet de serre sous prétexte qu'elles les enterrent. Des expérimentations de stockage artificiel sont d'ores et déjà en cours.
Cependant, des financements considérables sont ainsi détournés de la recherche sur les énergies renouvelables ; 26 millions pour le stockage artificiel contre seulement 2 pour l'éolien et 2 pour la géothermie. On estime qu'il faudra investir 25 % de plus en 2015 dans une centrale au charbon rien que pour la phase de captage du CO2, avec pour résultat une production d'énergie inférieure de 25 %, rendant ainsi ces techniques extrêmement coûteuses. De plus, cette technologie nécessite une production additionnelle de gaz à effet de serre, par le surcoût énergétique de près de 40 % qu'elle génère.
Par ailleurs, cette technologie présente des risques pour l'environnement (fuites de CO2 dans les sols, les nappes d'eau souterraines ou les fosses sous-marines, avec acidification de ces milieux) et les riverains de ces installations. Les fuites accidentelles peuvent être mortelles, comme dans le cas du lac Nyos au Cameroun, où l'émission d'une énorme bulle de CO2 suite à une éruption volcanique avait tué 1700 personnes et des milliers d'animaux dans un rayon de 25 km.
Renforcement de la Séquestration Naturelle du Carbone
La Gestion Durable des Sols
Les sols doivent non seulement être restaurés afin que soit retrouvée et améliorée leur fonction naturelle de réservoir de carbone, mais encore préservés contre des risques de dégradation accentués, du fait de l'homme et du changement climatique. Il est impératif d'adopter une agriculture qui ne vise pas à épuiser mais à préserver la richesse naturelle des sols. Pour réduire les émissions d'azote et de méthane, il faut recourir préférentiellement à des engrais organiques issus des résidus des récoltes précédentes, à la rotation des cultures, à des cultures pérennes, à une irrigation mesurée qui permette une meilleure respiration des sols et au drainage annuel des rizières pour faciliter leur aération. Ces méthodes visent, d'autre part, à accroître les absorptions de carbone par le sol.
Un changement d'utilisation des terres agricoles peut être nécessaire, par la restauration des zones humides (marais, tourbières) ou des prairies qui séquestrent davantage de carbone qu'un champ cultivé. À ces changements d'utilisation doit se combiner une nouvelle gestion des terres agricoles visant à aménager les champs cultivés (créations de bandes d'herbes en bordure de champ) et introduisant de nouvelles pratiques culturales : réduction des labours qui détruisent la fertilisation naturelle de l'humus, le maintien des résidus de récolte et le passage au semis direct.
Au niveau international, la fonction des sols comme puits de carbone a été reconnue dès 1997 par le Protocole de Kyoto. L'initiative « 4 pour 1000 », lancée en 2015 lors de la COP21, porte l'objectif d'accroître les absorptions de carbone dans les sols, notamment agricoles. Au niveau européen, une communication de la Commission européenne en 2006 a mis en évidence la dégradation des sols européens et appelé à la mise en place de pratiques uniformes, ce qui avait conduit à l'élaboration en 2007 d'une Directive Cadre sur la protection des sols dont l'adoption avait été empêchée par une minorité d'États membres, dont l'abstention de la France. La France, premier pays agricole européen, a une carte à jouer dans le développement de modèles agricoles moins émissifs et plus aptes à favoriser le stockage de carbone. L'agriculture à haute valeur environnementale est en première ligne pour répondre au défi du changement climatique.
La Gestion Durable des Forêts
Il faut planter de nouveaux arbres et entretenir ceux qui existent. Il n'y a pas de bonne réponse en la matière, car tout dépend de la situation. Lorsque nous faisons l'acquisition d'une terre nue ou d'une forêt en mauvais état, il est indispensable de planter de jeunes arbres pour que la vie reprenne. Mais le métier de forestier consiste aussi à maintenir les forêts existantes en bon état. C'est dans l'optique du plan de gestion que des coupes sont effectuées, que de nouvelles plantations peuvent être faites ou que sera mise en œuvre une régénération naturelle. Cela est aussi indispensable que de planter de nouvelles forêts, car une forêt bien entretenue absorbe plus de carbone qu'une forêt qui n'est pas entretenue. Chaque arbre a un rôle et un avenir, dans un cycle bien pensé.
Privilégier une forêt de vieux arbres serait refuser d'anticiper l'avenir ; mais il n'est pas envisageable non plus de se débarrasser des vieux arbres pour ne planter que de jeunes pousses. La nature étant toujours bien faite, elle mélange d'elle-même les essences et les âges. C'est ce modèle qu'il nous faut reproduire. Une forêt ne constitue un puits de carbone efficace qu'en offrant un équilibre subtil de biodiversité où cohabitent jeunes arbres et vieux arbres, dans un véritable panachage d'essences. La forêt est un milieu vivant dont l'intégrité, la stabilité et la prospérité dépendent fortement de la diversité des espèces. Dans ce milieu complexe, l'équilibre est apporté par les animaux, les plantes et les bactéries. De ces vertus intrinsèques découle une conviction : plus la forêt est complexe, plus elle résiste aux intempéries, aux attaques de nuisibles ou de parasites. Et sur le long terme, c'est ainsi qu'elle sera plus productive.
Le modèle CASTANEA, développé dans les années 1990, a été conçu pour prédire les flux de vapeur d'eau et de CO2 entre les écosystèmes forestiers et l'atmosphère sur une base horaire tout au long de l'année. Il vise à simuler les effets d'une augmentation du CO2 atmosphérique sur les écosystèmes forestiers. Des observations sur site et des mesures sont nécessaires pour calibrer les équations et tester la précision de leurs prévisions.
Le stockage additionnel de carbone dans les sols est l'une des solutions considérées pour limiter les concentrations de CO2 dans l'atmosphère, mais ce stockage, qui repose surtout sur le développement de la forêt, est remis en cause par le changement climatique. Il faut poursuivre ces tendances mais en évitant que la diminution du cheptel ne soit compensée par des importations d'aliments carnés ; l'évolution de l'alimentation doit se faire simultanément. En parallèle, le développement de filières de matériaux et d'énergie agro-sourcés pourrait permettre à la fois d'assurer un complément de revenu aux agriculteurs et de limiter les émissions d'autres secteurs économiques.
Le Miscanthus : Un Allié pour un Avenir Durable
Face à l'urgence climatique, le miscanthus, avec son incroyable potentiel de séquestration du carbone, se présente comme un allié précieux. Cette plante à croissance rapide peut fixer le carbone de manière efficace. Son cycle de vie perpétuel lui permet de capter une quantité considérable de CO2 chaque année. Ses racines profondes stockent le carbone dans le sol, améliorant la qualité du sol tout en empêchant le gaz à effet de serre de retourner dans l'atmosphère.
Contrairement aux cultures annuelles, le miscanthus ne nécessite pas de plantation annuelle, ce qui réduit la perturbation du sol et la consommation d'engrais. Cette permaculture a un bilan énergétique nettement positif, nécessitant moins de ressources en eau et en intrants chimiques, et réduisant ainsi les émissions de gaz à effet de serre liées à l'agriculture traditionnelle. Le miscanthus peut être transformé en biocarburant, offrant une alternative aux combustibles fossiles. L'énergie produite par la combustion du miscanthus est considérée comme quasi neutre en carbone car le CO2 émis est approximativement égal à celui capturé durant la vie de la plante. Cela crée un cycle fermé qui peut réduire notre dépendance aux énergies polluantes.
Les champs de miscanthus peuvent servir de barrière naturelle contre l'érosion des sols, un problème exacerbé par les événements climatiques extrêmes. En stabilisant le sol, ils empêchent la libération de carbone solide et contribuent à maintenir un écosystème terrestre sain. Le miscanthus offre également un habitat pour la faune locale, contribuant à la biodiversité. Un environnement riche en espèces est crucial pour la résilience écologique et la régulation naturelle des maladies et des nuisibles. L'innovation dans l'utilisation du miscanthus dans les matériaux de construction signifie que le carbone peut être stocké dans les bâtiments eux-mêmes. Les panneaux de construction, les isolants, et même le béton renforcé par des fibres de miscanthus emprisonnent le carbone pour la durée de vie du bâtiment, souvent des décennies, retardant ainsi la libération de carbone dans l'atmosphère.
Vers la Neutralité Carbone : Stratégies et Engagements
La neutralité carbone ou zéro émission nette est un objectif que de nombreuses organisations mondiales se sont engagées à atteindre d'ici 2050. Cela implique un plan de compensation carbone permettant de séquestrer la totalité des émissions résiduelles de gaz à effet de serre, tout en maintenant un plan de réduction permanent pour continuer à réduire ces émissions.
Le dioxyde de carbone, gaz naturellement présent dans l'atmosphère, joue un rôle primordial dans le cycle du carbone sur la planète : l'être vivant absorbe de l'oxygène et rejette du CO2 tandis que les plantes absorbent du CO2 et rejettent de l'oxygène. Le dioxyde de carbone est donc au cœur de deux mécanismes naturels : la respiration des êtres vivants et la photosynthèse des plantes.
L'effet de serre est un mécanisme naturel qui permet de réguler la température à la surface de la planète. Cependant, cet équilibre se retrouve fragilisé par les activités humaines, dites anthropiques, depuis les 150 dernières années. Le CO2, bien que n'ayant pas le plus fort Pouvoir de Réchauffement Global (PRG) par rapport à d'autres gaz, représente près de 77% de nos émissions et est choisi comme référence avec un PRG de 1.
Lors de la COP21 à Paris en 2015, la quasi-totalité des États de la planète se sont engagés à contenir la hausse des températures à +2°C à l'horizon 2100, voire même à 1,5°C. Lors de la mise à jour de la Stratégie Nationale Bas-Carbone (SNBC) en 2018-2019, l'État français s'est fixé comme objectif de viser la neutralité carbone à l'horizon de 2050.
De nombreuses entreprises ont annoncé publiquement leurs objectifs de décarbonation pour contribuer à la neutralité carbone de la planète. Les leviers d'actions sont l'efficacité énergétique, la migration des consommations vers les énergies renouvelables et le stockage du carbone pour compenser volontairement le solde des émissions de gaz à effet de serre. Les solutions qui permettent de contrebalancer les émissions de gaz à effet de serre doivent répondre aux critères suivants : mesurable, additionnel, permanent, vérifiable. Cette démarche de compensation volontaire se fonde sur le fait qu'une quantité donnée de gaz à effet de serre émis en un lieu peut être compensée par l'absorption ou la réduction d'une émission de quantité équivalente en un autre lieu.
Une approche transparente et désintermédiée de la compensation carbone volontaire est garantie par des méthodologies certifiées. Des labels comme Gold Standard, créé en 2003 par le WWF et d'autres ONG internationales, garantissent que les projets qui réduisent les émissions de carbone présentent les plus hauts niveaux d'intégrité environnementale et contribuent également au développement durable. Verra catalyse une action climatique tangible et des résultats de développement durable, ses normes conduisant à des investissements à grande échelle vers des activités à fort impact. En France, un label créé en 2019 par les pouvoirs publics vise à quantifier des projets de réduction d'émissions carbone, donnant visibilité et financement à des projets innovants et protecteurs de l'environnement.
