Les technologies d’émissions négatives : possibilités et limites – Paul Racicot
Dans mon dernier article publié sur Adrastia le 12 février, Reforester pour capter le CO2 anthropique ?, je posais d’entrée de jeu la question suivante : « Planter des arbres, ‘reforester’, est-il une bonne idée pour capter et stocker le CO2 anthropique afin de limiter l’augmentation de la température de la biosphère ? Sûrement. Mais quelle en est la limite, disons, quasi absurde ? »
[spacer height= »20px »]
Appuyant mes calculs sur une donnée initiale erronée (« sachant qu’un hectare de forêt permet de capter 3,7 tonnes de CO2 par an »), donnée tirée d’une publication du site de L’OBS avec Rue89, j’en avais déduit, après prise en compte d’autres données et moult calculs, que la surface requise à la reforestation était de une Afrique et un tiers.
Donnée initiale et résultat final furent immédiatement contestés sur la page FB Transition 2030 par Benoît Noël, agronome diplômé :
Le chiffre autour duquel tout ce raisonnement est construit est le chiffre de captation moyenne de 3,7 tonnes de CO2/an par une forêt. À mon avis, il s’agit d’une erreur d’unité : il s’agit plus vraisemblablement de 3,7 tonnes de carbone. (…) Il suffirait donc de reboiser 1,17 milliard d’hectares, soit un gros tiers de l’Afrique…
Recalé, je suis donc retourné à ma table à dessin, c.-à-d. à des sources plus sûres que l’article de Rue89 : la littérature scientifique, plus ou moins récente.
La première source à vérifier était évidemment l’extrait dont le journaliste de Rue89, Thibaut Schepman, avait pu s’inspirer : Afforestation and reforestation can sequester carbon relatively rapidly at well over a ton of carbon (3.7 tonnes of CO2) per hectare per year[1]. Ma traduction : « Le boisement et le reboisement peuvent séquestrer le carbone relativement rapidement bien au delà d’une tonne de carbone (3,7 tonnes de CO2) par hectare par an. »
Donc, pas d’erreur d’unité de la part du journaliste. Mais ce « bien au delà de » (well over) fait toute la différence entre un seuil minimum et une moyenne globale…
Mais d’où provient donc, originellement, ce 3.7 tonnes of CO2 per hectare per year ? La source de Schepman, Stranded Carbon Assets and…, réfère ce passage à une étude de Timothy M. Lenton[2] : The potential for land-based biological CO2 removal to lower future atmospheric CO2 concentration, Carbon Management (2010) 1(1), 145-160, p. 156. http://bit.ly/1Ob99kM
Je n’ai pas cherché plus loin…
[spacer height= »20px »]
Les technologies d’émissions négatives : possibilités et limites
…et je me suis concentré sur le contenu de l’article référé par Schepman, Stranded Carbon Assets and Negative Emissions Technologies[3] : un document de travail (Working Paper) publié sous l’égide de la Smith School of Entreprise and the Environment (SSEE) de l’Université d’Oxford.
Les auteurs y tentent des estimés des quantités de CO2 susceptibles d’être stockées (séquestrées) à l’aide des « technologies d’émissions négatives » (Negative Emissions Technologies, NETs), aussi nommées Carbon Dioxide Removal (CDR) or Greenhouse Gas Removal (GGR) : le boisement (Afforestation), la séquestration du carbone dans les sols agricoles (Agricultural Soil Carbon Sequestration), le « biocharbon » (Biochar[4]), la bioénergie avec capture et stockage (Bioenergy with Carbon Capture and Storage ou BECCS), la capture directe (du CO2) de l’air (Direct Air Capture ou DAC), le chaulage de l’océan (Ocean Liming ou OL), l’amélioration de la dissolution des silicates par les intempéries (Enhanced Weathering) et la fertilisation de l’océan (Ocean Fertilisation).
Une illustration et une description succincte de ces diverses technologies sont offertes à la Figure 2 et au Tableau 1 (Table 1) de leur document. Les deux dernières technologies mentionnées au paragraphe précédent sont cependant absentes du Tableau 1 et de l’étude en raison « des très grandes incertitudes scientifiques sur leur faisabilité, leur efficacité et leurs impacts environnementaux, et les premières indications que les émissions négatives qu’ils pourraient fournir seraient probablement modestes.[5] »
Dès leur résumé de présentation (pages 4-6), les auteurs énoncent les suivantes :(Les mises entre parenthèses sont miennes.)
La quantité nette de CO2 atmosphérique augmente de 22 gigatonnes par an (Gt/an), ce qui en augmente la concentration d’environ 3 ppm/an.
Le retrait de 20 GtCO2 équivaut à un abaissement de 2,5 ppm de la concentration atmosphérique du CO2.
Selon le groupe d’étude du Carbon Tracker Initiative, la technologie de capture et séquestration du carbone – dans une formation géologique – (CSC[6]) permettrait de stocker 125 GtCO2 de 2015 à 2050 – ce qui équivaut à 2,5 ans d’émissions annuelles brutes de GES (~50 GtCO2-équivalent par an).
(Donc, le stockage par CSC est de… 125 GtCO2 / 35 ans = 3,57 GtCO2/an.)
Grâce au déploiement des NETs « de 2015 à 2050, il pourrait être techniquement possible d’obtenir des émissions négatives cumulées de l’ordre de 120 GtCO2 (une réduction de ~15 ppm), la grande majorité de ce potentiel provenant du boisement, de l’amélioration des sols en carbone, et d’un peu de biocharbon déployé à court terme. »
(Donc, 120 GtCO2 / 35 ans = 3,43 GtCO2/an. Et 15 ppm / 35 ans = ~0,43 ppm/an.)
On comprend dès lors qu’en combinant la CSC et les NETs, nous réduirions d’ici 2050 la concentration de CO2 dans l’atmosphère de ~0,9 ppm/an (elle augmente actuellement de ~3 ppm/an) et réduirions les émissions de 7 GtCO2/an (elles augmentent actuellement, au net, de 22 Gt/an). Ce sont là les moyennes sur 35 ans, bien sûr.
Selon les auteurs, le potentiel technique des NETs « représente une extension du ‘budget carbone 2050’ de 11-13% pour une probabilité de 50-80% de rencontrer une cible de réchauffement de 2 degrés. »
Les auteurs ajoutent : « Les technologies industrielles (DAC, Ocean Liming et BECCS) qui s’appuient sur la CSC sont susceptibles d’avoir un potentiel très limité d’ici 2050, en grande partie en raison des limites imposées par le développement de la CSC et de défis techniques et politiques plus importants. Leur contribution au potentiel pré-2050 est d’environ 20 Gt de CO2 (2,5 ppm) ou une extension de seulement ~ 2% du budget carbone 2050.[7] »
Après avoir émis de fortes réserves sur le potentiel de déploiement à grande échelle de ces trois techniques industrielles par delà 2050, les auteurs concluent :
« Le potentiel technique cumulatif de toutes les NETs entre maintenant et 2100, dans les scénarios de déploiement maximal, pourrait être de l’ordre de ~700-1350 GtCO2, ou de 90-170 ppm. Cela représente une extension du budget carbone mondial de 70-140% ou plus (pour une probabilité de 80% de rester en dessous de 2 °C) ou 45-90% ou plus (pour une probabilité de 50%). De n’atteindre que la limite inférieure de cette fourchette nécessiterait cependant le déploiement immédiat des NETs et de l’infrastructure de stockage de CO2 (CSC) à une échelle globale massive et improbable.[8] »
Suivent alors, un peu plus loin, cinq recommandations. Je ne citerai ici que l’amorce de la première et la cinquième, qui conclut le résumé.
« Premièrement, les NETs ‘sans regrets’ (NR NETs)[9] – qui se caractérisent par de faibles coûts initiaux en capital, des co-bénéfices (comme l’amélioration de la fertilité des sols), leur absence de dépendance à la CSC, des co-avantages économiques et environnementaux et moins d’incertitudes – comprennent le boisement, des améliorations du carbone du sol et le biocharbon. Même en considérant le potentiel de largage limité du carbone stocké dans l’avenir[10], elles sont les NETs les plus prometteuses entre maintenant et 2050. »
« Enfin, il est clair que la réalisation d’émissions négatives n’est en rien une option plus facile que la réduction des émissions actuelles. Éliminer le CO2 sur une échelle comparable à son taux d’émission nécessite inévitablement un effort et une infrastructure à une échelle comparable à la production énergétique mondiale ou à celle des systèmes agricoles. Considérant les coûts et les besoins en énergie potentiellement élevés de plusieurs technologies, et l’effort mondial nécessaire pour aborder les potentiels techniques précédemment discutés, il est clair que le déploiement des techniques d’émissions négatives à très grande échelle, s’il est possible, n’est certainement pas préférable à la décarbonisation appropriée de l’énergie et des systèmes agricoles. »
[spacer height= »20px »]
Voici ce à quoi nous avons globalement affaire…
Budget mondial du CO2 en gigatonnes de CO2 par année, période 2004-2013.[11]
[spacer height= »20px »]
Autre façon de présenter le budget carbone (avec les marges d’erreur et les pourcentages)…
La moyenne des émissions de la décennie est donc d’environ 32,4 + 3,3 = 35,7 GtCO2/an. À quoi il faudrait bien ajouter les autres GES…
Les modifications de l’utilisation des sols comptent donc pour 9 % des émissions (de CO2), la végétation et les sols stockent 29 % des émissions, les mers 26%, l’atmosphère… le reste : 44 %.
[spacer height= »20px »]
Figure 3.[12] Coûts indicatifs de séquestration ($/ton) et niveaux de préparation technique (Readiness TRL) de différentes NETs selon un examen des approches de pointe[13].La surface des cercles indique leur ampleur estimée réalisable en regard de ce qui est globalement requis (Global requirement).
[spacer height= »20px »]
N.B. Plus le nombre sur l’ordonnée (TRL) est élevé, plus le niveau de préparation technique est élevé.
Les NETs précédemment mentionnées sont décrites et évaluées, plusieurs tableaux sont présentés. Passons à ces deux graphiques de leur page 24…
[spacer height= »20px »]
Figure 4: Schéma du déploiement des NETs sur le siècle – Scénario faible
[spacer height= »20px »]
Figure 5: Schéma du déploiement des NETs sur le siècle – Scénario fort
L’ordonnée de gauche : Séquestration annuelle (GtCO2/an)
L’ordonnée de droite : Séquestration annuelle (ppm/an)
[spacer height= »20px »]
À la Figure 4, celle du scénario faible, deux des trois NETs ‘sans regret’ – le boisement (Afforestation) et l’amélioration du stockage du carbone par les sols agricoles (Agricultural Soil Carbon) – s’essoufflent à partir de 2050, tandis que le biocharbon, la troisième NET ‘sans regret’ (Biochar), tient le coup. Les trois NETs ‘industrielles’ démarrent lentement et tardivement, mais continuent de croître par delà 2050. Toutes NETs confondues, en 2050, elles ne retiraient qu’environ 1,3 ppm de CO2 par an de l’atmosphère. Environ 1,8 en 2100.
[spacer height= »20px »]
À la Figure 5, celle du scénario fort, les trois NETs ‘sans regret’ plafonnent en 2050, et ne déclinent que très faiblement, que très lentement jusqu’à la fin du siècle. Tandis que les trois autres s’élancent vers les sommets. Toutes NETs confondues, en 2050, même rendement que pour le scénario faible. En 2070, elles retirent 3 ppm/an, c.-à.d. la valeur approximative de nos émissions actuelles de CO2 par an (autres GES non compris). En 2100, environ 5,5 ppm/an. À savoir si elles seront effectivement déployées à une telle ampleur, les auteurs de Stranded Assets… en doutent donc énormément.
[spacer height= »20px »]
Je tire ma conclusion de la troisième recommandation des auteurs de Stranded Assets and Negative Emissions Technologies…
[spacer height= »20px »]
NETs should not be seen as a deus ex machina that will ‘save the day’.
Les techniques d’émissions négatives ne devraient pas être considérées comme un deus ex machina qui « sauvera notre journée ».
[spacer height= »20px »]
[1] Stranded Carbon Assets and Negative Emissions Technologies – February 2015, Ben Caldecott, Guy Lomax & Mark Workman, SSEE, University of Oxford, p. 15. http://bit.ly/1ESZYzT
[2] The potential for land-based biological CO2 removal to lower future atmospheric CO2 concentration, Carbon Management (2010) 1(1), 145-160, p. 156. http://bit.ly/1Ob99kM
[3] Ben Caldecott, Guy Lomax & Mark Workman, SSEE, University of Oxford, February 2015. http://bit.ly/1ESZYzT
[4] Biochar : charbon de bois produit à partir de matière végétale et stocké dans le sol en tant que moyen d’élimination du dioxyde de carbone de l’atmosphère.
[5] Stranded Carbon Assets and…, p. 14.
[6] Carbon Capture and Storage (CCS).
[7] Stranded Carbon Assets…, p. 4.
[8] Idem, pp. 4-5. Les italiques sont miens.
[9] NR pour ‘No Regrets’.
[10] Par delà 2050 : largage dû à la maturité de la végétation, à la hausse de la température, etc.
[11] GCP – Global Carbon Project 2014, 2014-09-21. Version PowerPoint. http://bit.ly/1D3ebqO
[12] Stranded Carbon Assets and…, p.12.
[13] McLaren, D., 2012, Negatonnes – An Initial Assessment of the Potential for Negative Emission Techniques to Contribute Safely and Fairly to Meeting Carbon Budgets in the 21st Century. Friends of the Earth.
Bonjour, une question me taraude quand même avec ces NET sur une simple hypothèse:
Comment vont réagir nos décideurs et nos élites possédantes quand les dernières gouttes de pétroles vont être délivrées et le dernier clinker cuit au profit de matériaux plus ou moins nobles ? Vont-ils continuer dans cette voie quand même, ou bien l’investissement sera trop dissuasif face aux postes les plus lourd en émission de CO2 qui s’évanouira (pétrolières, cimenteries) – en gros: à quoi bon, c’est finit on n’en produira plus autant ? Et le temps que cette hypothèse arrive, peuvent-ils faire trainer d’autant plus cette mise en place pour éviter d’investir dans des technologies que de moins en moins d’organismes (puissance publique, entreprises, collectivités) pourront peut-être s’offrir financièrement ?
Quels sont vos avis ou convictions, voire vos « pronostics » sur tout cela ?
Comme on dit, c’est le marché qui fait le prix. Si les derniers hydrocarbures fossiles sont trop chers par rapport à d’autres formes d’énergie – ce qui devrait être le cas dans un contexte de rareté progressive –, l’investissement dans les infrastructures concurrentielles (à celles des hydrocarbures fossiles) devrait alors s’effectuer. C’est d’ailleurs déjà en partie le cas : les énergies renouvelables faisant environ 1% du total. 😉
Toute la question est de savoir si « la transition énergétique » se fera à temps, si l’énergie produite sera « adéquate », tant en quantité que sur le plan technique lorsque les hydrocarbures fossiles seront à peu près épuisés (pétrole, gaz, puis charbon). Ce qui me semble bien être votre question.
Par exemple, pourra-t-on produire suffisamment d’énergie électrique et de biofuel pour propulser la flotte actuelle de véhicules personnels, collectifs et de marchandises à l’échelle planétaire en l’an 2060 ? Ma réponse est non. Nous – ou nos descendants – vivrons alors dans un monde beaucoup plus « régional » que « mondial », plus sobre en énergie, une énergie fort possiblement plus dispendieuse.
Nos décideurs et les dirigeants des grandes entreprises auront-ils pris les décisions « optimales », nul ne le sait encore, mais je crois que les décideurs politiques ne pourront que tenter de limiter la casse, les autres tentant – comme toujours – d’obtenir un maximum de rendement pour leurs actionnaires.
Les pays qui sont dotés d’un ministère de l’Énergie et de sociétés d’État impliquées dans l’énergie n’ont, pour la plupart et pour le moment, qu’une politique énergétique à court terme (10-15 ans). Et comme le prix des hydrocarbures fossiles est encore bien bas, les décideurs politiques ne se soucient guère de leur épuisement inéluctable – sauf, apparemment, en Arabie saoudite ou dans les Émirats arabes unis… qui voient venir le fond du baril. 😉
À Poueeet…
D’autre part, je doute fort que l’on investisse dans les NETs, si ce n’est que de manière marginale : pomper un peu d’argent des coffres publiques dans des projets de reboisement passera peut-être assez bien dans l’opinion publique, mais qu’en sera-t-il de projets plus… gourmands en ressources financières alors que d’autres services publiques sont déjà sous-financés ?! D’autre part, si le prix de la tonne de carbone (sur un marché du carbone encore bien restreint à l’échelle mondiale) n’est pas assez élevé pour attirer des investisseurs privés et publiques, les NETs les plus ambitieuses ne verront jamais le jour.
Bonjour Paul, après tout ce temps, merci pour cette réponse. Y a-t-il une étude mettant en lumière la quantité de carbone que l’on a exhumé depuis 200 ans (aux 3 états comme le charbon, le petrôle et le gaz ‘naturel ») ? et donc à partir de là, voir la désoxygénation potentielle de notre atmosphère et nos océans ?
Pour connaître la quantité de carbone (et non pas de CO2) extraite depuis le début de l’ère industrielle, il faudrait convertir un équivalent pétrole en C (carbone). Pas évident. À vous de chercher… 😉
Toujours est-il que les quantités sont à ce point gigantesques (des trillions de barils équivalents pétrole (Tbep) (voir l’article référé ci-après) que l’esprit humain ne peut s’en faire une idée… équivalente à quoi que ce soit.
Il ne faut cependant pas oublier que le CO2, ce gaz à effet de serre, fut, est et sera encore absorbé dans « les puits de carbone » de notre biosphère. Ce qui importe donc, c’est l’excédent (ce qui n’est pas absorbé par le cycle du carbone) et qui s’élève en ce moment à environ 406 ppm (parties par millions).
Pour ce qui est de «la désoxygénation potentielle de notre atmosphère et de nos océans»… Pas de problème pour l’atmosphère : vous respirez encore ? c’est que tout va bien. 😉 Pour ce qui est des océans, leur anoxie (partielle ou totale en certaines zones) résulte non pas du CO2, mais des nitrates relâchées par les agriculteurs dans les cours d’eau… qui se déversent finalement en mer.
L’article référé est ici. Voir son premier graphique.
http://energie-crise.fr/spip.php?article126
A+
Précision ou correction…
«l’excédent (ce qui n’est pas absorbé par le cycle du carbone) et qui s’élève en ce moment à environ 406 ppm (parties par millions).»
L’excédent est en fait de 406 – 280 = 126. Le 280 étant la concentration de CO2 dans l’atmosphère en 1880, année posée comme celle du début de l’ère industrielle. Elle a en fait commencée plus tôt, mais on s’en tient à cette date pour ce qui est de l’utilisation plus intensive des hydrocarbures fossiles.
Bonjour Paul,
Merci pour cette réponse, j’ai effectivement un très bon début en cherchant et en tombant par là : http://scrippso2.ucsd.edu/faq
Assez énorme et cela répond également à la problématique qui touche ces « puits » de carbone : nous sommes en train de les massacrer pour satisfaire notre ivresse d’énergie et de croissance.