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Le développement durable à découvert

 | 
Agathe Euzen
, 
Laurence Eymard
, 
Françoise Gaill

Cinquième partie – Incidences des activités humaines sur les milieux

22. Géoingénierie climatique dans l’océan : quelles incidences ?

Stéphane Blain

Texte intégral

1L’océan peut être considéré d’une manière très simplifiée comme un système à deux réservoirs (figure 1). En surface, se trouve une couche de faible épaisseur (~ 100 m) qui échange du dioxyde de carbone (CO2) avec l’atmosphère. En dessous, se situe un réservoir gigantesque (de l’ordre du milliard de kilomètres cubes) isolé de l’atmosphère, où le CO2 est stocké pour une durée maximale de l’ordre de 1 000 ans. Dans le cycle naturel du carbone, le CO2 pénètre dans l’eau de mer par dissolution dans les eaux de surface, puis deux « pompes » permettent de transférer le carbone du réservoir de surface vers le réservoir profond. La « pompe de solubilité » repose sur la dissolution du CO2 et son transport par la circulation océanique. Dans certaines régions froides de l’océan, comme au voisinage du Groenland, les eaux superficielles riches en CO2 plongent dans les profondeurs. La « pompe biologique » repose sur la transformation du CO2 en carbone organique particulaire par les microorganismes photosynthétiques, puis par la sédimentation de cette matière sous forme de déchets. Une très faible partie du carbone atteint les fonds océaniques, où il est stocké pour des périodes de temps géologiques (cf. II.9). Pour réduire la teneur en CO2 atmosphérique, la géoingénierie* climatique océanique propose donc d’augmenter artificiellement l’une des deux pompes en se basant sur différentes stratégies. (cf. I.7)

Fig. 1 – Représentation schématique des options de géoingénierie* climatique océanique : 1) augmentation de la solubilité ; 2) intensification des plongées d’eaux froides ; 3) injection profonde de CO2 4) fertilisation par l’urée, 5) intensification des remontées de nutriments ; 6) fertilisation par le fer

Pompe de solubilité

2L’augmentation de la solubilité du CO2 dans l’eau de mer pourrait être obtenue par dispersion de roches calcaires finement pulvérisées ou de chaux vive* dérivée de ces roches. L’impact environnemental de l’extraction de très grandes quantités de roches nécessaires, ainsi que le coût de cette opération modère l’intérêt de cette approche, qui présente cependant l’avantage de lutter contre l’acidification des océans (cf. II.11). Des propositions totalement irréalistes ont été imaginées, comme créer et épaissir la banquise, afin d’intensifier la plongée des eaux froides dans l’Atlantique nord. Cette méthode a cependant été évaluée comme très coûteuse et peu efficace. Dès 1977, le court-circuitage de la pompe de solubilité par injection du CO2 directement dans les couches profondes a également été proposé. Cette option a été mise en œuvre à petite échelle, mais les effets sur l’activité biologique de l’injection profonde de CO2, notamment l’acidification qui en résulte, n’a été que très peu étudiée.

Pompe biologique

3La photosynthèse constitue la première étape de cette pompe. Dans de larges régions de l’océan, la croissance de phytoplancton* est limitée par la disponibilité en nutriments*. Les propositions de géoingénierie basées sur la pompe biologique reposent donc sur la stimulation du phytoplancton par fertilisation de l’océan avec un élément limitant*. L’addition d’azote sous forme d’urée* a été proposée, mais non testée. Des équipes américaines ont également tenté, sans succès, de faire remonter en surface des eaux riches en sels nutritifs, afin de stimuler l’activité biologique de régions tropicales. À côté de ces essais marginaux, de très nombreuses études et discussions sont centrées sur la fertilisation par le fer. Des observations dans des régions naturellement fertilisées en fer, comme autour des îles Kerguelen dans l’Océan Austral, ont démontré que la stimulation de la photosynthèse était suivie par la sédimentation d’une partie du carbone dans l’océan profond. Le fer est présent à de très faibles concentrations dans l’eau de mer. Il est donc technologiquement aisé de multiplier artificiellement sa concentration par 10 ou 100. Ceci a permis de réaliser des expériences de fertilisation artificielle, dans lesquelles des équipes de scientifiques ont répandu une solution contenant du fer sur de petites surfaces de l’océan (quelques centaines de kilomètres carrés). L’activité biologique a été activée, induisant un flux de CO2 de l’atmosphère vers l’océan. Des observations dans des régions naturellement fertilisées en fer (par exemple autour des îles Kerguelen dans l’Océan Austral) ont également démontré que la stimulation de la photosynthèse était suivie par la sédimentation d’une partie du carbone dans l’océan profond. Dès que le rôle limitant du fer a été découvert (1989), des propositions de manipulations de la pompe biologique de CO2 par fertilisation à grandes échelles de l’océan ont vu le jour. Ces propositions sont très controversées pour de nombreuses raisons. L’efficacité du processus à grande échelle pour diminuer de manière durable la teneur en CO2 dans l’atmosphère n’est pas clairement démontrée et les modélisations numériques prédisent une faible efficacité. Par ailleurs, les effets secondaires de telles manipulations à grande échelle sur les micro-organismes marins, et plus généralement sur l’écosystème, ne sont ni connus ni maîtrisés. Parmi les possibles effets secondaires figurent le développement de certaines espèces de phytoplancton produisant des toxines ou bien l’appauvrissement en oxygène de l’océan profond avec d’importantes conséquences sur les ressources marines (cf. II. 21). Il n’est pas non plus exclu que la stimulation du phytoplancton puisse conduire à l’émission d’autres gaz à effet de serre*, tels que le protoxyde d’azote diminuant ou annulant l’effet escompté sur le climat dû à la diminution du CO2. Des effets dits « éloignés » peuvent aussi être redoutés, dans la mesure où les sels nutritifs consommés dans la région fertilisée ne sont plus disponibles pour soutenir la chaîne alimentaire marine dans d’autres régions.

Fig. 2 – Préparation d’une solution ferreuse avant fertilisation durant l’expérience LOHAFEX. © P. Assmy

4Des instances liées aux Nations unies, telles que la Convention sur la Diversité biologique, la Convention de Londres et la Convention sur le Droit de la Mer, ont produit des textes ou travaillent à établir un cadre légal aux applications de la fertilisation des océans à des fins de géoingénierie climatique. La dernière expérience de fertilisation artificielle menée par des scientifiques allemands et indiens a aussi suscité de vives réactions de la part d’organisations non gouvernementales. Cependant, malgré ce contexte de méfiance, un premier test a été réalisé par un consortium privé au large des côtes pacifiques du Canada en août 2012. Cet événement démontre la relative facilité de mise en œuvre de la technique et le besoin urgent de réglementations et de méthodes de gouvernance liées à ce type d’activité.

Bibliographie

Référence bibliographique

• S. BLAIN – Faut-il fertiliser l'océan pour contrôler le climat ? in La chimie et la mer, un ensemble au service de l’Homme, EDP Sciences, 2009.

Table des illustrations

Légende Fig. 1 – Représentation schématique des options de géoingénierie* climatique océanique : 1) augmentation de la solubilité ; 2) intensification des plongées d’eaux froides ; 3) injection profonde de CO2 4) fertilisation par l’urée, 5) intensification des remontées de nutriments ; 6) fertilisation par le fer
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Légende Fig. 2 – Préparation d’une solution ferreuse avant fertilisation durant l’expérience LOHAFEX. © P. Assmy
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Auteur

Biogéochimiste marin, Professeur des Universités, Université Pierre et Marie Curie, Directeur du LOMIC, Banyuls-sur-Mer.
stephane.blain@obs-banyuls.fr

© CNRS Éditions, 2013

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