La réduction des impacts du changement climatique d’origine humaine par l’utilisation de la bioénergie avec capture et stockage du carbone – plus connue sous le nom de BECCS – pourrait avoir des conséquences majeures pour la faune, les forêts et les ressources en eau, selon une nouvelle étude.
La conversion à grande échelle des terres existantes en plantations BECCS pourrait entraîner une baisse de la couverture forestière mondiale de 10 % et une diminution de l' »intégrité » de la biodiversité allant jusqu’à 7 %, explique l’auteur principal à Carbon Brief.
Et l’introduction de la géo-ingénierie solaire pourrait également menacer la faune, selon une deuxième étude. La nouvelle recherche constate que la mise en œuvre – puis l’absence de maintien – d’une telle technologie pourrait entraîner un rebond rapide des températures mondiales, laissant de nombreuses espèces incapables de faire face au changement brutal des conditions.
Les deux études réitèrent la nécessité d’examiner pleinement les conséquences possibles de la mise en œuvre des technologies de géo-ingénierie si elles sont utilisées pour atténuer les effets du réchauffement climatique, expliquent les auteurs des deux études à Carbon Brief.
Les résultats soulignent également que « la solution au réchauffement climatique est l’atténuation », conclut un auteur. « Pour atteindre les objectifs climatiques, il est désormais essentiel de réduire immédiatement les émissions de CO2, au lieu d’utiliser des technologies nocives pour compenser un rythme plus tranquille », affirme un autre auteur.
Négocier avec le BECCS
La première étude, publiée dans Nature Climate Change, évalue comment l’utilisation du BECCS pourrait affecter différents aspects du monde naturel, notamment la couverture forestière, la biodiversité et les ressources en eau douce.
Le BECCS a été étiqueté par beaucoup comme une « technologie d’émissions négatives » prometteuse, ce qui signifie qu’il pourrait être utilisé pour réduire la quantité de CO2 dans l’atmosphère. En termes simples, le BECCS consiste à brûler la biomasse – comme les arbres et les cultures – pour produire de l’énergie, puis à capter les émissions de CO2 qui en résultent avant qu’elles ne soient rejetées dans l’air.
Bien qu’il reste à démontrer sur une base commerciale, le BECCS à grande échelle est déjà inclus par les scientifiques dans de nombreuses « voies » modélisées montrant comment le réchauffement climatique peut être limité à 2C au-dessus des niveaux préindustriels.
Certains scientifiques espèrent que le BECCS pourrait être utilisé pour absorber une partie du CO2 qui est libéré par l’activité humaine, ce qui pourrait, à son tour, aider le monde à atteindre des émissions « nettes zéro ».
La nouvelle étude explore si cela pourrait être réalisé sans causer trop de dommages à de nombreux aspects du monde naturel.
Le BECCS pourrait causer des problèmes pour le monde naturel en prenant une grande quantité de terres, d’eau et d’autres ressources, explique l’auteur principal, le Dr Vera Heck, de l’Institut de Potsdam pour la recherche sur les impacts climatiques (PIK).
Sa recherche trouve que l’utilisation du BECCS à grande échelle pourrait s’accompagner de « grands risques » pour le monde naturel. Elle déclare à Carbon Brief:
« L’utilisation de plantations de biomasse à grande échelle pour extraire le CO2 de l’atmosphère pourrait contribuer à la protection du climat, mais peut conduire à transgresser de nombreuses autres limites environnementales, impliquant de grands risques pour la biodiversité, les cycles des nutriments et de l’eau et l’utilisation des terres. Par conséquent, la biomasse en tant que moyen d’élimination du CO2 ne peut constituer qu’une contribution limitée aux voies durables d’atténuation du climat. »
Poussé à la limite
Pour l’étude, les chercheurs ont estimé comment le BECCS pourrait avoir un impact sur les neuf « frontières planétaires ».
L’idée des frontières planétaires est d’identifier à quel point les humains peuvent développer et utiliser les ressources de la Terre tout en restant en toute sécurité dans les limites de ce que la planète peut supporter. Quatre des neuf frontières planétaires, y compris le changement climatique, ont déjà été violées en raison de l’activité humaine.
Vous pouvez voir les neuf frontières dans le graphique ci-dessous, qui montre également l’état de chacune d’elles, selon une étude de 2015 de Science.
Graphique de Rosamund Pearce
Pour comprendre comment les BECCS peuvent affecter les frontières planétaires, les chercheurs ont exécuté une série de modèles qui prenaient en compte à la fois le changement climatique futur et la façon dont les modèles d’utilisation des terres agricoles peuvent différer à l’avenir.
Pour chaque scénario, les chercheurs ont déterminé combien de plantations BECCS pourraient être créées tout en restant dans la zone « sûre » des frontières planétaires. Les chercheurs ont considéré que « sûr » signifiait la mise en œuvre de BECCS sans dommages supplémentaires aux frontières planétaires.
Ils constatent que la mise en œuvre de BECCS dans les limites sûres pourrait permettre des émissions négatives allant jusqu’à 60 millions de tonnes de carbone par an. Cela correspond à moins de 1% des émissions mondiales actuelles de CO2, selon Heck.
Prendre des risques
Les chercheurs ont également estimé la quantité de carbone qui pourrait être capturée si le BECCS était mis en œuvre dans des limites « risquées ». Cette définition permettait d’endommager davantage les limites planétaires, tout en empêchant un passage dans la zone « à haut risque » (voir graphique précédent).
Cela permettrait des émissions négatives d’environ 1,2 milliard à 6,3 milliards de tonnes de carbone, selon le type de bioénergie utilisé, ont constaté les chercheurs.
Pour atteindre la plus grande quantité d’émissions négatives, il faudrait utiliser la conversion de la biomasse en hydrogène avec capture et stockage du carbone. Mais la technologie nécessaire pour faciliter la conversion de la biomasse en hydrogène est encore loin d’être viable, selon Heck.
Cependant, la mise en œuvre du BECCS dans des limites risquées pourrait avoir des conséquences majeures pour l’environnement, ajoute-t-elle :
« Les scénarios risqués impliquent un risque substantiel de déclencher une rétroaction négative du système terrestre et pourraient compromettre la stabilité et la résilience du système terrestre. »
Parmi les impacts, l’introduction de BECCS dans les limites risquées pourrait entraîner une baisse de 10% de la couverture forestière mondiale et une baisse de 7% de l' »intégrité » de la biodiversité. Cela s’explique par le fait qu’une grande quantité de terres devrait être convertie en plantations de biocarburants, explique Heck.
En plus de cela, la demande supplémentaire en eau dérivée de toutes les plantations BECCS nouvellement créées pourrait être plus de deux fois supérieure à celle requise par l’agriculture mondiale, ajoute Hecks.
La nouvelle recherche confirme les conclusions précédentes selon lesquelles le BECCS pourrait avoir un « impact négatif significatif sur la terre et l’eau douce », déclare le professeur Pete Smith, titulaire de la chaire de science des plantes et des sols à l’Université d’Aberdeen, qui n’a pas participé à la recherche. Il déclare à Carbon Brief:
« Les auteurs constatent que s’appuyer sur un BECCS généralisé est risqué, mais il y a des régions où le risque est faible. Cette étude est robuste et contribue à éloigner le débat actuel des positions polarisées de ‘BECCS est toujours mauvais’ ou ‘BECCS est toujours bon’. Davantage d’évaluations intégrées comme celles-ci sont nécessaires pour renforcer la base de preuves sur laquelle les décisions sur les émissions négatives seront prises. »
Simulation de la géo-ingénierie solaire
La deuxième étude, publiée dans Nature Ecology & Evolution, explore comment l’introduction de la géo-ingénierie solaire pourrait affecter la biodiversité.
La géo-ingénierie solaire, ou « gestion du rayonnement solaire » (SRM), décrit un ensemble de méthodes – qui restent toutes hypothétiques – pour réduire artificiellement la lumière du soleil à la surface de la Terre afin d’atténuer le réchauffement climatique.
La nouvelle étude se concentre sur les impacts d’un type de SRM, qui consiste à injecter des aérosols dans la stratosphère. Une fois dans l’atmosphère, il a été suggéré que les aérosols pourraient former un voile protecteur autour de la Terre, capable de réfléchir la lumière du soleil et, par conséquent, de refroidir la planète.
Les aérosols ont une durée de vie limitée dans la stratosphère et devraient être libérés à intervalles réguliers pour être efficaces. Si la libération d’aérosols était soudainement arrêtée, les températures mondiales pourraient rapidement remonter.
La nouvelle étude constate que cet arrêt soudain des MRS laisserait de nombreuses espèces incapables de faire face au changement rapide des conditions environnementales, explique l’auteur de l’étude, le professeur Alan Robock de l’Université Rutgers. Il déclare à Carbon Brief:
« Les principales conclusions sont que toute mise en œuvre de la géoingénierie stratosphérique pourrait se terminer de manière catastrophique pour de nombreuses espèces. Bien que si la géoingénierie était un jour réalisée, il ne serait pas logique d’y mettre fin brutalement, il existe des scénarios crédibles où cela pourrait se produire. La société devrait-elle jamais prendre ce risque ? »
Modélisation d’un changement global
Pour comprendre comment l’arrêt rapide de la production solaire pourrait affecter la faune et la flore, les chercheurs ont utilisé des modèles pour comparer les changements de température et de précipitations dans le cadre d’un scénario dans lequel le SRM fonctionne de 2020 à 2070 à un scénario sans géoingénierie et avec un niveau intermédiaire d’émissions de gaz à effet de serre (RCP4.5).
Les chercheurs ont ensuite calculé les « vitesses climatiques » de chaque scénario, qui quantifient la vitesse et la direction de l’évolution des climats.
Les résultats sont présentés sur les graphiques ci-dessous, qui montrent le changement de la vitesse de la température pour (a) un scénario modélisé montrant l’introduction du SRM, (b) la fin du SRM, (c) le climat actuel entre 1960 et 2014 et (d) un monde sans ingénierie avec des émissions modérées.
Dans le graphique, le rouge profond signifie une augmentation rapide du taux d’augmentation de la température, tandis que le bleu montre une diminution rapide de la température.
La variation de la vitesse de la température sous (a) un scénario modélisé incluant l’introduction de la géo-ingénierie solaire, (b) la fin de la géo-ingénierie solaire, (c ) le climat actuel entre 1960 et 2014 et (d) un monde sans géo-ingénierie solaire avec des émissions modérées (RCP4.5). Le rouge indique une augmentation des températures, tandis que le bleu indique une diminution ; plus l’ombrage est foncé, plus le taux de changement est rapide. Source : Trisos et al. (2018)
Les résultats montrent que si la mise en œuvre de la géo-ingénierie solaire pourrait faire baisser les températures assez rapidement, un arrêt soudain pourrait provoquer des augmentations rapides lorsque les températures rebondissent.
Le taux de changement de température sous l’arrêt de la MRS pourrait être deux à quatre fois plus important que ceux causés par le changement climatique lui-même, concluent les chercheurs. L’étude constate également des changements similaires – bien que moins drastiques – sur les précipitations.
Ce changement important des conditions environnementales pourrait laisser de nombreuses espèces incapables de s’adapter et présentant un risque élevé d’extinction, indiquent les chercheurs.
Les animaux qui n’ont pas de facilité à s’adapter à de nouveaux environnements, comme les espèces présentes dans les forêts tropicales humides et les habitats des petites îles, seront les moins à même de s’adapter à ces changements, ajoutent-ils. Le risque pourrait être le plus élevé pour les amphibiens qui se déplacent lentement, notent les chercheurs dans leur article :
« Bien que les différences de vitesse climatique entre les hotspots terrestres pour certains taxons soient faibles, le fait que les hotspots de biodiversité des amphibiens présentent les vitesses de température les plus élevées par rapport à une cessation soudaine suggère que les risques d’extinction accrus seraient particulièrement graves pour ce groupe. »
En d’autres termes, un grand nombre d’amphibiens se trouvent dans des zones qui devraient être les plus touchées par un arrêt soudain des MRS.
La nouvelle recherche apporte une contribution importante à la « conversation plus large » entourant les risques de la géoingénierie solaire, dit le Dr Ben Kravitz, un climatologue du Pacific Northwest National Laboratory, qui n’a pas été impliqué dans la nouvelle recherche. Il déclare à Carbon Brief:
« Bien qu’il y ait de nombreuses questions qui se posent quand on parle d’écosystèmes, à ma connaissance, cette étude le premier regard quantitatif sur ce qui pourrait arriver à la biodiversité dans différents scénarios de géoingénierie. Et, ce qui est important, l’étude a été réalisée à l’aide de plusieurs modèles climatiques, ce qui signifie que nous avons des estimations de la robustesse des réponses des modèles. »
La recherche souligne la nécessité de développer un cadre de gouvernance pour la géoingénierie, dit Janos Pasztor, directeur exécutif de l’initiative Carnegie Climate Geoengineering Governance (C2G2).
« Cet article est précisément le genre de recherche dont nous avons besoin pour nous aider à mieux comprendre les risques et les avantages potentiels de l’injection d’aérosols stratosphériques . Pour cette raison, une partie des cadres de gouvernance initiaux traitant de l’ISC doit couvrir la recherche, y compris l’encouragement de plus de recherche qui aboutit à clarifier les risques et les avantages potentiels de l’ISC. »
Trouver ‘la solution’
Les résultats montrent que l’atténuation du réchauffement climatique par l’utilisation de l’ingénierie solaire pourrait s’accompagner de « nombreux risques possibles », dit Robock. Cela suggère que la réduction des émissions mondiales serait le meilleur moyen de limiter le changement climatique futur, dit-il :
« La solution au réchauffement climatique est l’atténuation. Il n’est pas trop tard pour passer rapidement à l’énergie éolienne et solaire et réduire rapidement nos émissions de CO2 dans l’atmosphère. »
L’atténuation du changement climatique par l’utilisation de BECCS s’accompagne également de risques « substantiels », déclare Heck:
« Il serait risqué de s’appuyer sur BECCS comme stratégie pour atteindre l’Accord de Paris. Les émissions négatives notables des plantations de biomasse se font au prix d’énormes pressions sur l’environnement mondial dans son ensemble.
« Pour atteindre les objectifs climatiques, il est désormais essentiel de réduire immédiatement les émissions de CO2, au lieu d’utiliser des technologies nocives pour compenser un rythme plus tranquille. »
Cet article a été publié le 22 janvier 2018 à 16h02
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