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Géo-ingénierie : faut-il modifier le climat pour combattre le réchauffement ?

En quoi consiste la géo-ingénierie ? Quelles sont les méthodes envisagées à l’heure actuelle et, surtout, quelles sont leurs limites ? Alors que les représentants de 196 pays assistent à la COP 25 afin d’établir un  plan de lutte contre le réchauffement climatique, on fait le point sur un champ de recherche aussi complexe que controversé.

Crédits : Damian Markutt / Unsplash.

Ce n’est désormais plus une nouvelle pour personne : l’impact des activités humaines sur le climat et la biosphère de notre planète nous entraîne aujourd’hui dans une crise climatique sans précédent dont l’humanité pourrait bien ne pas se relever. Certains scientifiques affirment même, depuis quelques années, que nous vivons une sixième grande crise biologique et géologique appelée « anthropocène », provoquée par nous contre nous-mêmes. Pour tenter d’y remédier au plus vite, l’idée d’un développement durable de l’économie planétaire gagne du terrain d’année en année, incitant les autorités politiques du monde entier à soutenir la démocratisation des énergies renouvelables, de l’agriculture biologique et de l’éco-conception, en parallèle d’une réduction massive de la production et des émissions de gaz à effet de serre. Cependant, face à l’inaction écologique de certains gouvernements et la réticence de plusieurs industriels à modifier leurs méthodes, des organisations et groupes de recherche s’impatientent et se préparent, non pas à cesser les dégâts mais à les corriger, voire à les renverser. L’objectif des tenants de la géo-ingénierie est d’influencer volontairement la météorologie et la géologie de notre planète afin d’enrayer le réchauffement climatique.

Guerre, commerce et autres idées folles

Si le contexte dans lequel ce concept se développe est définitivement actuel, jouer aux apprentis sorciers avec notre propre planète n’est pas nouveau. Déjà à l’aube de la révolution industrielle, en 1877, Nathaniel Shaler, géologue à Harvard, proposait de détourner le courant marin de Kuroshio pour faire fondre les glaces de l’Arctique. L’idée avait été ensuite reprise dans les années 1950 par un scientifique soviétique, Petr Mikhailovich Borisov, dans le but d’ouvrir un pan de l’océan Arctique à la pêche et aux échanges commerciaux. Quelques décennies auparavant, inspirée d’une proposition émise en 1929 par le physicien austro-hongrois, Hermann Oberth, des ingénieurs, à la solde de l’Allemagne nazie, suggéraient de détourner le rayonnement solaire à des fins militaires via un « canon solaire ». Au cours de la guerre du Vietnam, afin d’allonger la saison des moussons, l’armée américaine a procédé à l’opération « Popeye » par laquelle elle a ensemencé des nuages artificiels grâce à de l’iodure d’argent. Cette mission a, par la suite, été décriée par les Nations unies qui, en 1977, s’en est inspirée pour sa Convention ENMOD. Ce traité – dont la France n’est pas signataire – interdit le « bricolage climatique » à des fins militaires.

Vue d’artiste du « canon solaire » (Crédits : TeraMatt / CC BY-SA 4.0).

La géo-ingénierie, telle qu’elle est envisagée aujourd’hui à des fins (a priori) bénéfiques, n’émerge qu’après la popularisation de la mouvance écologiste. En 1989, par exemple, l’américain James Early émettait pour la première fois l’idée de construire un miroir satellitaire géant, de plus de 2000 kilomètres de diamètre, à envoyer en orbite autour de la Terre depuis la Lune. Il estimait que grâce à ce bouclier solaire, 2% des rayons du soleil pourraient être réfléchis, atténuant ainsi la chaleur émise sur Terre par notre étoile. Bloquer le rayonnement solaire incarne ainsi le premier cheval de bataille de cette nouvelle vision de la géo-ingénierie. Inspiré par les conséquences climatiques de l’éruption du volcan philippin Pinatubo en 1991, le chimiste néerlandais, Paul Crutzen (lauréat du prix Nobel de chimie en 1995), proposait quinze ans plus tard de reproduire son nuage opaque de fumée et de gaz en saupoudrant l’atmosphère de soufre. Dans la même veine, des chercheurs de l’université de Genève sont parvenus, en 2010, à condenser artificiellement des nuages de pluie en les bombardant de rayons infrarouges à haute intensité. Qu’en est-il aujourd’hui de ces projets fous et de ces expériences souhaitant contrer le rayonnement solaire ?

Réfléchir les rayons du soleil et sa chaleur

La gestion du rayonnement solaire (GRS) incarne le premier champ de recherche dans le domaine de la géo-ingénierie. Il concerne toutes les technologies atmosphériques et spatiales visant la réduction du rayonnement solaire sur Terre. En somme, la GRS est vouée à atténuer l’ensoleillement et, donc, à réduire la chaleur à l’échelle planétaire. A l’heure actuelle, la GRS explore trois solutions potentielles.

En premier lieu, l’idée d’envoyer en orbite un ou plusieurs réflecteurs satellitaires persiste. L’astronome américain Roger Angel publiait en 2006 un article purement théorique dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences traitant de la faisabilité de son idée de miroirs spatiaux. En résumé, il suggérait à l’Agence spatiale américaine (NASA) d’envoyer des milliards de petits satellites autonomes, dotés de miroirs réfléchissant la lumière, en orbite autour de la Terre au niveau du point L1 de Lagrange, plus loin encore que la Lune. A cet endroit, à environ 1,5 million de kilomètres de la Terre, les forces d’attraction de notre planète et du soleil se compensent et peuvent ainsi stabiliser les satellites en état stationnaire. 1600 milliards d’écrans d’un gramme seulement et de 60 cm de diamètre pourraient être ainsi positionnés pendant cinquante ans. Cependant, afin de former un tel écran de verre d’ici les vingt prochaines années, la NASA aurait besoin d’un budget astronomique : plusieurs milliers de milliards de dollars, pour être exact.

Une épaisse couche nuageuse peut renvoyer une partie du rayonnement solaire.

Plutôt que d’inventer des dispositifs aussi extravagants que les miroirs spatiaux, certaines techniques préfèrent s’inspirer de la nature. SCoPEx (pour Stratospheric Controlled Perturbation Experiment), un projet soutenu par le créateur de Microsoft, Bill Gates, reprend l’idée émise par Paul Crutzen d’envoyer régulièrement à très haute altitude des ballons ou des avions propageant des molécules sulfatées pour produire des nuages de soufre artificiels. Le groupe de recherche indépendant estime pouvoir ainsi réduire la température mondiale d’1,5°C en quelques années pour un coup relativement peu coûteux d’1 à 10 milliards de dollars par an. Interrogé par le Journal du Geek, Slimane Bekki, chercheur du CNRS au sein du Laboratoire Atmosphères, Milieux, Observations Spatiales (LATMOS), nous explique qu’elle constitue « la solution la plus plausible, celle relevant le moins de la science-fiction ». Cependant, des scientifiques craignent les effets indirects de ces aérosols soufrés sur la couche d’ozone, qui absorbent une partie du rayonnement solaire et notamment ses ultra-violets, plus néfastes. En effet, le soufre jouerait sur les particules de chlore contenues dans l’atmosphère favorisant la transformation de l’ozone en dioxygène et reproduisant la situation à l’origine du trou de la couche d’ozone au-dessus de l’Antarctique. Dans la même optique, le Marine Cloud Brightening Project (anciennement Silver Lining) s’intéresse au déploiement de bateaux capables d’ensemencer des nuages à partir du sel marin. Une fois l’eau de mer prélevée, elle serait renvoyée dans le ciel sous forme de gouttes chargées de sel. Absorbées par les nuages, elles les rendraient plus denses et donc plus susceptibles de réfléchir la lumière solaire. Néanmoins, le projet stagne à l’heure actuelle par manque de tests et de connaissances des effets secondaires réels de tels aérosols.

Extraire le CO2 de l’atmosphère pour enrayer l’effet de serre

L’autre grande voie étudiée dans le champ de la géo-ingénierie est davantage corrective. Malgré les nombreux traités visant à réduire les émissions de gaz à effet de serre produites par diverses activités humaines, principalement industrielles, ces gaz – et en particulier, le dioxyde de carbone (CO2) – restent présents en grande quantité dans l’atmosphère. L’idée serait donc de l’absorber d’une manière ou d’une autre afin d’atténuer son impact sur l’effet de serre.

Un premier volet de techniques s’intéresse aux méthodes possibles d’absorption du carbone dans la nature, plus particulièrement dans l’océan. Par la photosynthèse, les micro-algues, ou phytoplanctons, qui pullulent dans toutes les mers du globe absorbent du CO2 pour vivre. Accroître leur population mondiale permettrait, en théorie, d’augmenter le taux de CO2 pompé. Par le passé, des expériences dans l’océan austral ont démontré que l’immersion de plusieurs tonnes de sulfate de fer entraînait une augmentation du nombre d’algues planctoniques et donc, possiblement, de l’absorption du CO2. D’autres expériences se sont penchées sur l’altération des minéraux silicatés composant les sédiments. Une fois dans l’eau, ces derniers interagissent avec le CO2 et se transforment en calcite, minéral servant à produire les carapaces de nombreux micro-organismes marins comme les diatomées ou le corail. Quelle que soit la technique privilégiée, des scientifiques pointent le fait que leur mise en place à l’échelle mondiale nécessiterait la naissance d’une industrie aussi importante que celle du charbon.

Les aspirateurs à dioxyde de carbone de Climeworks (Crédits : Climeworks).

Le second consiste, inversement, à capter le CO2 directement dans l’atmosphère. Pour cela, des filtres électrochimiques assemblés en grilles de plusieurs mètres carrés séparent le CO2 des autres molécules présentes dans l’air et le stockent. Une récente expérience de l’Institut technologique du Massachusetts (MIT) est parvenue à faire fonctionner de tels engins à des concentrations même très élevées. Une fois récupérées, les molécules peuvent ensuite être ré-utilisées pour alimenter des serres ou participer à la production de matériaux de construction. L’option la plus envisageable reste néanmoins celle de son stockage en sous-sol, dans des couches profondes de la croûte terrestre. La société suisse Climeworks pratique déjà cette technique de géo-ingénierie à petite échelle. « Les réservoirs géologiques ne sont pas illimités mais sans doute suffisants pour stocker assez de carbone suffisamment longtemps dans les bonnes conditions », nous explique Olivier Boucher, chercheur du CNRS et climatologue au Laboratoire de météorologie dynamique de Paris. Néanmoins, il souligne qu’à l’heure actuelle « aucune garantie » n’existe sur la pertinence réelle de ses estimations, si un jour une telle technique est mise en pratique à grande échelle.

La géo-ingénierie est-elle une fin en soi ?

« La géo-ingénierie ne sert qu’à gagner du temps, à ralentir le réchauffement climatique, mais pas à le corriger », nous explique Slimane Bekki. Pour l’illustrer, Olivier Boucher évoque ce qu’il appelle l’effet de « rattrapage climatique » : « Sans avoir réduit les émissions de gaz à effet de serre suffisamment vite (au préalable), si on met un terme brutal à la gestion du rayonnement solaire, le réchauffement qui a été évité, masqué, réapparaît très rapidement, de l’ordre de 70% par décennie ». Autrement dit, la géo-ingénierie ne serait pas une solution en soi mais un pansement, un barrage : le retirer pourrait provoquer un véritable retour de flammes. Le climatologue nous confie pourtant que l’humanité ne devrait pas « faire l’impasse sur les recherches concernant la géo-ingénierie » mais qu’elle devrait d’abord « limiter les émissions de gaz à effet de serre » pour lutter contre le réchauffement climatique. En imaginant malgré tout la mise en place des techniques détaillées ici, comment envisager leur gestion au niveau mondial, échelle de leur impact ? « Une gouvernance mondiale est nécessaire » pointe Olivier Boucher mais « elle n’existe pas et l’ONU ne peut pas se charger seule d’un sujet aussi sensible que le climat » rebondit Slimane Bekki. A l’heure de l’urgence climatique, une question reste donc en suspens : est-ce que l’humanité souhaite vraiment contrôler le climat de sa propre planète à ses risques et périls ?

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