La géo-ingénierie appliquée aux Océans : Une solution micracle qui prend l’eau

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Manipuler et modifier à grande échelle le climat et l’environnement de la Terre, pour faire face au réchauffement climatique : voilà ce qu’ambitionne d’accomplir la géo-ingénierie. Pour ce faire, les moyens déployés sont multiples et visent aussi bien la modification de l’atmosphère, à travers l’augmentation de la quantité d’aérosols, qu’une manipulation des océans, via l’usage de la chaux pour tamponner le pH des eaux, par exemple. Cependant, ces techniques alimentent des débats houleux au sein de la communauté scientifique et sont loin de faire l’unanimité. Pour preuve, la récente étude de Kassandra Costa, parue dans Nature le mois dernier, porte un coup dur à la théorie de la géo-ingénierie via fertilisation des océans par le fer.

Le phytoplancton au centre de l’attention :

La théorie de la fertilisation par le sulfate de fer, ou l’hypothèse du fer, n’est pas récente. Elle vise à décharger du fer dans des zones océaniques les plus désolées, à savoir : l’Océan Pacifique Nord, l’Océan Pacifique Equatorial et l’Océan Antarctique pour permettre au Monde d’entrer dans une phase de refroidissement climatique rapide. Pour ce faire, l’objectif est de stimuler la croissance des phytoplanctons, afin de créer une efflorescence algale (« algal bloom »), permettant d’augmenter l’absorption de CO2 atmosphérique par ces algues. En théorie, au moment de mourir, leurs corps riches en carbone iraient ensuite rejoindre les sédiments marins et cette descente dans les profondeurs permettrait d’emprisonner le CO2 pour des siècles.

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Photographie d’une efflorescence algale au large des côtes Irlandaises, par le satellite Terra de la NASA

Qu’en est-il dans les faits ?

Afin de tester cette théorie, en 2004, Victor Smetacek, professeur de biogéographie à l’institut Alfred Wegener en Allemagne, et ses collègues ont lancé le European Iron Fertilization Experiment (EIFEX). Cette mission Allemande de recherche a consisté à déverser cinq tonnes de sulfate de fer dans l’océan Antarctique. Comme planifié, cet ajout artificiel a généré un bloom de phytoplanctons sur une zone de 170 km². Au terme de l’expérience de cinq semaines, Smetacek a rapporté que plus de la moitié de ces phytoplanctons s’étaient agrégés et avaient coulé vers les fonds marins, soit une coulée supérieure à 1000 mètres. Ken Buesseler, un océanographe chimique de la Whoods Hole Oceanographic Institution, a d’ailleurs salué la précision de l’expérience qui a été rendue possible grâce au tourbillon au sein duquel ont été déversées les tonnes de sulfate de fer. Ce dernier a permis la formation d’un tube qui a emprisonné le phytoplancton et a aidé les scientifiques à suivre avec précision sa trajectoire. Grâce à ces conditions expérimentales, l’équipe a été en mesure d’affirmer qu’une majorité d’algues avait atteint le plancher océanique austral.

Les racines de cette théorie :

Cette approche scientifique controversée, pour ses effets méconnus sur l’écosystème marin, puise sa légitimité dans l’étude du passé. En effet, il y a 20 000 ans, il y avait dix fois plus de poussière dans l’atmosphère qu’actuellement. Elle contenait notamment du fer. Or, ce dernier, on l’a vu, stimule la croissance des phytoplanctons. John H. Martin, auteur d’une étude publiée dans Science en 2014, soutient ainsi que la fertilisation par le fer de l’Océan Antarctique, induite par ces particules, a joué un rôle non négligeable dans la fin de la période glaciaire, notamment parce qu’en étant plus nombreux ils ont davantage absorbé de CO2 atmosphérique. Actuellement, les chercheurs essaient de généraliser ce résultat en cherchant si la composition de l’atmosphère lors de la dernière période glaciaire a stimulé l’emprisonnement du CO2 au sein d’autres océans que l’océan Antarctique.

Une nouvelle étude qui sonne comme une douche froide pour les adeptes de la géo-ingénierie :

L’équipe de Kassandra Costa, chercheuse en paléoclimatologie à l’Université de Columbia, a effectué cette démarche empiriquement. Elle a réalisé un voyage en 2014 dans l’océan Pacifique Equatorial pour prélever des échantillons de sédiments marins de l’ère glaciaire et mettre à l’épreuve l’hypothèse du fer. Comme pour l’océan Antarctique, l’étude de ces sédiments marins leur a appris qu’il y avait plus de poussière dans l’atmosphère de l’époque. Cependant, contrairement à ce qui a été observé dans l’océan Antarctique, cela n’a pas stimulé la croissance des algues. Cette découverte porte donc un coup dur à la théorie de fertilisation des océans car elle suppose que les résultats de l’expérience menée en Antarctique ne peuvent pas être généralisés aux autres océans présélectionnés par les scientifiques. D’après Kassandra Costa, les algues n’ont pas utilisé le fer à leur disposition pour grandir parce qu’ils leur manquaient certains nutriments essentiels. Ces derniers auraient été consommés par les phytoplanctons de l’océan Antarctique avant que le courant ne parvienne jusqu’à l’océan Pacifique équatorial.

Un apprenti sorcier peut en cacher un autre :

L’étude menée par Kassandra Costa et son équipe semble donc donner raison à Smetacek qui pressentait en 2004 que la géo-ingénierie des océans par le fer n’était pas une solution viable pour lutter contre le changement climatique. D’après lui, la quantité de CO2 emprisonnée par les algues n’est pas suffisamment conséquente. De plus, le chercheur Allemand craint que ces techniques tombent entre les mains d’entreprises privées et deviennent un outil pour vendre des crédits carbone, avant que la communauté scientifique n’ait pu adopter une position tranchée sur la question. Ainsi, en 2012, l’homme d’affaire Américain Russ George s’était livré, sans autorisation, à ce type d’expérience au large de la côte Ouest Canadienne. Iron Man, comme la presse le surnomme, avait obtenu le soutien de la Haida Salmon Restoration Corporation, en s’appuyant sur la promesse de crédits carbone, pour financer leur projet de restauration des populations de saumons.

La mise en garde des scientifiques contre les solutions miracles :

Au-delà même de la controverse soulevée par cette technique, la géo-ingénierie dans son ensemble est largement décriée au sein de la communauté scientifique. En août 2015, une étude parue dans Nature Climate Change soutenait que l’extraction du gaz carbonique de l’atmosphère n’atténuerait pas de manière conséquente les effets du CO2 sur l’environnement marin. En effet, sous la direction de Sabine Mathesius, du Centre Helmholtz pour la recherche océanique et de l’institut de recherche de Potsdam, l’étude s’est focalisée sur la réaction de long terme des océans au retrait de CO2 atmosphérique. En se basant sur la température, l’oxygène dissous et le pH de l’eau, elle affirme qu’après plusieurs siècles d’extraction de CO2, les rejets passés continueront de marquer durablement l’écosystème marin, tant et si bien qu’un retrait annuel de 5 gigatonnes ne parviendrait pas à inverser l’acidification des océans. Pour rétablir durablement leur pH de surface, il faudrait extraire 25 gigatonnes de CO2 à partir de 2150 pour espérer obtenir un résultat concluant à l’horizon 2300. Ces résultats décevants s’expliquent notamment par le fait que l’extraction du CO2 atmosphérique est sans effet sur l’eau acidifiée qui a été transportée en profondeur sur le long terme. Ainsi, quel que soit la quantité de CO2 que l’on retirera de l’atmosphère, le pH des profondeurs marines restera identique pour plusieurs siècles. L’auteure de l’étude conclut donc que pour lutter avec pertinence contre les conséquences du réchauffement climatique, la meilleure solution reste l’arrêt de la combustion des énergies fossiles.

Sources :

-  Martinez-Garcia, Alfredo et al. « Iron fertilization of the Subantarctic Ocean During the last Ice Age », Science, March, 21, 2014. http://science.sciencemag.org/content/343/6177/1347
-  Vaidyanathan, Gayathri. “Geoengineering would not work in all oceans”, Scientific American, January 28th, 2016 : http://www.scientificamerican.com/article/geoengineering-would-not-work-in-all-oceans/
-  Radford, Tom. “Stop burning fossil fuels now : there is no CO2 ‘technofix’, scientist warn”, The Guardian, August, 3rd, 2015 : http://www.theguardian.com/environment/2015/aug/03/stop-burning-fossil-fuels-now-no-co2-technofix-climate-change-oceans

Rédacteur :

- Camille Nibéron, stagiaire pour la science et la technologie - camille.niberon@ambascience-usa.org