Accounting for non-equivalence of carbon emissions and removals in meeting national net zero emissions targets in the United Kingdom

Imaginez l'atmosphère terrestre comme une immense baignoire qui fuit. Depuis des décennies, nous versons de l'eau chaude (le dioxyde de carbone provenant de la combustion des combustibles fossiles) dans cette baignoire plus vite que le siphon ne peut l'évacuer, ce faisant monter le niveau de l'eau et surchauffer la planète. Pour corriger cela, les scientifiques affirment que nous devons atteindre le « zéro émission nette » — un point où la quantité d'eau que nous ajoutons est égale à la quantité que nous retirons. Mais voici la partie délicate : toute l'eau n'est pas la même. Il y a de l'eau chaude du robinet qui restera chaude éternellement si vous ne la videz pas, tandis que l'autre n'est qu'un éclat de seau qui pourrait s'évaporer ou retomber plus tard.

Cet article se penche sur une version spécifique et à enjeux élevés de ce problème appelée « Zéro Émission Nette Géologique » (ZEN G). Voyez cela comme un règlement strict pour la baignoire. La règle stipule que si vous versez de l'« eau fossile » (le carbone provenant du pétrole, du gaz et du charbon qui était autrefois emprisonné en toute sécurité sous terre), vous devez retirer une quantité égale d'« eau fossile » et la verrouiller à nouveau dans les roches profondes de la croûte terrestre. Vous ne pouvez pas simplement équilibrer avec une éponge temporaire (comme planter des arbres) qui pourrait sécher ou prendre feu plus tard. Les auteurs posent une grande question : qu'advient-il de nos plans énergétiques si nous suivons cette règle stricte de « l'équivalence type-à-type » ? Ils utilisent une simulation informatique massive de l'ensemble du système énergétique du Royaume-Uni pour voir si nous pouvons réellement le faire et ce que cela coûterait à notre économie et à nos infrastructures.

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Le Grand Échange de Carbone : Une histoire de baignoires, de capsules temporelles et de limites de vitesse

Alors, vous voulez empêcher la planète de trop chauffer. Le plan habituel est d'arrêter de brûler des combustibles fossiles et de planter beaucoup d'arbres. Mais les scientifiques commencent à réaliser que les arbres et les roches ne sont pas exactement la même chose. Les arbres sont comme une éponge temporaire ; ils absorbent le carbone, mais si un incendie de forêt survient ou si la forêt tombe malade, ce carbone peut s'échapper à nouveau. Les roches, en revanche, sont comme des capsules temporelles. Si vous enterrez le carbone profondément sous terre dans un stockage géologique, il y restera pendant des millions d'années, tout comme les combustibles fossiles avant que nous ne les déterrions.

L'article soutient que pour véritablement arrêter le réchauffement climatique, nous avons besoin d'une nouvelle règle : le Zéro Émission Nette Géologique (ZEN G). Cela signifie que chaque tonne de carbone que nous extrayons du sol et brûlons doit être compensée par une tonne de carbone que nous enterrons à nouveau dans le sol. Pas d'équilibre avec des éponges temporaires. Les auteurs, une équipe d'experts en énergie, ont décidé de tester cette idée en utilisant le Royaume-Uni comme cas de test. Ils ont construit un jumeau numérique du système énergétique du Royaume-Uni — un jeu vidéo géant et complexe qui simule le fonctionnement de l'électricité, des transports et du chauffage — et ont demandé : « Et si nous forcions le Royaume-Uni à suivre la règle du ZEN G ? »

Les trois façons de jouer au jeu

Les chercheurs n'ont pas seulement testé une façon de faire cela ; ils ont essayé trois différents « niveaux de difficulté » pour voir comment le système énergétique du Royaume-Uni réagirait :

1. Le mode « Strict » : C'est le niveau le plus difficile. À partir de 2030, chaque année, le Royaume-Uni doit enterrer exactement autant de carbone qu'il en émet. Pas d'emprunt sur le futur, pas d'excuses. C'est comme dire : « Vous devez payer votre loyer en totalité, chaque mois, dès l'année prochaine. »
2. Le mode « Cumulatif » : C'est un peu plus flexible. Cela dit : « Entre 2030 et 2050, la quantité totale que vous enterrez doit être égale à la quantité totale que vous émettez. » Vous pouvez émettre un peu plus au début, tant que vous en enterrez une énorme quantité plus tard pour rattraper le retard. C'est comme un étudiant qui saute quelques devoirs mais promet de réaliser un projet massif à la fin du semestre pour compenser.
3. Le mode « Progressif » : C'est l'approche de la « montée en puissance ». On commence par égaler un petit pourcentage de ses émissions en 2030, puis on augmente lentement ce pourcentage chaque année jusqu'à atteindre 100 % en 2040. C'est comme s'entraîner pour un marathon : on commence par un jogging lent et on accélère progressivement jusqu'à sprinter.

Ils ont comparé ces trois modes « ZEN G » par rapport à un mode « Référence », qui est essentiellement ce que le Royaume-Uni prévoit de faire actuellement (respecter les lois actuelles sans la règle stricte d'équivalence géologique).

Les résultats : Plus rapide, plus dur et plus électrique

Les simulations ont révélé des résultats surprenants et intenses.

1. Le mode « Cumulatif » force une accélération vers le net négatif.
Si le Royaume-Uni devait suivre la règle spécifique du ZEN G Cumulatif, le pays atteindrait un état de « net négatif » (retirer plus de carbone qu'il n'en émet) dès 2042. C'est bien avant l'objectif actuel de 2050. Cependant, y parvenir n'est pas facile. Dans le scénario « Strict », le système se heurte à un mur au début des années 2030 car la technologie n'est pas prête pour enterrer le carbone assez rapidement. Pour corriger cela, le modèle a dû utiliser une option de « dernier recours » — une méthode théorique et extrêmement coûteuse pour éliminer le carbone juste pour que les calculs fonctionnent. Cela suggère que si nous essayons de tout faire d'un coup, nous pourrions manquer de temps et d'argent. Les modes « Strict » et « Cumulatif » forcent généralement les émissions à chuter plus rapidement que les plans actuels, mais seul le chemin Cumulatif atteint ce jalon spécifique de « net négatif » d'ici 2042.

2. Le mode « Progressif » est le juste milieu.
Le scénario « Progressif » semble être la voie la plus réaliste. Il suggère que le Royaume-Uni pourrait atteindre un équilibre de 1:1 (faire correspondre chaque tonne de carbone fossile émise avec une tonne enterrée) d'ici 2040. Ce chemin évite les coûts massifs du « dernier recours » du mode Strict, tout en accomplissant la tâche plus rapidement que les plans actuels. Il permettrait d'économiser entre 0,9 et 2,34 GtCO2e (gigatonnes d'équivalent dioxyde de carbone) entre 2030 et 2050 par rapport à ce que nous faisons actuellement. C'est énormément de carbone qui reste hors du ciel !

3. Le système énergétique subit une transformation majeure.
Pour réussir cela, le système énergétique du Royaume-Uni devrait changer radicalement.

• Électricité : Le pays devrait produire beaucoup plus d'électricité. Dans le scénario « Cumulatif », la production d'électricité devrait bondir entre 734 et 968 TWh d'ici 2050. C'est un saut énorme par rapport aux niveaux actuels.
• Hydrogène : Nous aurions besoin de produire beaucoup d'hydrogène, mais la quantité dépend du scénario. Certains parcours nécessitent moins d'hydrogène car nous passons aux voitures électriques et aux pompes à chaleur, tandis que d'autres en ont besoin davantage pour alimenter les machines de capture de carbone.
• Biomasse et arbres : Les simulations reposaient largement sur la « BECCS » (Bioénergie avec capture et stockage du carbone). C'est une façon sophistiquée de dire que nous brûlons des plantes (biomasse) pour produire de l'énergie, capturons la fumée et l'enterrons. Le modèle a montré que si nous manquons de plantes durables à brûler, tout le plan est retardé. En fait, si les approvisionnements en biomasse sont faibles, le plan « Progressif » est repoussé à 2045, et le plan « Cumulatif » pourrait même ne pas terminer sa tâche d'ici 2050.

4. Le rappel à la réalité du « Dernier Recours ».
L'article souligne une vulnérabilité majeure. Dans le scénario « Strict », le système compte sur une option de « dernier recours » pour équilibrer les comptes lorsque la technologie réelle n'est pas prête. C'est un peu comme avoir une carte de crédit sans limite que vous espérez ne jamais avoir à utiliser. Les auteurs préviennent que si nous ne construisons pas l'infrastructure (pipelines, sites de stockage et machines de capture) assez rapidement, nous pourrions être contraints de recourir à ces solutions coûteuses et non éprouvées.

La conclusion principale

L'article conclut que bien que le « Zéro Émission Nette Géologique » soit scientifiquement la bonne façon de garantir que la planète reste fraîche, c'est un défi colossal. Il ne s'agit pas seulement de planter des arbres ; il s'agit de construire une toute nouvelle machine industrielle pour extraire le carbone de l'air et l'enterrer profondément dans le sol.

L'approche « Progressive » — commencer doucement et accélérer — semble être la voie la plus pratique. Elle suggère que nous pourrions atteindre l'équilibre 1:1 d'ici 2040, mais seulement si nous commençons à construire l'infrastructure nécessaire dès maintenant. Si nous attendons, ou si nous manquons de ressources clés comme la biomasse durable ou l'espace de stockage, le plan pourrait s'effondrer.

Les auteurs précisent bien qu'il s'agit d'une simulation, pas d'une garantie. Ils ont utilisé un modèle informatique pour explorer des scénarios de type « et si », et les résultats suggèrent que, bien que l'objectif soit réalisable, il nécessite un niveau de vitesse et de coordination encore jamais vu. C'est une course contre la montre, et le coup d'envoi a déjà été donné. Le Royaume-Uni (et potentiellement d'autres pays) doit décider s'il est prêt à échanger ses plans actuels pour cette voie plus stricte, plus permanente et beaucoup plus exigeante.