Carbon dioxide removal enables climate planetary boundary compliance in cost-effective energy-industry transition pathways
Cette étude démontre que l'atteinte de la limite planétaire climatique sûre et juste de 1,0 °C, grâce à l'élimination des combustibles fossiles et à l'élimination du dioxyde de carbone à grande échelle, est réalisable avec des coûts énergétiques et économiques additionnels minimes, nécessitant moins de 5 % d'énergie primaire supplémentaire et un surplus de 0,25 % du PIB mondial par rapport aux scénarios de 1,5 °C.
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La Terre possède un ensemble de limites naturelles, semblables aux garde-corps de sécurité sur un pont, au-delà desquelles l'environnement devient trop instable pour que la civilisation humaine puisse prospérer en toute sécurité. Les scientifiques appellent ces limites les « limites planétaires ». L'une de ces limites concerne le climat, plus précisément la quantité de dioxyde de carbone dans l'atmosphère. Bien que les dirigeants mondiaux se soient mis d'accord pour tenter d'empêcher la planète de se réchauffer de plus de 1,5 degré Celsius, une limite plus stricte, dérivée scientifiquement, pour un climat véritablement sûr et juste se situe en réalité plus proche de 1,0 degré Celsius. Cette limite plus stricte correspond à une concentration plus faible de dioxyde de carbone dans l'air. Actuellement, la planète s'est déjà réchauffée au-delà de cette zone de sécurité, et la concentration de dioxyde de carbone est bien plus élevée que ce qui est considéré comme sûr. Pour remédier à cela, l'humanité doit non seulement cesser d'ajouter de nouvelles pollutions, mais aussi retirer activement l'excès de dioxyde de carbone déjà présent dans l'atmosphère, un processus connu sous le nom de captage du dioxyide de carbone.
Une équipe de chercheurs de l'Université de technologie de Lappeenranta, en Finlande, a cartographié la manière dont le monde pourrait transformer ses systèmes énergétiques et industriels pour atteindre cet objectif plus strict de 1,0 degré d'ici la fin du siècle. Ils ont construit un modèle informatique détaillé qui simule le système énergétique mondial heure par heure, testant comment différentes méthodes de retrait du dioxyde de carbone affecteraient le coût, l'approvisionnement en énergie et l'économie globale. Leur travail explore s'il est possible de nettoyer le climat selon cette norme plus élevée sans se ruiner ou tomber en panne d'énergie. L'étude ne se contente pas d'examiner l'arrêt des émissions ; elle calcule l'effort massif requis pour extraire le carbone de l'air et le stocker de façon permanente, testant divers portefeuilles technologiques pour voir quelles combinaisons d'énergie solaire, de pompes à chaleur et de machines de captage du carbone fonctionnent le mieux.
Les chercheurs ont découvert qu'en visant l'objectif plus strict de 1,0 degré, il est effectivement possible d'y parvenir, mais que cela nécessite une expansion massive des technologies de retrait du carbone. Pour y parvenir, le monde devrait déployer un système fortement dépendant de l'électricité renouvelable, en particulier l'énergie solaire, pour alimenter les machines qui aspirent le carbone de l'air. L'une des méthodes les plus prometteuses identifiées implique l'utilisation de machines appelées unités de captage direct de l'air, qui tirent le dioxyde de carbone directement du ciel. Ces machines ont besoin de chaleur pour libérer le carbone capturé afin qu'il puisse être stocké sous terre. L'étude a découvert que l'utilisation de pompes à chaleur hautement efficaces, alimentées par une électricité solaire bon marché, est le moyen le plus efficace de fournir cette chaleur. Cette approche évite de brûler davantage de combustible et permet de maintenir la demande énergétique globale à un niveau gérable.
Contrairement à la crainte que le nettoyage du climat à ce niveau ne nécessite une quantité d'énergie impossible, les simulations ont montré que l'énergie supplémentaire nécessaire est étonnamment faible. Passer de l'objectif de 1,5 degré à celui de 1,0 degré nécessite moins de 5 % d'énergie primaire de plus que ce qui est nécessaire pour le scénario de 1,5 degré. Cela s'explique par le fait que le système énergétique devient si efficace et si dominé par l'énergie solaire à bas coût qu'il peut facilement absorber la charge supplémentaire des machines de retrait du carbone. En fait, l'étude suggère que l'abondance de l'énergie solaire bon marché est le levier clé qui rend cette restauration climatique ambitieuse réalisable. Sans cette énergie bon marché, les machines de retrait du carbone seraient trop coûteuses et trop gourmandes en énergie pour être déployées à grande échelle.
Le tableau économique est tout aussi encourageant. Bien que l'ajout du retrait du carbone au système énergétique mondial ait un coût, l'étude calcule que le coût total de fonctionnement de ce nouveau système énergétique propre diminuerait en tant que pourcentage de l'économie mondiale au fil du temps. Actuellement, le monde dépense environ 6 % de sa production économique totale pour l'énergie et l'industrie. D'ici la fin du siècle, même avec le coût ajouté de l'élimination de quantités massives de carbone, ce chiffre pourrait tomber à environ 1,5 %. Le coût spécifique du retrait du carbone lui-même serait inférieur à 0,6 % de l'économie mondiale. De plus, le coût supplémentaire pour augmenter l'ambition de 1,5 degré à 1,0 degré est minime, ajoutant moins de 0,25 % à la charge économique mondiale. Cela suggère que la restauration du climat à un état plus sûr n'est pas un fardeau financier qui paralyserait l'économie, mais plutôt un investissement gérable qui pourrait finalement conduire à une société plus prospère et plus stable.
L'étude a également testé différents types de technologies de retrait du carbone pour voir lesquels fonctionneraient le mieux selon différentes préférences sociétales. Certains scénarios privilégiaient le coût le plus bas, tandis que d'autres se concentraient sur le stockage le plus sûr ou l'utilisation moindre des terres. Les résultats ont montré que, bien que certaines méthodes, comme la plantation de vastes forêts, soient utiles, elles sont limitées par la quantité de terres disponibles. La voie la plus évolutive et la plus efficace consiste en un mélange de technologies, le captage direct de l'air jouant un rôle majeur, surtout lorsqu'il est couplé à l'abondance de l'énergie solaire et des pompes à chaleur efficaces. Les chercheurs ont souligné que compter sur la plantation à grande échelle de cultures énergétiques pour nourrir les machines de captage du carbone n'est pas une solution viable à long terme en raison des contraintes foncières et des conflits potentiels avec la production alimentaire. Au lieu de cela, l'avenir réside dans l'utilisation de la technologie pour capturer le carbone directement dans l'air et le stocker en toute sécurité sous terre ou dans des roches, grâce à un réseau d'énergie renouvelable.
En fin de compte, cette recherche fournit une feuille de route claire pour un avenir où le climat est restauré à un état plus sûr. Elle démontre que la transition vers un système énergétique propre ne doit pas être une lutte contre la rareté. Au contraire, l'abondance de l'énergie solaire bon marché peut piloter l'ensemble du processus, faisant du retrait du dioxyde de carbone une partie centrale du système énergétique plutôt qu'un fardeau séparé et impossible. Les conclusions suggèrent que l'humanité possède les moyens techniques et économiques de ramener la planète dans ses limites opérationnelles sûres, à condition qu'il y ait la volonté politique de déployer ces technologies à l'échelle nécessaire. La voie à suivre ne consiste pas à choisir entre la croissance économique et la sécurité climatique, mais à réaliser qu'un climat stable est le fondement d'une économie prospère.
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