Global assessment of marine CO2 removal efficiency in the coastal ocean

L'océan est une vaste éponge naturelle qui a absorbé une grande partie du dioxyde de carbone que les humains ont injecté dans l'atmosphère, aidant ainsi à ralentir le rythme du réchauffement climatique. Cependant, pour maintenir l'élévation de la température de la planète en dessous d'un seuil critique, les scientifiques savent que le simple arrêt des émissions ne suffira pas ; nous devons également retirer activement le carbone de l'air. Une idée prometteuse est l'élimination du dioxyde de carbone en milieu marin, un processus par lequel nous modifions l'eau de mer pour la rendre « affamée » de carbone, encourageant ainsi l'océan à puiser davantage dans l'atmosphère. Le bémol est que ce processus n'est pas instantané. Une fois l'eau modifiée, il faut des mois, des années, voire des décennies pour que le carbone passe pleinement de l'air à la mer. Parce que cet échange se produit sur de très grandes distances et de longs laps de temps, il est impossible de le mesurer directement dans le monde réel. Au lieu de cela, les scientifiques s'appuient sur des modèles informatiques pour prédire l'efficacité de cette méthode dans différentes régions, mais l'exécution de ces simulations détaillées pour chaque littoral terrestre est si coûteuse et lente qu'elle est restée hors de portée.

Une équipe de chercheurs a désormais trouvé un moyen de contourner ces limites de calcul, offrant une carte claire et à haute résolution de l'endroit où cette élimination du carbone en milieu océanique serait la plus efficace. En développant une nouvelle méthode qui suit des particules virtuelles se déplaçant à travers l'océan, ils ont pu simuler l'efficacité de l'élimination du carbone le long des côtes du monde entier avec un niveau de détail auparavant impossible. Leurs travaux révèlent que si certains rivages tropicaux sont idéaux pour cette technologie, d'autres régions, particulièrement près des pôles et dans certaines zones tempérées, sont beaucoup moins efficaces. Crucialement, ils ont découvert que l'efficacité peut changer radicalement sur de très courtes distances, ce qui signifie qu'une évaluation large et générale du littoral d'un pays pourrait être dangereusement trompeuse.

L'équipe de chercheurs, dirigée par Yinghuan Xie de l'Université de Tasmanie, a créé un système d'« absorbeurs virtuels ». Imaginez le largage de milliers de petits barils invisibles dans l'océan à des points côtiers spécifiques. Chaque baril commence vide, représentant une parcelle d'eau de mer qui a été traitée pour présenter un déficit de carbone. À mesure que les courants océaniques transportent ces barils, ils agissent comme des capteurs, absorbant le carbone de l'air chaque fois qu'ils flottent près de la surface. Si un baril est poussé dans les profondeurs, il cesse d'absorber car l'air ne peut plus l'atteindre. En suivant le voyage de ces barils virtuels sur une décennie, l'équipe a pu calculer exactement quelle quantité de carbone chaque parcelle d'eau finirait par extraire de l'atmosphère.

Cette approche leur a permis de tester la méthode par rapport aux modèles informatiques existants, plus coûteux. Ils ont constaté que leurs barils virtuels pouvaient reproduire les modèles mondiaux d'efficacité de l'élimination du carbone avec une précision remarquable, correspondant aux résultats de modèles complexes à haute résolution tout en utilisant une fraction de la puissance de calcul. En fait, leur méthode était jusqu'à un million de fois moins chère à exécuter que les simulations traditionnelles. Cette percée en matière d'efficacité a permis de tester enfin l'expérience sur l'ensemble du littoral mondial, testant près de 150 000 emplacements spécifiques tous les quelques kilomètres, plutôt que de simples régions larges.

Les résultats ont brossé un tableau détaillé du potentiel côtier mondial. Dans les eaux chaudes, tropicales et subtropicales de l'Indo-Pacifique et de l'Atlantique, les barils virtuels ont montré que l'océan pouvait absorber le carbone de manière très efficace, atteignant souvent une absorption quasi complète en dix ans. Ces zones sont caractérisées par des conditions qui maintiennent l'eau près de la surface, là où l'air peut l'atteindre, et où la chimie de l'eau et la vitesse des vents aident à accélérer l'échange. Cependant, la carte a également mis en évidence des limitations importantes. Autour de l'Antarctique, dans certaines parties de l'Atlantique Nord, en Méditerranée et le long des côtes du Japon et de l'Australie, l'efficacité chute considérablement. Dans ces régions plus froides ou plus turbulentes, l'eau plonge souvent profondément sous la surface ou se retrouve piégée sous la glace de mer, coupant la connexion avec l'atmosphère et laissant le déficit de carbone sans réponse.

La découverte la plus frappante fut peut-être la façon dont l'efficacité varie sur de courtes distances. Les chercheurs ont découvert qu'en seulement quelques dizaines ou centaines de kilomètres le long d'une même côte, le potentiel d'élimination du carbone pouvait varier de 30 à 50 %. Une carte à basse résolution pourrait suggérer que l'ensemble du littoral d'un pays est un bon candidat pour cette technologie, mais un examen plus attentif révèle que les endroits les plus efficaces sont souvent des poches isolées entourées d'eaux moins efficaces. Par exemple, alors que certaines parties de la côte japonaise présentaient une faible efficacité, des zones côtières spécifiques offraient tout de même un fort potentiel, et inversement. Ce niveau de détail est vital car les projets réels seront probablement construits à petite échelle, là où les courants locaux et la profondeur comptent bien plus que les moyennes régionales.

L'étude a également expliqué pourquoi ces différences existent. Dans les zones de haute efficacité, l'eau a tendance à rester dans la couche supérieure où elle peut « respirer » l'atmosphère, aidée par des températures chaudes et des vents forts. Dans les zones de faible efficacité, l'eau est souvent poussée dans les profondeurs de l'océan ou recouverte par la glace, empêchant l'échange de carbone. Les chercheurs ont noté que dans certaines de ces zones difficiles, le processus ne fait pas que ralentir ; il peut s'arrêter totalement après un certain point, ce qui signifie qu'attendre plus longtemps ne produira pas de meilleurs résultats.

Ce nouvel outil ne se contente pas de cartographier l'océan ; il offre un moyen de comprendre les raisons physiques derrière les chiffres. En liant l'efficacité de l'élimination du carbone à des facteurs spécifiques tels que la vitesse du vent, la température de l'eau et la profondeur du mélange de l'eau, les chercheurs peuvent expliquer précisément aux décideurs politiques pourquoi un lieu donné est approprié ou non. Ils ont mis leurs données et un site web interactif à la disposition du public, permettant à chacun d'explorer ces conditions côtières en détail. Bien que l'étude soit basée sur des simulations et ne prenne pas en compte toutes les réactions biologiques de l'océan, elle offre un moyen robuste et abordable de passer au crible les littoraux du monde. Elle suggère que pour que l'élimination du carbone en milieu marin soit un outil viable dans la lutte contre le changement climatique, nous devons regarder au-delà des généralisations larges et nous concentrer sur les réalités spécifiques et à haute résolution de nos côtes locales.