Devrions-nous fertiliser les océans ou les nuages ​​de graines? Personne ne sait

L'horloge climatique tourne. Pour le rejeter, le monde entier fait confiance aux «technologies à émissions négatives». Celles-ci aspireraient le dioxyde de carbone de l’atmosphère et l’enfermeraient pendant des siècles sur la terre, dans la mer ou sous le fond de la mer (voir «Géoingénierie marine»). Bien que ces technologies n'aient pas encore été développées, elles sont néanmoins implicites dans les évaluations du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC). Limiter le réchauffement à 1,5 ° C par rapport aux niveaux préindustriels, pas moins de 20 milliards de tonnes (gigatonnes) de CO₂ pourrait devoir être retiré de l'atmosphère chaque année jusqu'en 2100.

Le stockage de carbone dans les océans semble prometteur pour certains. Les océans sont vastes et il pourrait y avoir moins de compromis politiques à faire que sur la terre ferme. Par exemple, fertiliser l’eau avec du fer accélérerait la croissance du phytoplancton et absorberait ainsi le CO₂, dont une partie coulerait dans l’océan profond sous forme de carbone lorsque les organismes mourraient. Une autre proposition consiste à pulvériser de l'eau de mer dans l'air pour aider à former des nuages ​​qui réfléchissent la lumière du soleil et refroidissent la planète.

De telles techniques devraient être utilisées à grande échelle pour limiter le réchauffement climatique à des niveaux sans danger. Par exemple, pour éponger le CO₂ chimiquement, il faudrait asperger d'un milliard de tonnes de minéraux en poudre semblables à de la craie dans l'ensemble de l'océan Pacifique. Et ces mesures pourraient être nécessaires dans une décennie si les réductions d'émissions échouent et si les décideurs exercent des pressions croissantes pour agir.

On en sait peu sur les conséquences. Peu de recherches ont été menées pour diverses raisons. La nature controversée de la géoingénierie divise les chercheurs. Et certaines études de recherche financées ont par la suite été abandonnées en raison de l'absence de règles pour leur exécution et de conflits d'intérêts, tels que les demandes de brevet (voir). Même les tests de base de l'équipement n'ont pas été effectués. La plupart des études préliminaires n'ont pas été publiées dans des revues universitaires à comité de lecture.

Cette pénurie d'informations entrave l'élaboration d'un cadre mondial pour réglementer la recherche en géoingénierie, malgré plus d'une décennie de débats. Les chercheurs et les décideurs doivent savoir quelles technologies à émissions négatives méritent d’être explorées et lesquelles ne fonctionneront jamais ou sont trop dommageables pour être poursuivies. Les avantages et les risques potentiels des technologies doivent être établis avant que les dirigeants ou les entreprises des pays décident de les mettre en œuvre prématurément.

Dans un premier temps, le Groupe d’experts des Nations Unies sur les aspects scientifiques de la protection de l’environnement marin (GESAMP) a créé un groupe de travail en 2016, que nous avons coprésidé, afin d’examiner les impacts écologiques et sociaux potentiels de divers écosystèmes marins. approches de géoingénierie. Son mandat consistait à conseiller l'Organisation maritime internationale (OMI) et les parties au Protocole de 1996 à la Convention sur la prévention de la pollution marine par le déversement de déchets et autres matières, 1972 (Protocole de Londres de 1996). Notre rapport a été publié en mars 2019. Cependant, nous avons eu du mal à identifier les techniques nécessitant une réglementation en raison de la médiocrité des preuves disponibles. En fin de compte, tout ce que nous pouvions faire était de classer la recherche en géoingénierie marine comme trop insuffisante ou trop incomplète pour permettre une évaluation scientifique.

Nous appelons ici les défenseurs de la géo-ingénierie, de la recherche au commerce, à constituer un corpus de preuves scientifiques de base dans les trois prochaines années. Cela permettrait aux décideurs de décider quelles méthodes éliminer et lesquelles ont un potentiel. Les connaissances et la réglementation en géoingénierie doivent progresser parallèlement.

Progrès inégaux

Le groupe de travail du GESAMP a examiné 27 idées de géoingénierie marine – de l'ajout de mousses réfléchissantes à la surface de l'océan à l'enfouissement de carbone sous le fond marin.². La plupart des recherches sont à leur stade embryonnaire. Certains concepts, tels que le dépôt des déchets de récolte sur le fond de la mer, ont peu progressé au-delà des expériences théoriques. Quelques-uns ont été étudiés en laboratoire ou modelés sur un ordinateur. Moins de dix études pilotes ont été réalisées sur le terrain.

Des lacunes de recherche criantes abondent. Par exemple, l'idée d'utiliser une fine pulvérisation d'eau de mer ou d'autres aérosols pour épaissir ou ensemencer des nuages ​​au-dessus de l'océan – similaire aux pistes créées par les émissions des navires – a été largement évoquée dans les médias. Personne n'a signalé de tentative de pulvérisation de fines gouttelettes d'eau de mer naturelle (bien que des expériences de laboratoire aient été menées sur de l'eau salée manufacturée). Mais l’eau de mer regorge d’organismes minuscules et de matières organiques qui pourraient obstruer un pulvérisateur (comme indiqué dans le rapport du GESAMP). par John Cullen, membre du groupe de travail, océanographe à la Dalhousie University à Halifax, Canada).

Le manque de financement n’est pas la raison principale des lacunes dans la recherche. Bien que peu de programmes de financement aient été ciblés sur les expériences et la modélisation en géoingénierie marine, de nombreux tests de base sont peu coûteux et peuvent être réalisés en laboratoire – par exemple, évaluer si les impuretés dans les poudres minérales sont toxiques pour la vie marine. De plus, une série de technologies à émissions négatives, telles que l’altération améliorée des roches pour accroître l’alcalinité des océans, sont déjà financées dans le cadre de programmes de recherche ciblés, notamment au Royaume-Uni. D'autres domaines de recherche, tels que la modélisation, sont en cours en Allemagne et un appel à propositions de recherche a été lancé au Japon. Des fonds privés sont investis dans certaines approches marines, telles qu'une étude pilote proposée sur les impacts de la fertilisation par le fer sur les pêcheries au large du Chili. Cependant, ce projet a stagné, en grande partie à cause du manque de soutien des scientifiques (voir).

Un autre problème est que de nombreuses propositions et analyses en géoingénierie se trouvent sur des sites Web temporaires, et non dans des revues à comité de lecture. Par exemple, seulement la moitié des sites Web renvoient à des idées, des plans et des documents cités dans une étude de synthèse détaillée de 2009 sur les approches de géoingénierie marine fonctionnait encore lorsque nous les avons examinées en 2018. En revanche, les documents universitaires et intergouvernementaux de cette époque sont faciles à trouver.

Encore une fois, les raisons en sont obscures, mais pourraient inclure un financement insuffisant, des préoccupations en matière de confidentialité concernant la divulgation des détails des méthodes et le maintien des droits de propriété sur les technologies. Certains scientifiques craignent que même le lancement de recherches en géoingénierie ou la publication de résultats ne conduisent à déployer des approches insuffisamment étudiées..

Cependant, il est essentiel que les recherches fassent l'objet de recherches approfondies, soient discutées ouvertement et rendues disponibles, comme le montre l'approche de la géoingénierie la plus étudiée, la fertilisation du fer dans les océans. Une grande partie du travail s’appuie sur la biogéochimie des océans et comprend des expériences en laboratoire, des études pilotes dans l’océan Austral et la modélisation sur des bassins océaniques. Toute cette activité a montré que la méthode ne fonctionnerait pas comme prévu. La fertilisation de 1 000 kilomètres carrés de la partie supérieure de l'océan augmenterait la croissance du phytoplancton mais pourrait avoir des effets secondaires alarmants. Par exemple, les algues qui coulent pourraient libérer du méthane, un gaz à effet de serre beaucoup plus puissant que le CO₂.

Cet ensemble de recherches a convaincu les décideurs d’intervenir. En 2008, les parties à la Convention des Nations Unies sur la diversité biologique ont décidé volontairement d'empêcher la réalisation d'expériences de fertilisation au fer à grande échelle dans les océans sans évaluations scientifiques des risques, contrôles et réglementations (voir). En 2013, le protocole de Londres a ajouté des amendements juridiquement contraignants visant à réglementer la fertilisation du fer dans les océans, mais ils ne sont pas encore entrés en vigueur.

Aucune autre méthode de géoingénierie marine n’a été suffisamment poussée pour imposer une réglementation similaire. Cependant, des techniques telles que l'alcalinisation des océans auront probablement des impacts à grande échelle similaires à ceux de la fertilisation par le fer.. Les modèles mettent en évidence des problèmes potentiels avec d’autres méthodes: des simulations ont révélé, par exemple, que le pompage d’eaux froides riches en nutriments à la surface du Pacifique pourrait abaisser la température de l’air sus-jacent et aider à refroidir la planète, mais aux dépens de la création d’un vaste zone pauvre en oxygène qui menacerait la pêche.

La voie à suivre

Alors que les dangers climatiques augmentent, la géoingénierie marine a besoin d'un ensemble de preuves pour guider la recherche et la réglementation. Nous suggérons que la Convention-cadre des Nations Unies sur les changements climatiques ou le Conseil international de la science jouent un rôle moteur en encourageant quatre étapes.

Premièrement, pour établir les fondations, les chercheurs doivent identifier et combler les principales lacunes en matière de connaissances.. Il est possible de répondre à de nombreuses questions de base avec un financement minimal en laboratoire et sans nouvelle législation. Par exemple, les poudres minérales vont-elles rendre l'eau de mer moins transparente ou vont-elles entrer dans la chaîne alimentaire, comme l'ont fait de minuscules morceaux de plastique? De combien les mousses réfléchissantes à la surface vont-elles réduire la photosynthèse? Combien de temps les mousses dureront-elles et comment le vent affectera-t-il leur propagation?

Une banque partagée de modèles standard des océans, similaires à ceux utilisés par le GIEC pour assurer un consensus entre les modèles climatiques, devrait être développée par le biais d'initiatives telles que le projet de comparaison du modèle d'élimination du dioxyde de carbone (voir). Les liens devraient être resserrés entre les modélisateurs océaniques et les communautés de recherche connexes telles que (Surface Ocean Lower Atmosphere Study), qui a organisé en avril un atelier sur ce sujet à Sapporo, au Japon.

Tous les résultats doivent être publiés dans des revues et des dépôts archivés. Des normes doivent être élaborées pour rapporter les détails des méthodes, afin que les études puissent être répétées ou comparées dans diverses conditions.

Deuxièmement, les avantages et inconvénients potentiels de chaque méthode de géoingénierie doivent être évalués et classés. Un tel portefeuille, mis à jour au fur et à mesure que les preuves s'accumulent, devrait être détenu par une organisation internationale telle que le GESAMP. Les avantages devraient inclure la preuve d'une élimination efficace et permanente du CO₂ avec des effets secondaires minimes. Les inconvénients peuvent inclure des difficultés imprévues dans l’extension de la technologie et des conséquences néfastes imprévues, telles que l’accroissement des populations de certaines espèces de phytoplancton toxiques par la fertilisation du fer par les océans..

Troisièmement, les chercheurs et les décideurs devraient élaborer des critères scientifiques pour évaluer les risques et concevoir un ensemble de tests que les expériences doivent réussir avant d’être autorisées. Celles-ci devraient englober les conséquences prévues et imprévues du travail, ainsi que la propagation du risque, à mesure que des recherches plus ambitieuses sont menées – par exemple, lorsqu'une étude pilote dans une fiole de laboratoire se déplace progressivement vers d'autres environnements clos (tels qu'un environnement à grand volume). incubateur) puis en pleine mer. Les décideurs devront choisir les méthodes qui mériteraient un examen plus approfondi et celles qui devraient être considérées comme irréalisables ou risquées de manière inacceptable.

Quatrièmement, si ces tests sont réussis, la recherche et la réglementation doivent être menées en parallèle. Le protocole de Londres est un bon point de départ pour la gestion des interventions dans les océans. Les chercheurs et les décideurs devront concevoir un cadre adaptatif permettant de rassembler, d'évaluer et de traiter les données factuelles pour toutes les approches de géoingénierie candidates, y compris les méthodes marines. La gouvernance de la recherche doit reposer sur un large éventail de résultats. Les ressources peuvent ensuite être ciblées sur les domaines les plus prometteurs.

Des formes de gouvernance adaptatives centrées sur la recherche et l'innovation responsables ont été appliqués à d'autres technologies émergentes, telles que la biologie synthétique et la nanotechnologie. Une approche similaire pour la géoingénierie permettra aux scientifiques de proposer un sous-ensemble d'approches scientifiquement valables pouvant être examinées sous un angle juridique, socio-économique et géopolitique au cours des prochaines années.