Un des grands problèmes de notre époque est le réchauffement climatique dû aux émissions de gaz à effets de serre.
En effet, le principal produit de rejet de notre civilisation, le dioxyde de carbone (CO2) est, à notre grand malheur, également un important gaz à effet de serre.
Le CO2, par sa nature de gaz à effet de serre, piège les rayons infrarouges émis par la terre (et autrement libérés dans l’espace), ce qui réchauffe le climat. Le CO2 n’est ni le seul gaz à effet serre, ni le plus important (qui est l’eau), et pas le plus puissant non plus. Mais il est l’un des plus tenaces et le seul sur lequel nous pouvons agir. De plus, si le climat se réchauffe trop à cause du CO2, les autres gaz tels que l’eau ou le méthane augmentent également, par effet collatéral.
Nous produisons environ 50 milliards de tonnes de CO2 chaque année et à ce jour environ 35 % du CO2 atmosphérique est d’origine humaine. À ce niveau, des effets se font ressentir, en premier lieu le réchauffement climatique (qui lui-même produit ses propres effets).
Les êtres vivants, nous inclus, se sont développés et habitués à un climat bien précis. Si l’on ajoute seulement quelques degrés, la météo change, le niveau des océans change, les courants marins régulant la température et le niveau d’oxygénation de l’eau changent… Les conséquences sont très nombreuses et notre civilisation, notre espèce, court un danger d’extinction non nul.
Comment endiguer cela ? Cet article propose quelques idées.
Je ne vais pas parler des solutions à appliquer en tant qu’individu et au quotidien aujourd’hui, ni de solutions techniques, mais plutôt des solutions conceptuelles, dans de grandes lignes, que notre espèce, ses connaissances scientifiques et son génie pourraient mettre en place face à ce problème, à plus ou moins long terme.
Solutions par action directement sur nos émissions
Une façon de gérer le problème est d’agir directement sur la pollution au CO2. Ça semble aujourd’hui le plus simple à mettre en place et la plus logique des actions.
Arrêter ou réduire nos émissions de CO2
La première solution face à un taux trop élevé de CO2 dans l’atmosphère et par notre faute serait d’arrêter d’en émettre, ou d’en émettre beaucoup moins, de façon qu’à terme les absorptions par les végétaux ramènent le CO2 à un niveau naturel.
Ce que nous avons émis jusqu’à maintenant, nous l’avons fait depuis le début de « l’ère industrielle », soit environ depuis 200 ans. Si nous stoppions tout aujourd’hui, le niveau de CO2 reviendra à un niveau « normal », ou « préindustriel » en quelques siècles également. C’est une bonne chose (un retour est encore possible), mais cela prendra du temps durant lequel ce CO2 continuera son action sur l’effet de serre, l’acidification des océans, etc. et leurs conséquences : dérèglement climatique, perte des glaciers, destruction des coraux et des écosystèmes…
Beaucoup de mal a déjà été fait, mais tout arrêter reste une solution simple à imaginer et qui pourrait évidemment limiter la casse à long terme.
Bien sûr, si l’on arrête toute émission aujourd’hui par un arrêt immédiat de l’exploitation des énergies fossiles, il faudra mettre en place des solutions énergétiques viables, décarbonées, disponibles, et qui répondent à nos besoins comme le font actuellement les énergies fossiles.
Ce ne serait pas simple, probablement cher, mais pas impossible techniquement.
Absorber puis stocker nos émissions
Une autre idée serait de capturer tout le CO2 émis : en somme, on brûle le pétrole pour fournir de l’énergie, ça libère du CO2 dans l’air, mais pour compenser, on va également capturer du CO2, en quantités égales à ce qu’on émet.
Si le bilan carbone est nul, alors on peut continuer à utiliser le pétrole : le réchauffement climatique ne sera pas un problème.
Par contre que faire de tout le CO2 ?
Cinquante milliards de tonnes de CO2 à stoker, chaque année, ce n’est pas rien : ça fait 7 tonnes de CO2 par humain, par an.
Bien sûr, les arbres et la végétation au sens large, et surtout le phytoplancton dans les océans, font déjà tout ça gratuitement. Mais nos émissions sont tellement énormes que le règne végétal est déjà à la peine. De plus, l’augmentation du taux de CO2 dans l’air a d’autres effets qui en réduisent l’absorption par les plantes, et ceci sans même prendre en compte le fait que l’on défriche des forêts à longueur de temps…
Ce sont d’autres problèmes cependant, mais qu’il faudra résoudre si l’on en vient à capturer puis stocker du CO2 à très grande échelle en vue de compenser nos émissions.
Recycler le CO2
Une bonne partie du CO2 est émise par les transports : camions, avions, bateaux, voitures… Des technologies existent ou sont à l’étude pour les remplacer par des solutions décarbonées, en particulier l’électrique.
Si ce n’est pas 100 % propre, ça l’est si l’on ne considère que la question du CO2.
Problème : les carburants fossiles qui sont la source d’énergie de ces véhicules sont à l’heure actuelle, nettement plus pratique à l’emploi et bon marché que l’électricité.
Une solution pourrait alors être de rester sur les carburants liquides pour les véhicules… à condition de le produire sans émettre de CO2. Si l’on y parvient, alors on arrête une partie du problème.
Les biocarburants sont du carburant (principalement de l’alcool, le bioéthanol, ou de l’huile, du biogazole) issu de plantes, et donc à partir d’énergie solaire et de CO2 atmosphérique (le principe de la croissance d’une plante).
Si aujourd’hui le bilan carbone n’est pas totalement neutre (il faut défricher des arbres, semer les plantes, les récolter, les traiter, etc. ce qui consomme en soi de l’énergie pas propre), on s’en approche et l’idée est à améliorer.
On peut aussi espérer voir naître d’autres solutions à la fois viables et faciles d’emploi comme les carburants fossiles tout en étant propres comme l’électrique. Dans tous les cas, il est question ici de produire des carburants classiques à partir de sources propres de façon à avoir un bilan carbone neutre.
Pour autant, ceci ne résoudra pas les problèmes liés aux émissions des voitures en centre-ville, mais c’est là un autre problème. Un des avantages aussi c’est que ce nouveau combustible sera compatible avec toutes les installations actuelles, ce qui est une bonne chose sur le court terme.
Il s’agit, en résumé, de recycler notre déchet.
Actions sur les conséquences plutôt que les causes
Les solutions précédentes traitent le problème à la source : on émet trop de CO2, donc on cherche à empêcher son accumulation dans l’atmosphère.
Dans les solutions qui suivent, on va chercher à agir sur les conséquences plutôt que sur la cause. Ainsi, le réchauffement climatique est la conséquence du surplus de CO2 dans l’air, mais au lieu de réduire les émissions, on va réduire le réchauffement d’une autre manière.
Bloquer le rayonnement solaire avec des panneaux orbitaux
La Terre reçoit du Soleil plus d’énergie qu’elle n’en rayonne. Par conséquent, sans Soleil, pas d’effet de serre et il ferait plus froid à la surface de la planète.
Une façon de faire ça, c’est d’installer des panneaux géants dans l’espace, entre la Terre et le Soleil. Idéalement, on les placerait au niveau du point de Lagrange 1, noté L1.
Les points de Lagrange sont des points dans l’espace entre deux astres où la gravitation d’un des astres égale la gravité de l’autre, ou plus généralement ou le bilan des forces dans le référentiel des deux astres est nul.
Ainsi, si l’on a deux astres de masse égale gravitant l’un autour de l’autre, pile entre les deux se trouve un point, noté L1 où la pesanteur est nulle : si on s’y place, on ne tombera ni vers l’un, ni vers l’autre des deux astres.
En tout, il y a 5 points de Lagrange, notés de L1 à L5, à divers endroits sur l’axe passant par les deux astres ou sur leur orbite. Le plus intéressant est le point L1, situé entre les deux astres.
Dans le cas du système Terre-Soleil, un gigantesque panneau ou voile semi-transparent situé au point L1 bloquerait la lumière solaire et ferait de l’ombre à la Terre.
Il n’y a pas besoin de bloquer toute la lumière : 0,2 % suffirait. Mais cela nécessite tout de même une mégastructure plus grande que tout ce que nous avons construit à ce jour. Vu ses dimensions, il faudra également tenir compte de son échauffement (toute l’énergie bloquée doit être évacuée) et de la pression des vents solaires, si l’on ne veut pas que le panneau s’envole.
Idéalement, on pourrait recouvrir cette structure de panneaux solaires et même capturer l’énergie bloquée.
Il faut cependant noter qu’une telle entreprise ne sera pas sans conséquences. En particulier, cela aura un effet sur la croissance végétale. Les plantes ont besoin de lumière, mais si l’on bloque de la lumière, leur croissance sera réduite.
Si bloquer 0,2 % de la lumière ne semble pas énorme, il faut se dire que cela suffirait à annuler le réchauffement climatique (et ses effets). Si maintenant les plantes devaient pousser 0,2 % moins vite, cela représente des centaines de millions de tonnes de CO2 que les végétaux ne consommeront pas !
Il ne faut pas oublier que le climat et les écosystèmes sont très fragiles et chaotiques : une petite variation dans un des paramètres et c’est l’ensemble de la planète qui se déstabilise.
Bloquer le rayonnement solaire avec des aérosols
Bien que je parle ci-dessus de « panneaux », un simple nuage de poussières et d’aérosols envoyés dans la haute atmosphère suffirait : du moment qu’assez de lumière est bloquée.
Cette idée réplique les conditions climatiques consécutives aux épisodes de volcanismes, qui rejettent des kilomètres cubes de poussières et d’aérosols dans l’atmosphère. Les plus grandes éruptions de l’histoire, même récente, ont montré que la température moyenne de la planète pouvait perdre jusqu’à 4 °C suite à une seule éruption. L’histoire a montré qu’un grand nombre de famines pouvaient être directement imputées au volcanisme : on parle alors d’hiver volcanique. Évidemment, il ne s’agit pas d’aller jusqu’à là non plus.
Concernant les aérosols, bien qu’il n’y ait pas de gaz « anti-effet de serre », il existe des gaz qui absorbent ou bloquent la lumière du Soleil en haute altitude. L’ozone le fait pour les UV, mais le soufre peut bloquer tout le spectre lumineux.
Cette forme de géo-ingénierie est actuellement activement à l’étude et des recherches financées par Harvard et la NASA, bien que des effets secondaires peuvent être néfastes à leur tour.
En fait, les aérosols peuvent provenir de n’importe où. Utiliser des gaz terrestres est à notre portée. Mais si l’on voulait aller plus loin (beaucoup plus loin), l’on pourrait pulvériser un astéroïde et envoyer ça dans l’atmosphère. Bien-sûr, cela demande un niveau d’ingénierie plus avancé, mais au fond ce n’est pas difficile : on prend un astéroïde, on le place en orbite de la Terre et on le réduit en sable.
Si l’on envoie, de temps à autre, un astéroïde pulvérisé sur Terre, cela pourrait fonctionner, au moins un temps. En plus de ça, si l’astéroïde est plein d’or, de métaux divers et d’autres ressources, on pourra même espérer récupérer ces ressources !
Dévier le rayonnement solaire
Une solution alternative au blocage du rayonnement solaire dans l’espace ou dans l’atmosphère, c’est de le dévier. On pourrait envoyer des essaims de ballons dirigeables munis de miroirs. Le rayonnement sur les miroirs peut alors être envoyé soit sur des stations au sol, soit sur des concentrateurs solaires en orbite, afin de récupérer l’énergie de façon utile (au lieu de la perdre directement en infrarouge en réchauffement de la planète).
Les concentrateurs solaires existent bel et bien au sol. Les avoir dans le ciel n’est donc pas impossible.
Aussi faut-il préciser qu’un ballon dirigeable qui monte dans en l’air ne monte pas indéfiniment. C’est la poussée d’Archimède qui pousse le ballon, moins dense que l’air, vers le haut. Or, l’air se raréfie avec l’altitude et la densité diminue. Il arrive donc un moment dans l’ascension du ballon où sa densité égale celle de l’air et où il maintiendra naturellement son altitude.
À part pour les ajustements et les orientations dans l’espace, il n’y aura donc pas besoin d’énergie pour maintenir le dispositif en l’air.
Réduire la puissance du Soleil
Parmi les grands projets d’une civilisation très puissante (au moins de niveau 2 sur l’échelle de Kardashev), figure l’ingénierie stellaire.
Comme la géo-ingénierie correspond à la modification d’une planète (entrailles, surfaces, relief, atmosphère), l’ingénierie stellaire désigne les opérations affectant les étoiles : changement de composition, de masse, de type…
Une des opérations de cette science est de réduire la masse de l’étoile. Les bénéfices sont nombreux : une étoile moins grosse rayonne moins d’énergie et brûle son hydrogène moins rapidement. Pour résoudre le réchauffement climatique, c’est donc pas mal, et cela nous donne en plus quelques milliards d’années supplémentaires avant que le Soleil ne devienne une géante rouge.
Ceci étant dit, si notre civilisation en vient à avoir la puissance nécessaire pour modifier le Soleil, elle aura depuis très longtemps toute la puissance nécessaire pour modifier la composition de la Terre et de son atmosphère, et en tout cas trouve une, voire plusieurs, solutions énergétiques alternatives aux énergies fossiles responsables du CO2. Cela ne fait absolument aucun doute.
Éloigner la Terre du Soleil
Alternativement à la réduction de la masse du Soleil pour en réduire le rayonnement, on peut éloigner la Terre du Soleil, en la déplaçant sur une orbite plus éloignée.
Le résultat concernant le réchauffement climatique sera identique : si l’on s’éloigne du Soleil, le rayonnement reçu sera un peu plus faible.
À noter que si l’on éloigne la Terre du Soleil, mais aussi si l’on réduit la masse de ce dernier, il faudra faire attention car cela aura des conséquences sur la stabilité gravitationnelle des orbites des autres planètes, et cela risque de chambouler toute la mécanique céleste. Un exemple de conséquence pourra être par exemple la déviation d’un certain nombre d’astéroïdes de la ceinture d’astéroïdes vers le système solaire interne.
Heureusement, on peut espérer que si l’on est une civilisation de type 2 sur l’échelle de Kardashev, et si l’on déplace la Terre, modifier la stabilité du système solaire ne sera pas trop un problème non plus : dévier un astéroïde sera autrement plus simple que déplacer une planète.
Mieux, il pourrait même que nous tirions profit de ces éventuels déplacements « gratuits » d’astéroïdes, en s’en servant comme base, ou en captant ceux qui s’approchent de la Terre pour les miner.
Conclusion
Comme vous voyez, si le CO2 est effectivement un gros problème, les solutions possibles ne manquent pas, à commencer par la recherche (déjà très active) pour en émettre moins ou pour réduire les conséquences du CO2, principalement le réchauffement du climat.
Certaines méthodes demandent une technologie que nous n’avons pas encore, mais elles ont le mérite d’exister tout de même, et même si elles devaient ne jamais exister en vrai, peut-être est-il possible de simuler tout ça ou utiliser ces concepts en science-fiction.
Ressource
Cet article est fortement inspiré de la vidéo intitulée Climate Change Mitigation: Near Term Solutions, par Isaac Arthur.
