Cycle du carbone

💨 Le dioxyde de carbone

De tout temps l’atmosphère a été composé de plus ou moins de CO2. Ce gaz à effet de serre (GES) émis de façon naturelle par la respiration des organismes vivants, leur décomposition, les incendies de forêts, les volcans, etc… Il permet de maintenir une température moyenne à la surface de la terre qui profite aux êtres vivants. En fonction des époques la concentration a varié mais toujours de manière très lente. Sur plusieurs milliers ou dizaines de milliers d’années. Cette variation naturelle a influencé les températures à la baisse ou à la hausse. D’autres facteurs sont aussi à l’origine des variations du climat.

Depuis la dernière ère glaciaire, le climat s’est stabilisé de façon exceptionnelle il y a environ 11700 ans. Ce qui a permis à l’homme de développer l’agriculture, l’élevage, de se sédentariser et d’améliorer ainsi son cadre de vie.

De par ses nouvelles activités, de l’ère préindustrielle, l’homme a contribué lentement mais sûrement à l’augmentation de la concentration du CO2 dans l’atmosphère. C’est notamment le cas de l’agriculture, de la cuisson des aliments, du déboisement pour le chauffage et les constructions en bois, etc… Le CO2 émis sur cette période était relativement limité[1] et pouvait rejoindre ses origines sur les siècles suivants car le carbone était extrait de la pédosphère et de la biosphère.

Dès l’ère industrielle, lorsque l’homme a commencé à exploiter le charbon, le pétrole et le gaz naturel (CH4) les émissions de CO2 ont commencé à augmenter beaucoup plus rapidement. A la différence des exploitations existantes déjà à l’ère préindustriel, ces énergies fossiles sont extraites du sous-sol et ne reviennent pas naturellement avant plusieurs dizaines de de millions d’années en l’état. Les quantités extraites sont énormes et viennent s’ajouter aux autres sources de carbones liées à l’activité humaine.

Après la seconde guerre mondiale, les innovations technologiques ont évoluées très rapidement et ont pris de plus en plus de place dans nos modes de vies. En même temps celles-ci nécessitent de plus en plus d’énergie carbonée (fossile) pour l’extraction des matières premières, la fabrication et leurs usages de sorte que nous avons consommé de façon exponentielle sans trop se soucier des impacts environnementaux.

​[1] Le CO2 émis sur la période préindustrielle était malgré tout importante mais bien moindre que la part émise depuis l’ère industrielle.

🏭 Le méthane

L’atmosphère contient aussi du méthane CH4 mais en moindre quantité que le CO2. Toutefois pour un même volume son pouvoir réchauffant est bien plus élevé que le CO2. Aujourd’hui le méthane a un impact moindre mais il inquiète car ses émissions ne cessent d’augmenter notamment par les fuites liées aux installation pétrolières, aux mines de charbon (anciennes et en cours d’exploitation) mais aussi suite à la fonte du permafrost qui s’accélère. Il y a aussi le risque de la fonte des glaces de méthane localisées dans les océans qui se réchauffent. Si l’ensemble du permafrost ainsi que les glaces de méthane des océans devaient fondre l’impact du méthane serait bien plus catastrophique.

⏳ Vitesse de résorption naturelle du CO2 et du CH4

Les durées estimées pour que la moitié d'une quantité émise soit éliminée de l'atmosphère est de :

• CO2 : Environ 100 ans par absorption océanique et par la biosphère. Il s’agit d’une courbe dégressive de sorte qu’après 10.000 ans il en reste encore environ 20% !
• CH4 : 8 à 9 ans principalement par réaction chimique.

✂️ Réduire les GES carbonés de l’atmosphère

Sur base de ces constats on comprend aisément qu’il faille agir rapidement et efficacement pour d’une part limiter les émissions de dioxyde de carbone et du méthane et d’autre part de mettre en place des solutions pour les retirer de l’atmosphère.

• Si l’on s’attaque aux émissions anthropiques de méthane ses effets se feront sentir naturellement en quelques années d’autant plus que son pouvoir des GES est bien plus élevé que celui de CO2 (voir encadré ci-contre).
• La lutte contre le CO2 est complexe, car il est très abondant dans l’atmosphère et la consommation humaine d’énergies fossiles reste élevée.

    -> Dans les 2 cas il faut diminuer le plus rapidement possible les émissions anthropiques. Pour cela il y a 2 leviers :

​  1. La sobriété en consommant moins d’énergie et de biens, en diminuant et optimisant nos déplacements, etc…

​ 2. Le passage aux énergies douces.

 La réduction naturelle du CO2 prend donc de très nombreuses décennies.

Cependant, il existe heureusement de très nombreux leviers. Il s’agit de les mettre en place rapidement pour limiter l’augmentation des températures moyennes et les conséquences qui s’en suivent.

🌳 Solutions de captation et de stockage du CO2

1.       Solutions développées par l’homme

Parmi les milliers de solutions que l’on peut mettre en place il y a les solutions basées sur les technologies de captures et d’enfouissements mais ces solutions sont à leur balbutiement, elles sont marginales, coûtent très chers, consomment elles-mêmes de l’énergie, des métaux et matériaux, etc… et occupent des espaces que l’on pourrait laisser à la nature. Elles sont à ce jour plutôt adaptées aux grosses industries tels que cimentiers, chaufourniers et autres qui ont un taux de CO2 élevée à la sortie des cheminées de combustion qui permettent des rendements de captation correctes.

2.       Solutions naturelles

Une des rares bonnes nouvelles dans ce contexte c’est que la nature permet nombre de solutions pour extraire le CO2 de l’atmosphère. Elles ont prouvé leur efficacité sur des centaines de millions d’années, elles sont faciles à mettre en place, moins coûteuses que les solutions technologiques et répondent entièrement à l’autre catastrophe en cours, à savoir l’effondrement du monde du vivant. Ces solutions apportent aussi énormément de services pour l’homme.

Le vivant est principalement composé de carbone et d’eau. Le favoriser permet de récupérer du CO2 de l’atmosphère pour le stocker dans les êtres vivants et les sols grâce à la photosynthèse. Il agit aussi sur la disponibilité et la qualité de l’eau. La liste suivante, non exhaustive, présente des solutions naturelles avec leurs impacts[1] sur le stockage de CO2 :

• La reforestation et la gestion forestière durable.
• Planter des arbres et arbustes.
• L’agroforesterie.
• L’agriculture de régénération.
• La réduction des intrants chimiques (pesticides, insecticides, fertilisants chimiques, …).
• Les techniques de « non-labour » pour l’agriculture et potagers.
• Plantation des haies.
• Les couverts permanent sur les sols des champs, jardins, vergers et potagers.
• Prairies gérées (équilibre animal).
• La gestion des « déchets[2] » agricoles, horticoles et d’élevage avec un retour au champ, jardins, vergers et potagers.
• La gestion des « déchets[2] » des services de jardinage publiques.
• La renaturation et la protection des zones naturelles existantes.
• La protection et restauration des zones humides.

🚜 Initiative "4 pour 1000" lancée lors de la COP21

En adaptant nos modèles agricoles à l'échelle mondiale, une hausse annuelle de 4 ‰ du carbone dans les sols permettrait de compenser la totalité des émissions mondiales de CO2. Ce levier, à la fois réaliste et puissant, démontre que l'agriculture peut passer de source d'émissions à solution climatique majeure. Ce stockage n'est pas infini car un sol finit par atteindre un nouvel équilibre après 20 ou 30 ans de bonnes pratiques mais cette pratique mérite d’être exploitée vu la capacité à apporter des solutions efficaces sur le moyen terme.

​[1] Les autres services rendus par ses solutions pour l’homme sont développés plus loin dans ce document dans le volet lié à la biodiversité.

​[2] En réalité il ne s’agit nullement de déchets mais d’amendements naturels que l’homme a longtemps considéré comme un déchet.

Illustration des sources anthropiques principales du CO2 (et des GES en général).                          Image générée par IA.                                     

📌 En résumé

Le Dioxyde de carbone (CO2) et le méthane (CH4) sont les GES les plus impactant à ce jour pour lesquels ont doit rapidement agir :

• En réduisant leurs émissions à la source avec des changements de comportements, d’habitudes et en améliorant les émetteurs et en les substituant avec des solutions plus vertueuses.
• En stockant le carbone des GES avec la préservation et la restauration de la nature ainsi qu’avec l’adaptation des techniques agricoles, d’entretien et d’exploitation (terres, bois, forêts, jardins, etc… ). Ainsi un sol ayant été exploité pendant plusieurs décennies en agriculture « conventionnelle » reconvertit à l’agroécologie peut à terme stocker jusqu’environ 450t à l’hectare de CO2 ! C’est sans compter au carbone séquestré dans le vivant qui peut monter jusque 15t de biomasse à l’hectare, soit environ 3t/hectare de carbone (Equivalent de 11t de CO2 stocké dans la biomasse/hectare). Le gain total théorique permettrait de séquestrer à terme 461t/hectare.

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