par Charles-François de Lannoy, Bassel A. Abdelkader et Jocelyn Riet, La conversation
Afin de lutter contre les effets catastrophiques du réchauffement climatique, nous devons accélérer les efforts de réduction des émissions de carbone et étendre rapidement les stratégies visant à éliminer le dioxyde de carbone (CO2) de l’atmosphère et des océans. Les technologies permettant de réduire nos émissions de carbone sont matures ; celles visant à éliminer le carbone de l’environnement ne le sont pas et nécessitent un soutien solide de la part des gouvernements et du secteur privé.
Seulement 45 pour cent des émissions de dioxyde de carbone restent dans l’atmosphère ; le reste est absorbé en deux cycles : 1) le cycle biologique du carbone stocke le CO2 dans la matière végétale et les sols, et 2) le cycle aqueux du carbone absorbe le CO2 de l’atmosphère vers les océans. Chacun de ces cycles représente respectivement 25 pour cent et 30 pour cent du CO2 émis.
Le CO2 qui se dissout dans les océans réagit pour former des produits chimiques qui augmenter l’acidité des océans. La dissolution des minéraux des roches le long des côtes agit pour contrebalancer cette acidité, dans un processus appelé altération géologique, mais l’augmentation extrême du taux et du volume des émissions de CO2, en particulier au cours des 60 dernières années, a largement dépassé le taux d’altération géologique, entraînant une augmentation de 30 pour cent de l’acidité des océans.
À mesure que les océans s’acidifient, des millions d’espèces marines et des écosystèmes entiers, en particulier les récifs coralliens, seront incapables de s’adapter.
Nous écrasons les systèmes de rééquilibrage naturel de la Terre et nuisons ainsi à ses écosystèmes. Nos récents travaux à l’Université McMaster et à l’Université de Toronto, soutenus par l’Initiative Carbon to Sea, ont tenté de relever ces défis.
Le défi à venir
La bonne nouvelle est qu’il est possible de rééquilibrer le pH des océans grâce à un processus appelé amélioration de l’alcalinité des océans (OAE). De plus, ce rééquilibrage encouragera également l’absorption de CO2 supplémentaire de l’atmosphère. En restaurant soigneusement et continuellement l’alcalinité des océans, il est possible de lutter simultanément contre l’acidification des océans et les concentrations excessives de CO2 atmosphérique.
L’approche la plus évidente serait de ajouter des minéraux alcalins finement broyés dans l’océan pour abaisser directement l’acidité de l’eau. Cependant, l’ampleur à laquelle ces processus devraient être mis en œuvre est stupéfiante.
Par exemple, nous estimons qu’il faudrait ajouter dans les océans chaque année l’équivalent d’environ huit mille bâtiments de l’Empire State en substance alcaline à partir du milieu du siècle pour atteindre les objectifs d’émissions du GIEC. Il est évident que cette technique ne peut pas être la seule solution.
Nous pensons qu’une approche électrochimique utilisant une énergie décarbonée est l’un des meilleurs moyens de lutter contre l’acidification des océans. Utilisation d’un processus appelé électrodialyse à membrane bipolaire (BMED), l’acidité de l’eau de mer est éliminée directement sans ajout d’autres substances. Cette technologie ne nécessite que de l’eau de mer, de l’électricité et des membranes spécialisées.
La simplicité et la modularité inhérentes à la technologie BMED permettent une méthode flexible, évolutive et potentiellement rentable d’élimination du dioxyde de carbone.
Construire à grande échelle
En 2015, avec une équipe de chercheurs du Palo Alto Research Center et de X Development, nous construit et testé un système BMED à petite échelle. Ce système Bien travaillé et s’avère très prometteur lorsqu’il est associé aux installations existantes telles que les usines de dessalement.
Nous avons identifié ses principales limites technologiques, mais entre 2015 et 2017, les crédits carbone et les incitations en faveur des technologies liées au changement climatique étaient insuffisants et le projet a été abandonné. Aujourd’hui, le climat économique et physique a changé.
Sur le plan économique, tant les crédits d’impôt prévus par l’Inflation Reduction Act (IRA) aux États-Unis que la augmentation de la taxe sur le carbone sans incidence sur les revenus au Canada renforcent la viabilité économique des technologies de réduction du dioxyde de carbone.
De plus, les récents événements climatiques extrêmes de l’année dernière, depuis les incendies de forêt massifs au Canada jusqu’aux mois les plus chauds jamais enregistrés en passant par les températures de la mer les plus chaudes jamais mesurées, choquent les gens et les font prendre conscience des réalités flagrantes du changement climatique et accroissent la demande de solutions réelles. La technologie BMED fait partie de ces solutions.
La technologie BMED est limitée en partie par les membranes spécialisées disponibles dans le commerce. De plus, ces membranes représentent une part importante (environ 30 %) du coût d’investissement et ont une durée de vie courte. susceptible de se dégrader.
Nos travaux visent à développer des membranes ultra-minces évolutives à utiliser dans un processus BMED modifié, tout en identifiant également des conditions opérationnelles efficaces, des couplages industriels optimaux et des emplacements mondiaux idéaux pour mettre en œuvre de manière rentable cette technologie OAE dans le monde.
Les membranes ultrafines extrairont l’acidité plus efficacement que les membranes commerciales existantes, tandis que leur technique de fabrication et leur utilisation optimale réduiront considérablement leurs coûts de production et d’exploitation.
Développer un BMED rentable Les systèmes ouvriront la voie à une OAE économiquement viable.
Un optimisme prudent
Récemment, plusieurs start-up ont été créées, comme Carbone reflux, MerO2 et Vesta– qui ciblent l’élimination du dioxyde de carbone des océans grâce à l’OAE.
Nous encourageons une communication ouverte sur les progrès et les défis auxquels l’OAE est confronté avec le public, les instituts de recherche, les gouvernements et le secteur privé afin d’accélérer les solutions aux défis de l’OAE.
En particulier, nous devons évaluer l’impact du réajustement de l’alcalinité de l’eau de mer sur les écosystèmes marins tout en développant et en mettant en œuvre des systèmes fiables pour mesurer, signaler et vérifier la quantité nette d’acidité et de carbone éliminée.
Parallèlement, nous devons également identifier les emplacements optimaux de déploiement à grande échelle où l’OAE peut être mis en œuvre de manière sûre et efficace.
Ces considérations font l’objet de recherches par divers groupes, mais un soutien bien plus important est nécessaire pour examiner et faire évoluer rapidement cette technologie.
Pour surmonter les défis technologiques et les incertitudes environnementales, le soutien des gouvernements, des industries, des organisations à but non lucratif et du capital-risque doit être massivement étendu et consacré à la validation minutieuse et responsable de la mise en œuvre à grande échelle des technologies OAE dans le monde.
Cet article est republié à partir de La conversation sous licence Creative Commons. Lis le article original.