Qu’est-ce qu’un puits de carbone ?

Un puits de carbone est une sorte de réservoir permettant de stocker du CO2. Pour cette raison, les puits de carbone sont devenus incontournables : programmes politiques, stratégies RSE... Le sujet est omniprésent. Tantôt levier de lutte contre le changement climatique, tantôt objet de préoccupation pour les défenseurs de l'environnement, il fait aussi débat.

Mais qu'est-ce qu'un puits de carbone ? Comment fonctionne-t-il ? Et pourquoi ces puits de carbone font-ils l'objet d'une telle attention ?

Puits de carbone, définition

De façon schématique, un puits de carbone est un réservoir. Qu'il repose sur un système naturel ou artificiel, un puits de carbone est capable de stocker le carbone atmosphérique.

En d'autres termes, les puits de carbone permettent de limiter la concentration de dioxyde de carbone (CO2) au sein de notre atmosphère. Or, le surplus de gaz à effet de serre relâché (gaz parmi lesquels on trouve le CO2) est en partie responsable du réchauffement climatique.

Pour la petite histoire, c’est à l'occasion du Protocole de Kyoto (en 1997) que la notion de "puits de carbone" a été évoquée pour la première fois.

Comment fonctionnent les puits de carbone ?

Le fonctionnement d'un puits de carbone dépend de sa nature. Il existe deux types de puits de carbone : les puits de carbone naturels et les puits de carbone artificiels. Cependant, au sein même de chacune de ces catégories, les puits de carbone ne reposent pas nécessairement sur des mécanismes identiques.

Les puits de carbone naturels

Les puits de carbone naturels sont des écosystèmes. Parmi eux, on retrouve notamment :

• les océans ;
• les forêts ;
• les tourbières et les marais côtiers.

Les forêts

Le fonctionnement des forêts en tant que puits de carbone repose sur la photosynthèse. Cette dernière constitue par ailleurs le principal mécanisme de séquestration du carbone atmosphérique.

Dans son cadre, l'énergie solaire est utilisée pour fixer le CO2 sous forme de matière organique. Dans le cas spécifique des forêts, l'arbre absorbe et conserve le carbone. "En contrepartie", il rejette de l'oxygène. Ainsi, la composition chimique d'un arbre compte pas moins de 50 % de carbone.

De fil en aiguille, cette biomasse organique devient un gigantesque stock de carbone. Malheureusement, qu'un arbre meurt de façon naturelle, fasse les frais de la déforestation ou périsse dans un incendie, le résultat est le même : le CO2 stocké est relâché dans l'atmosphère. Un problème de taille, à l'heure où la quantité de gaz à effet de serre présente en son sein s'avère d'ores et déjà excessive.

Un chiffre ? 14 % des émissions annuelles françaises de gaz à effet de serre sont séquestrées par les forêts (soit 63 millions de tonnes de CO2).

Les océans

En tant que puits de carbone, nos océans captent et stockent le CO2 via l'interaction entre deux processus distincts : un processus d'ordre physique et un processus d'ordre biologique.

Le premier processus repose sur la solubilité du dioxyde de carbone dans l’eau. Concrètement, le CO2 atmosphérique se dissout dans l’océan de manière totalement naturelle. Détail important : la dissolution du CO2 est favorisée à basse température. Or l’eau froide étant plus dense - plus lourde donc - elle entraîne par le fond le CO2 dissous.

Second processus : la photosynthèse opérée par le phytoplancton. En bref, le CO2 est absorbé par ces algues microscopiques, qui le transforment en matière organique, mais aussi en dioxygène (O2). Et les chiffres sont édifiants : à lui seul, le plancton génère plus de 50 % de l’oxygène planétaire. De plus, il se trouve à l'origine de la formation des roches sédimentaires présentes au fond de nos océans, où il tombe naturellement tout en contribuant à séquestrer ce fameux dioxyde carbone à des profondeurs abyssales.

Les tourbières et les marais côtiers

Les tourbières et les marais côtiers sont tous deux considérés comme des zones humides. La définition des zones humides, cependant, peut varier.

Selon la Convention de Ramsar (1971) : « les zones humides sont des étendues de marais, de fagnes, de tourbières ou d’eaux naturelles ou artificielles, permanentes ou temporaires, où l’eau est stagnante ou courante, douce, saumâtre ou salée, y compris des étendues d’eau marine dont la profondeur à marée basse n’excède pas six mètres ». Le site de l'Encyclopédie de l'environnement estime en tout cas que ces zones constituent une "interface entre les écosystèmes terrestres et les écosystèmes proprement aquatiques et sont fortement intriquées avec eux".

Colonisées par la végétation, les tourbières stockent 75 % du carbone de l’atmosphère et 30 % du carbone de nos sols. Problème : elles représentent seulement 3% des terres émergées, et ces zones sont en voie de disparition.

NB : On entend souvent que les tourbières sont fortement émettrices en méthane. Et c'est vrai : elles représentent 20 à 40 % des émissions de méthane dans le monde. Néanmoins, leur potentiel absorbant en termes de CO2 est tel qu'elles constituent malgré tout de puissants alliés dans la lutte contre le réchauffement climatique.

Les puits de carbone artificiels (ou puits de carbone technologiques)

Les puits de carbone artificiels sont des dispositifs technologiques créés par la main de l'Homme. On parle de "Captage et Stockage géologique du CO2" (ou CSC, voire CCS en anglais).

Concrètement, on "fixe" le CO2, pour ensuite l’injecter dans des réservoirs géologiques étanches enfouis sous terre. Appliquée à une centrale biomasse ou à une usine de bioéthanol, cette technique est désignée sous le terme de "bioénergie avec CSC" (BECSC, ou BECCS).

Le procédé applicable au CSC est composé de trois étapes : le captage, le transport et le stockage. D'après l'ADEME, la durée moyenne d’un projet CSC est de 20 ans. En 2020, 19 projets CSC étaient opérationnels à l’échelle industrielle, pour un total de 23 MtCO2 stockées par an.

Le Direct Air Carbone Capture and Storage (DACCS), lui, vise à capter le CO2 dans l’air ambiant. Pour l'heure, cette technologie apparaît cependant peu mature et peut-être insuffisamment rentable.

Il n'existe pas un débat autour des puits de carbone, mais plusieurs. Grosso modo, nous pourrions les réduire à deux principales thématiques : la protection des puits de carbone, et l'utilisation des puits de carbone.

La protection des puits de carbone

Le débat autour de la protection se rapporte évidemment aux puits de carbone dits "naturels". Pour lutter contre le réchauffement climatique, ces derniers constituent de véritables alliés.

Pour cette raison, nombreux sont ceux qui souhaitent voir les puits de carbone naturels protégés. Hélas, le fait est que ceci n'a rien d'une évidence. À titre d'exemple, si la déforestation en Amazonie ralentit (- 22,3 % sur un an en 2023), 9 001 km2 de forêt tropicale ont tout de même été détruits entre août 2022 et juillet 2023. Ce à quoi il faut ajouter les dégâts provoqués par la sécheresse et les incendies. Selon le journal Le Monde, "l’Institut spatial a décompté près de 3 900 départs de feu dans l’Amazonas au mois d’octobre".

L'utilisation des puits de carbone

Au regard de l'urgence climatique, il apparaît évident que les puits de carbone naturels ne suffiront pas. De même, si réduire le niveau de nos émissions de gaz à effet de serre est indispensable, l'ampleur et la difficulté de la tâche sont telles que le recours aux puits de carbone artificiels semble inéluctable.

Or le recours aux puits de carbone artificiels pose question, tant sur le plan opérationnel que moral.

À cela il faut ajouter que les risques induits par les puits de carbone artificiels sont réels. Ainsi que le soulignait le journal Les Échos en 2022, "réinjecter du CO2 dans le sol n'est pas anodin - même si la nature du gaz, inerte, non inflammable et non explosif, limite les risques".

Parmi les principaux sujets d'inquiétude : la sismicité induite, la contamination de nappes phréatiques et la fuite du CO2 en direction de l'atmosphère. Si des mesures préventives et l'instauration de réseaux de surveillance adaptés pourraient permettre de réduire ces différents risques, elles doivent impérativement faire l'objet d'une étude approfondie.

Les puits de carbone naturels sont nos alliés. Malheureusement, nous avons déjà abusé de leur soutien en matière de lutte pour la réduction de nos émissions. En cause : la saturation de nos puits de carbone, qui souffrent non seulement du surplus d'émissions présentes au sein de notre atmosphère, mais aussi des effets du changement climatique.

Et les résultats sont là : en 2022, la forêt et les sols ont séquestré 16,9 millions de tonnes équivalent CO2 (MtCO2e) sur les 41 MtCO2e prévus par la France. Il y a dix ans, nos forêts absorbaient deux fois plus de CO2 qu'aujourd'hui. Et il y a tout lieu de penser que les choses ne vont pas s'arranger : incendies, sécheresses, maladies diverses... Les forêts souffrent.

Elles ne sont d'ailleurs pas les seules : nos océans sont mal en point, eux aussi. Ces dernières décennies, environ 30 % du CO2 supplémentaire généré par l'activité humaine a été absorbé par nos océans. Et si cet état de fait a permis de ralentir le réchauffement climatique, le mécanisme est en train de se gripper. Outre les conséquences dramatiques observées et à venir sur la biodiversité marine, cet engrenage pourrait venir altérer la propension des océans à jouer leur rôle de pompe à carbone.

Les entreprises s'intéressent de plus en plus au sujet de la compensation carbone (ou contribution carbone), en vue de remédier à la problématique de leurs émissions résiduelles. Or, nombre de projets de contribution carbone visent à protéger les puits de carbone ou soutenir leur renforcement. Une démarche a priori louable, voire essentielle. Pour les experts du GIEC notamment, l'urgence climatique est telle que nous ne pourrons pas lutter efficacement contre le réchauffement sans compensation carbone.

Problème : les projets de compensation carbone sont régulièrement sujets à polémique. En cause ? La question de la pertinence et de l'efficacité d'une telle démarche. D'une part, comme nous l'évoquions plus haut, beaucoup craignent que le financement de projets de compensation carbone octroient de nouveaux "droits à polluer". D'autre part, il ne faut pas négliger les questions relatives à la réalité du terrain.

Prenons l'exemple d'un projet de reforestation : dans les faits, combien de temps sera-t-il nécessaire pour que les arbres plantés soient véritablement en mesure de "contrebalancer" les émissions résiduelles concernées ? Plus problématique encore, l'enquête parue dans le magazine Science questionne les méthodes d'estimation du bénéfice relatif aux projets de compensation carbone. Si les estimations ne sont pas nécessairement infondées, l'expérience démontre que la méthode employée jusqu'alors doit être revue. De fait, elle aboutit trop souvent à une surestimation du bénéfice obtenu. La proposition de Science : "des scénarios plus transparents et établis par des institutions gouvernementales".

En outre, la compensation carbone peut également relever du greenwashing à l'échelle de l'entreprise soutenant le projet. Ce sera le cas, par exemple, si elle ne s'engage pas dans une solide démarche de décarbonation englobant ses scopes 1, 2 et 3. Ou si le projet de contribution carbone financé ne s'effectue pas dans les règles. Sachez, en effet, qu'une reforestation mal exécutée peut faire plus de mal que de bien. De plus, ainsi que le souligne le magazine Futura Sciences, les projets reposant sur le reboisement sont gravement menacés par la multiplication des sécheresses et des incendies.

On le voit, les avis autour de la contribution carbone sont très partagés, y compris chez les défenseurs de l'environnement. Là où le Réseau Action Climat estime qu'il vaut mieux définitivement s'en détourner, Greenpeace s'aligne sur les recommandations du GIEC et prône un recours raisonné et encadré à la contribution carbone. Ce recours, toutefois, doit impérativement être consécutif à une réduction maximale des émissions de gaz à effet de serre.

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