Atténuer le changement climatique grâce à la restauration des écosystèmes côtiers


L’un des principaux moteurs du changement climatique est l’excès de gaz à effet de serre comme le dioxyde de carbone dans l’atmosphère. L’atténuation du changement climatique au cours du siècle à venir nécessitera à la fois une décarbonation – électrification du réseau électrique ou réduction des transports gourmands en combustibles fossiles – et l’élimination du dioxyde de carbone déjà existant de l’atmosphère, un processus appelé élimination du dioxyde de carbone.

Des chercheurs du Georgia Institute of Technology et de l’Université de Yale proposent une nouvelle voie par laquelle la restauration des écosystèmes côtiers peut capter en permanence le dioxyde de carbone de l’atmosphère. Les herbiers marins et les mangroves – connus sous le nom d’écosystèmes de carbone bleu – capturent naturellement le carbone par photosynthèse, qui convertit le dioxyde de carbone en tissus vivants.

« Les mangroves et les herbiers extraient le dioxyde de carbone de l’atmosphère toute la journée et le transforment en biomasse », a déclaré Chris Reinhard, professeur agrégé à l’École des sciences de la Terre et de l’atmosphère (EAS). « Une partie de cette biomasse peut être enfouie dans les sédiments, et si elle y reste, alors vous venez d’éliminer le dioxyde de carbone de l’atmosphère. »

La restauration de ces écosystèmes pourrait potentiellement bénéficier à la flore et à la faune locales et aider à dynamiser les économies côtières. Mais Reinhard et ses collègues suggèrent maintenant que leur restauration pourrait également éliminer du carbone supplémentaire par une nouvelle voie tout en luttant contre l’augmentation de l’acidité dans l’océan.

En mai, ils ont présenté leurs recherches dans « Ocean Alkalinity Enhancement Through Restoration of Blue Carbon Ecosystems » à Durabilité naturelle.

Carbone 101

Il existe deux principaux types de carbone qui circulent dans le système terrestre : le carbone organique et le carbone inorganique. Le carbone organique est contenu dans la matière vivante, comme les algues, les plantes, les animaux et même les humains. Cette forme de carbone peut éliminer temporairement le dioxyde de carbone de l’atmosphère, mais s’il est enfoui dans les sédiments du fond marin, il peut entraîner une élimination permanente du dioxyde de carbone. Le carbone inorganique peut également être trouvé sous de nombreuses formes, y compris les roches et les minéraux, mais il est présent en tant que composant dissous important de l’eau océanique. Environ 30 % du carbone émis par les activités humaines depuis la révolution industrielle est aujourd’hui stocké sous forme de carbone inorganique dissous dans l’océan. Bien que le dioxyde de carbone stocké sous forme de carbone organique puisse être perturbé, redistribuant efficacement le dioxyde de carbone dans l’atmosphère, l’élimination du dioxyde de carbone par le carbone inorganique est potentiellement beaucoup plus durable.

« Même si vous modifiez le mode de fonctionnement d’un projet de restauration d’un écosystème côtier, en remobilisant potentiellement le carbone organique précédemment stocké, la capture du carbone inorganique est en grande partie une voie à sens unique », a déclaré Mojtaba Fakhraee, auteur principal de l’étude et ancien chercheur postdoctoral à l’EAS. « Ainsi, même si une perturbation massive de l’écosystème à l’avenir annule le stockage du carbone organique, le carbone inorganique qui a été capturé sera toujours dans l’océan en permanence. »

Capter le carbone, neutraliser l’acidité

Les écosystèmes côtiers éliminent naturellement le carbone de l’atmosphère et offrent une gamme d’avantages environnementaux et économiques aux communautés côtières, mais de nombreuses interventions humaines ont causé une dégradation ou une destruction importante des environnements côtiers naturels. Planter davantage de mangroves et d’herbes marines, les entretenir et protéger l’ensemble de l’écosystème peut restaurer leur fonctionnement et entraîner une élimination supplémentaire du carbone de l’atmosphère. Revigorer les écosystèmes côtiers en tant que technique d’atténuation des émissions de carbone n’est pas une idée nouvelle, mais les recherches antérieures se sont concentrées sur l’élimination du carbone par l’enfouissement du carbone organique et n’ont pas exploré le potentiel d’élimination du carbone par la formation de carbone inorganique.

Un autre résultat majeur de l’utilisation humaine des combustibles fossiles au-delà du changement climatique est l’acidification des océans due au dioxyde de carbone dans l’atmosphère qui se dissout dans l’eau et fait baisser le pH de l’océan, ce qui peut avoir des impacts négatifs graves sur de nombreux organismes comme les coraux. Le stockage du dioxyde de carbone sous forme de carbone inorganique dans l’océan pourrait aider à atténuer cela, car les processus chimiques qui conduisent à la capture du carbone sous forme de carbone inorganique impliquent l’alcalinisation des eaux océaniques.

« L’idée de base ici est que vous modifiez l’équilibre acido-basique de l’océan pour conduire la conversion du dioxyde de carbone dans l’atmosphère en carbone inorganique dans l’océan », a déclaré Reinhard. « Cela signifie que le processus peut aider à compenser partiellement les conséquences écologiques négatives de l’acidification des océans. »

Modélisation du captage du carbone

Pour explorer l’efficacité de la restauration des écosystèmes côtiers pour la capture du carbone inorganique, les chercheurs ont construit un modèle numérique pour représenter la chimie et la physique des systèmes sédimentaires – le mélange complexe de particules solides, d’organismes vivants et d’eau de mer qui s’accumule au fond de la mer. Une avancée clé du modèle est qu’il suit spécifiquement les avantages potentiels des écosystèmes de mangroves ou d’herbiers restaurés et leurs impacts sur le cycle du carbone organique et inorganique. Il calcule également les effets d’autres gaz à effet de serre, tels que le méthane, qui peuvent parfois être créés lors du processus de restauration des écosystèmes de mangroves et d’herbiers marins.

« Ce modèle propose des représentations des taux de transformation du carbone dans les sédiments en fonction de la quantité de mangrove qui pousse au-dessus des sédiments », a déclaré Noah Planavsky, auteur principal de l’étude et professeur de sciences de la Terre et des planètes à Yale. « Nous avons constaté que dans une gamme extrêmement large de scénarios, la restauration des écosystèmes de carbone bleu conduit à une élimination durable du dioxyde de carbone sous forme de carbone inorganique dissous. »

L’équipe espère que cette recherche pourrait donner une impulsion pour protéger les écosystèmes côtiers actuels et encourager économiquement la restauration des écosystèmes dégradés, potentiellement comme une nouvelle forme de compensation carbone.

« Les entreprises qui tentent de compenser leurs propres émissions pourraient potentiellement acheter l’élimination du carbone en finançant la restauration des écosystèmes côtiers », a déclaré Reinhard. « Cela pourrait aider à reconstruire ces écosystèmes et tous les avantages environnementaux qu’ils procurent, tout en entraînant une élimination durable du dioxyde de carbone de l’atmosphère. »

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