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La fertilisation des océans
La fertilisation des océans par
le fer est le principe d’ajouter dans des régions riches en nutriments et ayant
une carence en fer du sulfate ferreux (FeSO4) chimiquement lié à des molécules
d’eau (donc sous une forme de mélange solide liquide) pour favoriser la
croissance de biomasse. Le fonctionnement Plusieurs zones des océans sont
connues sous le nom de HNLC (High-nutrient, low chlorophyll). Ces zones
ont de grandes quantités de nutriments dans leurs eaux, mais le phytoplancton
ne s’y reproduit pas en grandes quantités. Dans les années ‘80, John Martin
(encore lui!) a prouvé, malgré la controverse, que le facteur limitant de ces
régions était une carence en fer. Le fer se rend en effet naturellement dans
les océans, grâce aux vents qui poussent du fer sous forme organique jusque
dans les océans. Le fer est un élément nécessaire à la photosynthèse (méthode
des plantes pour produire de l’énergie), mais une très petite quantité est
nécessaire. Le ratio de Redfield explique que pour la
biomasse océanique, il existe un ratio de nutriments requis pour créer du
plancton : 106 atomes de carbone pour 16 atomes d’azote pour un atome de
phosphore et 0.001 atome de fer (Ratio de Redfield:
106C:16 N:1P:0.001Fe). Donc, le fer est un élément nécessaire à la
photosynthèse chez le phytoplancton dans les océans, mais il n’a pas besoin
d’une forte concentration. Depuis 1980, on estime qu’il y
aurait eu un déclin de 6 à 12 % dans la reproduction du phytoplancton (le
plancton microscopique qui effectue de la photosynthèse en milieu océanique et
donc, fournit l’énergie à la chaîne alimentaire). Cette réduction représente
des pertes de 3 à 5 milliards de tonnes d’équivalents CO2 absorbées par année
de l’atmosphère vers les océans. Rétablir la population de phytoplancton au
niveau qu’elle devrait avoir en fertilisant les océans permettrait donc de
réduire considérablement la présence de GES dans l’atmosphère. Par contre,
certains experts affirment que le rythme de reproduction du phytoplancton
serait cyclique, et qu’éventuellement il reviendrait à un rythme “normal”. La majorité du carbone absorbé
par le phytoplancton est relâché dans l’atmosphère relativement rapidement. Par
contre, lorsque le phytoplancton meurt sans être absorbé par d’autres
organismes (comme le zooplancton ou de petits animaux marins), son squelette,
composé de carbone, commence à se précipiter dans les fonds océaniques. 20 à 30 %
du phytoplancton finit donc par se retrouver à au moins 200 m sous la
surface de l’eau, où le carbone du squelette est séquestré pendant des siècles,
voire des millénaires. À ce point, on peut donc affirmer que le carbone est
séquestré “à long terme”, selon tous les standards de séquestration du carbone. Les avantages de la
fertilisation des océans Selon les études actuelles
mesurées pendant de petits intervalles de temps, il faut très peu de fer pour
séquestrer de grandes quantités de carbone. Planktos
proposait, pour un projet de séquestration à but lucratif, de vendre de
crédits de carbone à 5US $/tonne. Wikipedia estime le
coût plutôt à 5€/t (ou 8-9$/tonne). Mais à ce prix, cette séquestration devient
compétitive sur les marchés du carbone. La prolifération de phytoplanctons
pourrait aussi permettre le renouvellement de certains bancs de poissons, et
donc d’accroître la biodiversité marine et de lancer des projets économiques,
telle la pêche. Je reviendrai sur ce point plus tard, car il y a un “mais”. Ces avantages seraient d’autant
plus profitables si les méthodes pour la fertilisation des océans étaient
améliorées. L’ingénierie de la
fertilisation du fer La fertilisation a été effectuée
13 fois au cours des 15 dernières années par des expéditions de recherche.
Chaque recherche jouait environ avec 1 tonne de fer à répandre sur une
superficie déterminée. Par contre, il a été démontré dans un papier cette année
par Stéphane Blain que cette fertilisation était de 10 à 100 fois moins
efficace que les méthodes de fertilisation naturelle. La première cause est dans la
nature du fer. Le phytoplancton est habitué à absorber du fer sous forme
organique, alors que les sulfates ferreux ne sont pas sous la forme de
prédilection pour l’absorption. Trouver un moyen d’augmenter la prolifération
du fer de façon naturelle serait donc une bonne avenue. La seconde différence est que la
prolifération du fer de façon naturelle se fait de façon relativement soutenue
dans le temps. Une fertilisation artificielle se fait rapidement, presque d’un
seul coup, et a une moins grande efficacité, car
d’autres organismes, comme le zooplancton (un des prédateurs du phytoplancton)
l’absorbe, se reproduisent plus rapidement et diminuent donc l’efficacité de la
séquestration en mangeant plus de plancton. La reproduction rapide et soudaine
du plancton est aussi un phénomène qui rend le procédé moins efficace, car une
reproduction rapide d’une proie représente aussi la reproduction rapide de ses
prédateurs. Une fertilisation plus constante serait donc plus efficace, si le
but de la séquestration est que les squelettes de phytoplancton puissent se
précipiter en profondeur dans l’océan. Donc, il y a trois avenues à voir
pour améliorer l’efficacité de la fertilisation des océans : -S’assurer que le fer soit plus
facilement absorbable -Obtenir un transfert plus
régulier du fer -Favoriser l’absorption du fer
par le phytoplancton, et non par d’autres espèces marines Les inconvénients de la
fertilisation des océans Ils sont nombreux, surtout parce
que l’on commence à envisager cette technique depuis à peine dix ans. À cause
de la nouveauté de la technologie, certains aspects n’ont pu être bien cernés,
et les conséquences théoriques d’une technologie de géo-ingénierie
si primitive sont nombreuses, car nous n’avons que peu de contrôle sur les
conséquences directes et indirectes de la fertilisation. Modifications de la chaîne
alimentaire océanique La prolifération irrégulière de
phytoplanctons pourrait changer les modèles de prédation/proie dans le milieu
océanique. Cela pourrait effectivement avoir un effet positif en favorisant la
prolifération de poissons et d’espèces désirables. Par contre, il serait aussi
possible que la prolifération de phytoplanctons stimule la prolifération
d’espèces indésirables, comme les méduses ou d’algues dangereuses. Cela
pourrait donc nuire à la biodiversité. Une évaluation à long terme des
conséquences de la fertilisation sur l’écosystème serait donc nécessaire avant
tout projet important de fertilisation. Manque de nutriments Les nutriments sont présents en
quantités limitées. Comme le montrait le ratio de Redfield,
il faut de grandes quantités de carbone et d’azote pour former de la biomasse
de planton. Si le plancton absorbe trop de nutriments, les autres espèces ne
pourront pas en bénéficier directement, ce qui peut déséquilibrer un écosystème
et l’appauvrir. La mort du phytoplancton et son dépôt dans les fonds océaniques
fait que plusieurs nutriments de la surface des eaux tomberont dans les fonds
océaniques, où ils ne seront disponibles à nouveau que dans quelques siècles ou
plus. Pour résoudre ce problème, une
évaluation des nutriments serait nécessaire avant de lancer une expédition. On
estime que la région qui a le plus grand potentiel de séquestration de carbone
serait le sud des océans, près de l’Antarctique. Cette région est une HNLC qui
pourrait réduire de 70 PPM le nombre de particules de CO2 dans l’air (mesurée à
environ 380 PPM - ou particules par millions). Cette zone possède des quantités
très élevées de nutriments, mais d’autres problèmes apparaissent (les
conditions de travail dans une région froide et le fait que la photosynthèse
n’ait lieu que 6 mois par année, à cause de la noirceur). Émission de GES par un manque
d’oxygène En mourant, le phytoplancton
absorbe une grande quantité d’oxygène, nécessaire à la respiration des
bactéries aérobies et de la majorité de la vie sur Terre. En absorbant trop
d’oxygène, ce manque pourrait favoriser les modes de vie anoxiques (qui
n’utilisent pas d’oxygène), qui produisent leur énergie en se nourrissant de
matière organique et en relâchant du méthane et des oxydes azotés. Ces éléments
sont des GES qui sont plus dommageables pour l’environnement que le dioxyde de
carbone. En théorie, je crois que l’on séquestrerait plus de carbone que l’on
n’en émettrait, mais il faut tenir en compte dans les calculs de séquestration
de GES des quantités de méthane dégagées par la modification de l’écosystème,
et des autres effets néfastes qu’ont le manque d’oxygène dans l’eau. Difficultés à évaluer les
conséquences Le dernier problème est qu’il est
difficile d’évaluer les conséquences néfastes de la fertilisation à cause du
mouvement de l’eau. Les budgets de recherche étant limités, peu d’expéditions
expérimentales ont pu rester sur place pendant plus de 60 jours. Or, certains
éléments, comme la diminution des nutriments ou la présence d’activités
anoxiques, apparaissent après un certain temps, parce que l’eau circule dans
l’océan et que les parties faibles en nutriments prennent du temps avant de
revenir à la surface de l’eau. Qui a séquestré du carbone? Le protocole de Kyoto fixait des
balises pour les diminutions d’émissions de GES ou pour la séquestration du
carbone par pays. Or, le modèle de séquestration dans les océans se trouve dans
un territoire international. Dans ce cas-ci, quel pays serait-il responsable de
la séquestration du carbone engendré ou, dans le cas de conséquences négatives,
de la restauration du milieu de vie aquatique? Cette séquestration, au niveau
des normes internationales, entre dans une zone grise qui devrait être revue
d’ici les années à venir. Elle entre aussi dans une zone grise au niveau de la
gestion du rejet dans les océans; certains traités internationaux tendraient à
montrer que de jeter du FeSO4 dans l’eau est en fait une forme de “dumping” de
matières dangereuses. Et ce n’est pas entièrement faux. C’est pour toutes ces raisons que
la fertilisation des océans par le fer n’est pas LA seule solution à envisager
pour séquestrer le carbone. Les risques d’une utilisation à grande échelle sont
nombreux et graves, et il faut donc continuer la recherche pour bien comprendre
leurs effets et trouver des pistes de solution qui adresse ces problématiques.
Le cas de Planktos nous a bien montré que la hâte
n’est pas la solution et que la recherche scientifique doit se poursuivre avant
de mettre en oeuvre un projet commercial pour séquestrer du carbone à partir de
cette méthode. Le cas de Planktos
Planktos est une compagnie qui souhaite vendre des
crédits de carbone à des particuliers qui veulent diminuer leurs émissions de GES. En 2007, elle lançait l’ambitieux projet d’utiliser le
bateau Weatherbird II pour fertiliser une région près
des îles Galápagos avec 1000 tonnes de fer. Elle favoriserait ainsi la
prolifération de phytoplanctons et vendrait des crédits de carbone à 5$/tonne
pour ce projet. Des oppositions de l’EPA (Environmental Protection Agency) sur le “dumping” de matières dangereuses forcèrent
d’abord Planktos à changer de drapeau sur leur bateau
et à voyager dans l’océan sous une bannière qui n’était pas américaine. Comme
les eaux à fertiliser n’étaient pas sous juridiction américaine, en faisant
cela, Planktos n’avait pas à respecter les lois de l’EPA. C’est similaire aux entreprises qui vont installer des
usines dans les lieux où les règlements environnementaux sont les plus légers,
afin de revenir vendre un produit de moins bonne qualité (au niveau de la
fabrication ou des conditions de travail) aux consommateurs. Des oppositions
ont aussi été soulevées par le gouvernement Équatorien. Planktos souhaitait toutefois poursuivre son
projet, car son but était bien sûr de séquestrer du carbone et que cette
méthode est, selon les estimations, extrêmement efficace. Pour aller chercher
du fer, elle a dû envoyer le Weatherbird II au
Portugal, où les pressions de groupes écologistes comme le Sea
Shepherd Conservation Society ou Greenpeace ont forcé
l’administration portugaise à empêcher le Weatherbird
II de charger sa cargaison de sulfate ferreux à bord de son bateau. En février 2008, Planktos a affirmé qu’un manque de fonds monétaires
l’empêchait de poursuivre son projet de séquestration de carbone dans les îles Galápagos,
blâmant “une efficace campagne de désinformation” de la part des ONG. La Sea Shepherd Conservation Society
se réjouit, un peu sarcastiquement, d’avoir été en partie la cause de cet
abandon, en expliquant que le projet de Planktos ne
respectait pas l’opinion des instances gouvernementales et était, selon leurs
experts, une action illégale de “dumping” de produits dangereux dans les zones
internationales. Le Sea Shepherd
avait d’ailleurs mis à la disposition de la marine Équatorienne un de ses
bateaux, afin de patrouiller la région des îles Galápagos et de s’assurer
d’éloigner le Weatherbird II, si celui-ci venait à
lancer son projet de fertilisation océanique. Planktos a effectué des erreurs dans la gestion de
ce problème. Premièrement, elle a rejeté les oppositions de l’EPA en voguant sous un autre drapeau au lieu de discuter
avec les officiels. Ensuite, elle n’a pas tenu compte suffisamment de
l’opposition Équatorienne, responsable en partie de la protection des îles Galápagos.
Plus important encore, Planktos jouait avec une
quantité de 1000 tonnes de sulfates ferreux. Il faut bien comprendre
qu’actuellement, 13 expériences ont été effectuées et qui tenait en compte la
fertilisation des océans par le fer; chacune de ces opérations jouait avec 1
tonne de FeSO4. Les modèles de séquestration du CO2 ont des limites, et un
premier projet de séquestration du carbone à des fins commerciales aurait dû
avoir une beaucoup plus petite échelle, au lieu de jouer avec des quantités de
fer de 1000 fois supérieures à tout ce qui s’est vu auparavant. La plus grave
erreur de Planktos aura donc été de se précipiter
trop rapidement vers une technologie qui n’est pas encore prête à évaluer les
conséquences d’un projet à si grande échelle. Analyse de la séquestration J’ai publié récemment un article
qui traitait des caractéristiques d’une bonne séquestration du carbone, en y
ajoutant les critères les plus importants. Afin de bien comprendre comment on
peut évaluer si la séquestration du carbone en fertilisant les océans est, pour
l’instant, une bonne méthode, je propose d’utiliser ces critères pour analyser
ce que j’en pense. La solution doit absorber du
carbone à court terme Les effets de la séquestration du
carbone sont mesurables rapidement, par la prolifération du phytoplancton et
les tests de luminosité de l’eau pour l’évaluer. Effectivement, la fertilisation
des océans respecte ce critère. La solution doit absorber du
carbone à long terme Vu le manque de moyens, aucune
expérience n’a pu rester plus de 60 jours sur place et de mener des études à
long terme sur la séquestration du carbone. Par contre, il semble clair que,
adéquatement gérée, cette méthode peut séquestrer du carbone à long terme. Même si j’émets quelques
réserves, que nous verrons plus tard, la fertilisation des océans par le fer
séquestre du carbone à long terme. Une personne ou un organisme
doit être responsable de la fertilisation océanique En règle générale, on pourrait
dire que l’entreprise qui épand les sulfates ferreux dans l’océan serait
responsable de la séquestration. Or, comme cette séquestration a lieu en zones
internationales, il serait difficile, advenant une conséquence néfaste, de la
tenir pour responsable des conséquences négatives de leur plan de
fertilisation. Il y a donc un bémol, au niveau
de la loi, à émettre sur la notion de “responsabilité” dans ce procédé de
séquestration de carbone. Cela devrait donc être revu rapidement, avant que
l’on n’entame des projets à grande échelle de séquestration de carbone par ce
procédé. La séquestration doit avoir
des conséquences positives ou neutres sur l’environnement Cette méthode peut avoir
l’avantage d’augmenter la santé d’un écosystème en lui fournissant plus
d’énergie (plus de phytoplanctons). Par contre, les conséquences potentielles
de cette technologie mentionnée plus haut (possibilités de favoriser des
populations néfastes, diminution des nutriments dans l’eau, débalancement
de la chaîne alimentaire, augmentation de milieux à conditions anoxiques) sont
à étudier adéquatement, ce qui n’est pas le cas actuellement (les projets
expérimentaux étant à trop petite échelle). Donc, pour les conséquences
positives sur l’environnement, rien n’est certain et une bonne gestion est de
mise. Pour ces raisons, je crois que la
fertilisation des océans est une voie qui a de l’avenir, comme faisant partie
d’un projet qui mettrait de l’avant l’utilisation de plusieurs techniques de
séquestration de carbone. Il ne faut pas penser que l’on retirera 3 milliards
de tonnes de CO2 uniquement en utilisant cette technologie. Les conséquences
seraient dangereuses pour les écosystèmes océaniques. Par contre, en gardant
des projets à une échelle raisonnable, en évaluant les conséquences de ces
projets et en effectuant plus de recherche sur les méthodes de fertilisation,
cette technologie de géo-ingénierie a de l’avenir,
ça, c’est certain.
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