Les entreprises qui espèrent cultiver du varech suceur de carbone pourraient devancer la science

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Fin janvier, Elon Musk tweeté qu'il prévoyait de donner 100 millions de dollars à des technologies prometteuses d'élimination du carbone, suscitant les espoirs des chercheurs et des entrepreneurs.

Quelques semaines plus tard, Arin Crumley, un réalisateur qui a ensuite développé des planches à roulettes électriques, annoncé qu'une équipe se formait sur Clubhouse, l'application audio populaire dans la Silicon Valley, pour concourir pour une part du XPrize financé par Musk .

Un groupe d'artistes, de designers et d'ingénieurs s'y est réuni et a discuté d'une variété de moyens naturels et techniques possibles pour aspirer le dioxyde de carbone de l'atmosphère. Au fur et à mesure que les conversations se poursuivaient et qu'une équipe de base s'unissait, ils ont formé une entreprise, Pull To Refresh, et ont finalement décidé de cultiver du varech géant dans l'océan.

Jusqu'à présent, les principaux efforts de l'entreprise consistent à cultiver les algues dans un réservoir et à tester leurs systèmes de contrôle. sur un petit bateau de pêche sur un lac du nord de la Californie. Mais c'est déjà encourager les entreprises pour entrer en contact s'ils sont intéressés par l'achat de tonnes de CO2 séquestré, afin d'équilibrer leurs émissions de gaz à effet de serre.

Crumley dit que d'énormes flottes de navires semi-autonomes cultivant du varech pourraient aspirer environ un billion de tonnes de dioxyde de carbone et le stocker dans les profondeurs de la mer, inversant efficacement le changement climatique. Avec une petite quantité d'océan ouvert, dit-il, nous pouvons revenir aux niveaux préindustriels de dioxyde de carbone atmosphérique.

'Personne ne sait'

De nombreuses études montrent que le monde pourrait avoir besoin d'éliminer chaque année des milliards de tonnes de dioxyde de carbone de l'atmosphère d'ici le milieu du siècle pour empêcher des niveaux dangereux de réchauffement ou en ramener la planète. De plus, de plus en plus d'entreprises parcourent le marché des crédits carbone qui leur permettent de compenser leurs émissions et revendiquent des progrès vers l'objectif de neutralité carbone.

Tout cela a incité un nombre croissant d'entreprises, d'investisseurs et de groupes de recherche à explorer des approches d'élimination du carbone allant de la plantation d'arbres à broyage des minéraux à construire des usines géantes d'aspiration de C02 .

Le varech est devenu un domaine d'enquête et d'investissement particulièrement actif car il existe déjà une industrie qui le cultive à grande échelle et le potentiel théorique d'élimination du carbone est important. Un groupe d'experts réuni par l'Energy Futures Initiative estimé ce varech a la capacité d'abattre environ 1 à 10 milliards de tonnes de dioxyde de carbone par an.

Mais les scientifiques sont toujours aux prises avec des questions fondamentales sur cette approche. Combien de varech pouvons-nous cultiver? Que faudra-t-il pour que la plupart des algues coulent au fond de l'océan ? Et quelle quantité de carbone y restera assez longtemps pour vraiment aider le climat ?

De plus, personne ne sait quel serait l'impact écologique du dépôt de milliards de tonnes de biomasse morte sur les fonds marins.

Nous n'avons aucune expérience de la perturbation du fond de l'océan avec cette quantité de carbone, déclare Steven Davis, professeur agrégé à l'Université de Californie à Irvine, qui analyse l'économie de diverses utilisations du varech. Je ne pense pas que quiconque ait une idée précise de ce que cela signifiera d'intervenir activement dans le système à cette échelle.

Les inconnues scientifiques n'ont cependant pas empêché certaines entreprises de se précipiter, de faire des promesses audacieuses et de vendre des crédits carbone. Si la pratique ne séquestre pas autant de carbone qu'on le prétend, elle pourrait ralentir ou exagérer les progrès en matière de changement climatique, car les entreprises qui achètent ces crédits continuent d'émettre sur la fausse promesse que les océans compensent cette pollution, tonne pour tonne.

Pour le domaine dans son ensemble, je pense que faire effectuer cette recherche par des universités en partenariat avec des scientifiques gouvernementaux et des laboratoires nationaux contribuerait grandement à établir un niveau de confiance de base avant de commercialiser certains de ces éléments, déclare Holly Buck, professeur adjoint à l'Université de Buffalo, qui étudie les implications sociales de l'élimination du carbone d'origine océanique.

L'attrait de l'océan

Des colonnes oscillantes de varech géant bordent les côtes rocheuses de la baie de Monterey en Californie, offrant un habitat et des terrains de chasse aux sébastes, aux loutres de mer et aux oursins. La macroalgue brune puise dans la lumière du soleil, le dioxyde de carbone et les nutriments des eaux côtières fraîches pour pousser jusqu'à deux pieds par jour. Les forêts perdent continuellement leurs lames et leurs frondes, et les algues peuvent être entièrement arrachées par les vagues et les tempêtes.

À la fin des années 1980, des chercheurs de l'aquarium de Monterey Bay ont commencé une série d'expériences pour déterminer où finissent toutes ces algues. Ils ont attaché des émetteurs radio à de grands radeaux flottants de varech et ont scanné les profondeurs de l'océan avec des sous-marins télécommandés.

Les scientifiques estimé que les forêts libèrent plus de 130 000 tonnes de varech chaque année. La plupart des radeaux de varech se sont échoués sur le rivage dans la baie en quelques jours. Mais dans les observations sous-marines, ils ont trouvé des faisceaux d'algues tapissant les murs et le sol d'un ravin sous-marin adjacent connu sous le nom de Carmel Submarine Canyon, à des centaines de mètres sous la surface.

Les scientifiques ont repéré des restes similaires de varech sur les fonds océaniques profonds dans les poches côtières du monde entier. Et il est clair qu'une partie de ce carbone dans la biomasse reste pendant des millénaires, car le varech est une source connue de gisements de pétrole.

Un article de 2016 publié dans Nature Geoscience estimé que les algues peuvent naturellement séquestrer près de 175 millions de tonnes de carbone dans le monde chaque année lorsqu'elles s'enfoncent dans les profondeurs marines ou dérivent dans des canyons sous-marins.

Cela se traduit par des niveaux bien inférieurs aux niveaux de dioxyde de carbone que le monde devra probablement éliminer chaque année d'ici le milieu du siècle, sans parler des quantités envisagées par Crumley et son équipe. C'est pourquoi Pull To Refresh et d'autres sociétés explorent des moyens d'augmenter radicalement la croissance du varech, sur des navires offshore ou ailleurs.

Atteindre les profondeurs marines

Mais quelle quantité de carbone restera piégée sous la surface et pendant combien de temps ?

Certaines espèces d'algues, comme le varech à vessie géante, ont de minuscules vessies à gaz sur leurs pales, permettant aux macroalgues de collecter davantage de lumière solaire nécessaire à la photosynthèse. Les vessies peuvent également maintenir les restes ou les radeaux à flot pendant des jours ou plus selon les espèces , aidant les courants à transporter le varech délogé vers des côtes lointaines.

Lorsque le carbone contenu dans le varech se décompose sur terre ou se transforme en dioxyde de carbone inorganique dissous dans l'eau de mer peu profonde, il peut retourner dans l'atmosphère, explique David Koweek, directeur scientifique d'Ocean Visions, une organisation de recherche qui s'associe à des institutions comme le MIT, Stanford et l'Institut de recherche de l'aquarium de Monterey Bay. Le carbone peut également être libéré si les créatures marines digèrent le varech dans les océans supérieurs.

Mais une partie du varech coule également dans l'océan profond. Les vessies se dégradent. Les tempêtes poussent les algues si profondément qu'elles se dégonflent. Certaines espèces sont naturellement non flottantes. Et une partie qui se libère sous la surface y reste et peut dériver vers des eaux plus profondes à travers des canyons sous-marins, comme celui au large de Monterey.

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Les modèles de circulation océanique suggèrent qu'une grande partie du carbone de la biomasse qui atteint les grandes profondeurs des océans pourrait y rester pendant de très longues périodes, car les schémas de renversement qui amènent les eaux profondes vers la surface fonctionnent si lentement. En dessous de 2 100 mètres, par exemple, la durée médiane de séquestration dépasserait 750 ans dans la majeure partie du Pacifique Nord, selon un article récent dans Lettres de recherche environnementale.

Tout cela suggère que les algues qui coulent délibérément pourraient stocker du carbone assez longtemps pour atténuer certaines des pressions du changement climatique. Mais peu importe où cela se fera et quels efforts seront déployés pour garantir que la majeure partie de la biomatière atteigne les profondeurs de l'océan.

Régimes à but lucratif

Tirer pour rafraîchir planifier est de développer des navires semi-autonomes équipés de flotteurs, de panneaux solaires, de caméras et d'antennes satellites, permettant aux embarcations d'ajuster leur direction et leur vitesse pour arriver à des points désignés en pleine mer.

Chacun de ces soi-disant Canaries remorquera également une sorte de treillis sous-marin en fil d'acier, connu sous le nom de têtard, reliant ensemble des vases dans lesquels le varech géant peut pousser. Le navire alimentera les algues à travers des tubes à partir d'un réservoir à bord de micronutriments.

Pull To Refresh a testé ses systèmes de contrôle sur un bateau de pêche sur un lac du nord de la Californie.

TIRER POUR RAFRAÎCHIR

Finalement, dit Crumley, le varech mourra, tombera et se dirigera naturellement vers le fond de l'océan. En plaçant les navires loin de la côte, l'entreprise pense qu'elle peut réduire le risque que les algues mortes s'échouent sur le rivage.

Pull To Refresh a déjà entamé des discussions avec des entreprises sur l'achat de tonnes de varech à partir des algues qu'il finira par cultiver.

Nous avons besoin d'un modèle commercial qui fonctionne maintenant ou dès que possible, dit Crumley. Ceux à qui nous parlons pardonnent; ils comprennent qu'il n'en est qu'à ses balbutiements. Nous serons donc francs sur tout ce que nous ne savons pas. Mais nous continuerons à déployer ces Canaries jusqu'à ce que nous ayons suffisamment de tonnes pour clôturer votre commande.

Crumley a déclaré dans un e-mail que la société disposera de deux ans pour faire approuver la comptabilité carbone de son processus par un organisme d'accréditation tiers, dans le cadre de toute transition. Il a déclaré que l'entreprise menait des efforts internes sur l'impact environnemental, discutait avec au moins un registre d'élimination du carbone et qu'elle espérait recevoir des contributions de chercheurs extérieurs travaillant sur ces questions.

Nous n'allons jamais vendre une tonne qui ne soit pas vérifiée par un tiers simplement parce que nous ne voulons pas faire partie de quoi que ce soit qui pourrait même sembler louche, a-t-il écrit.

'Échelle au-delà de tout autre'

D'autres entreprises prennent des mesures supplémentaires pour s'assurer que le varech coule et pour se coordonner avec des experts scientifiques dans le domaine.

Running Tide, une entreprise d'aquaculture basée à Portland, dans le Maine, effectue des tests sur le terrain dans l'Atlantique Nord pour déterminer où et comment divers types de varech poussent le mieux dans diverses conditions. La société se concentre principalement sur les espèces de macroalgues non flottantes et développe également des flotteurs biodégradables.

La société ne teste pas encore le naufrage, mais le concept de base est que les flotteurs se décomposent à mesure que les algues poussent dans l'océan. Après environ six à neuf mois, le tout devrait facilement couler au fond de l'océan et y rester.

Marty Odlin, directeur général de Running Tide, souligne que la société travaille avec des scientifiques pour s'assurer qu'ils évaluent le potentiel d'élimination du carbone du varech de manière rigoureuse et appropriée.

Ocean Visions a aidé à mettre en place une équipe consultative scientifique pour guider les essais sur le terrain de l'entreprise, composée de chercheurs du Monterey Bay Aquarium Research Institute, de l'UC Santa Barbara et d'autres institutions. L'entreprise coordonne également avec le Centre de réparation climatique à Cambridge sur les efforts visant à déterminer plus précisément la quantité de carbone que les océans peuvent absorber grâce à ce type d'approches.

Running Tide prévoit de mener des tests pendant au moins deux ans et demi pour développer un ensemble de données robustes sur les effets de ces pratiques.

À ce stade, la conclusion pourrait être que nous avons besoin de plus de données ou que cela ne fonctionne pas ou que c'est prêt à fonctionner, dit Odlin.

L'entreprise a de grands espoirs pour ce qu'elle pourrait accomplir, indiquant sur son site Web : Cultiver du varech et le couler dans l'océan profond est une solution de séquestration du carbone qui peut évoluer au-delà de toute autre.

Running Tide a levé des millions de dollars auprès de Venrock, Lowercarbon Capital et d'autres investisseurs. Les sociétés technologiques Shopify et Stripe ont également fourni des fonds, achetant la future élimination du dioxyde de carbone à des prix élevés (250 $ la tonne en Le cas de Stripe ) pour aider à financer les efforts de recherche et de développement.

Plusieurs autres entreprises et organisations à but non lucratif explorent également des moyens de séquestrer le dioxyde de carbone des algues. Cela inclut le Fondation Climat , lequel est vente une «pièce de varech» de 125 $ sécurisée par une chaîne de blocs pour soutenir ses efforts de recherche plus larges visant à augmenter la production de varech à des fins alimentaires et autres.

Les risques

Certains experts en élimination du carbone craignent que les forces du marché ne fassent avancer les efforts de réduction du varech, quelles que soient les conclusions de la recherche sur son efficacité ou ses risques. Les entreprises ou les organisations à but non lucratif qui le font auront des incitations financières à vendre des crédits. Les investisseurs voudront récupérer leur argent. La demande des entreprises pour les sources de crédits carbone monte en flèche. Et les registres de compensation, qui gagnent de l'argent en fournissant un sceau d'approbation pour les programmes de crédits carbone, ont clairement intérêt à ajouter une nouvelle catégorie au marché du carbone.

Un registre de compensation volontaire, Verra, est déjà développer un protocole pour l'élimination du carbone par la culture d'herbes marines et surveille activement l'espace de varech, selon Yale Environment 360.

Nous avons déjà vu ces pressions se manifester avec d'autres approches de compensation des crédits, déclare Danny Cullenward, directeur des politiques chez CarbonPlan, une organisation à but non lucratif qui évalue l'intégrité scientifique des efforts d'élimination du carbone.

CarbonPlan et d'autres groupes de recherche ont mise en évidence d'un crédit excessif et d'autres problèmes avec les programmes conçus pour inciter, mesurer et vérifier émissions évitée ou l'élimination du carbone obtenue grâce à la forêt et pratiques de gestion des sols . Pourtant, les marchés des crédits carbone continuent de croître alors que les nations et les entreprises cherchent des moyens de compenser leurs émissions en cours, sur papier sinon dans l'atmosphère.

Le fait de couler des algues au fond de l'océan crée des défis particulièrement délicats pour vérifier que l'élimination du carbone se produit réellement. Après tout, il est beaucoup plus facile de mesurer les arbres que de suivre le flux de carbone dissous dans l'océan profond. Cela signifie que tout système de comptabilisation du carbone pour le varech s'appuiera fortement sur des modèles qui déterminent la quantité de carbone qui doit rester sous la surface pendant combien de temps dans certaines parties de l'océan, dans certaines circonstances. Obtenir les bonnes hypothèses sera essentiel à l'intégrité de tout programme de compensation éventuel et de tout calcul du carbone d'entreprise qui en dépend.

Certains chercheurs s'inquiètent également de l'impact écologique du naufrage des algues.

Wil Burns, professeur invité spécialisé dans l'élimination du carbone à la Northwestern University et membre du conseil consultatif de Running Tide, note que la culture de suffisamment de varech pour atteindre un milliard de tonnes d'élimination du carbone pourrait nécessiter des millions de bouées dans les océans.

Ces forêts flottantes pourraient bloquer les voies de migration des mammifères marins. Des créatures pourraient également s'accrocher à bord des bouées ou des navires qui les livrent, introduisant potentiellement des espèces envahissantes dans différentes zones. Et les forêts de varech elles-mêmes pourraient créer de gigantesques nouveaux bars à sushis, dit Burns, faisant peut-être basculer les chaînes alimentaires d'une manière difficile à prévoir.

Une forêt de varech sous-marine au large de la Californie.

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L'ajout d'autant de biomatière et de carbone dans l'océan profond pourrait également modifier la biochimie des eaux, ce qui pourrait avoir des effets en cascade sur la vie marine.

Si vous parlez d'une approche qui pourrait modifier massivement les écosystèmes océaniques, voulez-vous que cela soit entre les mains du secteur privé ? dit Burns.

Odlin de Running Tide souligne qu'il n'a aucun intérêt à travailler sur des méthodes d'élimination du carbone qui ne fonctionnent pas ou qui nuisent aux océans. Il dit que la raison pour laquelle il a commencé à se pencher sur le naufrage du varech était qu'il a été témoin de première main de la façon dont le changement climatique affectait les écosystèmes marins et populations de poissons .

J'essaie de résoudre ce problème, dit-il. Si cette activité ne résout pas ce problème, je vais travailler sur autre chose qui le fera.

Mise à l'échelle

Accroître l'élimination du carbone à base de varech de la des centaines de millions de tonnes estimé à se produire naturellement aux milliards de tonnes nécessaires sera également confronté à des défis logistiques évidents, déclare John Beardall, professeur émérite à l'Université Monash en Australie, qui a étudié le potentiel et les défis de la culture des algues.

D'une part, seules certaines parties du monde offrent un habitat convenable pour la plupart des algues. Les algues poussent en grande partie dans des eaux relativement peu profondes, fraîches et riches en nutriments le long des côtes rocheuses.

L'expansion de la culture du varech près du rivage sera limitée par les utilisations existantes telles que la navigation, la pêche, les zones marines protégées et les territoires autochtones, note Ocean Visions dans un état de la technologie évaluation . Le déplacer au large, avec des radeaux ou des bouées, créera des défis d'ingénierie et augmentera les coûts.

De plus, les entreprises peuvent avoir à surmonter des complications juridiques si leur objectif principal est de couler du varech à grande échelle commerciale. Il existe des ensembles de règles complexes et évolutives en vertu de traités tels que la Convention de Londres et le Protocole de Londres qui empêchent le déversement en haute mer et réglementent les activités de géo-ingénierie marine conçues pour lutter contre le changement climatique.

Les efforts commerciaux pour aller de l'avant avec le naufrage des algues dans certaines zones pourraient être soumis à des exigences d'autorisation en vertu d'une résolution de la Convention de Londres, ou aller à l'encontre au moins de l'esprit de la règle s'ils vont de l'avant sans évaluations environnementales, dit Burns.

Le changement climatique lui-même dévaste déjà les forêts de varech dans certaines parties du monde également, a noté Beardall dans un e-mail. Le réchauffement des eaux couplé à une explosion de la population d'oursins qui se nourrissent d'algues ont décimé les forêts de varech le long de la côte californienne. Les forêts de varech géantes le long de la Tasmanie ont également diminué de environ 95% au cours des dernières années.

Cela ne veut pas dire que nous ne devrions pas considérer la récolte d'algues et l'aquaculture comme des un approche de la séquestration du CO2, a écrit Beardall. Mais je veux simplement souligner qu'il ne s'agira pas d'un itinéraire majeur.

Autres utilisations meilleures

Une autre question est simplement de savoir si le naufrage des algues en est la meilleure utilisation.

Il s'agit d'une source essentielle de nourriture et de revenus pour les agriculteurs dans de nombreuses parties de l'Asie, et qui subit déjà des pressions croissantes à mesure que le changement climatique s'accélère. Il est utilisé dans les produits pharmaceutiques, les additifs alimentaires et l'alimentation animale . Et il pourrait être utilisé dans d'autres applications qui retiennent le carbone, comme les bioplastiques ou le biochar qui enrichit les sols.

Les algues cultivées de manière durable sont un produit précieux avec une très large gamme d'utilisations… et une faible empreinte environnementale, a déclaré Dorte Krause-Jensen, professeur à l'Université d'Aarhus au Danemark qui a étudié séquestration du carbone du varech, dans un e-mail. À mon avis, ce serait un terrible gâchis de déverser la biomasse en haute mer.

Davis de l'UC Irvine a mené une analyse économique comparative des différentes façons d'utiliser le varech, y compris le couler, le convertir en biocarburants potentiellement neutres en carbone ou l'utiliser comme aliment pour animaux. Les résultats préliminaires montrent que même si chaque coût était au plus bas des fourchettes, le naufrage des algues pourrait coûter environ 200 $ la tonne, ce qui est plus du double des estimations de coûts bas à long terme pour les usines absorbant le carbone.

Davis dit que ces coûts conduiraient probablement les cultivateurs de varech vers des utilisations à plus forte valeur économique. Je suis de plus en plus convaincu que les plus grands avantages climatiques du varech cultivé ne consisteront pas à le couler, dit-il.

'Fais-le'

Crumley de Pull To Refresh dit que lui et son équipe espèrent commencer à tester un navire dans l'océan cette année. Si cela fonctionne bien, ils prévoient d'attacher un bébé varech au têtard et de l'envoyer en voyage, dit-il.

Il a contesté l'argument selon lequel les entreprises devraient s'abstenir de vendre des tonnes maintenant sur la promesse d'une éventuelle élimination du carbone. Il dit que les entreprises ont besoin de ressources pour développer et mettre à l'échelle ces technologies, et que les subventions gouvernementales n'amèneront pas le champ là où il doit être.

Nous venons de décider de le faire, dit-il. Si, en fin de compte, nous nous trompons, nous assumerons la responsabilité de toute erreur. Mais nous pensons que c'est la bonne décision.

On ne sait pas, cependant, comment une telle startup pourrait assumer la responsabilité des erreurs si les activités nuisent aux écosystèmes marins. Et au moins pour l'instant, il n'y a pas de mécanismes clairs qui tiendraient les entreprises responsables de la surestimation de l'élimination du carbone par le varech.

À ce stade, il est crucial d'effectuer des tests contrôlés sur le terrain pour fournir plus d'informations sur l'ampleur, la durabilité et les risques environnementaux du naufrage du varech, déclare Koweek d'Ocean Vision. Il sera essentiel de combler ces lacunes dans les connaissances pour mettre en place des méthodes fiables de comptabilisation du carbone pour tout programme de compensation volontaire ou réglementé par le gouvernement qui permettra éventuellement aux entreprises d'acheter et d'échanger des crédits carbone de varech.

Il pense que les entreprises peuvent jouer un rôle utile à cet égard, en travaillant avec des scientifiques et des ingénieurs du monde universitaire et des organisations à but non lucratif pour fournir plus rapidement les informations nécessaires pour produire des normes fiables et déterminer les meilleures pratiques. Mais sans s'adresser à une entreprise en particulier, il dit également que la science est trop prématurée pour commencer à commercialiser des crédits carbone à partir de varech.

Tout le domaine au sens large – les entrepreneurs, les startups, les investisseurs, les philanthropes, les scientifiques et les ingénieurs – nous gagnerions tous à consacrer du temps et des ressources à la constitution de la base de preuves ensemble, avant de sauter le pas et de commencer à vendre des crédits carbone, dit-il.

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