Nous ne savons toujours pas comment éliminer plus d'un quart des émissions d'énergie

David McNouveau | Getty

Les discussions sur le climat se concentrent généralement sur la nécessité de remplacer les centrales électriques à combustibles fossiles par des technologies telles que les éoliennes et les panneaux solaires.

Mais un nouveau papier dans La science rappelle brutalement qu'il existe encore d'énormes pans du système énergétique mondial où nous n'avons tout simplement pas de moyens abordables d'arrêter les émissions de gaz à effet de serre.

Les voyages en avion, le transport et l'expédition sur de longues distances, la fabrication d'acier et de ciment et les autres parties du secteur de l'électricité représentent 27 % des émissions mondiales des secteurs de l'énergie et de l'industrie. Et les auteurs disent que nous avons besoin de beaucoup plus de recherche, d'innovation et de coordination stratégique pour nettoyer ces sources.

Si nous sommes vraiment ambitieux quant à la réalisation de nos objectifs climatiques, nous devons nous attaquer à ces secteurs difficiles maintenant, déclare l'auteur principal de l'article, Steven Davis, scientifique du système terrestre à l'Université de Californie à Irvine. (Les plus de 30 coauteurs éminents incluent Sally Benson à Stanford, Ken Caldeira à la Carnegie Institution, Nathan Lewis du California Institute of Technology, et Jessika Trancik et Yet-Ming Chiang au MIT.)

Aviation, camionnage et transport maritime

La baisse des coûts et l'amélioration des performances des batteries lithium-ion et des piles à combustible à hydrogène ont permis de commencer à nettoyer de grandes parties de l'industrie des transports, y compris les voitures, les camions légers et les semi-remorques à courte distance.

~6% des émissions mondiales de carbone

Contributions de l'aviation ainsi que du transport et du transport longue distance.

Mais les batteries et les piles à combustible sont encore trop lourdes et chères pour le transport et l'expédition sur de longues distances, ainsi que pour la grande majorité des voyages en avion. Pour ceux-ci, concluent les auteurs, les combustibles liquides resteront probablement la source d'énergie préférée, étant donné la quantité d'énergie qui peut être contenue dans un poids et un volume donnés.

Les chercheurs étudient une gamme de solutions, y compris les carburants à l'hydrogène ou à l'ammoniac, les biocarburants avancés, les carburants synthétiques et les carburants solaires produits à partir de ce qu'on appelle des feuilles artificielles (voir La course pour inventer la feuille artificielle). Mais aucun de ceux-ci ne peut être généré aussi peu cher qu'un gallon standard d'essence ou de diesel.

Les chercheurs notent que ce domaine pourrait exiger une priorité particulière dans les efforts de recherche et de développement. Ces technologies pourraient également fournir une forme de stockage d'énergie à long terme pour les sources renouvelables telles que l'énergie solaire et éolienne, fournissant également une pièce manquante cruciale dans le secteur de l'électricité.

Ciment et acier

La production de deux des matériaux de construction les plus courants au monde, l'acier et le ciment, génère également une quantité considérable de dioxyde de carbone. Le carbone est utilisé pour réduire le minerai de fer dans le processus de création de l'acier, tandis que la production de ciment implique la décomposition du carbonate de calcium à haute température, ce qui génère également des émissions.

~9% des émissions mondiales de carbone

Contributions de la production de ciment et d'acier.

Dans les deux cas, cette pollution pourrait être réduite en ajoutant des systèmes qui capturent le carbone avant qu'il ne soit rejeté par les plantes, ainsi qu'en adoptant des pratiques entièrement différentes. Le nettoyage du ciment, par exemple, peut nécessiter le passage à de nouveaux matériaux capables de capturer et de séquestrer le dioxyde de carbone (voir Qu'est-il arrivé au béton vert ? ).

Mais là encore, la question est le coût. Une grande partie de la production mondiale de acier et ciment se produit dans les régions pauvres du monde, où il est particulièrement difficile de justifier des mises à niveau ou des révisions coûteuses d'anciennes usines qui peuvent normalement fonctionner pendant des décennies.

Électricité de suivi de charge

Les sources d'énergie renouvelables telles que l'éolien et le solaire fournissent une proportion croissante d'électricité, mais le défi majeur a été que la production d'électricité s'effondre lorsque le soleil ne brille pas et que le vent ne souffle pas. L'exploitation d'un réseau fiable nécessite donc de s'appuyer sur d'autres centrales électriques qui peuvent rapidement augmenter et diminuer la production pour répondre à la demande, un travail de suivi de charge qui revient de plus en plus aux centrales au gaz naturel crachant du carbone.

Les auteurs concluent que relever ce défi sans ajouter d'émissions de gaz à effet de serre nécessitera de meilleurs systèmes de capture du carbone, des centrales nucléaires plus flexibles, des formes moins chères de stockage d'énergie à grande échelle et divers outils et incitations qui peuvent encourager les résidents et les entreprises à déplacer leur consommation d'électricité à des moments du pic de production.

~12% des émissions mondiales de carbone

Contributions de l'électricité u201cload-followingu201d

Notamment, le document n'a étudié que les parties des systèmes énergétiques et industriels où nous manquons d'outils abordables pour éliminer la pollution par les gaz à effet de serre aujourd'hui. Entre autres défis, le monde doit également trouver des moyens de réduire considérablement les émissions produites par l'agriculture et les changements d'utilisation des terres comme la déforestation. Et, bien sûr, nous devons commencer à développer les technologies dont nous disposons pour nettoyer le secteur de l'électricité à un rythme beaucoup plus rapide (voir À ce rythme, il faudra près de 400 ans pour transformer le système énergétique).

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