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Une expérience de géo-ingénierie unique en son genre est sur le point de faire son premier pas
Les scientifiques de Harvard prévoient de lancer un ballon cet été pour tester l'équipement nécessaire aux premières expériences de géo-ingénierie dans la stratosphère.
Cody Schröder/Unsplash
19 février 2021Piégé à l'intérieur d'un long tube de verre dans un laboratoire au rez-de-chaussée de l'Université de Harvard se trouve une copie miniature de la stratosphère.
Lorsque j'ai rendu visite à Frank Keutsch à l'automne 2019, il m'a accompagné jusqu'au laboratoire, où le tube, enveloppé d'un isolant gris, courait le long d'un banc dans le coin arrière. En le remplissant de la bonne combinaison de gaz, à des températures et des pressions particulières, Keutsch et ses collègues avaient simulé les conditions à environ 20 kilomètres au-dessus de la surface de la Terre.
En testant la façon dont divers produits chimiques réagissent dans cet air raréfié, l'équipe espérait effectuer un test brut d'un schéma controversé connu sous le nom de géo-ingénierie solaire, qui vise à contrer le changement climatique en pulvérisant de minuscules particules dans la stratosphère pour refléter davantage la chaleur du soleil dans espace.
Mais est-ce que ce qu'il y a dans ce tube est vraiment ce qu'est la stratosphère ? demande Keutsch, professeur d'ingénierie, de chimie et de sciences de l'atmosphère, en lui faisant signe. C'est la question. Nous essayons de penser à tout, mais je dirais qu'on ne sait jamais vraiment.
C'est pourquoi lui et ses collègues chercheurs, dont le climatologue de Harvard David Keith, veulent déplacer leurs expériences hors de leur stratosphère de jouet et dans la vraie. Ils espèrent mener une série de vols scientifiques en montgolfière , dont le premier pourrait être lancé depuis le centre spatial d'Esrange à Kiruna, en Suède, dès cet été.
'J'espère sérieusement que nous ne nous retrouverons jamais dans une situation où cela doit être fait, car je pense toujours que c'est un concept très effrayant et que quelque chose va mal tourner.'
Frank Keutsch, chercheur principal du SCoPEx
Le vol initial évaluera simplement si l'équipement et les logiciels de l'avion fonctionnent correctement dans la stratosphère, où les températures peuvent plonger en dessous de -50 ˚C et la pression varie d'un dixième à un millième de la quantité au niveau de la mer. Mais lors des lancements ultérieurs, les chercheurs espèrent libérer de petites quantités des types de particules qui pourraient disperser la lumière du soleil.
Dans un monde qui réduit les émissions de dioxyde de carbone trop lentement pour empêcher un changement climatique catastrophique, la géo-ingénierie solaire pourrait faire gagner du temps. Mais le faire à grande échelle pourrait signifier jouer avec les modèles météorologiques à l'échelle de la planète. Les effets sont imprévisibles; dans certains endroits, ils pourraient même être désastreux.
Dans les semaines à venir, donc, un comité consultatif indépendant qui examine les questions juridiques, éthiques et environnementales entourant le projet devrait déterminer si le groupe de recherche doit procéder au premier vol. Le comité devra également statuer avant tout vol qui libère réellement des matériaux et déterminer les mesures que l'équipe de recherche devrait ou doit prendre pour dialoguer avec le public et les régulateurs.
Si ces lancements sont approuvés - et c'est encore un gros si - ils seront les premières expériences de géo-ingénierie dans la stratosphère. Mais avant même que les ballons aient quitté le sol, ils sont suscite déjà des critiques .
Trop dangereux à utiliser
L'idée de refroidir la planète en dispersant des particules dans l'atmosphère, en atténuant la lumière du soleil et en compensant une partie du réchauffement provoqué par les émissions de gaz à effet de serre, a un précédent : la nature le fait déjà.
Des éruptions volcaniques majeures telles que celle du mont Pinatubo en 1991 ont rejeté des millions de tonnes de dioxyde de soufre dans l'air, faisant baisser les températures mondiales dans les années qui ont suivi. Le dioxyde de soufre émis par les centrales au charbon et les navires produit également des effets de refroidissement mesurables.
Pour certains critiques, faire cela délibérément comme mesure contre le changement climatique est imprudent, même à réfléchir, et encore moins à expérimenter. Certaines études ont montré que la géo-ingénierie solaire pourrait modifier considérablement les régimes de précipitations et réduire le rendement de certaines cultures à certains endroits . D'autre part, autre papiers ont conclu que les effets secondaires environnementaux pourraient être faibles tant que la géo-ingénierie se fait de manière modérée .
Mais toutes les recherches effectuées à ce jour, à quelques petites exceptions près , a été menée dans des modèles informatiques ou des expériences en laboratoire. Keutsch et ses collègues soutiennent donc que leurs essais de ballons sont une prochaine étape cruciale.
L'idée de base de leurs expériences dites SCoPEx, proposé pour la première fois en 2014 , est de lancer un ballon, équipé d'hélices et de capteurs, qui libérerait jusqu'à deux kilogrammes de particules de taille submicrométrique dans un panache d'environ un kilomètre de long. Un avion de ligne commercial pompe des quantités similaires de matière chaque minute, notes de Keith .
Ensuite, le ballon virait de bord et zigzaguait lentement à travers le panache dans la direction opposée. Ses capteurs tenteraient de mesurer l'ampleur de la dispersion des particules, leur interaction avec d'autres composés et la quantité de lumière solaire qu'elles réfléchissent.
AVEC LA COURTOISIE DE SCOPEXTout ce qu'ils ont trouvé pourrait être réinjecté dans des modèles informatiques, affinant notre compréhension de ce qu'est la pulvérisation des centaines de milliers à des millions de tonnes de matériel peut faire.
À ce stade, l'équipe espère effectuer une série de vols sur plusieurs années. Au début, ils ont l'intention de libérer une fine poussière de carbonate de calcium - le principal ingrédient de la craie - mais les chercheurs veulent finalement tester d'autres matériaux, y compris probablement de l'acide sulfurique (qui est un sous-produit du dioxyde de soufre libéré par les volcans).
Mais certains craignent que même ces expériences limitées soient un pas trop loin.
Wil Burns, codirecteur de l'Institute for Carbon Removal Law & Policy de l'American University, estime qu'il devrait y avoir une tentative de parvenir à une sorte de consensus mondial sur la question de savoir si la société devrait un jour utiliser un tel outil avant que les expériences en plein air ne se poursuivent.
Mais pour lui, la réponse est non : les impacts environnementaux sont inconnus. Les défis liés à la gouvernance d'un tel outil sont immenses : un seul pays pourrait faire de la géo-ingénierie solaire à lui tout seul, mais tous les pays seraient concernés. Et les générations futures pourraient être contraintes d'en gérer les effets pendant des centaines d'années. Il ajoute que nous ne pouvons pas savoir ce qu'il fera vraiment à l'échelle planétaire jusqu'à ce qu'il soit complètement déployé - et à ce moment-là, nous serons coincés avec des sécheresses ou d'autres dangers jusqu'à ce que les effets disparaissent.
Certains groupes environnementaux et critiques de géoingénierie appellent les responsables gouvernementaux en Suède, où le premier vol SCoPEx serait lancé, et les dirigeants de la Swedish Space Corporation, qui les gérerait, à s'opposer aux expériences. Ils soutiennent non pas que la recherche elle-même présente des risques environnementaux, mais qu'elle crée une pente glissante vers la normalisation et le déploiement d'un outil périlleux et puissant.
La géo-ingénierie solaire est une technologie qui peut avoir des conséquences extrêmes et se distingue comme dangereuse, imprévisible et ingérable, lit une lettre publiée par Greenpeace Suède, Biofuelwatch et d'autres groupes. Il n'y a aucune justification pour tester et expérimenter une technologie qui semble être trop dangereuse pour être utilisée.
Le chercheur réticent
Keutsch dit que c'est une crainte très valable que les expériences de géo-ingénierie pourraient rendre l'utilisation éventuelle de la technologie plus probable. Comme il me l'a dit lors d'une interview dans son bureau, il pense lui-même que la géo-ingénierie n'est pas la bonne façon de lutter contre le changement climatique. Il l'a comparé aux opiacés qui soulagent la douleur aiguë mais entraînent d'autres problèmes comme la dépendance. La solution la plus sûre et la plus efficace serait de réduire rapidement les émissions de gaz à effet de serre.
Mais, craint-il, le changement climatique est si avancé et si susceptible de devenir si perturbateur qu'une nation désespérée pourrait de toute façon aller de l'avant avec la géo-ingénierie. Un plus tôt Une étude de Harvard a trouvé que le coût de développement et de pilotage d'une flotte d'avions spécialisés pour faire le travail ne coûterait que 2 milliards de dollars par an, ce qui le mettrait à la portée économique de nombreux pays.
Comme c'est le seul outil qui pourrait faire une réelle différence sur les températures mondiales au cours d'un mandat politique, il pourrait devenir une option incroyablement séduisante dans les pays souffrant de canicules mortelles, de sécheresses, de famines, d'incendies ou d'inondations. L'utiliser sans recherche suffisante serait très dangereux, dit Keutsch.
Frank Keutsch, professeur à Harvard, chercheur principal du SCoPEx.
ELIZA GRINNELL, ÉCOLE D'INGÉNIERIE ET DE SCIENCES APPLIQUÉES DE HARVARDLes gens pensent que parce que je fais de la recherche en géo-ingénierie, je veux en quelque sorte faire de la géo-ingénierie, dit-il. Mon point de vue est en fait très fortement que j'espère sérieusement que nous ne nous retrouverons jamais dans une situation où cela doit être fait, car je pense toujours que c'est un concept très effrayant et que quelque chose va mal tourner.
Mais en même temps, je pense qu'il est très important de mieux comprendre quels peuvent être les risques, ajoute-t-il. Et je pense que pour la recherche directe qui m'intéresse le plus, s'il existe un type de matériau qui peut réduire considérablement les risques, je pense que nous devrions le savoir.
Surveillance
L'équipe initialement espéré pour commencer des vols en montgolfière dès 2018 à Tucson, en Arizona, et a ensuite exploré des plans au Nouveau-Mexique. Ils ont opté pour déplacer le premier effort en Suède en raison de COVID-19 et d'autres défis logistiques et de planification, selon le site Web du projet.
Une partie du retard était due à la décision de l'équipe de Keutsch de mettre en place un comité indépendant pour évaluer les impacts éthiques et juridiques de leurs expériences proposées. Ils n'étaient pas obligés d'en avoir un, car l'effort de recherche ne bénéficie d'aucun financement fédéral. (En effet, lorsque le projet a commencé, là a été pas de financement fédéral américain pour la recherche en géoingénierie. Le projet fonctionne grâce à l'argent interne de Harvard et aux dons d'individus et de groupes, y compris Bill Gates , la Fondation William et Flora Hewlett, la Fondation Alfred P. Sloan, et d'autres .)
Mais Jane Long, ancienne directrice associée du Lawrence Livermore National Laboratory, a fortement recommandé la création d'un comité d'examen externe. (Elle a également aidé à choisir son président.) Il était important pour l'avenir de cette technologie qu'ils ne soient pas considérés comme de mauvais scientifiques se précipitant pour faire des expériences sans aucun examen, dit-elle.
Long souligne que les expériences, telles que proposées initialement, sont à très petite échelle et peu susceptibles de présenter des dangers pour la santé ou l'environnement. Mais le conseil, dit-elle, oblige les chercheurs à articuler à quoi sert le travail et à répondre aux préoccupations du public.
Le comité a déjà publié un rapport fournissant des suggestions sur la manière dont l'équipe de recherche devrait communiquer avec le public avant tout vol libérant des particules. Entre autres, il recommande s créer un cahier d'information pour expliquer les enjeux et inviter les personnes vivant à proximité de la trajectoire de vol des ballons à participer à un dialogue délibératif sur l'expérience elle-même ainsi que sur la gouvernance de la recherche en géoingénierie solaire.
Pourtant, Burns et d'autres soutiennent que le comité manque de voix cruciales, y compris les critiques de la recherche en géo-ingénierie et les représentants des pays les plus pauvres. Et il pense que ces angles morts sont évidents dans le rapport initial du comité. Cela suppose, et montre en quelque sorte un parti pris, que nous ne faisons l'engagement public que pour déterminer comment passer à l'étape suivante en termes d'expériences sur le terrain - et cela semble créer une sorte de fatalité en termes de ce que arrivera et ce qui devrait arriver, dit-il.
Ce qu'ils pourraient apprendre
L'équipe de Keutsch a déjà exécuter des simulations informatiques explorer comment les particules libérées de leur équipement se dissiperont dans l'air. Si et quand ils commencent à tester cela pour de vrai, ils devraient être en mesure de mesurer plus précisément comment des particules de carbonate de calcium ou d'acide sulfurique se propagent ou s'agglutinent - un test crucial de l'efficacité de ces matériaux pour la géo-ingénierie. Si les particules sont trop grosses, elles couleront trop rapidement hors de la stratosphère, nécessitant plus de matériaux pour diffuser la même quantité de lumière solaire.
Une autre question cruciale est de savoir comment les particules réagiront avec d'autres produits chimiques dans la stratosphère, en particulier le carbonate de calcium, car il ne se produit pas là-haut naturellement.
AVEC LA COURTOISIE DE SCOPEXL'équipe a choisi le carbonate de calcium au lieu des sulfates pour deux raisons, explique Keutsch : les sulfates rongent la couche d'ozone protectrice et, bien qu'ils aient un effet refroidissant à la surface de la Terre, ils réchauffent la stratosphère. Cela pourrait perturber les conditions météorologiques d'une manière qui pourrait être difficile à prévoir. Vous essayez de pousser le système terrestre d'une manière que je ne pense pas que nos modèles soient bons pour prédire, dit-il.
Le carbonate de calcium a cependant ses propres inconnues. Ces expériences dans le tube de verre trouvé qu'il n'est pas particulièrement réactif avec les composés qu'il rencontrera dans la stratosphère. Mais la façon dont il interagit avec d'autres produits chimiques dans le vrai pourrait affecter la quantité de rayonnement ultraviolet absorbée et la quantité de lumière solaire diffusée.
Les observations des vols pourraient aider à affiner notre compréhension de la quantité de ces matériaux qui pourrait être nécessaire pour abaisser les températures mondiales, des risques que leur libération pourrait poser – ou si cela fonctionnera du tout.
Mais il y aura toujours de réelles limites à ce que les chercheurs peuvent apprendre des expériences sur de minuscules ballons. Ils ne pourront pas détecter le sort à plus long terme des particules rejetées dans la stratosphère, car elles deviendront rapidement trop diluées pour être détectées. De plus, reconnaît Keutsch, il y a simplement certaines choses qui ne peuvent pas être connues tant que quelqu'un n'aura pas déployé la géo-ingénierie solaire à grande échelle.
Le système terrestre est si complexe, dit-il. Je ne pense pas que nous puissions tout prévoir. Nous ne pouvons jamais être vraiment sûrs de ce qui va se passer lorsque vous faites cela.