🌊 De millénaires à quelques heures: ils accélèrent un processus de captation de carbone

Un laboratoire israélien ouvre une nouvelle voie pour la séquestration du carbone en exploitant l'action millénaire de la roche et de l'eau. Cette approche, inspirée d'un cycle géologique fondamental, pourrait offrir aux industries lourdes un outil complémentaire pour atténuer leur impact environnemental. Elle ne repose pas sur des composés chimiques complexes, mais sur l'accélération d'une réaction naturelle entre des gaz industriels, de l'eau de mer et des minéraux courants.

La recherche menée conjointement par l'Université hébraïque de Jérusalem et l'Université ouverte d'Israël s'attaque à un enjeu central: comment améliorer significativement un processus terrestre de régulation du carbone pour qu'il réponde à l'urgence climatique actuelle. En transposant ce phénomène lent en un système de laboratoire contrôlé, les scientifiques ont pu en disséquer les mécanismes et identifier les paramètres clés pour en augmenter radicalement la vitesse.

Mécanique d'un processus naturel accéléré

L'altération des carbonates est un régulateur climatique planétaire. Le dioxyde de carbone présent dans l'atmosphère se dissout dans les précipitations, formant un acide faible. Cette eau légèrement acide ruisselle ensuite sur des formations rocheuses comme le calcaire, dissolvant progressivement le carbonate de calcium. La réaction produit des ions bicarbonate, une forme dissoute de carbone transportée par les fleuves vers les océans pour un stockage à long terme.

Ce cycle géochimique, bien que fondamental, opère sur des échelles de temps incompatibles avec le rythme des émissions anthropiques. Pour le comprimer de plusieurs millénaires à quelques heures, les chercheurs ont conçu un réacteur expérimental transparent. À l'intérieur, de l'eau de mer et du CO₂ circulent en continu à travers un lit de roches concassées, recréant et intensifiant artificiellement les conditions naturelles.

L'étude, publiée dans la revue Environmental Science & Technology, détaille comment le contrôle précis des paramètres physico-chimiques permet d'optimiser la réaction. L'efficacité dépend notamment du ratio entre le gaz et l'eau de mer. Une recirculation modérée du CO₂ améliore son incorporation, tandis qu'un flux trop agressif peut nuire au processus. La taille des grains de roche influence également le résultat.

Perspectives pour une application industrielle

Le système a démontré sa capacité à convertir environ 20 % du CO₂ injecté en carbone inorganique dissous. Cette marge indique un potentiel important d'optimisation par l'ingénierie. La dolomite s'est révélée un matériau particulièrement intéressant, car elle semble éviter la formation de précipités secondaires qui pourraient relarguer du carbone, offrant ainsi une voie de séquestration plus stable.

Les centrales électriques, notamment celles fonctionnant aux combustibles fossiles, constituent une cible d'application évidente. L'intégration de réacteurs inspirés de ce principe en aval des cheminées pourrait permettre de traiter une partie des gaz de combustion. Le procédé utiliserait de l'eau de mer et des roches abondantes, des ressources accessibles pour de nombreuses installations côtières.

D'autres secteurs fortement émetteurs, comme la production de ciment ou d'acier, pourraient également adapter cette technologie. Elle propose une alternative ou un complément aux méthodes de capture plus énergivores. Les auteurs soulignent que cette approche vise à intégrer des solutions inspirées de la nature dans l'infrastructure industrielle existante, offrant une voie pragmatique de réduction des émissions.

Pour aller plus loin: Comment le carbone est-il stocké dans l'océan ?

L'océan agit comme une immense éponge à dioxyde de carbone. À sa surface, le CO₂ présent dans l'air se dissout directement dans l'eau, un échange facilité par le mouvement des vagues et des vents. Une fois dans l'eau de mer, une partie de ce gaz se transforme en acide carbonique, puis se divise en ions bicarbonate et carbonate. Cet ensemble forme ce que les scientifiques appellent le carbone inorganique dissous, la première forme de stockage océanique.

La circulation des masses d'eau joue ensuite un rôle de transporteur essentiel. Les eaux de surface, chargées en carbone dissous, se refroidissent près des pôles, deviennent plus denses et plongent en profondeur. Ce phénomène entraîne le carbone vers les couches océaniques profondes où il peut rester isolé de l'atmosphère pendant des siècles. C'est un processus de séquestration lent mais de très grande ampleur.

En parallèle, la vie marine opère une "pompe biologique". Le phytoplancton, de minuscules algues, absorbe le CO₂ dissous pour réaliser sa photosynthèse en surface. En mourant, une partie de ces organismes et des déchets des animaux qui les consomment sédimentent vers les fonds marins. Une fraction de ce carbone organique est ainsi enfouie dans les sédiments, constituant un stockage sur du très long terme, à l'échelle de milliers d'années.