• Hanns J. Neubert und Ludger Wess

Une tâche herculéenne.

32 KlimaHerkules Aufmacher

Dans le tableau ci-dessus, seules les émissions de CO2 provenant des combustibles fossiles charbon, pétrole et gaz sont listées. Si d'autres sources telles que la production de ciment ou l'élevage du bétail étaient également prises en compte, elles seraient environ dix pour cent plus élevées. Source : BP

Stopper le changement climatique. Le changement climatique est un problème mondial - et ne peut donc être résolu qu'au niveau international. Les stratégies qui reposent sur des efforts nationaux solitaires, sur le renoncement et les interdictions ne fonctionneront pas. Ce qu'il faut, ce sont des initiatives entrepreneuriales et des procédés innovants qui permettent dans le monde entier d'éliminer le CO2 de l'atmosphère ou de le transformer en d'autres matières premières.

C'est une tâche herculéenne. Afin de limiter le réchauffement climatique à un maximum de 1,5 degré Celsius, les émissions globales de dioxyde de carbone (CO2) ne doivent pas dépasser 55 % des émissions de 2010, selon les calculs des experts du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) en 2030. D'ici 2050, les émissions supplémentaires devront être éliminées une fois pour toutes.

Le "Statistical Review of World Energy" récemment publié par la multinationale pétrolière BP montre à quel point ce sera difficile. Après tout, les émissions de CO2 ne diminueront pas. Il ne stagne même pas. Il est en hausse (graphique de droite). Selon BP, la quantité totale d'émissions de CO2 fossile est passée à un peu moins de 34 gigatonnes en 2018. L'augmentation de 2,0 % par rapport à 2017 était la plus élevée en sept ans.

Une baisse ne peut être observée qu'en Europe et en Amérique du Sud. En Asie, en Afrique et au Moyen-Orient, les émissions continuent d'augmenter sans contrôle, parallèlement au développement économique. Il n'y a toujours pas de réponse à la question la plus importante : comment ces pays peuvent-ils continuer à rattraper économiquement les pays industrialisés tout en réduisant leurs émissions ?

Après quelques années de déclin, les États-Unis ont enregistré la plus forte augmentation en 30 ans avec une hausse de 3,5 %. BP attribue cette situation aux conditions météorologiques inhabituelles de 2018, tant en termes de froid que de chaleur. Aux États-Unis, le nombre de jours à chauffer ou à refroidir était le plus élevé en 50 ans.

Malgré le Traité de Paris sur le climat, rien ne se passe dans le monde. Et cela a déjà des conséquences aujourd'hui. Comme le souligne le rapport spécial du GIEC sur la faisabilité de limiter le réchauffement climatique à un maximum de 1,5 degré, la Terre est actuellement sur la voie directe d'un monde à plus trois degrés. Le rapport montre clairement que la science a mal calculé ses modèles : ils étaient trop optimistes. Le changement climatique progresse encore plus vite que les experts climatiques ne l'avaient prévu dans le rapport d'étape du GIEC pour la Conférence paroissiale de 2015.

Dans l'Arctique, par exemple, l'air se réchauffe deux à trois fois plus vite que la moyenne mondiale. Cela ne change pas seulement les systèmes éoliens mondiaux, provoquant des vagues de chaleur et de fortes pluies en Europe. Pire encore, la glace qui reflétait auparavant la chaleur solaire fond à une vitesse vertigineuse. La surface sombre de la mer est ainsi exposée et absorbe les rayons chauffants du soleil. En conséquence, l'eau de fonte douce pourrait arrêter la circulation salée du Gulf Stream loin vers le sud, ce qui, ironiquement, pourrait conduire à une ère glaciaire en Europe. En même temps, le pergélisol dégèle plus rapidement que prévu et libère du méthane, un gaz à effet de serre particulièrement nocif (voir encadré page 34).

"Le problème du changement climatique est plus global, plus durable, plus incertain et finalement plus irréversible que n'importe quel autre problème social que je connaisse", a déclaré l'économiste climatique Gernot Wagner il y a un an sur la chaîne autrichienne ORF. Mais la façon dont les politiciens, en particulier, imaginent des solutions pour l'avenir de la terre, ne fonctionne pas - ou ne fonctionne plus.

En Allemagne, les renonciations et les interdictions sont les principaux sujets de discussion. Cela peut fonctionner au niveau national. Mais réduire les émissions de CO2 dans le monde en évitant de brûler des combustibles fossiles comme le charbon, le gaz et le pétrole n'est pas très réaliste. Il est difficile d'imposer des renonciations et des interdictions à l'échelle mondiale car cela réduirait considérablement les possibilités de développement économique de nombreux pays. Les pays industrialisés seraient-ils réellement prêts à payer les compensations financières élevées correspondantes ?

L'espoir de l'humanité réside donc dans des technologies qui peuvent être mises en œuvre dans le monde entier pour éliminer le dioxyde de carbone de l'atmosphère et l'arrêter. Ou transformer le CO2 produit par de nombreux processus industriels en matières premières utilisables.

Mais ce n'est pas facile non plus. Parce que ces technologies sont très énergivores. La thermodynamique nous enseigne qu'il faut ajouter à l'énergie de processus exactement la même quantité qui est produite lors de la combustion de combustibles fossiles afin de convertir le CO2 en d'autres substances. Il est donc crucial d'utiliser des catalyseurs et des énergies renouvelables dans ces processus.

Les auteurs privés Hanns J. Neubert et Ludger Wess se sont lancés à la recherche des idées correspondantes.

32 Klima 2

Éliminer le CO2.

Innovation et tradition. Le monde a besoin des deux : l'innovation par de nouveaux procédés efficaces pour extraire le CO2 de l'atmosphère. Et les systèmes traditionnels de stockage du CO2 tels que les forêts et l'utilisation du bois.

// 01 Les capteurs de CO2.

"En principe, le problème du CO2, c'est comme verser chaque jour de l'eau dans un baril sans savoir quand elle débordera. Aujourd'hui, nous faisons un effort énorme pour mettre un peu moins d'eau dans le fût que l'an dernier. Je me suis toujours demandé pourquoi nous n'essayons pas de puiser l'eau du baril ", explique Christoph Gebald, co-fondateur de la société suisse Climeworks (patrimoine privé rapporté pour la première fois sur l'entreprise innovante en décembre 2017).

L'élimination directe du CO2 de l'air ambiant est la solution la plus évidente au problème climatique. Cependant, il n'y a actuellement que deux entreprises dans le monde qui utilisent le captage direct de l'air (DAC) en plus de Climeworks - Global Thermostat à New York et Carbon Engineering à Vancouver.

Deux défis doivent être surmontés au cours de la mise en œuvre. Premièrement, la technologie demande beaucoup d'énergie. Deuxièmement, le gaz à effet de serre séparé doit être stocké de telle sorte qu'il ne retourne jamais dans l'atmosphère.

Climeworks, fondée en 2009, a développé une solution particulièrement élégante et tournée vers l'avenir pour les deux : Il extrait l'énergie nécessaire du sol volcanique et transforme le CO2 capté en roche.

Après avoir présenté au printemps 2017 à Hinwil, près de Zurich, son premier "aspirateur d'air" commercial capable d'éliminer 900 tonnes de CO2 par an, Climeworks a installé quelques mois plus tard en Islande, directement à côté de la centrale géothermique Hellisheiði, une installation plus petite. La centrale électrique pompe beaucoup d'eau chaude du système volcanique Hengill au sud-est de Reykjavik et produit ainsi 300 mégawatts d'énergie électrique.

D'immenses caissons de ventilation Climeworks aspirent maintenant l'air ambiant. Des filtres spéciaux lient chimiquement le CO2. Une fois que les filtres sont saturés, ils sont chauffés à environ 100 degrés, ce qui libère à nouveau le gaz du filtre. Il est ensuite pompé avec l'eau de retour de la centrale géothermique jusqu'à une profondeur de 700 mètres. C'est là que commence un processus chimique dans lequel le CO2 réagit avec la roche volcanique et se transforme en calcite blanche en moins de deux ans - il est ainsi retiré de l'atmosphère pour une éternité.

Actuellement, la petite usine ne produit que 50 tonnes de CO2 par an, mais dans les dernières étapes, 2500 tonnes de CO2 par an vont se transformer en pierre. Gebald et son partenaire Jan Wurzbacher partent du principe que leur technologie pourrait être utilisée dans de nombreux endroits similaires dans le monde entier sur des terrains volcaniques.

Toutefois, à l'heure actuelle, l'élimination d'une tonne de CO2 de cette manière coûte encore entre 600 et 800 dollars américains. Dans trois ou quatre ans, il ne devrait plus être que de 200. A plus long terme, Gebald est toutefois convaincu que le prix pourrait être réduit à 100 dollars US. L'entreprise se trouverait ainsi dans une zone où son procédé pourrait être financé à un prix correspondant pour le CO2.

Toutefois, cet exemple montre également à quel point le prix d'une tonne de CO2 proposé dans le paquet climat du gouvernement allemand n'est pas utile. Le prix cible de 60 dollars d'ici 2030, tel qu'annoncé, ne donne aucune chance à cette technologie fascinante. 

C'est pourquoi Climeworks s'adresse aujourd'hui également aux hommes clairvoyants qui souhaitent prendre en charge leur propre empreinte climatique. Dans sa boutique en ligne, l'entreprise propose de convertir 25 tonnes de CO2 pur en pierre dans le sous-sol islandais pour un investissement annuel de 24000 euros. A titre de comparaison : un Allemand moyen émet en ce moment environ douze tonnes.

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Les gaz à effet de serre - bien plus que du CO2.

Le CO2 est responsable de 66 % du réchauffement climatique. En outre, il existe d'autres gaz qui contribuent de manière significative au réchauffement climatique. Le méthane est la deuxième substance la plus importante. Il est 28 à 85 fois plus nocif pour le climat que le CO2 et contribue pour 17 % au réchauffement climatique. Les sources de méthane contrôlables par l'homme sont principalement la riziculture et l'élevage du bétail. De plus, le méthane est rejeté des tourbières et des terres humides, de plus en plus dans les latitudes arctiques où le pergélisol dégèle parce que le réchauffement est deux à trois fois plus rapide ici que dans le reste du monde.

L'oxyde nitreux devient également de plus en plus problématique. Une grande partie de cette somme provient de sources naturelles. Mais l'agriculture moderne, avec sa fertilisation exagérée et le lisier provenant de l'élevage, a poussé les concentrations d'oxyde nitreux à la hausse.

Bien que l'air ne contienne que des concentrations extrêmement faibles, les substances techniques de la terre s'échauffent également. Le tétrafluoroéthane provenant des installations de refroidissement est 1300 à 3700 fois plus efficace pour le climat que le CO2, et même 10800 à 12400 fois les fluorocarbones. Le trifluorure d'azote provenant de la fabrication de cellules solaires et d'écrans à cristaux liquides est même 12800 à 16100 fois plus problématique pour le climat que le CO2.

Le pire gaz à effet de serre, cependant, est probablement l'hexafluorure de soufre, qui est utilisé comme gaz protecteur dans la production de magnésium et s'échappe des fuites dans les appareillages de commutation haute tension isolés au gaz. Il est de 17500 à 23500 fois plus efficace sur le plan climatique que le CO2. Pour que le climat futur reste supportable pour la civilisation humaine, il faudrait que les émissions supplémentaires de toutes ces substances soient définitivement achevées d'ici 2050.

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// 02. Piégeage du carbone.

Une deuxième possibilité, qui pourrait contribuer à l'élimination du CO2 de l'air, serait d'accélérer l'altération des roches. Depuis des milliards d'années, ce processus naturel a contribué à lier le gaz à effet de serre. Lorsque les pierres s'altèrent chimiquement, de l'acide carbonique se forme à partir du CO2 de l'atmosphère de l'eau souterraine environnante. Les éléments chargés positivement, comme le calcium ou le magnésium, retiennent l'acide carbonique chargé négativement dans les eaux souterraines, qui finissent par atteindre les océans avec le carbone lié. Elle y demeure pendant des milliers d'années.

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Ce processus pourrait être soutenu par de grandes surfaces de gravier de pierre naturelle. Le carbone pourrait également être labouré dans les champs, où il pourrait même stocker des nutriments. Les chercheurs du Potsdam Institute for Climate Impact Research ont calculé qu'il y aurait suffisamment d'espace sur terre pour permettre à un milliard de tonnes de carbone de disparaître chaque année. A titre de comparaison, l'humanité rejette chaque année huit milliards de tonnes de carbone pur. 

Parce que de très grandes superficies de terres doivent être acquises par de longues négociations ou parce qu'il faut persuader les agriculteurs d'utiliser le gravier dans leurs champs, aucun investisseur n'a encore trouvé un moyen d'investir dans cette méthode. Seul le Leverhulme Centre for Climate Change Mitigation à Sheffield l'essaie sur de grandes surfaces agricoles aux Etats-Unis, en Australie et en Malaisie. L'investisseur américain "Y-Combinator" a récemment lancé un programme de financement pour promouvoir les jeunes entrepreneurs qui peuvent soumettre des plans d'affaires sur la base de cette méthode. Jusqu'à présent sans succès.

// 03. Plus de forêt.

La méthode la plus simple de fixation du CO2 est le boisement des forêts. Les arbres, en particulier ceux à croissance rapide comme les bouleaux ou les peupliers, stockent d'énormes quantités de carbone. Le CO2 resterait alors là pour les 100 à 150 prochaines années.

Si le bois des vieux arbres est utilisé pour la construction, le carbone sera retiré de l'atmosphère tant que les bâtiments resteront debout. Le bois pourrait remplacer le béton, qui est particulièrement nocif pour le climat, car la production de ciment libère d'énormes quantités de CO2.

Les usines, les immeubles de bureaux et les immeubles d'appartements en bois sont une tradition au Canada et en Scandinavie. Dans le Bade-Wurtemberg, la proportion de nouvelles constructions résidentielles en bois en 2018 était de près de 30 pour cent, et dans le Schleswig-Holstein, la proportion de constructions de bureaux et industrielles était de 23 pour cent. Même les immeubles de grande hauteur sont possibles. Le plus haut niveau au monde a été atteint en mars de cette année à Brumunddal, en Norvège, à 100 kilomètres au nord d'Oslo. Ses 18 étages atteignent une hauteur de 85 mètres. La tour en bois "HoHo" construite à Vienne par l'investisseur immobilier autrichien Günter Kerbler n'est qu'un mètre plus bas.

Le bois pourrait même être brûlé pour produire de l'énergie si le CO2 libéré est séparé et stocké dans des cavernes souterraines. Le charbon de bois restant pourrait être utilisé pour ameublir les sols arables, où le carbone resterait aussi longtemps.

Ces procédés, qui sont fondamentalement adaptés à la production d'énergie à partir de tous les combustibles végétaux, sont appelés BECCS, bioénergie avec capture et stockage du CO2. Environ une demi-douzaine de centrales électriques dans le monde fonctionnent selon ce principe.

Le défi : les BECCS ne peuvent être mis en œuvre qu'à grande échelle et entrent donc rapidement en conflit avec la production alimentaire. Par crainte de la résistance des propriétaires terriens et de la population, presque plus personne n'ose aujourd'hui construire de telles plantes.

Le plus gros problème, cependant, concerne la forêt elle-même. Malheureusement, les forêts existantes sont dans une mauvaise position et on ne sait pas comment elles vont réagir au réchauffement progressif.

Cette année et l'an dernier, des milliers de kilomètres carrés de forêt en Sibérie, dans le nord du Canada et au Brésil ont été incendiés par une sécheresse extrême. Selon les calculs du physicien Mark Parrington, du Service européen de surveillance de l'atmosphère Copernicus en Angleterre, les incendies autour de l'Arctique à eux seuls ont libéré environ 140 millions de tonnes de CO2, selon le taz. Le changement climatique réchauffe les feux, et les feux réchauffent le changement climatique.

La Chine adopte actuellement une position positive en matière de reboisement. Sa "Muraille Verte" s'étend sur 4500 kilomètres parallèlement à la Grande Muraille de Chine historique, est large de plusieurs centaines de kilomètres et se compose principalement de forêt mixte. Plus de 60 milliards d'arbres ont été plantés depuis 1978. A l'origine, il était prévu comme une barrière contre les vents du nord du désert. Lorsque le "Mur" sera terminé en 2030, la forêt couvrira une superficie équivalente à celle de l'Allemagne.

En outre, chaque habitant de la Chine âgé de onze à seize ans était obligé de planter de trois à cinq arbres par an.

D'autres pays reboisent aussi de plus en plus. "Un problème majeur avec les programmes financés par l'Etat, cependant, est la brièveté des cycles politiques. Ceux-ci ne peuvent pas être utilisés pour la planification à long terme", critique Peter Elsasser de l'Institut Thünen pour la foresterie internationale et l'économie forestière à Hambourg-Bergedorf.

Les forêts de mangroves sur les côtes se sont révélées être des réservoirs de CO2 particulièrement efficaces, comme l'a expliqué Monika Breuch-Moritz, vice-présidente de la Commission océanographique internationale (COI) de l'UNESCO, dans une conférence : " Bien que les forêts de mangroves ne couvrent que 2% de la surface terrestre, elles stockent autant de CO2 dans leurs racines et leur sol que tous les écosystèmes terrestres mis ensemble. La destruction des mangroves est donc bien pire qu'un incendie de forêt tropicale.

Entre-temps, il existe même des fonds pour des investissements forestiers durables, qui sont destinés à compenser les empreintes climatiques surdimensionnées de personnes particulièrement riches. Cependant, il est important d'y regarder de plus près - que font réellement ces instituts ? Où investissent-ils ? Ont-ils des certificats d'organismes réputés ?

Une alternative est leur propre forêt. "Si je pouvais choisir d'acheter une forêt localement et la laisser pousser pour des raisons de protection du climat, ou soutenir un fonds, je préférerais toujours la première option. Tout simplement parce que j'ai alors une influence plus directe ", explique la chercheuse forestière Elsasser.

Mais le reboisement ne peut faire partie que d'un ensemble de mesures. Si 200 milliards de tonnes de CO2, soit un tiers du dioxyde de carbone libéré dans l'atmosphère depuis l'industrialisation, devaient être éliminés de l'air par le seul reboisement, la Suède devrait doubler sa superficie, comme l'ont calculé récemment Jean-François Bastin de l'EPFZ et ses collègues. Dans le même temps, la surface agricole doit être augmentée afin de nourrir une population mondiale croissante, de sorte que les conflits sont inévitables.  ®

Auteur : Hanns-J. Neubert

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Convertir le CO2.

L'incroyable histoire de Clostridium autoethanogenum. La biotechnologie moderne peut contribuer de manière significative au retour dans le cycle du CO2 produit par les procédés industriels. Les politiciens n'ont qu'à créer les conditions cadres pour cela.

En fait, le processus n'est pas nouveau. Le monoxyde de carbone est utilisé depuis longtemps en chimie pour produire de l'éthanol comme carburant. "Mais nous pouvons le faire mieux et moins cher. Parce que nous avons un employé important - Clostridium autoethanogenum ", explique Sean Simpson, fondateur de la société technologique Lanzatech.

Dans la fermentation des gaz de synthèse, les organismes produisent des produits chimiques à partir d'un mélange de monoxyde de carbone (CO) et d'hydrogène (H2) ainsi que d'autres gaz, appelés gaz de synthèse. Ceux-ci peuvent être utilisés comme biocarburants ou comme produits chimiques de base dans l'industrie chimique : Méthane, éthanol, butanol, acide acétique et acide butyrique.

Bien que les micro-organismes ne soient pas aussi productifs que les procédés chimiques, ils nécessitent moins de pression et de chaleur et peuvent supporter des rapports différents de monoxyde de carbone et d'hydrogène.

Particulièrement fascinant : Si suffisamment d'hydrogène est disponible, Clostridium autoethanogenum peut utiliser non seulement du CO mais aussi du CO2. À des concentrations élevées de dioxyde de carbone, il est même capable de produire lui-même de l'hydrogène dans un processus biologique.

L'inconvénient est que le bouillon de fermentation dans lequel les bactéries font leur travail ne peut absorber que des quantités limitées de gaz. De plus, l'éthanol produit est toxique pour les bactéries en concentrations plus élevées. Et le produit doit être séparé par distillation - une autre étape énergivore.

Lanzatech a donc optimisé ses bactéries en conséquence et utilise maintenant des souches qui peuvent supporter des concentrations d'alcool beaucoup plus élevées. Cependant, la bactérie ne peut pas tolérer la présence d'oxygène. Elle trouve donc des conditions de vie idéales dans les gaz d'échappement exempts d'oxygène des aciéries. Si d'autres sources - déchets, biomasse ou gaz résiduaires des raffineries - doivent être utilisées, l'oxygène doit être complètement éliminé au préalable.

Lanzatech a été fondée en Nouvelle-Zélande en 2005 par les deux scientifiques Sean Simpson et Richard Forster. Tous deux travaillaient auparavant pour une entreprise qui voulait convertir la biomasse en éthanol. Cependant, cela n'a pas été possible. Mais l'idée d'utiliser la biotechnologie pour rendre les procédés industriels plus durables n'a pas laissé les scientifiques tranquilles. Ils ont recherché dans la littérature les procédés appropriés et se sont finalement concentrés sur l'utilisation des gaz d'échappement des grandes usines. Ils ont obtenu la bactérie d'une collection allemande.

Dans les mois qui ont suivi, Lanzatech a commencé comme une véritable entreprise de garage - avec un laboratoire de fortune, de l'argent emprunté, du matériel de laboratoire mis au rebut et un réfrigérateur transformé en incubateur d'un supermarché abandonné. Il s'est rapidement avéré que Simpson et Forster avaient frappé l'oeil du taureau avec leur idée. Dès 2006, ils ont reçu un financement, un véritable laboratoire et, peu après, d'importantes ressources financières.

"Néanmoins, ce n'était pas une promenade dans le parc ", explique Frey Burton, responsable des questions de durabilité chez Lanzatech. "Quelque chose comme ça marche bien au laboratoire. Le problème, c'est le développement du procédé, de sorte que l'ensemble fonctionne de manière fiable et à grande échelle. Notre système fonctionne maintenant dans une aciérie en Chine. L'usine a été mise en service en mai 2018 et a déjà produit 36 millions de litres d'éthanol à partir des gaz d'échappement depuis lors."

La capacité de production est de 72 millions de litres par an. Une autre usine de production d'éthanol est actuellement en construction sur le site d'une aciérie à Gand, en Belgique. En Inde, l'entreprise prévoit de construire trois usines dans lesquelles la bactérie utilisera les gaz d'échappement des raffineries de pétrole. Une usine prévue en Afrique du Sud utilisera les gaz d'échappement d'une usine d'aluminium et une usine pilote californienne utilisera la biomasse agricole.

Lanzatech ne veut pas seulement gagner de l'argent avec la production d'éthanol, mais s'appuie également sur un modèle de licence. La société bénéficie de la polyvalence du Clostridium autoethanogenum. "Nous pouvons rapidement transformer nos souches pour produire d'autres choses, comme l'acétone, explique M. Burton, ce qui nous permet de fournir à nos clients des bactéries sur mesure pour produire le produit souhaité à partir de gaz de synthèse.

Lanzatech n'est pas la seule entreprise qui utilise des micro-organismes pour transformer les oxydes de carbone en matières premières précieuses. "Les organismes vivants sont imbattables dans leur capacité à former efficacement des composés de carbone très complexes avec des dizaines d'atomes de carbone à partir de la matière première CO2 - à condition qu'ils reçoivent suffisamment d'énergie ", explique Jürgen Eck, CEO de la société allemande de biotechnologie Brain AG.

Fondée en 1993 et cotée en bourse depuis 2016, l'entreprise a commencé à travailler sur un projet correspondant il y a près d'une décennie. L'objectif est d'utiliser des bactéries pour transformer les oxydes de carbone provenant des gaz de combustion des centrales électriques alimentées au lignite en substances utiles. "Nous avions trouvé des communautés bactériennes dans les conduits de fumées de six mètres de large des centrales électriques alimentées au lignite qui utilisaient le monoxyde de carbone et le dioxyde de carbone qu'ils contenaient ", explique Eck. "Ces bactéries, présentes dans la nature dans les sources d'acide sulfurique contenant du CO2, s'y sont installées parce que l'environnement des gaz d'échappement des centrales électriques est très similaire à leur habitat naturel.

Le projet a bien progressé, mais a ensuite été victime de la restructuration de RWE. C'est pourquoi Brain s'est associé à CropEnergies AG, filiale de Südzucker, une entreprise qui produit du bioéthanol à partir du sucre.

"Dans ce processus, qui fonctionne également en présence d'oxygène, chaque molécule de glucose produit deux molécules d'éthanol et deux molécules de dioxyde de carbone. Nous voulons éviter son rejet ", explique Eck. Son idée : "Nous donnons le gaz à effet de serre aux organismes qui en produisent des acides dicarboxyliques. Ce sont les matériaux de base pour les plastiques tels que les polyamides et les polyesters. Cependant, ils peuvent également être convertis en composés plus complexes par d'autres micro-organismes dans une deuxième étape. Ils ont besoin de l'hydrogène comme source d'énergie".

Cet hydrogène provient de l'électrolyse de l'eau, un procédé très énergivore. Ce qui, à première vue, semble être un problème, pourrait être la solution à l'un des défis majeurs de la production d'énergie régénérative à partir du vent et de la lumière solaire en Allemagne. Actuellement, la quantité d'électricité produite à partir de ces sources fluctue énormément. Dans certaines conditions météorologiques avec beaucoup de vent et de soleil, un multiple de l'électricité nécessaire est produit. Les producteurs d'électricité doivent alors payer beaucoup d'argent aux pays voisins de l'Allemagne pour réduire leurs capacités et injecter l'électricité allemande excédentaire dans le réseau. "Au lieu de cela, nous pourrions utiliser cette électricité pour produire de l'hydrogène ", explique M. Eck. "L'hydrogène a une densité énergétique très élevée et est relativement facile à stocker et à transporter. C'est un vecteur énergétique très prometteur pour l'avenir."

Le bilan global serait alors excellent : l'électricité, qui ne génère pas de CO2, est utilisée pour transformer le CO2 produit lors de la production de carburant en substances complexes et utilisables industriellement et empêcher ainsi son rejet.

Le potentiel des deux technologies est énorme. "L'Allemagne est un pays extrêmement pauvre en ressources. Mais RWE produit 160 millions de tonnes de CO2 par an rien qu'en Rhénanie-du-Nord-Westphalie. Il contient un peu plus de 70 millions de tonnes de carbone, soit à peu près la même quantité que celle que l'Allemagne importe chaque année sous forme de pétrole brut." Plus il y a de bactéries dans l'air, mieux c'est pour le climat.

"Nous voyons un avenir dans lequel, par exemple, une aciérie produirait de l'acier léger pour des pièces d'avion, en utilisant nos bactéries pour produire non seulement du carburant mais aussi des fibres synthétiques, des plastiques et des élastomères pour l'équipement et la cabine de l'avion ", dit Frey Burton de Lanzatech. "Il s'agirait d'une véritable gestion du recyclage : évitement des déchets, utilisation efficace des ressources et valeur ajoutée par la réduction des émissions de CO2.

Selon les calculs de Lanzatech, si le principe devait être appliqué partout où la production industrielle de CO2 a lieu, 30 % du pétrole brut actuellement consommé pourrait être remplacé chaque année et les émissions mondiales de CO2 réduites de 10 %.

Toutefois, les conditions-cadres doivent être adéquates. "Le prix du CO2 est important, souligne M. Eck, si la production de CO2 devient plus coûteuse, cela peut accélérer énormément le processus. Si le prix d'une tonne de CO2 n'était pas de 25 euros, comme c'est le cas actuellement, mais de 60 ou 80 euros, cela engendrerait probablement une hausse de la demande. "Nous avons actuellement les technologies, mais pas les conditions-cadres qui les rendraient économiquement lucratives ", explique M. Eck.

Ici aussi, il devient évident à quel point le prix du CO2 de 60 dollars d'ici 2030, tel qu'il est envisagé dans le paquet climat du gouvernement allemand, est problématique. La technologie déjà disponible aujourd'hui pour la conversion du CO2 n'aurait probablement pas d'effet à grande échelle avant dix ans encore. Beaucoup trop tard.

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La forêt contre l'agriculture ? La solution est de récolter plus sur moins de terres.

Un moyen simple et efficace de réduire les émissions de CO2 est de reboiser de grandes surfaces. Cependant, cela va à l'encontre de la nécessité de nourrir une population mondiale croissante.

Contrairement à la croyance populaire, la solution au problème alimentaire n'est pas l'agriculture biologique. Le renoncement aux engrais minéraux et une protection efficace des cultures entraînent une baisse significative de la productivité. Les agriculteurs biologiques récoltent parfois moins de la moitié de ce que les agriculteurs conventionnels produisent sur la même terre à partir de céréales et de pommes de terre. En effet, toutes les cultures vivrières sont aujourd'hui plus nutritives que leurs ancêtres naturels, mais aussi plus pauvres en constituants peu digestibles et en substances amères répulsives contre les insectes. Les parasites bénéficient également de ces améliorations apportées par les éleveurs depuis des milliers d'années. Si nous n'utilisons pas d'antidotes efficaces, une grande partie de la récolte en est victime. La vérité désagréable : si l'humanité doit être nourrie à 100% par l'agriculture biologique, nous aurions besoin d'une deuxième planète.

Il est intéressant de noter que la biologie moderne pourrait résoudre le problème. Des plantes dotées d'une résistance intégrée aux ravageurs et aux maladies ont maintenant été mises au point. Ces plantes sont controversées parce qu'elles sont génétiquement modifiées. En y regardant de plus près, les craintes qui en découlent s'avèrent toutefois injustifiées.

Les plantes résistantes aux insectes ont longtemps été trouvées dans la nature. Par exemple, ils produisent la toxine de la bactérie du sol Bacillus thuringiensis (abréviation Bt), qui nuit aux larves d'insectes lorsqu'ils l'ingèrent. Ces bactéries se trouvent sur chaque laitue, chaque carotte, chaque pomme de terre et sont couramment pulvérisées sur les plantes en agriculture biologique.

Cependant, la bactérie naturelle du sol présente des inconvénients : Il nuit aux insectes utiles, est lavé par la pluie, désactivé par la lumière du soleil - et doit donc être pulvérisé plusieurs fois. Les plantes dites Bt, dans le génome desquelles le gène pour la formation de la toxine bactérienne a été incorporé, n'endommagent que les insectes qui se nourrissent réellement de la plante. Il est inoffensif pour l'homme car il ne poserait problème que s'il pénétrait sans dommage dans un milieu intestinal alcalin. Mais seuls les insectes ont des intestins alcalins ; les animaux supérieurs et les humains ont un tube digestif fortement acide dans lequel la protéine est immédiatement décomposée.

Les plantes Bt sont cultivées depuis des décennies, en particulier en dehors de l'Europe, et ont considérablement réduit l'utilisation des insecticides dans les pays où elles sont cultivées. Les résultats montrent que de meilleures récoltes sont possibles sans l'utilisation d'insecticides synthétiques.

Il en va de même pour les infections fongiques - les pommes de terre qui ont été rendues biotechnologiquement résistantes aux attaques fongiques n'ont plus besoin d'être traitées. L'agriculture biologique, quant à elle, doit appliquer des sels de cuivre pour lutter contre cette redoutable maladie des plantes, qui ne sont pas très efficaces mais qui empoisonnent le sol et l'eau à long terme.

Mais la biotechnologie a encore plus dans son sac. Pour certaines cultures, une innovation naturelle pourrait augmenter les rendements de 50 pour cent.

Lorsque les plantes vertes ont conquis la planète il y a plusieurs millions d'années, la teneur en oxygène de l'atmosphère a considérablement augmenté et la teneur en CO2 a chuté. Après tout, la teneur en dioxyde de carbone est devenue si faible que les plantes ont eu du mal à en trouver suffisamment pour la photosynthèse. Cette carence a conduit à une adaptation évolutive.

A l'origine, toutes les plantes introduisent du CO2 dans leur métabolisme par la formation d'une molécule à trois atomes de carbone. Cependant, cette réaction est étonnamment lente, sujette aux erreurs et s'arrête souvent. Surtout, il ne fonctionne efficacement que lorsque la concentration de CO2 est suffisamment élevée. Certaines plantes ont donc mis au point un mécanisme dans lequel le CO2 est capturé en amont par la formation d'une molécule à quatre atomes de carbone.

Ces molécules migrent ensuite vers l'endroit où l'assimilation du CO2 a lieu normalement. A ce stade, la molécule C4 libère du dioxyde de carbone et assure ainsi qu'il y a toujours un peu plus de dioxyde de carbone sur le site du processus C3 que dans l'atmosphère environnante. Les plantes qui ont subi cette adaptation sont donc appelées plantes C4.

Ce qui est étonnant, c'est que ce développement complètement naturel et évolutif a déjà eu lieu plus de 60 fois en parallèle et de manière totalement indépendante dans différentes lignes de plantes. C'est une indication claire que seules des modifications génétiques mineures sont nécessaires pour créer cette voie métabolique.

Des exemples de cultures C4 sont le maïs, la canne à sucre et le millet. Une équipe internationale - soutenue par la Fondation Bill & Melinda Gates - travaille actuellement avec l'Institut international de recherche sur le riz IRRI pour transformer le riz en plante C4. Après tout, le riz est l'une des cultures les plus importantes de l'humanité. Les chercheurs supposent qu'une telle conversion peut augmenter les rendements jusqu'à 50 %.

Autre effet secondaire : les plantes C4 nécessitent moins d'eau et d'azote. Cela pourrait réduire considérablement les superficies cultivées sans augmenter les besoins en engrais minéraux. Une fois le tour réussi, il sera peut-être aussi possible de modifier d'autres cultures C3 en variantes C4 - blé, seigle, avoine et pommes de terre. Ce serait un changement radical dans la culture vivrière. Et la chance de libérer plus de terres pour le reboisement.

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Auteur : Dr. Ludger Wess

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