Face à une crise climatique qui s'intensifie, la communauté scientifique et les décideurs recherchent fébrilement des méthodes efficaces pour réduire la concentration de dioxyde de carbone (CO2) dans l'atmosphère. Outre la réduction nécessaire et drastique des émissions de gaz à effet de serre, il devient de plus en plus clair que des technologies pour éliminer activement le CO2 déjà présent dans l'air seront également nécessaires. Dans ce contexte, une approche innovante qui exploite la puissance de la nature, soutenue par la science moderne, attire de plus en plus l'attention : les cultures agricoles génétiquement améliorées.

Des chercheurs de la prestigieuse Université de Californie à San Diego (UC San Diego), plus précisément de l'Institut d'océanographie Scripps et de l'École de politique et de stratégie mondiales (GPS), ont présenté une étude suggérant que les plantes dotées de systèmes racinaires génétiquement améliorés et considérablement élargis représentent une stratégie réalisable et puissante pour extraire d'énormes quantités de dioxyde de carbone de l'atmosphère et le stocker à long terme dans le sol. Cette méthode agricole pourrait être un élément clé de la solution pour atteindre des émissions négatives, nécessaires à la stabilisation du climat.

L'ampleur du défi de l'élimination du carbone

Les derniers rapports du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) ne laissent aucune place au doute : pour que l'humanité ait une chance réaliste de limiter le réchauffement climatique et d'éviter les conséquences les plus catastrophiques du changement climatique, telles que les événements météorologiques extrêmes, les mauvaises récoltes massives et la propagation des maladies, il est nécessaire d'éliminer entre cinq et seize milliards de tonnes de CO2 de l'atmosphère chaque année d'ici le milieu du siècle. Cette tâche monumentale s'ajoute à l'impératif déjà existant d'arrêter ou du moins de ralentir radicalement le rejet quotidien de nouvelles quantités de gaz à effet de serre le plus rapidement possible. L'échec à agir à temps pousse la planète au bord de changements irréversibles.

Malgré l'urgence et l'ampleur énorme de l'élimination du carbone requise (Carbon Dioxide Removal - CDR), il manquait jusqu'à présent des estimations réalistes de la rapidité avec laquelle les technologies CDR individuelles peuvent être mises en œuvre et étendues dans des conditions réelles. Daniela Faggiani-Dias, climatologue à Scripps Oceanography et à l'Initiative de décarbonisation profonde de l'UC San Diego et auteure principale de l'étude, souligne précisément cette lacune. L'analyse de son équipe suggère que les cultures aux propriétés de stockage du carbone améliorées pourraient, dans les 13 années suivant le début de leur application, éliminer annuellement entre 0,9 et 1,2 milliard de tonnes (gigatonnes) de CO2. Cette quantité est environ sept fois supérieure au volume total des compensations de CO2 (offsets) actuellement proposées sur le marché mondial.

"Il existe un consensus scientifique sur le fait que nous devrons augmenter considérablement la capacité de CDR pour atteindre des émissions nettes nulles – en plus de réduire drastiquement nos émissions de gaz à effet de serre", souligne Faggiani-Dias. "Cependant, les recherches sur la manière dont le CDR peut être réalistement mis à l'échelle – en tenant compte non seulement des limitations techniques, mais aussi de la vitesse de diffusion et des trajectoires réalisables – sont très rares. C'est précisément la nouveauté de notre étude. Nous fournissons une analyse détaillée des défis de la mise à l'échelle du CDR et proposons un cadre pour évaluer à quelle vitesse et dans quelle mesure de nouvelles technologies très incertaines peuvent être déployées. Bien que notre analyse se concentre sur les cultures améliorées pour le carbone, le cadre est applicable à d'autres approches CDR et aide à identifier les incertitudes clés dans le potentiel de mise à l'échelle."

L'agriculture comme alliée inattendue

Pourquoi les cultures génétiquement améliorées pourraient-elles avoir un avantage dans la course contre la montre ? L'équipe de recherche de l'UC San Diego a comparé cette approche à d'autres méthodes d'élimination du carbone proposées, telles que les technologies de capture directe dans l'air (Direct Air Capture - DAC), l'altération accélérée des roches qui lient le CO2 ou la capture du carbone océanique. La conclusion est que bon nombre de ces stratégies alternatives nécessitent le développement d'industries, de processus technologiques et d'infrastructures entièrement nouveaux, pratiquement à partir de zéro. Des années, voire des décennies, sont nécessaires pour les tests, l'optimisation, la garantie de la sécurité et l'atteinte de la viabilité économique, avec le risque constant de conséquences indésirables.

D'un autre côté, l'amélioration génétique des cultures s'appuie sur l'industrie agricole existante, mondialement répandue et extrêmement développée. Cette industrie a une longue histoire d'adoption d'innovations – de l'hybridation au développement d'engrais et de pesticides, en passant par les techniques modernes de travail du sol et, bien sûr, la modification génétique. Il existe une infrastructure établie pour le développement, les tests, la distribution des semences et le transfert de connaissances aux agriculteurs. Bien que l'accent ait été mis principalement sur l'augmentation des rendements, la réorientation d'une partie de ces capacités vers l'objectif de la séquestration du carbone semble une voie nettement plus rapide et plus réalisable.

Le sol : réservoir de carbone négligé

Un avantage supplémentaire réside dans le sol lui-même. Des siècles d'agriculture intensive, en particulier des pratiques comme le labour profond, ont entraîné une perte importante de carbone organique des terres arables dans le monde entier. Paradoxalement, ce sol épuisé représente désormais un énorme réservoir potentiel de carbone. Les plantes dotées de systèmes racinaires plus profonds et plus denses non seulement fixent plus de carbone par photosynthèse, mais le déposent activement plus profondément dans le sol par leurs racines. Là, le carbone peut rester stocké longtemps, en particulier sous des formes plus stables de matière organique, le retirant ainsi efficacement du cycle atmosphérique. Des processus tels que l'exsudation de composés organiques par les racines et la décomposition de la biomasse racinaire contribuent en outre à l'accumulation de stocks de carbone dans le sol, tout en améliorant sa structure, sa fertilité et sa capacité de rétention d'eau.

Leçons historiques et potentiel de diffusion

Pour évaluer la vitesse réaliste à laquelle les cultures améliorées pour le carbone pourraient se propager, les chercheurs ont analysé des exemples historiques d'introduction d'autres innovations agricoles. Ils ont observé combien de temps il a fallu pour que des technologies telles que les semences hybrides, l'utilisation de pesticides, les engrais améliorés ou la rotation des cultures se généralisent et à quels obstacles elles ont été confrontées.

L'innovation la plus similaire, qui offre les leçons les plus pertinentes, est l'introduction des cultures génétiquement modifiées (GM). La technologie GM a apporté des avantages significatifs aux agriculteurs (par exemple, résistance aux ravageurs ou aux herbicides, rendements plus élevés) et aux industries qui leur fournissent des semences et d'autres intrants. Cependant, son introduction a été et reste accompagnée de controverses, de défis réglementaires et de résistance d'une partie du public, ce qui a considérablement affecté la vitesse et l'étendue de l'adoption.

En analysant l'histoire de la diffusion des cultures GM dans les pays qui les autorisent, les scientifiques ont déterminé qu'il fallait en moyenne environ 11 ans entre la phase initiale d'adoption précoce et l'atteinte d'une large utilisation sur une partie importante des terres arables. Cette échelle de temps fournit une base pour une évaluation optimiste du potentiel de diffusion rapide également pour les cultures améliorées pour le carbone, à condition que des obstacles similaires soient surmontés.

Obstacles réglementaires et perception du public

Ce sont précisément les barrières réglementaires et la perception du public qui constituent les facteurs d'incertitude clés. Bien que la technologie d'amélioration des cultures pour le carbone puisse différer des cultures GM classiques (l'accent n'est pas nécessairement mis sur l'introduction de gènes d'autres espèces, mais sur l'amélioration des propriétés naturelles de la plante), elle sera probablement confrontée à des cadres réglementaires similaires et à du scepticisme dans certaines parties du monde. L'étude souligne que, malgré les avantages prouvés en termes de rendement et de réduction de l'utilisation de pesticides, les cultures GM n'occupent à ce jour qu'environ 13 % de la superficie agricole totale au niveau mondial.

Pour que les cultures améliorées pour le carbone évitent un "plafond" similaire dans leur diffusion, de fortes incitations seront nécessaires. Les auteurs de l'étude suggèrent que des mécanismes tels que les marchés de crédits carbone, où les agriculteurs seraient financièrement récompensés pour la quantité de carbone que leurs cultures stockent dans le sol, pourraient être essentiels pour encourager l'adoption de cette pratique. Une communication transparente sur les avantages et la sécurité de la technologie est également nécessaire pour renforcer la confiance du public et faciliter l'approbation réglementaire.

Partie d'un tableau plus large de la décarbonisation

Malgré le potentiel prometteur, les auteurs de l'étude soulignent clairement que les cultures génétiquement améliorées ne sont pas une "solution miracle" qui résoudra à elle seule la crise climatique. Même si elles atteignent le potentiel d'élimination estimé à plus d'un milliard de tonnes de CO2 par an, cela ne représente encore qu'une fraction de ce qui est nécessaire à l'échelle mondiale. Cette approche doit faire partie intégrante d'une stratégie globale qui comprend une réduction rapide des émissions dans tous les secteurs (énergie, transport, industrie), le développement et le déploiement d'autres technologies CDR, ainsi que des changements dans l'utilisation des terres et les modes de consommation.

Daniela Faggiani-Dias rappelle que tous les efforts visant à éliminer le carbone doivent aller de pair avec la transformation fondamentale de l'économie mondiale vers des émissions faibles ou nulles en carbone. L'accent doit rester mis sur la prévention de nouvelles émissions de gaz à effet de serre dans l'atmosphère.

La recherche à l'origine de ces conclusions a été financée par une combinaison de philanthropie privée via l'Institut d'océanographie Scripps, de fonds de l'Institut de recherche sur l'énergie électrique (EPRI) via l'Initiative de décarbonisation profonde de l'UC San Diego, et du Centre Peter Cowhey sur la transformation mondiale de l'École de politique et de stratégie mondiales de l'UC San Diego. Des experts d'autres institutions ont également participé à l'étude, notamment David Victor et Ryan Hanna de l'Initiative de décarbonisation profonde de l'UC San Diego, Jeffrey Sachnik et Yangyang Xu de l'Université A&M du Texas, Wolfgang Busch de l'Institut Salk à La Jolla, Californie – où vous pouvez également chercher un hébergement, et Jack Gilbert de Scripps Oceanography.

Source : Université de Californie