Les technologies et pratiques d’émissions négatives pourraient mettre en cause l’approvisionnement mondial en ressources et les limites environnementales

Pourquoi extraire le carbone de l’air importe pour tous

Même si nous réduisons fortement les émissions de gaz à effet de serre, les scientifiques estiment que la seule réduction de la pollution ne suffira probablement pas à contenir le réchauffement climatique. Il sera vraisemblablement nécessaire d’extraire d’énormes quantités de dioxyde de carbone de l’atmosphère. Cette étude pose une question apparemment simple aux conséquences considérables : si nous déployons des technologies d’élimination du carbone à l’échelle massive envisagée pour atteindre les objectifs climatiques, allons-nous créer de nouveaux problèmes liés à l’eau, aux terres, aux minéraux, aux engrais et à la santé humaine ? Les réponses ont des répercussions sur les prix alimentaires, l’exploitation minière, la biodiversité et la sécurité globale des solutions climatiques que nous choisissons.

Différentes manières de nettoyer l’atmosphère

Les auteurs examinent un large éventail d’options « d’émissions négatives » qui retirent le dioxyde de carbone de l’air et le stockent pendant des décennies ou plus. Certaines sont des systèmes chimiques, comme les machines de captage direct de l’air qui épurent le carbone de l’air ambiant, et l’augmentation de l’alcalinité océanique (ocean liming), qui ajoute une forme transformée de calcaire dans l’eau de mer pour que l’océan absorbe davantage de carbone. D’autres sont des approches biologiques fondées sur les plantes : reboisement, combustion de biomasse pour produire de l’énergie tout en capturant les émissions résultantes (connu sous le sigle BECCS), et transformation de matière végétale en biochar ressemblant à du charbon, susceptible d’être enterré dans les sols ou utilisé dans des matériaux de construction. L’équipe modélise 24 scénarios futurs de 2030 à 2050, chacun dominé par une de ces approches, tous conçus pour retirer suffisamment de carbone afin d’aider à maintenir le réchauffement près de 1,7 °C d’ici la fin du siècle.

Ces méthodes sont‑elles efficaces et utiles ?

Pour juger la performance, l’étude va au‑delà du simple « tonnes de CO2 retirées ». Elle suit la quantité de réchauffement effectivement évitée une fois prises en compte les émissions liées à la construction et au fonctionnement de chaque système, et elle recense les impacts sur la santé humaine et les écosystèmes sur les 20 premières années. Les méthodes chimiques alimentées par de l’électricité renouvelable arrivent en tête en termes purs de carbone : le captage direct de l’air et l’alcalinisation océanique pilotés par l’éolien ou le solaire peuvent conserver à peu près 90–97 % du carbone qu’ils retirent, sans que celui‑ci soit annulé par leurs propres émissions. Le biochar utilisé dans les matériaux de construction et le BECCS peuvent également bien fonctionner, surtout lorsqu’ils exploitent des résidus agricoles et forestiers plutôt que des cultures dédiées à l’énergie. Mais le reboisement et le biochar appliqué aux sols perdent une partie de leurs gains initiaux au fil du temps, les incendies et la décomposition graduelle renvoyant une partie du carbone stocké dans l’air.

Coûts cachés pour la santé, la nature et les limites planétaires

Lorsque les auteurs intègrent les effets secondaires plus larges, le tableau devient plus contrasté. À court terme, les options chimiques apportent généralement des bénéfices nets pour la santé et les écosystèmes : en contribuant à ralentir le réchauffement, elles réduisent les dommages climatiques davantage qu’elles n’ajoutent de pollution. Les options biologiques sont plus problématiques. De grandes plantations de cultures énergétiques et un usage intense d’engrais et d’irrigation accroissent la pression sur les rivières, les sols et la faune. L’étude montre que le BECCS et le biochar, s’ils sont déployés de manière agressive, pourraient pousser les « frontières planétaires » déjà sollicitées — pour les écosystèmes terrestres, l’utilisation des eaux douces et les cycles des nutriments — vers des niveaux dangereux. Le retraitement du carbone via les forêts est encore moins simple qu’il n’y paraît : le risque accru d’incendies sous le changement climatique peut effacer une grande partie du carbone stocké et générer une pollution atmosphérique aux impacts sanitaires majeurs.

La pression sur les ressources : minéraux et nutriments

Une contribution clé de ce travail est son examen détaillé des ressources physiques. Les méthodes chimiques nécessitent de grandes quantités de métaux et de minéraux pour construire des installations, forer des puits et, dans le cas de l’alcalinisation océanique, extraire et traiter du calcaire. L’analyse montre qu’en 2050, réaliser les objectifs de retrait du carbone principalement par le captage direct de l’air pourrait exiger des extractions de nickel et de baryum représentant jusqu’à environ 80 % de la production mondiale actuelle de ces matériaux, entrant potentiellement en concurrence avec les batteries et d’autres technologies propres. Les méthodes biologiques présentent un autre type de risque : elles exigent d’énormes quantités supplémentaires d’engrais, notamment de potassium, de phosphore et de magnésium. Dans certains scénarios, l’extraction de potassium devrait augmenter jusqu’à 70 % par rapport aux niveaux actuels pour alimenter les cultures énergétiques et les systèmes de biochar, soulevant des inquiétudes sur la sécurité alimentaire et la disponibilité de nutriments critiques pour l’agriculture et l’industrie.

Ce que cela implique pour les choix climatiques à venir

Les auteurs concluent qu’aucune méthode d’élimination du carbone n’est exempte d’arbitrages, renforçant l’idée que la réduction de l’usage des combustibles fossiles doit rester la priorité absolue. Parmi les options étudiées, le captage direct de l’air et l’alcalinisation océanique alimentés par des énergies renouvelables semblent globalement plus sûrs pour l’environnement, bien qu’ils entraînent toujours une exploitation minière supplémentaire et restent, en pratique, coûteux. En revanche, une forte dépendance au reboisement, au BECCS ou au biochar à grande échelle pourrait endommager les écosystèmes, mettre à rude épreuve les approvisionnements en eau et intensifier la concurrence pour les engrais, surtout si ces approches reposent sur des cultures énergétiques dédiées plutôt que sur des résidus. Pour les décideurs et les investisseurs, le message est clair : l’élimination du carbone doit être planifiée comme partie d’un portefeuille équilibré qui respecte les frontières planétaires, protège la nourriture et l’eau, et construit des chaînes d’approvisionnement capables d’absorber la demande supplémentaire en minéraux et nutriments — plutôt que de traiter une méthode isolée comme une solution simple et sans risque.

Citation: Cobo, S., Galán-Martín, Á. & Guillén-Gosálbez, G. Negative emissions technologies and practices could challenge global resource supply and environmental limits. Commun Earth Environ 7, 354 (2026). https://doi.org/10.1038/s43247-026-03348-8

Mots-clés: capture du dioxyde de carbone, technologies d’émissions négatives, captage direct de l’air, bioénergie avec capture du carbone, frontières planétaires