Alors que chaque année près de 40 milliards de tonnes de CO₂ sont rejetées dans l’atmosphère du fait de la combustion des énergies fossiles, on sait aujourd’hui de façon sûre que ce gaz est en grande partie responsable du réchauffement de la planète. Une part importante de ce dioxyde de carbone est capturée de façon tout à fait naturelle par les océans, par la végétation et le sol.
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00:00 [Musique]
00:29 On en est à un degré de réchauffement à la surface de la Terre.
00:32 C'est dû à nos rejets de gaz à effet de serre.
00:35 Mais quelque part, on a de la chance.
00:36 Parce que, en particulier sur nos rejets de dioxyde de carbone,
00:39 il y en a une grande partie qui est reprise par les océans
00:42 et une grande partie qui est reprise aussi par la végétation et les sols.
00:46 Tout ça représente à peu près la moitié des émissions humaines chaque année.
00:50 [Musique]
00:57 Lorsqu'une méduse avale un artémia,
01:00 elle participe au stockage du carbone dans l'océan.
01:03 Et le ver de terre, en se nourrissant de matière organique en décomposition,
01:08 stocke le carbone dans le sol.
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01:15 Forêts et océans capturent le CO2 de l'atmosphère
01:19 et le stocke dans les profondeurs sous une forme minérale,
01:22 agissant ainsi comme d'authentiques puits de carbone.
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01:40 Étudier et comprendre ces puits naturels de carbone,
01:43 pour à la fois tenter d'en accentuer l'efficacité et les protéger sur le long terme,
01:48 devient aujourd'hui la priorité de nombreux scientifiques.
01:52 On a une communauté scientifique très dense, en France et dans le monde,
01:58 qui va mobiliser des chercheurs d'horizons différents finalement.
02:00 On va avoir des océanographes, on va avoir des agronomes,
02:03 on va avoir des biologistes, on va avoir des physiciens, des chimistes,
02:07 des spécialistes des méthodes numériques, qui vont finalement travailler ensemble
02:10 pour cette compréhension des éléments clés du cycle du carbone.
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02:16 Le cycle naturel du carbone est perturbé par l'activité humaine
02:20 qui émet une grande quantité de gaz carbonique dans l'atmosphère.
02:24 Seule la moitié de ce CO2 anthropique est absorbée par les puits de carbone.
02:29 L'autre moitié se mélange dans l'ensemble de l'atmosphère
02:33 et est en partie responsable du changement climatique.
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02:53 Ce CO2 qui est fixé par l'océan, il est fixé de plusieurs manières.
02:57 La première, c'est le pompage physique, simplement par les courants
03:02 qui prennent du CO2 en surface et qui l'emmènent en profondeur.
03:05 La deuxième, c'est ce qu'on appelle une pompe biologique,
03:08 où les organismes interviennent pour prendre du carbone en surface
03:12 et l'exporter, le stocker au fond de l'océan.
03:16 Deux processus font des océans le principal puits de carbone.
03:21 Dans le processus physique, le CO2 atmosphérique va se dissoudre
03:26 naturellement à la surface de contact entre l'air et l'eau
03:29 et plonger dans les eaux profondes grâce au grand courant marin.
03:33 Ce processus concerne particulièrement les océans froids
03:36 qui vont absorber plus de CO2 que les océans chauds.
03:41 Le processus biologique s'appuie sur la photosynthèse.
03:45 À la surface des océans, le phytoplankton, ou plancton végétal,
03:49 absorbe le dioxyde de carbone et le transforme en matière organique
03:53 grâce à l'énergie que lui fournit la lumière du soleil.
03:58 Une partie du phytoplankton, en mourant, va se déposer au fond des océans
04:04 et participe ainsi au stockage de carbone dans les profondeurs.
04:09 Une autre partie sera mangée par le zooplankton, ou plancton animal.
04:16 Ce zooplankton produira des matières fécales ainsi que d'autres déchets
04:21 de matière organique mortes qui sédimenteront,
04:24 participant également au stockage du carbone.
04:31 Parmi les innombrables espèces de phytoplankton et de zooplankton,
04:35 les chercheurs s'intéressent particulièrement aux diatomées et aux salpes,
04:39 deux familles planctoniques très actives dans le stockage du carbone.
04:46 Les diatomées capturent la lumière du soleil grâce à leur chloroplaste
04:51 et créent ainsi de la matière organique par photosynthèse.
04:57 Une partie de cette matière s'agrège et gagne des profondeurs
05:01 sous l'action de son propre poids.
05:05 Une autre partie est mangée par le zooplankton et notamment par les salpes.
05:13 De véritables aspirateurs pouvant filtrer plusieurs centaines de litres d'eau par jour.
05:19 Chaque salpe va produire beaucoup de pelotes fécales très denses
05:23 qui vont elles aussi sédimenter au fond des océans.
05:37 "Notre travail traditionnel ou classique c'est d'augmenter les connaissances
05:41 sur le fonctionnement de l'océan par exemple dans son rôle de puits naturel de carbone.
05:44 On travaille aussi sur les projections.
05:46 Il y a une demande sociétale sur ce qui va advenir de ce puits de carbone
05:49 au cours des prochaines décennies.
05:51 Pour faire ça on a besoin de plein de choses.
05:53 On a besoin de savoir comment les puits de carbone vont répondre
05:56 à l'évolution du CO2 et à l'évolution du climat.
05:59 On a besoin de connaître les mécanismes fins qui expliquent le puits de carbone océanique
06:02 et qui vont piloter ce puits au cours des prochaines décennies.
06:05 On a découvert plein de choses ces derniers temps.
06:07 Le rôle des tourbillons dans l'océan,
06:09 comment ces tourbillons pilotent en partie l'absorption de CO2 dans l'océan.
06:12 Et ça c'est des choses qu'on ne savait pas il y a une dizaine d'années
06:14 et qu'on commence à découvrir.
06:16 De la même façon, les mécanismes biologiques entre la surface et le fond,
06:19 la pompe biologique de carbone, on a découvert beaucoup de choses
06:21 mais on a encore besoin d'apprendre sur le fonctionnement de cette pompe biologique
06:24 et sur la façon dont la pompe biologique va répondre au changement climatique.
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07:06 Des prélèvements dans les profondeurs marines,
07:16 effectués tout au long de l'année,
07:18 vont permettre d'évaluer ce processus de sédimentation ou flux de carbone
07:23 en étudiant les déjections, déchets et autres cadavres.
07:27 Dans un échantillon de pièges à particules,
07:30 il y a effectivement les organismes marins,
07:33 mais il y a aussi ce flux passif,
07:35 donc cette matière qui tombe passivement,
07:37 des agrégats de matière organique qui sont ici,
07:41 donc il y a du phytoplancton, il y a aussi des pelotes fécales,
07:45 il y a un peu de tout, donc ça tombe,
07:48 toutes ces particules qui tombent,
07:50 et des très fines particules qui s'agrègent,
07:52 et tout ça c'est le flux de carbone,
07:54 donc c'est tout ce qui tombe.
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08:03 Comme la bouée instrumentée Boussol,
08:05 qui va mesurer les phénomènes physico-chimiques et biologiques
08:08 à l'œuvre dans la séquestration du carbone,
08:11 satellites et robots profilants aux actions et résultats complémentaires
08:15 vont être convoqués pour situer les concentrations de phytoplancton
08:19 et comprendre comment fonctionne la pompe biologique
08:23 dans les profondeurs et sur la durée.
08:26 Donc ce qu'on voit ici, c'est une carte de richesse en phytoplancton
08:32 qui est obtenue par satellite.
08:35 Donc si vous voulez, les couleurs chaudes, vieilles jaunes et oranges,
08:38 ce sont les régions dans lesquelles on a beaucoup de phytoplancton,
08:41 et au contraire, les couleurs froides, donc les zones bleues,
08:44 c'est là où on a très peu de phytoplancton.
08:46 Donc ce qu'on voit, c'est des régions notamment aux hautes latitudes en été,
08:50 dans lesquelles on a des efflorescences de phytoplancton qui sont intenses,
08:53 qui sont donc associées à la production biologique du phytoplancton
08:57 et qui vont potentiellement donner lieu à de l'export, à la séquestration de carbone.
09:02 Depuis une dizaine d'années, on déploie dans l'océan des robots profilants,
09:07 les flotteurs profileurs, qui contrairement aux satellites,
09:11 vont observer l'intégralité de la colonne entre la surface
09:14 et une profondeur de 2 000 m environ.
09:17 Jusqu'à présent, on l'étudiait essentiellement à partir de bateaux.
09:22 Et un bateau sonographique, vous le mettez en un point donné à un moment donné,
09:26 mais vous ne pouvez pas mettre des scientifiques pendant plusieurs années
09:28 sur le même bateau pour réaliser des mesures.
09:30 Et l'avantage des robots, c'est que finalement,
09:32 ils nous permettent d'acquérir ce qu'on appelle des séries temporelles,
09:34 c'est-à-dire qu'ils peuvent rester en mer 3, 4, 5 ans.
09:37 Donc on a un continuum d'observation qui nous permet de réaliser
09:41 et de mieux comprendre comment la pompe biologique fonctionne,
09:44 non seulement concernant la partie gravitationnelle,
09:47 c'est-à-dire les particules qui tombent, mais aussi potentiellement,
09:50 et à terme, on va pouvoir caractériser la migration des organismes
09:53 aussi bien que certains de ces courants qui envoient cette matière en profondeur.
09:57 Ces robots partent de 2 km de profondeur et remontent jusqu'à la surface
10:03 et ils transmettent par satellite l'ensemble de leurs données à terre.
10:07 Les scientifiques ont la capacité d'envoyer des commandes
10:10 et de dire aux robots de changer parfois ces paramètres de mission.
10:14 Les données sont disponibles pour l'ensemble de la communauté
10:19 dans les 24 heures de leur collecte.
10:21 Donc c'est un exemple de partage des données à l'échelle internationale
10:26 pour la compréhension d'un problème qui est de nature globale
10:28 et qui concerne tout le monde.
10:30 Les photos prises par les robots montrent les agglomérats de matière organique
10:43 en transit vers les profondeurs de l'océan.
10:46 Elles vont permettre aux chercheurs d'évaluer l'efficacité réelle du stockage de carbone.
10:51 Ce qu'il faut voir c'est que sur 500 g de carbone
10:57 qui va être produit dans 1 m2 d'océan par exemple,
11:00 vous allez peut-être en avoir 10 g environ à 500 m
11:05 parce que le reste, sur les 490 g, auront été consommés
11:09 par un ensemble de prédateurs de particules
11:11 qui peuplent la colonne d'eau entre la surface et 500 m de profondeur.
11:16 Ce qui veut dire que de cette grande capacité au départ
11:20 qu'a l'océan à piéger du carbone par la photosynthèse,
11:24 en fait il a une très faible efficacité à le transporter au fond des océans.
11:29 10 g qui arrivent à 500 m, en général ce qui va arriver à 1 000 m,
11:34 ça va être de l'ordre de 1 g.
11:36 C'est-à-dire que 99% de la matière qui a été produite
11:39 dans les 50 premiers m de l'océan et qui à un moment donné a sédimenté en profondeur
11:44 a été consommée par les organismes qui vivent en profondeur.
11:48 Ainsi, seule une petite partie du CO2 capturé par le plancton en surface
11:58 sera stockée dans les profondeurs de l'océan.
12:01 De plus, les derniers travaux montrent que ce pouvoir naturel
12:07 de stockage de l'océan a tendance à diminuer.
12:12 Un certain nombre de travaux théoriques ont montré qu'en raison du changement climatique,
12:16 l'océan pourrait être moins efficace pour pomper du CO2.
12:19 Je donne un exemple assez simple.
12:21 Le mécanisme principal qui fait que le CO2 se dissout dans l'eau de mer,
12:24 c'est parce que le CO2 est soluble dans l'eau de mer
12:26 et donc le CO2 se dissout dans l'eau de mer de surface.
12:28 Ensuite il va être emmené par les courants, se mélanger avec les eaux plus profondes.
12:33 Ce sont d'abord des mécanismes physico-chimiques
12:35 qui expliquent le puits de carbone dans l'océan.
12:37 Ces mécanismes physico-chimiques pourraient être moins efficaces dans le futur.
12:41 Deux mécanismes simples. Le premier est lié à l'augmentation de température.
12:44 Quand la température de surface de l'eau de mer augmente,
12:47 la solubilité du gaz diminue.
12:49 Et donc l'océan est moins efficace pour pomper ce dioxyde de carbone.
12:53 Premier mécanisme.
12:54 Le deuxième mécanisme, c'est aussi le fait qu'avec le changement climatique,
12:57 la circulation de l'océan va changer ou est déjà en train de changer
13:00 et on s'attend à un océan qui soit plus stratifié,
13:03 avec moins de mélange entre les eaux de surface et les eaux de mer.
13:06 Et donc le CO2 qui est capté dans les eaux de surface
13:08 va se mélanger moins facilement avec les eaux de fond
13:10 et ça va rendre l'océan moins efficace pour pomper du CO2.
13:13 Mais il existe des écosystèmes côtiers,
13:31 comme les forêts de mangroves,
13:33 ou ici les herbiers de Posidonie, en Méditerranée,
13:36 qui constituent des puits de carbone majeurs à court et à long terme.
13:40 Toutes ces plantes marines recouvrent des étendues plus vastes
13:44 que la forêt amazonienne.
13:46 Aussi, l'étude de ces immenses prairies sous-marines
13:50 et leur préservation apparaît comme une priorité.
13:55 Il y a plusieurs aspects à considérer.
13:57 Le premier, c'est qu'il faut d'abord conserver
14:00 les écosystèmes de ces plantes marines intactes.
14:04 Et c'est un vrai problème parce qu'il y a beaucoup de ces écosystèmes
14:08 qui sont détruits par les activités humaines,
14:10 par exemple les mangroves dans la zone intertropicale
14:13 qui sont coupées, déforestées,
14:15 de manière à pouvoir se débrancher dans les eaux.
14:18 Et donc il y a beaucoup de mangroves qui sont détruites
14:21 ou coupées, déforestées, de manière à pouvoir faire
14:24 des bassins d'élevage de crevettes.
14:26 Et donc en faisant ça, on expose à l'atmosphère du carbone
14:30 qui a été stocké durant les décennies et les siècles précédents.
14:33 Et donc on fait de ces systèmes qui étaient des puits de CO2,
14:37 on en fait des sources.
14:39 C'est exactement le contraire de ce qu'il faut faire.
14:41 Deuxièmement, on peut aussi s'intéresser à essayer de voir
14:44 comment on peut augmenter leur stockage.
14:47 Par exemple, pour restaurer des écosystèmes
14:49 qui ont été précédemment endommagés.
14:52 Parce que non seulement ces écosystèmes fixes du carbone,
14:56 mais ce sont des zones où les poissons viennent se reproduire.
15:02 Ce sont donc des sortes de nurseries.
15:04 C'est des méthodes qu'il faut absolument mettre en œuvre
15:06 dès aujourd'hui.
15:07 On sait faire et on sait que c'est efficace
15:10 et que ça présente beaucoup de co-bénéfices.
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15:46 Le puits de carbone terrestre procède de la même façon
15:50 que le puits océanique.
15:52 L'ensemble de la végétation capture le CO2 de l'atmosphère
15:56 par ses contacts avec l'air.
15:59 Tous les végétaux vont relâcher de la matière organique,
16:02 branches mortes, feuilles en décomposition, racines desséchées,
16:06 qui vont profiter à l'ensemble du monde vivant,
16:09 colamboles, oribates, liules et finalement bactéries.
16:14 Puis, l'eau et les vers de terre vont emporter dans les profondeurs
16:18 le carbone, ainsi minéralisé, qui se trouve alors piégé dans le sol.
16:23 Les racines, c'est eux qui font leur travail.
16:31 Et puis la présence de la matière organique,
16:34 qui va changer un peu la structure et la compacité.
16:38 Oui, sur la compacité.
16:40 La compacité, c'est là que tu rentres dans le but.
16:43 Oui, mais parce qu'il y a du monde qui travaille
16:46 et qui aère un peu tout ça.
16:48 Oui, tu as des couleurs très...
16:50 C'est bien contrasté quand même.
16:52 La couleur sombre, c'est le carbone issu des arbres
16:56 qui se transforme en matière organique
16:58 et qui est stocké dans le sol.
17:00 Plus on est en superficie, plus on a de carbone
17:03 de par le fait qu'il vient de la surface, par les plantes.
17:07 Un des enjeux du projet sur lequel nous travaillons
17:11 est d'estimer le potentiel de stockage
17:15 à la fois des sols agricoles et des sols forestiers
17:18 et des sols de prairie également, sur toute la plaine de Versailles.
17:21 Et de voir quelle possibilité il y aurait
17:23 d'augmenter ce stock sous les trois usages.
17:27 Oui, c'est absolument par rapport à la réalité.
17:31 Pour les biologistes du sol,
17:33 il s'agit de comparer la durabilité de stockage du carbone
17:37 dans un sol forestier par rapport à un sol agricole.
17:41 Le stockage du carbone est un processus
17:49 qui est très complexe et très complexe.
17:52 Il s'agit de comparer la durabilité
17:54 de stockage du carbone dans un sol forestier
17:57 par rapport à un sol agricole.
18:00 Il y a une nette différence entre ces deux échantillons.
18:08 Là, tu es sur l'échantillon de forêt.
18:10 Ça, c'est la forêt, ça, c'est la culture.
18:12 Et en forêt, on voit un pic très précoce,
18:14 puis un second ici.
18:16 Donc, ça veut dire qu'il y a une fraction labile ici
18:18 beaucoup plus importante en forêt qu'en culture.
18:21 On ne le voit pas du tout.
18:23 Ah oui, là, il n'y a pas grand-chose.
18:25 On attendait, mais là, c'est très mal.
18:28 C'est confirmé par l'analyse et en plus, on peut l'identifier.
18:30 C'est ça qui est intéressant.
18:32 En utilisant ces signaux, on arrive à déterminer
18:36 quelle est la proportion de carbone stable
18:38 dans un échantillon de sol.
18:40 Donc, pour nous, le carbone stable,
18:42 c'est du carbone qui va rester plus d'un siècle dans le sol.
18:45 Les analyses montrent que le carbone capturé en sol forestier
18:53 s'échappe de façon plus importante que dans les sols agricoles.
18:56 Si augmenter la teneur organique des sols agricoles
19:02 paraît être une solution d'autant plus avantageuse
19:04 qu'elle en améliore la fertilité,
19:06 comment garder le plus longtemps possible
19:08 le carbone ainsi rajouté dans le sol ?
19:11 Les aliments que nous consommons
19:19 proviennent de 99 % du sol.
19:22 Ce n'est pas l'océan qui va nous nourrir.
19:24 Du coup, les sols sont très importants
19:27 et il faut les préserver.
19:29 Depuis l'introduction de l'agriculture,
19:32 les sols agricoles ont perdu
19:34 beaucoup de leur matière organique
19:36 dû à une cultivation intensive.
19:40 Nos travaux, les travaux que je dirige,
19:43 notamment sur les associations compost et biochar,
19:48 permettront de rétablir le taux de matière organique dans ces sols
19:53 et permettront aux sols de regagner leur fonctionnement.
19:58 Le biochar, c'est de la biomasse végétale
20:03 qui a été pyrolysée,
20:05 c'est-à-dire qui a été consommée mais sans oxygène.
20:09 C'est très riche en carbone stable,
20:12 donc il va être difficilement dégradable par l'micro-organisme,
20:16 tandis que le compost, c'est aussi issu de la biomasse végétale,
20:19 mais il a subi un traitement différent.
20:21 Il est composé d'éléments beaucoup moins stables que le biochar.
20:25 L'intérêt qu'on connaît du biochar,
20:27 c'est surtout que c'est beaucoup plus stable comme élément
20:31 et c'est très poreux, entre autres.
20:34 Ça retient beaucoup d'eau
20:36 et c'est un habitat favorable pour les micro-organismes.
20:39 Améliorer le taux de matière organique dans les sols
20:44 permettra de redonner les fonctions au sol,
20:48 leurs fonctions en termes de stockage de carbone,
20:52 en termes de stockage de l'eau,
20:55 en termes de stockage de nutriments,
20:58 l'énergie pour l'activité microbienne dans les sols,
21:02 redonner la vie au sol.
21:05 C'est très important, cette mélange,
21:09 parce qu'on arrive en même temps à stabiliser du carbone
21:13 et en même temps à augmenter la fertilité du sol
21:17 et la productivité agricole.
21:19 Du coup, ça va nous permettre aussi de lutter contre la faim,
21:25 disons comme ça,
21:27 pour assurer la sécurité alimentaire
21:29 pour les 10 milliards de personnes qu'on va être en 2050.
21:34 L'agriculture est un objectif de recherche
21:37 pour la réduction de la faim et de la faim.
21:40 L'agriculture est un objectif de recherche
21:43 pour la réduction de la faim et de la faim.
21:46 Les pratiques agricoles, aujourd'hui, rejettent des gaz à effet de serre.
21:51 Dans l'ensemble, le système alimentaire,
21:53 c'est un tiers des émissions de gaz à effet de serre dans le monde.
21:56 Or, il y a un potentiel d'action qui est formidable.
21:58 Il y a un potentiel pour, au lieu d'émettre des gaz à effet de serre,
22:01 d'avoir des pratiques agricoles qui augmentent le stockage de carbone
22:04 dans des arbres pour l'agroforesterie
22:06 ou dans les sols, par des formes d'agriculture,
22:08 de conservation ou d'agroécologie.
22:11 Donc, on va avoir un mélange d'espèces d'arbres et de cultures
22:16 qui se rendent mutuellement des services
22:18 et qui permettent d'améliorer la quantité de carbone stockée dans les sols.
22:22 Puisant, entre autres, leur origine dans des pratiques agricoles traditionnelles,
22:28 les techniques de stockage dans le puits de carbone terrestre s'améliorent,
22:32 bénéficiant de surcroît des progrès importants
22:35 dans la connaissance de la biologie du sol.
22:38 C'est assez exceptionnel de voir le foisonnement d'initiatives qu'on a,
22:42 par exemple dans le monde agricole.
22:44 Des expérimentations à différentes échelles,
22:46 des toutes petites exploitations, des grandes exploitations industrielles,
22:49 où il y a une expérimentation pour faire, par exemple,
22:51 une culture de céréales et une culture de couverture
22:55 qui va améliorer la quantité de carbone dans les sols
22:57 et permettre d'avoir de la biomasse pour faire, par exemple, du gaz par méthanisation.
23:01 Et donc, on montre que finalement, les solutions sont multiples.
23:05 Elles sont à la fois dans des transformations systémiques,
23:07 mais elles sont aussi du côté des choix, des styles de vie, des modes de vie,
23:11 de sorte à aller vers un développement qui soit réellement soutenable.
23:14 Je crois que ce qu'on est en train de montrer, c'est qu'il n'y a pas de solution magique.
23:24 Et que la seule vraie solution, c'est d'abord de réduire nos émissions
23:27 avec de la sobriété énergétique, des modifications de certaines technologies, etc.
23:32 Donc c'est d'abord ça la solution.
23:34 Alors ensuite, le changement climatique est déjà là.
23:37 On va devoir s'adapter à ce changement climatique.
23:39 Et pour faire ça, on a besoin de bien prévoir l'évolution du changement climatique
23:43 en réponse à nos émissions.
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23:49 Il faudrait réduire de moitié d'ici à 2030 les émissions de CO2
24:02 pour atteindre la neutralité carbone à l'horizon 2050.
24:06 C'est-à-dire qu'on ne rejette pas plus de CO2 dans l'atmosphère
24:10 que ce que nous, humains, soyons capables d'éliminer et de stocker de manière durable.
24:16 Mais si les puits de carbone océaniques et terrestres
24:24 absorbent environ la moitié de nos émissions de CO2,
24:28 leur capacité de stockage doit être protégée.
24:31 Car s'ils combattent le changement climatique,
24:34 ils peuvent aussi en être victimes.
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26:12 [Sous-titres réalisés par la communauté d'Amara.org]
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