Méthodes d’atténuation du changement climatique

Les principales approches en matière de protection du climat consistent, d’une part, à réduire les émissions de gaz à effet de serre générées par la production d’énergie et par la consommation d’énergie dans les secteurs de la production industrielle et agricole, des transports et des ménages.Celles-ci incluent notamment la suppression progressive de l’utilisation des combustibles fossiles dans les secteurs de l’électricité, du chauffage et des transports, ainsi que dans l’industrie, afin d’éviter les émissions de gaz à effet de serre associées. D’autre part, il s’agit de la conservation et de la promotion ciblée de tels composants naturels qui absorbent et lient le dioxyde de carbone (les puits de carbone, en particulier les forêts). Les basses températures et la réduction des sources d’énergie fossiles, qui réduisent la pollution de l’air qu’elles causent, ont également un certain nombre d’effets secondaires positifs sur l’environnement et la santé.

Du point de vue de nombreux chercheurs, les effets du réchauffement climatique ne peuvent plus être complètement arrêtés, mais seulement atténués et limités. Par conséquent, parallèlement à la réduction des émissions de gaz à effet de serre, des mesures sont nécessaires pour s’adapter aux conséquences déjà inévitables du changement climatique (adaptation), par exemple: Construction de digues et préparation aux catastrophes. Il convient toutefois de noter que les mesures d’adaptation sont particulièrement efficaces à court et à moyen terme, tandis que leur efficacité à long terme est difficile à déterminer, notamment parce que l’adaptation aux conséquences du réchauffement de la planète est limitée.

Outre les mesures à grande échelle et l’orientation macroéconomique ainsi que les politiques nationales et internationales de protection du climat, la protection du climat inclut également l’éducation et le changement de comportement des individus, en particulier dans les pays industrialisés à consommation énergétique relativement élevée et pollueur-payeur correspondant des émissions mondiales de gaz à effet de serre.

Consommation d’énergie par source d’énergie
Pour créer une atténuation durable du changement climatique, il est nécessaire de remplacer les sources d’énergie à forte intensité d’émission de carbone, telles que les combustibles fossiles classiques – pétrole, charbon et gaz naturel – par des sources d’énergie à faible émission de carbone. Les combustibles fossiles fournissent à l’humanité la grande majorité de nos besoins en énergie, et ce à un rythme croissant. En 2012, l’AIE a noté que le charbon représentait la moitié de l’utilisation accrue d’énergie de la décennie précédente, ce qui a entraîné une croissance plus rapide que toutes les sources d’énergie renouvelables. L’hydroélectricité et l’énergie nucléaire constituent à elles deux la plus grande partie de la consommation énergétique totale à faibles émissions de carbone de la consommation totale d’énergie.

Type de carburant Consommation énergétique globale moyenne
1980 2004 2006
Pétrole 4,38 5,58 5,74
Gaz 1,80 3.45 3,61
Charbon 2,34 3,87 4,27
Hydro-électrique 0,60 0,93 1.00
Pouvoir nucléaire 0,25 0,91 0,93
Géothermique, vent,
énergie solaire, bois
0,02 0,13 0,16
Total 9.48 15.0 15.8
Source: USA Energy Information Administration
Changement et utilisation de l’énergie, par source, en unités de (PWh) cette année-là.
Fossile Nucléaire Toutes les énergies renouvelables Total
1990 83.374 6.113 13,082 102.569
2000 94.493 7,857 15.337 117,687
2008 117,076 8.283 18.492 143.851
Changement 2000–2008 22.583 0,426 3.155 26.164

Méthodes et moyens
Les évaluations suggèrent souvent que les émissions de GES peuvent être réduites en utilisant un portefeuille de technologies à faible émission de carbone. La réduction des émissions de gaz à effet de serre (GES) grâce à la réduction du gaspillage d’énergie et au passage à des sources d’énergie à faibles émissions de carbone est au cœur de la plupart des propositions. Comme le coût de la réduction des émissions de GES dans le secteur de l’électricité semble être moins élevé que dans d’autres secteurs, tels que celui des transports, le secteur de l’électricité peut générer les réductions proportionnelles de carbone les plus importantes dans le cadre d’une politique climatique économiquement efficace.

Sources d’énergie alternatives

Énergie renouvelable
Les flux d’énergie renouvelable impliquent des phénomènes naturels tels que le soleil, le vent, la pluie, les marées, la croissance des plantes et la chaleur géothermique, comme l’explique l’Agence internationale de l’énergie:

L’énergie renouvelable est dérivée de processus naturels qui sont reconstitués en permanence.Sous ses différentes formes, il provient directement du soleil ou de la chaleur générée au plus profond de la terre. La définition inclut l’électricité et la chaleur générées par les énergies solaire, éolienne, océanique, hydraulique, de biomasse, géothermique, les biocarburants et l’hydrogène dérivé de ressources renouvelables.

Les préoccupations liées au changement climatique et la nécessité de réduire les émissions de carbone stimulent la croissance croissante du secteur des énergies renouvelables. Les énergies renouvelables à faible teneur en carbone remplacent les combustibles fossiles classiques dans trois domaines principaux: la production d’électricité, le chauffage à eau chaude / les locaux et les carburants de transport. En 2011, la part des énergies renouvelables dans la production d’électricité dans le monde a augmenté pour la quatrième année consécutive, atteignant 20,2%. Selon le rapport 2014 de REN21, les énergies renouvelables représentaient 19% de la consommation énergétique mondiale. Cette consommation d’énergie est divisée en 9% provenant de la biomasse en combustion, 4,2% en énergie thermique (hors biomasse), 3,8% en électricité hydraulique et 2% en électricité d’origine éolienne, solaire, géothermique et thermique.

La consommation d’énergie renouvelable a augmenté beaucoup plus rapidement que prévu. Le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC) a déclaré qu’il n’existait que peu de limites technologiques fondamentales à l’intégration d’un portefeuille de technologies utilisant des énergies renouvelables pour répondre à l’essentiel de la demande énergétique mondiale totale.Au niveau national, au moins 30 pays du monde utilisent déjà des énergies renouvelables représentant plus de 20% de l’approvisionnement en énergie.

Depuis 2012, les énergies renouvelables représentent près de la moitié de la nouvelle capacité électrique installée et les coûts continuent de baisser. Les politiques publiques et le leadership politique aident à « uniformiser les règles du jeu » et à susciter une acceptation plus large des technologies des énergies renouvelables. En 2011, 118 pays avaient des objectifs pour leur propre avenir en matière d’énergies renouvelables et avaient adopté de vastes politiques publiques visant à promouvoir les énergies renouvelables. Parmi les principales entreprises d’énergie renouvelable figurent BrightSource Energy, First Solar, Gamesa, GE Energy, Goldwind, Sinovel, Suntech, Trina Solar, Vestas et Yingli.

L’incitation à utiliser de l’énergie 100% renouvelable a été créée par le réchauffement climatique et d’autres préoccupations écologiques ainsi qu’économiques. Selon Mark Z. Jacobson, il est possible de produire toute l’énergie nouvelle à l’aide d’énergie éolienne, solaire et hydroélectrique d’ici 2030 et de remplacer les dispositifs d’approvisionnement en énergie existants d’ici 2050. Les obstacles à la mise en œuvre du plan en faveur des énergies renouvelables sont considérés comme « essentiellement sociaux et politiques ». pas technologique ou économique « . Jacobson dit que les coûts énergétiques avec un système éolien, solaire et hydraulique devraient être similaires aux coûts énergétiques actuels. Selon une projection de l’Agence internationale de l’énergie (AIE) pour 2011, les producteurs d’énergie solaire pourraient produire la plus grande partie de l’électricité mondiale dans les 50 prochaines années, réduisant ainsi considérablement les émissions de gaz à effet de serre nocives. Les critiques de l’approche « énergie 100% renouvelable » incluent Vaclav Smil et James E. Hansen. Smil et Hansen s’inquiètent des rendements variables de l’énergie solaire et éolienne, du NIMBYism et du manque d’infrastructure.

Les analystes économiques s’attendent à des gains de marché pour les énergies renouvelables (et l’utilisation efficace de l’énergie) à la suite des accidents nucléaires survenus au Japon en 2011.Dans son discours sur l’état de l’Union en 2012, le président Barack Obama a réaffirmé son engagement en faveur des énergies renouvelables et a rappelé l’engagement pris depuis longtemps par le ministère de l’Intérieur de permettre la réalisation de 10 000 MW de projets d’énergie renouvelable sur des terres publiques en 2012. On estime qu’environ 3 millions de emplois dans les industries des énergies renouvelables, dont environ la moitié dans l’industrie des biocarburants.

Certains pays, dont la géographie, la géologie et les conditions météorologiques sont favorables à une exploitation économique des sources d’énergie renouvelables, tirent déjà leur majeure partie de leur électricité de sources renouvelables, notamment la géothermie en Islande (100%) et l’énergie hydroélectrique au Brésil (85%). ), En Autriche (62%), en Nouvelle-Zélande (65%) et en Suède (54%). Les générateurs d’énergie renouvelables sont répartis dans de nombreux pays, l’énergie éolienne fournissant une part importante de l’électricité dans certaines régions: par exemple, 14% dans l’État américain de l’Iowa, 40% dans l’État du Schleswig-Holstein, au nord de l’Allemagne, et 20%. au Danemark. Le chauffage solaire de l’eau joue un rôle important et croissant dans de nombreux pays, notamment en Chine, qui représente désormais 70% du total mondial (180 GWth).Dans le monde entier, le total des systèmes de chauffe-eau solaires installés couvre une partie des besoins en chauffage de plus de 70 millions de ménages. L’utilisation de la biomasse pour le chauffage continue également de croître. En Suède, l’utilisation nationale de l’énergie issue de la biomasse a dépassé celle du pétrole. Le chauffage géothermique direct se développe également rapidement. Les biocarburants renouvelables pour le transport, tels que l’éthanol et le biodiesel, ont contribué à une baisse importante de la consommation de pétrole aux États-Unis depuis 2006. Les 93 milliards de litres de biocarburants produits dans le monde en 2009 ont déplacé l’équivalent d’environ 68 milliards de litres d’essence, égale à environ 5% de la production mondiale d’essence.

Pouvoir nucléaire
Depuis 2001 environ, le terme « renaissance nucléaire » est utilisé pour évoquer un possible renouveau du secteur de l’énergie nucléaire, motivé par la hausse des prix des combustibles fossiles et les nouvelles préoccupations concernant le respect des limites d’émission de gaz à effet de serre.Cependant, en mars 2011, la catastrophe nucléaire de Fukushima au Japon et les fermetures associées d’autres installations nucléaires ont suscité des interrogations chez certains commentateurs sur l’avenir de l’énergie nucléaire. Selon Platts, « la crise des centrales nucléaires japonaises de Fukushima a incité les principaux pays consommateurs d’énergie à examiner la sûreté de leurs réacteurs existants et à mettre en doute la vitesse et l’ampleur des projets d’expansion dans le monde ».

La World Nuclear Association a signalé que la production d’électricité d’origine nucléaire en 2012 était à son plus bas niveau depuis 1999. Plusieurs études et évaluations internationales précédentes ont suggéré que, dans le portefeuille d’autres technologies énergétiques à faible émission de carbone, l’énergie nucléaire continuerait de jouer un rôle dans la réduction des émissions de gaz à effet de serre. Historiquement, on estime que l’utilisation de l’énergie nucléaire a permis d’éviter l’émission de 64 gigatonnes d’équivalent CO2 dans l’atmosphère en 2013. L’inquiétude du public face à l’énergie nucléaire concerne notamment le devenir du combustible nucléaire irradié, les accidents nucléaires, les risques pour la sécurité, la prolifération nucléaire et les centrales nucléaires sont très chères. Parmi ces préoccupations, les accidents nucléaires et l’élimination de combustibles / «déchets» radioactifs à vie longue ont probablement eu l’impact public le plus important au monde.Bien que généralement ignorants, les deux conceptions actuelles de la sécurité passive, les réacteurs EBR-II à l’épreuve de la fusion prouvés de manière expérimentale, ainsi que les futurs réacteurs au sel fondu, et l’utilisation de combustibles conventionnels et plus avancés « traitement » des déchets, le recyclage ou le retraitement n’étant pas monnaie courante à l’heure actuelle, il est souvent considéré comme moins coûteux d’utiliser un cycle de combustible nucléaire à passage unique dans de nombreux pays, en fonction des niveaux variables de valeur intrinsèque donnée par une société à la réduction déchets à vie longue dans leur pays, la France effectuant un nombre considérable de retraitements par rapport aux États-Unis.

L’énergie nucléaire, qui représentait 10,6% de la production mondiale d’électricité en 2013, est la deuxième source d’énergie derrière l’hydroélectricité en tant que principale source d’énergie à faible émission de carbone. Plus de 400 réacteurs produisent de l’électricité dans 31 pays.

Bien que ces analyses futures traitent principalement d’extrapolations de la technologie actuelle des réacteurs de génération II, le même document résume également la littérature sur les « FBR » / Fast Breeder Reactors, dont deux sont en exploitation en 2014, le plus récent étant le BN-800, Dans ces réacteurs, il est indiqué que « les émissions médianes de GES du cycle de vie … similaires ou inférieures aux REO [actuels réacteurs à eau légère] sont censées consommer peu ou pas de minerai d’uranium.

Dans leur rapport de 2014, la comparaison du GIEC du potentiel de réchauffement planétaire des sources d’énergie, comprenant notamment des effets d’albédo, reflète la valeur des émissions médianes dérivées de la méta-analyse de Warner et Heath Yale pour l’eau claire non reproductrice plus courante. les réacteurs, une valeur équivalente à 12 g d’équivalent CO2 de 12 g CO2 / kWh, qui est le plus faible facteur de réchauffement planétaire de toutes les sources d’énergie de base, avec des sources de charge de base comparables, telles que l’hydroélectricité et la biomasse, produisant nettement plus de réchauffement global et 230 g d’équivalent CO2 / kWh, respectivement.

L’énergie nucléaire peut ne pas être compétitive par rapport aux sources d’énergie utilisant des combustibles fossiles dans des pays sans programme de taxe sur le carbone. De plus, la construction de centrales nucléaires nécessite plus de temps qu’une centrale à combustibles fossiles de même puissance.

La recherche sur la fusion nucléaire, sous la forme du réacteur expérimental thermonucléaire international, est en cours. On pensait à l’origine que la production d’électricité par fusion était facilement réalisable, comme l’avait été la puissance de fission. Cependant, les exigences extrêmes en matière de réactions continues et de confinement du plasma ont conduit à une extension des projections de plusieurs décennies. En 2010, plus de 60 ans après les premières tentatives, il était encore peu probable qu’une production commerciale d’électricité aille avant 2050. Bien que des réacteurs hybrides économiques à fusion-fission puissent être construits avant toute tentative de ce modèle commercial plus exigeant. « réacteur à fusion pure » / réacteur DEMO.

Commutation charbon-gaz
La plupart des propositions d’atténuation impliquent – plutôt que d’énoncer directement – une réduction éventuelle de la production mondiale de combustibles fossiles. Des quotas directs sur la production mondiale de combustibles fossiles sont également proposés.

Le gaz naturel émet beaucoup moins de gaz à effet de serre (CO2 et méthane – CH4) que le charbon lorsqu’il est brûlé dans des centrales électriques, mais il apparaît de plus en plus que cet avantage pourrait être totalement annulé par une fuite de méthane dans les champs de forage de gaz et à d’autres points de la chaîne d’approvisionnement.

Une étude réalisée par l’Environmental Protection Agency (EPA) et le Gas Research Institute (GRI) en 1997 visait à déterminer si la réduction des émissions de dioxyde de carbone résultant d’une utilisation accrue de gaz naturel (principalement du méthane) serait compensée par une éventuelle augmentation du niveau de méthane. les émissions provenant de sources telles que les fuites et les émissions. L’étude a conclu que la réduction des émissions résultant de l’utilisation accrue de gaz naturel l’emportait sur les effets néfastes de l’augmentation des émissions de méthane. Des études plus récentes examinées par des pairs ont remis en cause les résultats de cette étude, des chercheurs de la NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) confirmant de nouveau les résultats de fuites de méthane (CH4) élevées dans les gisements de gaz naturel.

Une étude réalisée en 2011 par Tom Wigley, chercheur renommé dans le domaine des sciences du climat, a révélé que, si les émissions de dioxyde de carbone (CO2) provenant de la combustion de combustibles fossiles peuvent être réduites en utilisant le gaz naturel plutôt que le charbon, elle a également révélé que du méthane supplémentaire (CH4) provenant de fuites ajoute au forçage radiatif du système climatique, compensant la réduction du forçage du CO2 qui accompagne la transition du charbon au gaz. L’étude a examiné les fuites de méthane provenant des mines de charbon; les modifications du forçage radiatif dues aux modifications des émissions de dioxyde de soufre et d’aérosols carbonés; et les différences d’efficacité de la production d’électricité entre les centrales au charbon et au gaz. Dans l’ensemble, ces facteurs ont plus que compensé la réduction du réchauffement due à la réduction des émissions de CO2. Lorsque le gaz remplace le charbon, il se réchauffe à 2 050 avec un taux de fuite présumé de 0% et à 2 140 si le taux de fuite atteint 10%.Les effets globaux sur la température moyenne globale au XXIe siècle sont toutefois faibles. Petron et al. (2013) et Alvarez et al. (2012) notent que, selon les estimations, les fuites provenant des infrastructures de gaz sont probablement sous-estimées. Ces études indiquent que l’exploitation du gaz naturel en tant que carburant « plus propre » est discutable. Une méta-étude de 2014 portant sur 20 ans de littérature technique sur le gaz naturel montre que les émissions de méthane sont systématiquement sous-estimées mais que, sur une période de 100 ans, les avantages climatiques du passage du combustible au charbon sont probablement plus importants que les effets négatifs des fuites de gaz naturel.

Pompe à chaleur
Une pompe à chaleur est un dispositif qui fournit de l’énergie thermique d’une source de chaleur à une destination appelée « dissipateur de chaleur ». Les pompes à chaleur sont conçues pour déplacer l’énergie thermique opposée à la direction du flux de chaleur spontané en absorbant la chaleur d’un espace froid et en la libérant dans un espace plus chaud. Une pompe à chaleur utilise une certaine quantité d’énergie externe pour effectuer le transfert de l’énergie de la source de chaleur au radiateur.

Les climatiseurs et les congélateurs sont des exemples connus de pompes à chaleur, mais le terme « pompe à chaleur » est plus général et s’applique à de nombreux dispositifs de chauffage, de ventilation et de climatisation utilisés pour le chauffage ou le refroidissement de locaux. Lorsqu’une pompe à chaleur est utilisée pour le chauffage, elle utilise le même cycle de base de type réfrigération que celui utilisé par un climatiseur ou un réfrigérateur, mais dans le sens opposé, en libérant de la chaleur dans l’espace climatisé plutôt que dans l’environnement. Dans cette utilisation, les pompes à chaleur tirent généralement la chaleur de l’air extérieur plus froid ou du sol. En mode de chauffage, les pompes à chaleur utilisent de l’énergie électrique trois à quatre fois plus efficacement que les simples appareils de chauffage à résistance électriques.

Il a été conclu que les pompes à chaleur sont la seule technologie qui pourrait réduire les émissions de gaz à effet de serre des ménages mieux que toutes les autres technologies disponibles sur le marché. Avec une part de marché de 30% et une électricité (potentiellement) propre, les pompes à chaleur pourraient réduire les émissions mondiales de CO2 de 8% par an. L’utilisation de pompes à chaleur géothermiques pourrait réduire d’environ 60% de la demande d’énergie primaire et de 90% des émissions de CO2 en Europe d’ici 2050 et faciliter la gestion d’une grande partie des énergies renouvelables. L’utilisation de l’énergie renouvelable excédentaire dans les pompes à chaleur est considérée comme le moyen le plus efficace pour réduire le réchauffement climatique et l’épuisement des combustibles fossiles.

Avec des quantités importantes de combustibles fossiles utilisés dans la production d’électricité, la demande sur le réseau électrique génère également des gaz à effet de serre. Sans une part élevée d’électricité à faible émission de carbone, une pompe à chaleur domestique produira plus d’émissions de carbone que l’utilisation du gaz naturel.

Élimination des combustibles fossiles: carburants neutres en carbone et négatifs
Les combustibles fossiles peuvent être progressivement éliminés grâce aux carburants de pipeline et de transport à émissions neutres en carbone et négatives en carbone créés avec les technologies de l’énergie au gaz et des gaz aux liquides. Le dioxyde de carbone issu des gaz de combustion de combustibles fossiles peut être utilisé pour produire du bois en plastique permettant un reboisement à bilan carbone négatif.

Puits et émissions négatives
Un puits de carbone est un réservoir naturel ou artificiel qui accumule et stocke un composé chimique contenant du carbone pour une durée indéterminée, telle qu’une forêt en croissance. Une émission négative de dioxyde de carbone, par contre, est une élimination permanente du dioxyde de carbone de l’atmosphère. Les exemples sont la capture aérienne directe, les technologies améliorées de vieillissement, telles que le stockage dans des formations géologiques souterraines et le biochar. Ces processus sont parfois considérés comme des variations de puits ou d’atténuation, et parfois comme de la géoingénierie. Combinés à d’autres mesures d’atténuation, les puits associés à des émissions de carbone négatives sont jugés essentiels pour atteindre l’objectif de 350 ppm.

Le Centre de recherche coopérative sur le climat et les écosystèmes de l’Antarctique (ACE-CRC) note qu’un tiers des émissions annuelles de CO2 de l’humanité est absorbé par les océans.Cependant, cela conduit également à une acidification des océans, avec des impacts potentiellement importants sur la vie marine. L’acidification réduit le niveau d’ions carbonates disponibles pour que les organismes calcifiants puissent former leur coquille. Ces organismes incluent des espèces de plancton qui contribuent à la fondation du réseau trophique de l’océan Austral. Toutefois, l’acidification peut avoir une incidence sur un large éventail d’autres processus physiologiques et écologiques, tels que la respiration du poisson, le développement des larves et des modifications de la solubilité des nutriments et des toxines.

Reboisement et boisement
Près de 20% (8 GtCO2 / an) des émissions totales de gaz à effet de serre provenaient de la déforestation de 2007. On estime que la déforestation évitée réduit les émissions de CO2 à un taux d’une tonne de CO2 par 1 à 5 dollars de coûts d’opportunité liés à la perte de l’agriculture. Le reboisement pourrait économiser au moins 1 GtCO2 par an, à un coût estimé à 5-15 USD / tCO2. Le boisement est la zone où il n’y avait pas de forêt auparavant – on estime que de telles plantations doivent être d’une taille prohibitive pour pouvoir réduire les émissions en elles-mêmes.

Transférer les droits sur les terres du domaine public à ses habitants autochtones, qui s’intéressent depuis des millénaires à la préservation des forêts dont ils dépendent, est considéré comme une stratégie rentable de conservation des forêts. Cela inclut la protection de ces droits en vertu de lois existantes, telles que la loi indienne sur les droits forestiers. Le transfert de ces droits en Chine, peut-être la plus grande réforme agraire de l’époque moderne, aurait eu pour effet d’accroître le couvert forestier. L’attribution d’un titre de propriété a montré que le défrichement était deux ou trois fois moins important que celui des parcs gérés par l’État, notamment en Amazonie brésilienne. Le fait d’exclure des êtres humains et même d’expulser des habitants d’aires protégées (appelées « conservation de la forteresse »), parfois à la suite de pressions exercées par des groupes environnementaux, entraîne souvent une exploitation accrue de la terre, car les habitants indigènes se tournent alors vers le travail des sociétés extractives pour survivre.

Avec l’intensification de l’agriculture intensive et de l’urbanisation, le nombre de terres agricoles abandonnées augmente. Selon certaines estimations, plus de 20 hectares de nouvelles forêts secondaires poussent sur un demi-hectare de forêt ancienne originelle coupée, bien qu’elles n’aient pas la même biodiversité que les forêts d’origine et que les forêts d’origine stockent 60% plus de carbone. que ces nouvelles forêts secondaires. Selon une étude publiée dans Science, promouvoir la repousse sur des terres agricoles abandonnées pourrait compenser des années d’émissions de carbone.

Désertification évitée
La restauration des prairies stocke le CO2 de l’air dans les matières végétales. Le bétail au pâturage, généralement laissé à errer, dévorait l’herbe et minimisait sa croissance. Cependant, l’herbe laissée seule pousserait finalement pour couvrir ses propres bourgeons de croissance, les empêchant de photosynthèse et la plante en train de mourir resterait en place. Une méthode proposée pour restaurer les prairies utilise des clôtures avec de nombreux petits enclos et des troupeaux déplacés d’un enclos à l’autre après une journée ou deux afin de simuler les pâturages naturels et de permettre une croissance optimale de l’herbe. De plus, quand une partie de la matière foliaire est consommée par un animal de troupeau, une quantité correspondante de matière racinaire est également éliminée, car il ne serait pas en mesure de maintenir la quantité précédente de matière racinaire et alors que la plupart de la matière racinaire perdue pourrirait et entrerait l’atmosphère, une partie du carbone est séquestrée dans le sol. On estime qu’une augmentation de 1% de la teneur en carbone des sols des 3,5 milliards d’hectares de prairies agricoles dans le monde compenserait près de 12 années d’émissions de CO2. Allan Savory, dans le cadre de sa gestion holistique, affirme que si la désertification est souvent imputée à de grands troupeaux, les terres préhistoriques abritaient des troupeaux grands ou plus grands et que les zones où des troupeaux avaient été enlevés aux États-Unis continuaient de désertifier.

En outre, le dégel du pergélisol provoqué par le réchauffement de la planète, qui stocke environ deux fois la quantité de carbone actuellement libérée dans l’atmosphère, libère le méthane, un puissant gaz à effet de serre, au cours d’un cycle de rétroaction positive qui pourrait conduire à un point de basculement appelé emballement du changement climatique. Une méthode proposée pour éviter un tel scénario consiste à ramener de gros herbivores comme on le voit dans le parc du Pléistocène, où leur piétinement maintient naturellement le sol plus frais en éliminant les arbustes et en maintenant le sol exposé à l’air froid.

La capture et le stockage du carbone
Le captage et stockage du carbone (CSC) est une méthode permettant d’atténuer les changements climatiques en capturant le dioxyde de carbone (CO2) provenant de sources ponctuelles de grande taille telles que les centrales électriques, puis en le stockant en toute sécurité au lieu de le rejeter dans l’atmosphère. Le GIEC estime que les coûts liés à l’arrêt du réchauffement de la planète doubleraient sans le CSC. Selon l’Agence internationale de l’énergie, le CSC est « la nouvelle technologie la plus importante pour réduire les émissions de CO2 » dans la production d’énergie et dans l’industrie. Bien que le fonctionnement d’une centrale à charbon utilisant la technologie CCS nécessite jusqu’à 40% d’énergie supplémentaire par rapport à une centrale au charbon ordinaire, le captage et le stockage du carbone pourraient potentiellement capter environ 90% du carbone total émis par la centrale. Depuis 1996, le gisement de gaz norvégien de Sleipner en Norvège stocke près d’un million de tonnes de CO2 par an afin d’éviter les pénalités liées à la production de gaz naturel avec des niveaux de CO2 inhabituellement élevés. À la fin de 2011, la capacité de stockage totale de CO2 prévue des 14 projets en cours ou en construction dépassait 33 millions de tonnes par an.Cela équivaut en gros à empêcher les émissions de plus de six millions de voitures d’entrer dans l’atmosphère chaque année. Selon une analyse du Sierra Club, le projet américain Kemper, alimenté au charbon, qui devrait être en ligne en 2017, est la centrale la plus chère jamais construite pour la puissance en watts produite.

Vieillissement amélioré
L’altération améliorée consiste à éliminer le carbone de l’air dans la terre, renforçant ainsi le cycle naturel du carbone où le carbone est minéralisé dans la roche. Le projet CarbFix associe le captage et le stockage du carbone dans les centrales électriques pour transformer le dioxyde de carbone en pierre en une période relativement courte de deux ans, répondant ainsi à la préoccupation commune des fuites dans les projets de CSC. Bien que ce projet utilise des roches basaltiques, l’olivine a également montré des résultats prometteurs.

Géoingénierie
La géoingénierie est considérée par Olivier Sterck comme une alternative à l’atténuation et à l’adaptation, mais par Gernot Wagner comme une réponse totalement distincte au changement climatique. Dans une analyse de la littérature, Barker et al. (2007) ont décrit la géoingénierie comme un type de politique d’atténuation. Le GIEC (2007) a conclu que les options en géo-ingénierie, telles que la fertilisation des océans pour éliminer le CO2 de l’atmosphère, restaient en grande partie non prouvées. Il a été jugé que des estimations de coûts fiables pour la géoingénierie n’avaient pas encore été publiées.

Le chapitre 28 du rapport de l’Académie nationale des sciences (1992) définit la géoingénierie comme « des options qui impliqueraient une ingénierie à grande échelle de notre environnement afin de combattre ou de contrecarrer les effets de la pollution par le réchauffement des serres: atténuation, adaptation et base ». changements dans la chimie atmosphérique.  » Ils ont évalué différentes options pour tenter de répondre de manière préliminaire à deux questions: ces options peuvent-elles fonctionner et pourraient-elles être mises en œuvre à un coût raisonnable? Ils ont également cherché à encourager la discussion sur une troisième question – quels pourraient être les effets secondaires indésirables. Les types d’option suivants ont été examinés: reboisement, absorption croissante de dioxyde de carbone dans les océans (filtrage du carbone) et filtrage de la lumière solaire. NAS a également fait valoir que « les contre-mesures techniques doivent être évaluées mais ne doivent pas être mises en œuvre sans une compréhension large des effets directs et des effets secondaires potentiels, des problèmes éthiques et des risques. ». En juillet 2011, un rapport du Government Accountability Office des États-Unis sur la géoingénierie indiquait que « les technologies d’ingénierie du limate ne constituent pas une réponse viable au changement climatique mondial ».

Élimination du dioxyde de carbone
L’élimination du dioxyde de carbone a été proposée comme méthode de réduction de la force du forçage radiatif. Divers moyens de capture et de stockage artificiels du carbone, ainsi que d’amélioration des processus de séquestration naturelle, sont à l’étude. Le processus naturel principal est la photosynthèse par les plantes et les organismes unicellulaires (voir la bioséquestration). Les processus artificiels varient et des préoccupations ont été exprimées quant aux effets à long terme de certains de ces processus.

Il est à noter que la disponibilité d’énergie bon marché et de sites appropriés pour le stockage géologique du carbone peut rendre la capture de dioxyde de carbone dans l’air viable sur le plan commercial. Cependant, on s’attend généralement à ce que la capture de dioxyde de carbone dans l’air ne soit pas rentable par rapport à la capture et au stockage de carbone provenant de sources majeures – notamment des centrales à combustibles fossiles, des raffineries, etc. Comme dans le cas du projet américain Kemper avec carbone capturer, les coûts de l’énergie produite augmenteront considérablement. Cependant, le CO2 capturé peut être utilisé pour extraire davantage de pétrole brut des champs pétrolifères, comme prévu par Statoil et Shell. Le CO2 peut également être utilisé dans les serres commerciales, donnant ainsi l’occasion de relancer la technologie. Certaines tentatives ont été faites pour utiliser les algues pour capturer les émissions de cheminée, notamment la GreenFuel Technologies Corporation, qui a maintenant cessé ses activités.

Gestion du rayonnement solaire
La gestion du rayonnement solaire a pour objectif principal de refléter la lumière du soleil et de réduire ainsi le réchauffement climatique. La capacité des aérosols de sulfate stratosphériques à créer un effet de gradation global en a fait un candidat potentiel pour une utilisation dans des projets d’ingénierie climatique.

Gaz à effet de serre sans CO2
Le CO2 n’est pas le seul GES pertinent pour l’atténuation, et les gouvernements ont pris des mesures pour réguler les émissions d’autres GES émis par les activités humaines (GES anthropiques). Les plafonds d’émissions convenus par la plupart des pays développés dans le cadre du protocole de Kyoto réglementent les émissions de presque tous les GES anthropiques. Ces gaz sont le CO2, le méthane (CH4), l’oxyde nitreux (N2O), les hydrofluorocarbures (HFC), les hydrocarbures perfluorés (PFC) et l’hexafluorure de soufre (SF6).

La stabilisation des concentrations atmosphériques des différents GES anthropiques nécessite une compréhension de leurs différentes propriétés physiques. La stabilisation dépend à la fois de la rapidité avec laquelle les GES sont ajoutés à l’atmosphère et de la vitesse à laquelle ils sont éliminés. Le taux d’élimination est mesuré par la durée de vie dans l’atmosphère des GES en question (voir l’article principal sur les GES pour une liste). Ici, la durée de vie est définie comme le temps nécessaire pour qu’une perturbation donnée des GES dans l’atmosphère soit réduite à 37% de sa quantité initiale. Le méthane a une durée de vie dans l’atmosphère relativement courte d’environ 12 ans, tandis que celui du N2O est d’environ 110 ans. Pour le méthane, une réduction d’environ 30% par rapport aux niveaux d’émission actuels conduirait à une stabilisation de sa concentration dans l’atmosphère, tandis que pour le N2O, une réduction des émissions de plus de 50% serait nécessaire.

Le méthane est un gaz à effet de serre nettement plus puissant que le dioxyde de carbone dans la quantité de chaleur qu’il peut piéger, en particulier à court terme. La combustion d’une molécule de méthane génère une molécule de dioxyde de carbone, ce qui indique qu’il n’ya aucun avantage net à utiliser le gaz comme source de carburant. La réduction de la quantité de déchets de méthane produite au départ et l’abandon de l’utilisation du gaz comme source de combustible auront un impact plus bénéfique, comme le pourraient d’autres approches pour une utilisation productive du méthane autrement gaspillé. En matière de prévention, des vaccins sont en cours de développement en Australie afin de réduire les importantes contributions au réchauffement de la planète dues au méthane libéré par le bétail via les flatulences et l’éructation.

Une autre propriété physique des GES anthropiques pertinente pour l’atténuation est la capacité différente des gaz à capter la chaleur (sous forme de rayonnement infrarouge). Certains gaz retiennent plus efficacement la chaleur que d’autres, par exemple, le SF6 est un gaz à effet de serre 22 200 fois plus efficace que le CO2 au kilogramme. Une mesure de cette propriété physique est le potentiel de réchauffement planétaire (PRP), utilisé dans le protocole de Kyoto.

Bien que non conçu à cette fin, le Protocole de Montréal a probablement profité aux efforts d’atténuation du changement climatique. Le Protocole de Montréal est un traité international qui a permis de réduire les émissions de substances qui appauvrissent la couche d’ozone (par exemple, les CFC), qui sont également des gaz à effet de serre.