Réduire la quantité de dioxyde de carbone dans l’atmosphère nécessite non seulement de réduire les émissions, mais également de capturer et de stocker l’excès de carbone déjà émis. Dans un article de perspective publié le 21 septembre dans la revue Trends in Plant Science, une équipe de phytologues suggère que les terres arides telles que les déserts pourraient être une réponse au problème du captage du carbone. Les chercheurs proposent d’utiliser des terres arides combinées à des plantes et des sols spécifiques pour créer des systèmes efficaces de captage du carbone, offrant ainsi une solution qui ne concurrence pas les terres agricoles.
Le taux de croissance annuel du réservoir de carbone atmosphérique (flèche bleue) correspond à la différence entre les émissions de combustibles fossiles (96 milliards de tonnes de carbone), le changement d’affectation des terres (12 milliards de tonnes de carbone) et l’absorption de carbone par les réservoirs de carbone terrestres (31 milliards de tonnes de carbone) et océaniques (29 milliards de tonnes de carbone). Seuls les flux de carbone terrestres sont présentés ici. Source de l'image : Tendances en science végétale, Hirtetal.
Les auteurs pensent que nous pouvons transformer les écosystèmes arides en systèmes efficaces de captage du carbone avec une meilleure santé des sols, une efficacité photosynthétique accrue et une biomasse racinaire accrue en concevant la combinaison idéale de plantes, de microbes du sol et de types de sol pour promouvoir un processus biogéochimique naturel appelé voie oxalate-carbonate pour créer un puits de carbone souterrain.
"Le reverdissement des déserts en restaurant les fonctions des écosystèmes, y compris la séquestration du carbone, devrait être l'approche privilégiée", a écrit l'équipe, dirigée par l'auteur principal Heribert Hitt, spécialiste des plantes à l'Université des sciences et technologies du Roi Abdallah. "L'avantage de la récupération des zones arides pour le reverdissement et la séquestration du carbone est qu'elles n'entrent pas en concurrence avec les terres utilisées pour l'agriculture et la production alimentaire."
Le rôle de l'oxalate dans la séquestration du carbone
Cette méthode tire parti de la capacité des plantes adaptées à la sécheresse à produire de l'oxalate, un ion contenant du carbone et de l'oxygène que vous connaissez peut-être si vous avez la malchance d'avoir des calculs rénaux ou la goutte. Certains micro-organismes du sol utilisent l’oxalate comme seule source de carbone et excrètent des molécules de carbonate dans le sol. Les carbonates se décomposent généralement rapidement, mais si ces systèmes plantes-microbes sont cultivés dans un sol alcalin et riche en calcium, les carbonates réagissent avec le calcium pour former des précipités stables de carbonate de calcium.
Le carbone circule naturellement entre l’atmosphère, les océans et les écosystèmes terrestres, mais les actions humaines ont conduit à l’accumulation d’un excès de dioxyde de carbone dans l’atmosphère. "... même si nous parvenons à réduire les émissions de CO2, les impacts climatiques de l'augmentation du CO2 resteront irréversibles pendant au moins 1 000 ans à moins que le CO2 ne puisse être séquestré de l'atmosphère", ont écrit les chercheurs.
Captage du carbone des terres arides par rapport aux arbres
Les arbres sont considérés comme un système idéal pour le captage du carbone, mais le boisement entre directement en concurrence avec l’agriculture pour les terres arables. En revanche, les zones arides couvrent environ un tiers de la superficie des terres mais ne sont pas utilisées à des fins agricoles.
Actuellement, les écosystèmes arides abritent peu de plantes, la rareté de l’eau étant le principal facteur limitant. Cependant, certaines plantes se sont adaptées à la sécheresse en développant différents mécanismes pour faire face aux pénuries d’eau et aux températures extrêmes. Certaines plantes adaptées aux environnements arides ont des systèmes racinaires spécialisés qui creusent profondément dans le sol pour puiser des sources d'eau cachées, tandis que d'autres utilisent différentes formes de photosynthèse pour minimiser la perte d'eau pendant les périodes les plus chaudes de la journée. Il existe également des plantes, dites « à oxalate », qui produisent de grandes quantités d'oxalate, qui peuvent être transformées en eau en période de sécheresse. Lorsque les plantes à oxalate poussent dans certaines conditions, une partie du carbone contenu dans ces oxalates sera déposée sous terre sous forme de dépôts de carbone, et les auteurs espèrent exploiter ce mécanisme pour la séquestration du carbone.
"Dans l'ensemble, dans cette forme de fixation du carbone, un atome de carbone sur seize fixé par photosynthèse peut être fixé dans le carbonate", écrivent les auteurs.
L'expansion de ce processus biogéochimique naturel dans les régions arides pourrait transformer ces écosystèmes actuellement improductifs et dégradés en puits de carbone, rendant les sols et les plantes plus sains, affirment les auteurs. Ils recommandent de commencer par des « îlots de fertilité », de petites parcelles d’habitat reverdi à partir desquelles les plantes et les micro-organismes peuvent se propager, formant un tapis de végétation.
Les auteurs estiment que ces méthodes pourraient augmenter considérablement la quantité de carbone séquestrée par les plantes et le sol en moins de 10 ans. Cependant, ils notent que le succès et la rapidité de la méthode proposée dépendront du taux de croissance des plantes (qui ont tendance à être très lentes dans des conditions de pénurie d'eau) et "... dépendront également des moyens financiers et politiques nécessaires pour appliquer cette technologie dans divers pays arides".