Le biochar est un « fruit à portée de main » pour la séquestration du carbone et la lutte contre le changement climatique

Fabriqué à partir de bois de chauffage et d'autres biomasses à haute température sans oxygène, le biochar mélangé aux sols a dominé le marché de la compensation carbone l'année dernière en tonnes de gaz réchauffants absorbés par l'atmosphère.

WASHINGTON – Depuis que David Laird était jeune, les « forêts vertes et luxuriantes » de l’ouest des États-Unis représentaient un voyage d’été annuel pour faire de la randonnée, camper et pêcher. Mais la dernière fois que Laird s'est rendu dans la forêt nationale de Medicine Bow-Routt, dans le Wyoming, un scolyte avait ravagé environ les deux tiers des pins tordus de la forêt.

Pour Laird, professeur à l'Université d'État de l'Iowa, les aiguilles de pin cassantes, brun-orange, sur les arbres représentaient un grave danger pour la terre : les incendies de forêt.

Avec plus de trois décennies d’expérience en tant que chercheur en pédologie, Laird pensait que ces arbres morts devaient être enlevés afin que l’écosystème forestier puisse se régénérer sans risquer un coup de foudre ou une « cigarette imprudente » qui l’enflammerait. Il savait également que les arbres pourraient être transformés en un « outil basé sur le marché » ayant le potentiel de lutter contre le changement climatique tout en augmentant la production agricole et en créant des emplois ruraux. Cet outil ? Biochar.

Le biochar est fabriqué à partir de matières organiques brûlées dans un environnement privé d'oxygène. Il améliore la fertilité des sols et augmente la capacité du sol, l'un des plus grands puits de carbone au monde, à capter et à stocker le carbone, en absorbant les émissions de combustibles fossiles que l'activité humaine rejette dans l'air.

La pratique consistant à utiliser des matières organiques pour améliorer la fertilité des sols remonte à des milliers d’années, lorsque les peuples autochtones d’Amazonie ont accumulé de grandes piles de terre riche en nutriments mélangée à du charbon de bois, des résidus alimentaires et d’autres déchets.

Les émissions humaines de dioxyde de carbone doivent être réduites à zéro d’ici 2050 pour empêcher la température annuelle moyenne de la Terre d’augmenter – et de rester – de plus de 1,5 degré Celsius au-dessus des niveaux préindustriels, comme l’exige l’accord de Paris sur le climat.

Si la planète – comme on le prévoit actuellement – ​​se réchauffe de façon permanente au-delà de ce seuil avant 2050, le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat affirme qu’il faudrait éliminer au moins six gigatonnes de CO2 par an d’ici 2050 pour faire baisser la température mondiale dans la seconde moitié du siècle. . La quantité exacte d'élimination de CO2 nécessaire à l'avenir dépend de la quantité encore émise, avec différents scénarios décrits dans le rapport de synthèse 2023 du GIEC.

L’année dernière, 125 000 tonnes de CO2 ont été éliminées dans le monde par le marché du carbone durable – un marché de crédits carbone pour les projets d’élimination humaine du CO2 – dont le biochar était responsable de 92,9 pour cent, bien qu’il n’ait reçu que 7 pour cent des achats de crédits carbone. Ces chiffres ne reflètent pas le CO2 séquestré naturellement dans les océans et les forêts.

Laird a déclaré que le biochar à lui seul ne peut pas atteindre l’objectif de 2050, mais qu’il s’agit de la première étape la plus simple et la plus économiquement viable. Il a qualifié le biochar de « fruit à portée de main ».

« Nous avons besoin de multiples efforts, de multiples processus différents qui travaillent tous ensemble », a déclaré Laird. « Le biochar en fait partie. »

Que fait le biochar ?

Lorsqu’il est mélangé au sol, le biocharbon crée des conditions favorables à la croissance des racines et à l’activité microbienne, ce qui réduit les émissions de gaz à effet de serre de la terre. Il aide également le sol à retenir l’eau et à absorber les nutriments, réparant ainsi les sols déficients en nutriments pour augmenter la production agricole.

Le biochar est généralement fabriqué à partir de bois, mais les chercheurs ont découvert que l'utilisation de différents types de biomasse peut faire ressortir diverses forces du charbon.

Dominique Lueckenhoff, directeur général d'un groupe de traitement de la pollution et de recherche environnementale appliquée appelé Ecochar Environmental Solutions, a développé du biocharbon à base de fumier pour améliorer les performances des infrastructures vertes, comme les jardins pluviaux et les chaussées poreuses.

Les infrastructures vertes, qui utilisent la nature pour atténuer les effets du changement climatique, comme les inondations et les températures élevées, dans les environnements urbains, sont de plus en plus courantes, d'autant plus que la loi sur la réduction de l'inflation du président Joe Biden a incité à y investir avec des subventions et des prêts.

Lueckenhoff a déclaré que cette infrastructure est conçue pour capter l'eau là où elle tombe, plutôt que de traiter l'eau ou le sol pour éliminer les polluants.

« Dans les zones urbaines, les sols ne sont pas seulement morts », a déclaré Lueckenhoff. « Ils sont également contaminés. »

Lueckenhoff a commencé à développer du biocharbon à base de fumier pour dépolluer l'eau après qu'une étude de 2010 de l'Environmental Protection Agency ait révélé des niveaux de nutriments dangereusement élevés provenant du ruissellement agricole dans la baie de Chesapeake.

Selon les recherches de Lueckenhoff, le charbon à base de fumier absorbe de manière contre-intuitive jusqu'à 99 pour cent des polluants nocifs de l'eau, agissant comme un système de purification naturel.

Le groupe de Lueckenhoff s'associe désormais à Rainplan, une société d'infrastructures vertes basée à Washington, pour ajouter des biocharbons personnalisés aux infrastructures vertes.

« Il s'agit de transformer un gros problème en une solution multi-bénéfique », a déclaré Lueckenhoff. « Je peux réduire l'impact des nutriments, je peux créer des marchés pour que les agriculteurs transforment cela en un traitement bénéfique, je peux éliminer les expositions toxiques pour les personnes et l'environnement, les animaux, etc. et je peux stimuler de nouvelles économies. »

Les charbons de Lueckenhoff ont également été utilisés pour augmenter la vitesse de croissance et la force des cultures de chanvre et pour traiter les sites superfund contre les toxines.

Étant donné que les polluants nuisent particulièrement aux communautés défavorisées, le biochar peut être un puissant outil de justice environnementale pour éliminer ces toxines.

Une solution bipartite

Un autre témoignage de l'utilité du biochar : il bénéficie du soutien bipartite du Congrès. Un projet de loi visant à financer la recherche sur le biochar, présenté en mars 2023, est actuellement en instance devant une commission sénatoriale de l'agriculture.

Le sénateur Chuck Grassley (R-Iowa) était l'un des quatre sénateurs qui ont coparrainé le projet de loi.

« Le biochar présente une opportunité passionnante pour les agriculteurs à la recherche d'un moyen peu coûteux d'améliorer la qualité des sols tout en séquestrant le carbone », a déclaré Grassley dans une déclaration écrite au Medill News Service.

Le sénateur Sherrod Brown (Démocrate de l'Ohio), un autre coparrain, a déclaré qu'il souhaitait inscrire des dispositions pour la recherche sur le biochar dans le projet de loi agricole de cette année, qui finance l'assurance-récolte, la conservation, la nutrition et les produits de base.

« La recherche fournira un autre outil aux agriculteurs, qui comprennent l'environnement, le climat et la productivité de leurs terres », a déclaré Brown. « Cela peut conduire à une meilleure productivité et, en fin de compte, à de meilleurs prix. »

Le biochar est fabriqué en plaçant de la biomasse dans des structures, comme un four couvert, et en la chauffant sans oxygène pour convertir le carbone organique en une forme de carbone durable qui ne se décompose pas facilement. Le produit résultant est constitué de petits morceaux de charbon noirs et poreux.

« La pollution liée à la fabrication du biochar n'est pas pire, et parfois elle est meilleure, que la pollution due à la simple combustion de la biomasse », a déclaré Tom Miles, directeur exécutif de l'US Biochar Initiative. « Et les émissions sont meilleures que dans de nombreux foyers. »

La fabrication du biochar est actuellement coûteuse aux États-Unis, car de grandes quantités de biomasse doivent être expédiées vers moins de 50 installations de production à petite échelle dans le pays.

Selon Miles, les agriculteurs ne paient généralement pas plus de 50 $ l'acre pour le traitement des cultures à l'aide d'engrais. Même si le biochar dure des centaines, voire des milliers d’années, les agriculteurs ont du mal à se le permettre à 500 dollars la tonne de biochar par acre.

De nombreux chercheurs envisagent un réseau national d'installations de taille moyenne utilisant la biomasse locale pour créer de l'omble, ce qui créerait des emplois dans tout le pays, en particulier dans les communautés rurales ayant accès à la matière organique.

« Alors que nous luttons contre le changement climatique, nous devons réduire considérablement l’utilisation des combustibles fossiles, mais en même temps, nous ne pouvons pas nuire à l’économie. »

Cela signifie que les installations du Wyoming pourraient utiliser des arbres morts comme ceux que Laird a vus dans la forêt nationale de Medicine Bow-Routt pour éliminer le risque d'incendie de forêt et créer un charbon pour aider à revitaliser les sols asséchés. Les installations de Pennsylvanie, en revanche, pourraient produire de l'omble à base de fumier et réduire la quantité de lessivage de nutriments qui devrait être résolue en aval dans la baie de Chesapeake.

Seule une « fraction d’un pour cent » de l’agriculture américaine utilise actuellement du biochar. Mais selon Miles, « il existe une véritable opportunité de marché en dollars et en centimes que nous pourrions aborder avec le biochar ».

Lueckenhoff a déclaré que son charbon à base de fumier est un traitement de l’eau moins cher que le charbon actif granulaire alternatif, mais il n’est pas largement utilisé de cette manière car elle est l’une des rares chercheuses à faire « un travail approfondi sur le côté toxique ».

Les prix du biochar ont chuté de 38 % entre 2022 et 2023, selon un rapport de 2023 sur le captage du carbone CDR.fyi. Avec environ un quart des émissions de gaz à effet de serre aux États-Unis provenant de l’agriculture, de la foresterie et d’autres utilisations des terres, les techniques de conservation dans le secteur agricole présentent un fort potentiel environnemental et économique.

« Alors que nous luttons contre le changement climatique, nous devons réduire considérablement l'utilisation des combustibles fossiles, mais en même temps, nous ne pouvons pas nuire à l'économie », a déclaré Laird.

Obstacles routiers

En février, une conférence sur le biochar à Sacramento a rassemblé plus de 655 participants venus de 28 pays et 44 États, selon Miles. Il a déclaré qu'il s'attend à ce que la conférence atteigne environ 800 participants l'année prochaine.

Cependant, le biochar est principalement adopté par de petites entreprises et son marché reste limité.

« Les gens ne connaissent pas le biocharbon, ils ne connaissent pas ou ne comprennent pas quels sont ses avantages », a déclaré Miles.

Les premières études n’ont pas pris en compte les différentes conditions du sol et des terres nécessitant différentes quantités de biochar. Ainsi, dans certains tests, le charbon a lessivé les nutriments des cultures. Aujourd'hui, plus de 30 000 articles évalués par des pairs expliquent le fonctionnement du biochar, et des lignes directrices telles que le Pacific Northwest Biochar Atlas expliquent aux producteurs comment maximiser son utilisation.

Le processus de fabrication du biocharbon produit d’autres sous-produits, comme le pétrole qui peut facilement être transformé en asphalte, le sucre et le carburant liquide qui peut être utilisé pour le transport maritime et l’aviation.

« C'est le créneau dans lequel nous voyons cette technologie s'intégrer : un système qui peut remplacer les transports difficiles à électrifier et en même temps produire un charbon qui pénètre dans le sol », a déclaré Laird.

Mais l’adoption de l’énergie durable est lente parce que les entreprises de combustibles fossiles ne sont pas pénalisées pour les dommages environnementaux causés par leurs produits pétroliers et gaziers.

« Si nous devons rivaliser face à face avec le pétrole, cela va être très difficile à vendre », a ajouté Laird.

Certaines lois compliquent l’utilisation du biochar. Par exemple, le ministère de l’Agriculture paie les agriculteurs pour qu’ils adoptent des pratiques de conservation, mais il exclut le biocharbon produit à partir de résidus de récolte, craignant que les agriculteurs n’enlèvent trop de biomasse et n’endommagent leurs terres.

Laird a déclaré que de telles politiques équivalaient à utiliser « un marteau sur une machine à coudre ». Il a déclaré que la création d'incitations juridiques, économiques et industrielles pour adopter la nouvelle technologie peut contribuer à faciliter son adoption.

Un autre défi pour le biochar est son instabilité politique, a déclaré Laird. Le risque que l'ancien président Donald Trump remporte la présidence et abroge les incitations à la conservation de Biden dans la loi sur la réduction de l'inflation décourage les grands investisseurs d'injecter de l'argent dans l'industrie pour l'aider à décoller.

Malgré les obstacles à une industrie du biocharbon en plein essor, de nombreux chercheurs, décideurs politiques et défenseurs sont optimistes quant au fait que l’omble chevalier gagnera en popularité et apportera des avantages environnementaux et économiques à travers le pays.

Une nouvelle étude de l'industrie mondiale du biochar réalisée par l'International Biochar Initiative et la US Biochar Initiative prédit que les revenus du biochar passeront de 600 millions de dollars américains en 2023 à 3,3 milliards de dollars d'ici 2025.

Lueckenhoff a déclaré qu'elle était « sur le point » de déployer son biocharbon à base de fumier. Elle envisage ensuite d'étudier la fabrication de charbon à partir de compost et de biosolides, comme les boues d'épuration, a-t-elle déclaré.

« Il faudra un effort industriel majeur pour éliminer une gigatonne de CO2 de l'atmosphère », a déclaré Laird. « C’est une voie vers cela. Ça peut être fait. »