Les Notes scientifiques de l'Office – n° 48 – La géoingénierie – octobre 2025 page 1

Depuis le XXe siècle, la Terre connaît un changement climatique majeur qui menace les écosystèmes et les sociétés humaines [i]. La température moyenne mondiale a augmenté de plus d’un degré depuis l’ère préindustrielle, et tout indique que cette hausse va se poursuivre [ii].

Les pays signataires de l’Accord de Paris pour le climat de 2015 sont convenus de contenir l’élévation de la température moyenne « nettement en dessous de 2°C » et de tenter de la limiter à 1,5°C au-dessus du niveau préindustriel. Le consensus scientifique actuel est qu’il est très probable que les 1,5°C seront bientôt atteints ou dépassés [iii].

Le changement climatique est pour l’essentiel d’origine anthropique. Sa principale cause est en effet l’émission de gaz à effet de serre (GES), dont le dioxyde de carbone et le méthane, produits par les activités humaines (énergie, transport, industrie, logement, agriculture, etc.)[iv]. Le principal moyen d’atténuer le réchauffement climatique est de réduire ces émissions [v]. La quantité de gaz à effet de serre émise pendant les prochaines années sera déterminante pour le respect de l’Accord de Paris.

Regroupées sous le terme de géoingénierie [vi], diverses techniques sont données comme complémentaires à la réduction des émissions de GES pour contrarier le cours du réchauffement climatique.

Selon une définition qui fait référence, la géoingénierie est la « manipulation délibérée à grande échelle de l’environnement planétaire destinée à contrecarrer le changement climatique d’origine anthropique »[vii]. Après avoir involontairement [viii] modifié le climat, nos sociétés devraient agir délibérément pour en limiter les impacts. La géoingénierie propose ainsi une autre approche de la mitigation du changement climatique que la sobriété. Elle vise à obtenir des effets à grande échelle, ce qui exclut les techniques localisées. Enfin, si la modification de la météo fait depuis longtemps l’objet d’expériences et de fantasmes [ix], elle n’a pas pour objet l’atténuation du changement climatique et n’entre donc pas dans le cadre de cette note.

La montée en puissance de la géoingénierie dans le champ scientifique est permise par des investissements massifs de multinationales de l’industrie des énergies fossiles, de la Tech et de la finance [x].

Les techniques de géoingénierie sont généralement divisées en deux catégories : celles visant à réduire l’énergie solaire absorbée par le système terrestre pour déplacer le point d’équilibre du bilan radiatif de la planète, appelées « gestion du rayonnement solaire » (GRS), et celles visant à capturer les GES présents dans l’atmosphère pour réduire l’effet de serre lui-même, regroupées sous l’expression « extraction du dioxyde de carbone » (EDC)[xi].

 La gestion du rayonnement solaire : un exemple de mal-adaptation ?

La gestion du rayonnement solaire (GRS)[xii] recouvre l’ensemble des techniques visant à modifier le bilan radiatif [xiii] du système terrestre par d’autres moyens que la diminution de la concentration atmosphérique des gaz à effet de serre. Les techniques qui en relèvent sont les plus controversées car elles ne s’attaquent pas aux causes du changement climatique et ne visent pas le retour aux équilibres du début du XXe siècle. Au contraire, elles tendent à créer un état physique de la Terre gouverné par des paramètres nouveaux. Or la Terre est un système complexe dans lequel les modifications d’un paramètre peuvent entraîner des effets secondaires imprévus [xiv]. Les promoteurs de la GRS sont pour cela parfois qualifiés par leurs opposants d’« apprentis sorciers [xv] ».

Il est important de constater que ces techniques ne diminuent pas la concentration atmosphérique du CO2 [xvi]. Elles sont cependant défendues en tant que méthodes de dernier recours. Plus l’écart entre les températures observées et les trajectoires souhaitées s’accentuera, plus cet argument portera, notamment dans les pays les plus touchés par le réchauffement climatique.

Les méthodes de GRS sont nombreuses, et n’ont de limites que l’imagination des chercheurs. Certaines relèvent de la science-fiction, comme les miroirs spatiaux, tout en faisant parfois l’objet d’un certain engouement médiatique et de quelques recherches isolées. Cette note décrit les deux méthodes les plus avancées [xvii].

 L’injection d’aérosols stratosphériques

Parmi les techniques de GRS, l’injection d’aérosols stratosphériques (IAS) est souvent mise en avant. Elle consiste à disperser des aérosols dans la haute atmosphère, entre 15 et 25 km d’altitude. Par un phénomène analogue aux éruptions volcaniques [xviii], les particules dispersées devraient réfléchir le rayonnement solaire et provoquer un effet refroidissant. La méthode standard consisterait à utiliser des sulfates, dont la chimie est relativement maîtrisée.

La durée de vie des sulfates dans la stratosphère n’étant que de deux à trois ans, il faudrait périodiquement réitérer le processus pour garder un effet de refroidissement constant. Ceci nécessiterait de disposer d’un grand nombre d’avions stratosphériques capables d’emmener de façon régulière plusieurs tonnes de sulfate en altitude. Les promoteurs de l’IAS mettent en avant sa relative facilité de mise en place et son coût acceptable par comparaison avec d’autres méthodes. Cependant, ces arguments sont remis en question par les estimations actuelles, qui tendent à montrer que le prix de cette technique a été sous-estimé et qu’elle coûterait entre quelques dizaines de milliards et une centaine de milliards de dollars par an et par degré de refroidissement [xix].

L’IAS connaît aussi des problèmes rédhibitoires. D’abord, l’utilisation prolongée de sulfates risque d’engendrer des pluies acides [xx] et d’endommager la couche d’ozone. Par ailleurs, l’effet des aérosols sur le réchauffement devrait être peu homogène sur la surface du globe et provoquer des perturbations du système hydrologique terrestre, engendrant par exemple de graves conséquences sur la mousson asiatique. Cette technique ferait ainsi peser des risques sur l’approvisionnement alimentaire [xxi].

 L’éclaircissement des nuages marins

Une autre technique de GRS consiste à utiliser la dispersion d’eau de mer par bateau dans les nuages troposphériques pour les rendre plus réfléchissants et bloquer ainsi une partie du rayonnement solaire. Cette méthode repose sur des bases scientifiques nettement moins avancées que l’IAS mais a déjà fait l’objet de plusieurs expériences, en particulier autour de la Grande barrière de corail [xxii]. Les impacts de cette technique en cas de déploiement massif seraient similaires à ceux de l’IAS [xxiii], et son efficacité reste très incertaine. Son effet serait en particulier limité à quelques jours, au plus, et resterait relativement localisé, à moins d’y consacrer des moyens autrement plus importants que ceux que nécessiterait l’IAS.

 Des risques dépassant les bénéfices éventuels

Si ces technologies devaient être déployées à grande échelle, elles risqueraient de placer les sociétés humaines dans une situation de verrouillage socio-technique imposant leur utilisation constante. En effet, une fois pris le chemin de la GRS, il est difficile de revenir en arrière rapidement sans causer un choc terminal. Le CO2 ayant une durée de vie beaucoup plus longue dans l’atmosphère que les aérosols utilisés pour contrecarrer ses effets, un arrêt soudain [xxiv] de la GRS pourrait conduire à une remontée brutale et inédite de la température globale.

La GRS apparaît ainsi comme un exemple de mal-adaptation au changement climatique : au lieu d’augmenter la résilience face à la crise climatique, elle fragiliserait le système. En contribuant à la création d’un climat global nouveau et instable dans une situation de réchauffement déjà critique, elle participerait à l’aggravation des problèmes plutôt qu’à leur résolution. Le fait que des pays très émetteurs de CO2 soient les plus gros investisseurs dans la GRS [xxv] laisse aussi penser qu’elle pourrait constituer pour eux un moyen de continuer à utiliser les énergies fossiles.

Ces méthodes sont peu développées en Europe, et a fortiori en France. Un avis récent du Comité d’éthique du CNRS [xxvi] considère la GRS comme relevant des sciences à risque et recommande en conséquence d’orienter prioritairement la recherche vers la surveillance et l’évaluation des impacts de la GRS, plutôt que vers son déploiement effectif [xxvii].

 L’extraction du dioxyde de carbone (EDC)

Les activités humaines émettent annuellement entre 50 et 55 Gt d’équivalent CO2 [xxviii]. Ces émissions continuent à croître, bien que moins fortement qu’au cours des décennies précédentes.

Chaque année, environ la moitié du CO2 émis est captée par les puits naturels de carbone que sont les océans, les forêts et les sols [xxix]. La moitié non captée contribue donc à augmenter la concentration atmosphérique de ce gaz à effet de serre. Les techniques d’EDC visent à améliorer ce captage naturel ou à s’y ajouter [xxx].

 Les principales techniques de capture et d’extraction du CO2

 La foresterie

Recourir à la forêt pour capter plus de carbone est a priori l’une des solutions les plus simples. Elle soulève pourtant un certain nombre de difficultés [xxxi].

En 2024, 6,7 Mha de forêts primaires ont été détruits, ce qui a conduit à l’émission de 4,1 Gt de CO2 [xxxii]. La lutte contre la déforestation est donc indispensable pour maintenir l’absorption de CO2 en quantités significatives. Il en est de même pour la foresterie en général et ses deux volets : la reforestation, qui vise à planter des arbres dans une zone anciennement déforestée, et l’afforestation, qui a pour objet de créer une nouvelle forêt [xxxiii].

La dimension quasi naturelle [xxxiv] de ces techniques leur confère un bon degré d’acceptation. Pour être efficaces, elles nécessiteraient toutefois un déploiement bien plus large qu’actuellement, ce qui créerait une concurrence dans l’usage des sols, par exemple vis-à-vis des terres agricoles. Une étude [xxxv] agrégeant les engagements de 194 États conclut au besoin de changement d’utilisation de 3 millions de km² de terres au profit de la reforestation entre 2020 et 2060 [xxxvi]. La capacité de captage du CO2 par hectare des zones tropicales étant nettement supérieure, les questions de localisation optimale et d’équité entre les pays doivent être prises en compte.

Les forêts peuvent parallèlement être impactées négativement par le réchauffement climatique et voir leur potentiel de captage être réduit [xxxvii]. Le soin mis à la plantation des arbres influence grandement ce même potentiel, ce qui appelle à suivre précisément les quantités de CO2 réellement absorbées [xxxviii].

Enfin, la foresterie ne permet pas un captage illimité du CO2, car le vieillissement des forêts diminue leur capacité d’extraction. La forêt atteint alors un stade d’équilibre, dans lequel les quantités de CO2 émises et captées se compensent, après avoir néanmoins stocké une quantité nette de carbone sur l’ensemble de sa durée de vie [xxxix]. Si la foresterie fait partie des outils permettant d’atténuer le changement climatique, elle ne peut donc à elle seule absorber l’ensemble des émissions anthropiques [xl].

 Le captage-stockage hybride ou technologique

Aujourd’hui, la décarbonation de l’industrie passerait notamment par le captage et stockage du CO2 en sortie d’usine (CSC)[xli]. Il peut représenter une solution pour faire face à la décarbonation des émissions incompressibles. L’ADEME rappelle cependant que le CSC doit rester le dernier levier après la sobriété, l’efficacité, la modification des intrants et le recyclage des matières, et appelle à mettre en place un « merit order » des solutions.

Le CSC fait intervenir des filtres et des solvants absorbeurs pour capter le CO2 en sortie des cheminées d’usine [xlii]. Celui-ci doit ensuite être transporté puis stocké de manière pérenne, idéalement pour des milliers d’années, ou bien valorisé [xliii]. Les pistes de valorisation s’orientent vers le développement des e-carburants et les procédés chimiques [xliv]. Ceci a un coût, notamment énergétique. Le reste de la chaîne du CSC doit également être pris en compte : le transport et le stockage, qui génèrent un coût économique élevé et peuvent engendrer d’autres risques [xlv], notamment des fuites de CO2 [xlvi]. La capacité française de stockage en sous-sol a été estimée par l’étude EVASTOCO2 à 4,8 Gt de CO2 [xlvii].

Le CSC est encore peu développé mais plusieurs acteurs commencent à se positionner sur ce secteur, y compris des acteurs français car la France a récemment levé un obstacle juridique à l’exportation de CO2 [xlviii].

Le CSC ne relève pas strictement de la géoingénierie, car il n’engendre pas d’émissions négatives. En revanche il est à la base de plusieurs techniques d’EDC, au premier rang desquelles la bioénergie avec capture et séquestration du carbone (BECSC). Celle-ci consiste à coupler les centrales d’énergie fonctionnant à la biomasse à un dispositif de CSC. Les émissions sont alors captées et stockées en utilisant l’énergie décarbonée que ces centrales produisent. La BESC conduit donc globalement à des émissions négatives, sous réserve d’un stockage pérenne du CO2. Si cette méthode est prometteuse, elle a pour contrepartie la forte emprise sur les terres que nécessite la production de biomasse [xlix]

Une technique alternative pourrait éviter ces problèmes : la capture directe dans l’air et séquestration (CDAS). Elle ne repose pas sur la photosynthèse pour capter le carbone, mais sur des processus chimiques – en pratique, des solvants et des filtres similaires à ceux utilisés pour le CSC en sortie de cheminée. Mais la capture est plus difficile car elle se fait à partir de l’air ambiant, où la concentration du CO2 est inférieure de plusieurs ordres de grandeur à celles rencontrées en sortie de cheminée.

La CDAS a deux avantages principaux. Comme la BECSC, elle permet des émissions négatives si elle est associée à un stockage durable, idéalement prévu pour des millénaires [l]. De plus, ses installations ne nécessitent pas d’être localisées à des endroits précis (près de forêts ou d’une zone industrielle) et peuvent donc être situées sur les lieux de stockage, ce qui résout d’emblée la problématique du transport.

La technologie est encore peu mature [li]. Le captage dans l’air exige de grandes installations et d’importantes quantités d’énergie et d’eau. Le coût à la tonne de CO2 captée est estimé à plusieurs fois le prix actuel de la tonne sur les marchés carbone [lii] et devrait attendre longtemps avant de devenir compétitif. Un nombre de plus en plus important de startups [liii] tentent d’innover pour augmenter l’efficacité de ces techniques, en particulier aux États-Unis, où elles sont financées par les secteurs public et privé. En France, ce domaine commence tout juste à se structurer [liv]. Les trajectoires estimées des développements techniques et de l’augmentation des prix sur les marchés carbone ne permettent d’envisager un déploiement significatif de ces technologies qu’à l’horizon 2050. Le scénario net zéro de l’Agence internationale de l’énergie inclut la CDAS à hauteur de 1 Gt de CO2 par an en 2050 [lv].

 La place de l’EDC dans les politiques climatiques

Les émissions négatives permises par l’extraction du carbone ont déjà une place dans les stratégies de lutte contre le changement climatique. La quasi-totalité des scénarios du GIEC permettant de rester sous la barre des 2°C en incluent, à des niveaux plus ou moins importants. L’objectif est de s’en servir pendant la transition, puis pour absorber les émissions résiduelles [lvi]. En cas de dépassement des limites fixées de température globale, les émissions négatives pourraient même faire baisser le niveau du réchauffement jusqu’à un seuil acceptable [lvii].

Les solutions mises en avant sont surtout la foresterie et la BECSC, parfois à des niveaux ambitieux. La CDAS, elle, est encore peu présente dans ces stratégies. Elle ne pose pas les mêmes difficultés que la BECSC, mais elle ne peut avoir d’utilité qu’en consommant de l’énergie décarbonée, et à condition que cette énergie ne puisse pas être mise à meilleur profit pour remplacer les énergies fossiles consommées dans un autre secteur. Elle ne prend donc son sens que dans un monde déjà fortement décarboné, afin de réduire les émissions résiduelles, voire permettre des émissions nettes négatives. Elle est néanmoins la méthode dont les capacités de mise à l’échelle sont les plus importantes [lviii].

 Une gouvernance internationale encore embryonnaire

Les expérimentations de géoingénierie peuvent entrainer des conséquences négatives difficilement prédictibles au niveau mondial. Or, le droit international est en ce domaine très parcellaire. S’il est interdit d’utiliser la géoingénierie à des fins militaires [lix], rien n’empêche les expériences civiles. Certaines de ces technologies étant aisément accessibles, un déploiement à grande échelle par un seul État hors de toute coopération est donc envisageable [lx], La géoingénierie devient alors un sujet de défense nationale, et on peut imaginer que des pays négativement impactés ripostent par de la « contre-géoingénierie ». Il est par ailleurs difficile de déterminer la source d’une expérience de GRS. Une partie de la recherche en modélisation vise à lever cet obstacle.

L’absence de régulation laisse des acteurs privés ou académiques libres de conduire des expériences incontrôlées de géoingénierie [lxi] même si celles-ci se heurtent souvent à des oppositions. Quelques tentatives d’autorégulation ont vu le jour, sans grand succès [lxii].

L’EDC n’est pas non plus épargnée par ces problèmes. La fertilisation des océans [lxiii] est d’ailleurs l’un des rares exemples de technique régulée par le droit international : elle fait aujourd’hui l’objet d’un moratoire [lxiv].

Les recherches en géoingénierie ont des impacts potentiellement dangereux dont l’anticipation est difficile, tout comme l’est l’attribution d’éventuels dommages. L’absence de cadre juridique international crée donc un vide au regard du principe général de responsabilité.

 Conclusions

La poursuite du réchauffement climatique peut rendre séduisantes les options ouvertes par la géoingénierie. Des initiatives voient déjà le jour, avec des premières avancées. Mais une grande prudence doit rester de mise [lxv].

Sur un plan scientifique, ni les techniques de GRS ni celles d’EDC ne sont exemptes de conséquences ou contreparties indésirables, notamment dans le champ environnemental. Leur efficacité n’est pas totalement démontrée, parce qu’elle repose sur des mécanismes physiques, chimiques ou biologiques qui n’agissent qu’à court ou moyen terme, ou parce qu’elle doit être adossée à un processus permettant d’isoler le carbone capté dans l’atmosphère de façon durable, sur plusieurs milliers d’années au moins, et sans risque de relargage.

Sur un plan politique, tant la GRS que l’EDC comportent un aléa moral important, car elles peuvent créer une désincitation à la sobriété et à la réduction du recours aux énergies fossiles. S’y ajoute, pour la GRS, le risque précité d’un verrouillage socio-technique, qui peut expliquer que les expérimentations fassent l’objet de demandes de moratoire, notamment en Europe [lxvi].

L’EDC présente néanmoins des potentialités intéressantes et semble appelée à se développer, mais il faut veiller à ce qu’elle reste une solution de dernier recours. Les acteurs du secteur insistent d’ailleurs sur l’importance de conserver deux objectifs bien distincts : la réduction des émissions brutes de GES et l’introduction d’émissions négatives, afin de ne pas mettre les deux démarches en opposition. Le soutien à l’innovation en matière d’EDC devra donc suivre une ligne de crête : conserver un pilotage étatique car l’EDC réaliste et faisable est une ressource limitée et un bien commun ; apporter des moyens significatifs, car de nombreuses inconnues scientifiques et techniques doivent être levées ; être néanmoins très sélectif et agile, car certaines pistes ouvertes à titre exploratoire seront certainement des impasses, comme pour toute recherche ; veiller à prendre en compte l’ensemble des limites planétaires ; évaluer en permanence l’efficacité réelle de chaque technique étudiée [lxvii] ; veiller à la robustesse des modèles d’affaires potentiels, y compris avec l’éventuelle inclusion de ces techniques dans les marchés du carbone.

A ce stade des procédés, il est illusoire de voir dans la géoingénierie le remède parfait au désordre global qu’est le réchauffement climatique. Certaines des techniques qui en relèvent pourront néanmoins, sous conditions, conforter les efforts entrepris pour converger vers le « net zéro », qui passe d’abord par la réduction des émissions brutes de gaz à effet de serre.

Sites Internet de l’Office :

http://www.assemblee-nationale.fr/commissions/opecst-index.asp

http://www.senat.fr/opecst