Face aux défis imposés par le réchauffement climatique, la communauté scientifique explore des solutions audacieuses, parmi lesquelles la géo-ingénierie solaire. Une récente étude, fruit d’une collaboration internationale, révèle le potentiel insoupçonné du diamant comme matériau idéal pour l’injection d’aérosols stratosphériques. Selon les conclusions des chercheurs, l’injection annuelle de cinq millions de tonnes de nanoparticules de diamant, sur une période de 45 ans, pourrait abaisser la température terrestre de 1,6 °C.
L’objectif de développement durable 13 (ODD 13) avait fixé l’horizon 2050 pour atteindre la neutralité carbone. Or, face à l’effondrement progressif des puits de carbone et à l’aggravation de la crise climatique, il semble nécessaire de repousser cet objectif d’une trentaine d’années supplémentaires. Les climatologues alertent notamment sur l’insuffisance des seules réductions d’émissions de carbone. Les dommages accumulés pourraient, à long terme, entraîner des bouleversements majeurs des conditions climatiques planétaires. Ainsi, le refroidissement de la planète par la géo-ingénierie solaire se dessine comme une solution envisageable.
Cette proposition s’inspire des éruptions volcaniques. En effet, lors de ces phénomènes naturels, des millions de tonnes de dioxyde de soufre sont projetées dans la stratosphère, formant des aérosols sulfatés. Ces particules en suspension réfléchissent la lumière solaire, engendrant un effet de refroidissement. Un exemple concret de ce mécanisme a été observé suite à l’éruption du mont Pinatubo aux Philippines en 1991, où la planète a connu un refroidissement de 0,5 °C pendant plusieurs années.
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Si le dioxyde de soufre (SO₂) est souvent évoqué pour reproduire cet effet, son injection artificielle dans la stratosphère comporte des risques climatiques importants. Les aérosols de sulfate provoqueraient des pluies acides, tandis que l’injection de SO₂ pourrait appauvrir la couche d’ozone et accentuer les perturbations météorologiques.
À la recherche d’une alternative au SO₂
Une équipe de chercheurs de l’École polytechnique fédérale de Zurich (ETH) en Suisse, de l’Observatoire physico-météorologique de Davos et de l’Université Harvard, a entrepris une étude visant à identifier une alternative plus sûre au SO2 dans le contexte de la géo-ingénierie solaire. Sous la houlette de Sandro Vattioni, climatologue et chercheur postdoctoral à l’ETH Zurich, l’équipe a évalué sept matériaux potentiels, dont le diamant, la calcite, le carbure de silicium, l’aluminium ainsi que l’anatase et le rutile (deux formes de dioxyde de titane), en plus du dioxyde de soufre.
Dans leur document d’étude publié dans la revue Geophysical Research Letters, les chercheurs présentent un modèle climatique tridimensionnel pour évaluer la capacité de chaque aérosol à réfléchir la lumière et à absorber la chaleur. Le modèle prend également en compte deux propriétés microphysiques souvent négligées : la sédimentation dans l’atmosphère et l’agglomération des particules.
Les scientifiques ont ainsi déterminé que les aérosols idéaux pour la géo-ingénierie solaire sont ceux dont la sédimentation est lente et qui ne s’agglomèrent pas facilement, permettant un refroidissement prolongé de la planète — car les particules individuelles renvoient plus efficacement la chaleur dans l’espace grâce à leur forme sphérique.
En simulant l’impact de chaque composé sur une période de 45 ans, ils ont constaté que tous les types de particules solides testés, à l’exception du rutile, réduisent davantage le réchauffement stratosphérique par rapport au SO2. Ils expliquent : « Les injections de particules de diamant et de calcite présentent les valeurs de réchauffement stratosphérique les plus basses ». Le diamant s’est cependant distingué par sa capacité à réfléchir de manière optimale la lumière, et par conséquent la chaleur, sans formation d’agglomérats et sans causer de pluies acides, grâce à son inertie chimique.
Cependant, l’injection de 5 millions de tonnes de particules de diamant synthétique chaque année pendant 45 ans impliquerait un coût exorbitant de 175 000 milliards de dollars. Le soufre, bien que moins performant, est 2 400 fois moins cher. Douglas MacMartin, ingénieur à l’Université Cornell, suggère d’explorer d’autres matériaux pour trouver une alternative viable au diamant et rendre ainsi le projet viable.