Des chercheurs de Nottingham mènent une étude de 4,5 millions de livres sterling sur la technologie durable pour éliminer le CO2 de l’air
L’Université de Nottingham doit mener le plus grand essai au monde pour évaluer la viabilité d’un matériau appelé biochar pour stocker le carbone de l’atmosphère afin de contrer l’impact du changement climatique.
Le projet de 4,5 millions de livres sterling est l’un des cinq démonstrateurs financés par la recherche et l’innovation au Royaume-Uni qui étudient l’adoption de technologies d’élimination des gaz à effet de serre (GGR) pour réduire les émissions de CO2 à une échelle qui pourrait aider le Royaume-Uni à atteindre son objectif de zéro net d’ici 2050.
Les travaux sur le projet de 4 ans et demi ont commencé le 1er mai 2021 et des essais sur le terrain seront menés sur des sites arables et prairies dans les Midlands et au Pays de Galles, ainsi que dans d’anciennes mines et des remblais ferroviaires où les travaux d’ingénierie ont entraîné des pertes. de végétation et de forêts à travers l’Angleterre et le Pays de Galles.
Le biochar est une substance semblable au charbon de bois, produite en chauffant la biomasse organique des déchets agricoles et forestiers en l’absence d’oxygène (pyrolyse) pour la rendre riche en carbone et chimiquement stable. À l’heure actuelle, au Royaume-Uni, il est produit à très petite échelle dans des fours et il est principalement vendu comme paillis pour l’horticulture.
Comparé au charbon de bois de qualité commerciale que nous utilisons sur les barbecues, le biochar est similaire mais, idéalement, devrait être produit à des températures plus élevées pour produire du carbone qui sera stable sur des centaines d’années. Cependant, son efficacité, son coût, son acceptabilité sociale et ses limites doivent être mieux compris et prouvés à grande échelle.
Le Royaume-Uni importe actuellement plus de 90 pour cent des 100 000 tonnes de charbon de bois utilisées dans le pays, mais la production doit être augmentée à une échelle de millions de tonnes par an pour apporter une contribution significative au soutien des objectifs de zéro émission nette du gouvernement d’ici 2050. Par conséquent, la Grande-Bretagne aurait besoin d’investir dans plusieurs usines à grande échelle qui produiraient non seulement le biochar, mais les gaz générés dans le processus de carbonisation peuvent être utilisés pour fournir de la chaleur et de l’énergie renouvelables.
En tant que chef de projet, le professeur Colin Snape, directeur du centre de formation doctorale EPSRC de Nottingham en captage et stockage du carbone et en énergie fossile plus propre, explique: «40% du carbone va dans le biochar et 60% est converti en chaleur et en électricité. récupéré dans une usine à grande échelle. C’est un système très économe en énergie et neutre en carbone. »
L’équipe de recherche adoptera une position «technologiquement neutre» et évaluera à la fois le stockage du carbone et les performances économiques du biochar en tant que technologie GGR pour informer les décideurs politiques de leurs conclusions.
De petits essais sur le terrain étudieront ensuite l’interaction entre les biochars (appliqués à des taux différents); engrais, santé des sols et réponses végétales et microbiennes. Les combinaisons d’applications et les taux qui obtiennent les résultats les plus positifs seront sélectionnés et utilisés sur les sites de démonstration pour vérifier si les réponses sont reproductibles à grande échelle.
Les chercheurs ajouteront le maximum sécuritaire de quelques tonnes par hectare dans un certain nombre de contextes – arables, prairies et foresterie – pour comprendre l’impact que cet amendement du sol peut avoir sur la vie végétale et l’écosystème du sol.
Des parcelles permanentes d’un hectare seront établies sur 10 fermes en activité à travers les Midlands qui sont engagées dans les travaux sur le terrain du projet. Sur chaque parcelle, du biochar sera appliqué sur la moitié du champ avec l’autre moitié intacte pour étudier les variations notables du sol.
Le biochar sera également incorporé dans le sol avant la plantation d’arbres dans plusieurs pépinières boisées et répandu à la surface dans d’autres emplacements forestiers matures. De plus, le biochar sera utilisé sur les sites où la terre est contaminée par des métaux lourds provenant d’une utilisation industrielle antérieure. Le biochar agit comme un adsorbant, liant les polluants métalliques à sa surface, ce qui les immobilise et, au fil du temps, réduit leur toxicité.
Les chercheurs ajouteront même du biochar sur les remblais de chemin de fer qui ont perdu de la végétation pour examiner si cela favorise la repousse et empêche l’érosion des sols. Les anciennes mines à ciel ouvert seront également étudiées en tant que vastes réserves potentielles de carbone, remplies de biochar.
Le Dr Helen West est un biologiste environnemental à l’Université de Nottingham qui surveillera la composition des terres pendant la durée du projet. Son équipe testera la santé du sol et microbienne et les rendements des cultures ainsi que la croissance des arbres sur les sites de terrain. Ils étudieront également les performances du biochar en tant qu’améliorant des sols, en particulier comme moyen d’augmenter les niveaux de carbone organique dans les sols qui pourraient être épuisés en raison des pratiques agricoles antérieures.
En plus des tests sur leurs terres, les agriculteurs sont des parties prenantes clés du projet. Leurs points de vue sont saisis sur les utilisations et les avantages qu’ils attendent de la biomasse qui fourniraient des retours sur investissement économiques et environnementaux.
Pour maximiser l’utilisation du biochar en agriculture, le projet vise à évaluer les utilisations innovantes «sans carbone» qui généreraient des avantages agronomiques au-delà de l’application directe du sol. Celles-ci incluent la prévention du ruissellement agricole des nutriments et des pesticides qui peuvent dégrader la qualité de l’eau, la réduction des pertes d’azote pendant le compostage, la prévention des rejets d’ammoniac par les bâtiments des fermes avicoles et l’augmentation des rendements de méthane pendant la digestion anaérobie (DA).
Paul Wilson, professeur d’économie agricole et co-chercheur, a déclaré: «Si les résultats du projet sont positifs, le gouvernement pourrait envisager de donner aux agriculteurs des incitations financières pour ajouter du biochar à leurs terres. Cela serait pertinent, en particulier compte tenu de l’introduction du nouveau programme de gestion environnementale des terres, qui verse aux agriculteurs des fonds publics pour rendre leur entreprise plus durable.
Le soutien de la National Farmers Union’s – un partenaire du projet – qui a pour vision de conduire une révolution verte dans les fermes britanniques, rendant l’agriculture nette zéro d’ici 2040, sensibilisera au potentiel du biochar pour favoriser des pratiques agricoles plus durables.
«En plus des incitations gouvernementales, les industries qui veulent atteindre la neutralité carbone, comme les compagnies aériennes, peuvent envisager de payer les agriculteurs pour appliquer le biochar sur leurs champs; de la même manière que les initiatives existantes de plantation d’arbres pour compenser les émissions de carbone des voyages aériens. »
Un large éventail d’autres parties prenantes seront également consultées dans le cadre du projet, notamment des agronomes et d’autres conseillers importants auprès des gestionnaires des terres, des organisations agricoles et horticoles nationales et locales, des producteurs de biochar, des organisations environnementales au sein de la société civile et des décideurs de la santé publique, de l’agriculture et de l’environnement. .
Le Dr Carol Morris, professeur agrégé de géographie de l’environnement rural et co-chercheur mènera l’enquête, à travers des entretiens, des ateliers et une analyse de documents, sur la manière dont ces parties prenantes connaissent et comprennent les risques et opportunités environnementaux du biochar, et comment cela informe leurs points de vue sur les les interventions politiques relatives à la capacité du biochar à capturer et stocker (également appelé séquestration) le carbone.
Pour contribuer à atteindre les objectifs de zéro émission nette de gaz à effet de serre du Royaume-Uni, il faut démontrer que le biochar séquestre le carbone sur de longues périodes (des siècles ou plus) et que sa production entraîne des émissions de gaz à effet de serre minimales. Le projet quantifiera les impacts financiers et environnementaux du cycle de vie de la production de biochar, en tenant compte d’une gamme de matières premières pertinentes pour le Royaume-Uni, et en tenant compte de toutes les étapes de la production de biochar, de son utilisation et de la permanence de la séquestration du carbone.
Le Dr Jon McKechnie, professeur agrégé à la Faculté de génie, a déclaré: «Les matières premières de déchets offrent une opportunité particulièrement prometteuse, où la production de biochar peut éviter les coûts actuels et les impacts environnementaux des processus de traitement des déchets. Nous devons développer une compréhension globale des coûts de production de biochar et de ses impacts environnementaux sur le cycle de vie pour identifier les voies de déploiement à court terme. »
L’équipe de recherche du projet multidisciplinaire, intitulé Biochar Demonstrator Addressing Key Deployment Barriers for Carbon Sequestration, comprend: les universités de Nottingham, Leeds et Bangor, le UK Centre for Ecology and Hydrology, Forest Research et le Scottish Universities Environment Research Centre. Ils seront soutenus par les partenaires du projet du secteur agricole, les producteurs de biochar et la communauté internationale du biochar.
Le professeur Sir Duncan Wingham, président exécutif du Natural Environment Research Council, qui fait partie de l’UKRI, a déclaré: «La réduction des émissions de gaz à effet de serre est une priorité pour le Royaume-Uni, mais il est clair que cela ne suffira pas à réduire les émissions de CO2 et à couvrir le filet du Royaume-Uni objectif zéro climat d’ici 2050.
«Ces projets étudieront comment nous pouvons éliminer activement les gaz à effet de serre de l’atmosphère en utilisant des technologies innovantes à l’échelle requise pour protéger notre planète. Cet investissement est d’autant plus important que le Royaume-Uni se prépare à accueillir la COP26 à Glasgow plus tard cette année. »
Le programme de 31,5 millions de livres sterling fait partie de la deuxième vague du Fonds des priorités stratégiques du gouvernement (SPF), qui investit dans la recherche pluridisciplinaire et interdisciplinaire de haute qualité.