Le 6ᵉ rapport d’évaluation du GIEC, publié en 2021-2022, est sans ambiguïté : tenir l’objectif de 1,5 °C de réchauffement suppose non seulement de réduire massivement les émissions, mais aussi d’en retirer plusieurs milliards de tonnes de CO₂ de l’atmosphère chaque année d’ici 2050. Cette famille de techniques, regroupée sous l’acronyme CDR pour Carbon Dioxide Removal, ne remplace pas la décarbonation mais la complète pour neutraliser les émissions résiduelles difficiles à éviter (aviation longue distance, ciment, agriculture). Les solutions d’élimination du dioxyde de carbone couvrent un spectre très large, de la forêt au ventilateur géant, avec des maturités, des coûts et des risques radicalement différents. Cet article dresse le panorama scientifique de ces approches, leurs mécanismes, leurs ordres de grandeur et leurs limites honnêtement documentées.
Qu’entend-on par « élimination du dioxyde de carbone » ?
L’élimination du CO₂ désigne tout processus, naturel amélioré ou technologique, qui retire du carbone déjà présent dans l’atmosphère et le stocke pour une durée significative dans un réservoir stable : biomasse, sols, minéraux, océan profond ou formation géologique. Le GIEC distingue clairement la CDR de la simple réduction d’émissions : une éolienne évite une tonne de CO₂, elle n’en retire pas. Une forêt qui pousse, en revanche, capte par photosynthèse du carbone atmosphérique réel.
Cette famille se subdivise traditionnellement en deux grandes catégories. Les approches dites « naturelles » ou nature-based solutions reposent sur des processus biologiques ou pédologiques : plantation forestière, restauration des zones humides, séquestration dans les sols agricoles, culture d’algues. Les approches « technologiques » ou engineered CDR mobilisent une ingénierie lourde : capture directe de l’air, bioénergie avec captage et stockage, altération minérale accélérée. Entre les deux, des hybrides existent, comme le biochar, qui combine combustion partielle de biomasse et enfouissement stabilisé.
La différence essentielle entre CDR et décarbonation se joue aussi sur la permanence du stockage. Un arbre qui brûle dans un incendie relâche son carbone en quelques heures ; une formation géologique profonde peut le retenir plusieurs millénaires. Les scénarios climatiques distinguent donc la « permanence géologique » (≥ 1 000 ans), la « permanence longue » (100 à 1 000 ans) et la « permanence courte » (≤ 100 ans), avec des valorisations carbone différentes selon les référentiels.
Le cadre posé par le GIEC et l’AIE
Les trajectoires climatiques du GIEC compatibles avec 1,5 °C impliquent, selon les scénarios dits à dépassement limité, de retirer cumulativement 100 à 1 000 milliards de tonnes de CO₂ au cours du XXIᵉ siècle. Même les scénarios les plus ambitieux en matière de réduction des émissions (SSP1-1.9) intègrent une part non négligeable d’élimination, de l’ordre de 5 à 10 Gt de CO₂ par an à l’horizon 2050. L’Agence internationale de l’énergie (AIE), dans son rapport Net Zero by 2050 publié en 2021, estime nécessaire un déploiement technologique représentant environ 1,9 Gt de CO₂ par an en 2050, tiré principalement par la DACCS et la BECCS.
À titre de comparaison, les émissions mondiales de CO₂ fossile et industriel atteignaient environ 37 Gt en 2023 selon le Global Carbon Project. Les capacités CDR technologiques actuellement opérationnelles se mesurent en dizaines de milliers de tonnes par an : l’écart entre la réalité industrielle et la demande modélisée est colossal, ce qui explique l’accélération récente des investissements publics et privés. En 2023-2024, plusieurs entreprises (Microsoft, Stripe, Google, Shopify) ont signé des contrats pluriannuels d’achat de crédits CDR dépassant le milliard de dollars cumulés, selon les suivis publiés par la plateforme CDR.fyi.
La reforestation et l’afforestation : le socle biologique
Planter des arbres constitue la forme la plus ancienne et la plus intuitive d’élimination du CO₂. La photosynthèse fixe le carbone atmosphérique dans la biomasse ligneuse (troncs, branches, racines) et dans les sols forestiers, avec un potentiel agrégé non négligeable : le GIEC retient un potentiel technique de 0,5 à 10 Gt CO₂ par an, mais avec une fourchette « soutenable » beaucoup plus étroite, de l’ordre de 0,5 à 3 Gt CO₂ par an une fois prises en compte les contraintes foncières, hydriques et alimentaires.
La reforestation désigne la replantation de forêts détruites récemment ; l’afforestation crée une couverture forestière sur des terres qui n’en portaient pas dans l’histoire récente. Les deux voies diffèrent par leurs impacts écologiques et par leurs performances climatiques. Une monoculture d’eucalyptus séquestre vite mais appauvrit la biodiversité et peut assécher les nappes. Une forêt diversifiée stocke moins rapidement mais offre des co-bénéfices majeurs : biodiversité, régulation hydrologique, qualité des sols, adaptation au climat.
Les limites biophysiques de l’option forestière
Trois contraintes pèsent sur l’échelle réaliste de la reforestation. La première est foncière : les terres disponibles sans concurrence avec l’alimentation ou la biodiversité sont limitées. Une étude publiée dans Science en 2019 (Bastin et al.) avait suscité l’enthousiasme en avançant un potentiel de 0,9 milliard d’hectares plantables, avant d’être tempérée par de nombreuses critiques méthodologiques sur l’inclusion de savanes à haute valeur écologique.
La deuxième contrainte est la non-permanence. Les incendies, les sécheresses, les attaques d’insectes peuvent relâcher en quelques jours le carbone accumulé pendant des décennies. La saison 2023 a illustré la fragilité : les incendies canadiens ont émis plus de 640 Mt de CO₂ selon le service européen Copernicus, soit plus que les émissions annuelles totales de la France. La troisième contrainte est l’albédo : planter en zones boréales ou tempérées froides peut réchauffer localement en assombrissant la surface enneigée, un effet documenté par plusieurs études climatologiques.
Le biochar : un carbone « cuit » pour les sols
Le biochar est un charbon végétal produit par pyrolyse de biomasse (résidus agricoles, bois, déjections animales séchées) chauffée entre 400 et 700 °C en atmosphère pauvre en oxygène. La structure poreuse qui en résulte piège le carbone sous une forme chimiquement stable, résistante à la dégradation microbienne pendant plusieurs siècles, voire au-delà selon les conditions d’enfouissement.
Enfoui dans un sol cultivé, le biochar joue simultanément deux rôles : il immobilise du carbone et améliore la capacité d’échange cationique, la rétention d’eau et la structure des horizons superficiels. Les travaux du CIRAD et de l’INRAE documentent des bénéfices agronomiques variables selon les sols, avec un effet plus marqué sur les sols tropicaux dégradés que sur les sols tempérés déjà riches en matière organique. Le GIEC évalue le potentiel mondial du biochar à 0,3-2 Gt CO₂ par an, avec un coût estimé entre 30 et 120 € par tonne de CO₂, ce qui en fait l’une des solutions CDR les plus abordables actuellement.
Le BECCS : bioénergie avec captage et stockage
La bioénergie avec captage et stockage du carbone, ou BECCS (Bioenergy with Carbon Capture and Storage), combine deux chaînes techniques. Dans un premier temps, on produit de l’énergie (chaleur, électricité, biocarburants) à partir de biomasse qui a absorbé du CO₂ atmosphérique pendant sa croissance. Dans un second temps, on capte le CO₂ issu de la combustion ou de la fermentation et on l’injecte dans une formation géologique profonde pour un stockage de longue durée. Si la biomasse est gérée durablement, le bilan net est négatif : on retire du CO₂ de l’atmosphère tout en fournissant de l’énergie.
Les scénarios climatiques ont longtemps fait du BECCS la clef de voûte de l’élimination, avec des volumes modélisés dépassant 10 Gt CO₂ par an au milieu du siècle. Ces chiffres ont été sévèrement critiqués par la communauté scientifique en raison des surfaces agricoles mobilisées, de la consommation d’eau et des conflits d’usage des sols. Le GIEC a abaissé ses estimations dans son 6ᵉ rapport, retenant un potentiel soutenable de 0,5 à 5 Gt CO₂ par an.
Des installations BECCS commerciales existent déjà. L’usine Decatur dans l’Illinois capte environ 1 Mt CO₂ par an sur une unité de fermentation de maïs pour bioéthanol depuis 2017. En Europe, le projet Stockholm Exergi à la centrale de cogénération de Värtan vise la capture de 800 kt CO₂ par an à partir de biomasse forestière résiduelle, avec une mise en service prévue en 2026-2027. Pour la chaîne aval du stockage géologique proprement dit, notre article le stockage géologique du CO₂ détaille les mécanismes d’injection et de piégeage dans les aquifères salins et les réservoirs épuisés.
La capture directe de l’air (DACCS)
La capture directe de l’air couplée au stockage, ou DACCS (Direct Air Carbon Capture and Storage), repose sur le principe le plus frontal qui soit : aspirer de l’air ambiant, en extraire le CO₂ par procédé chimique, puis séquestrer ce CO₂. Deux grandes familles technologiques se partagent le marché. Les systèmes à solvants liquides, développés notamment par la société canadienne Carbon Engineering, utilisent une solution alcaline (hydroxyde de potassium) qui absorbe le CO₂ avant régénération thermique à haute température. Les systèmes à sorbants solides, portés par la suisse Climeworks, s’appuient sur des amines fixées sur un support poreux, régénéré à plus basse température par chauffage sous vide.
Sur le terrain, les installations demeurent modestes. Climeworks exploite depuis 2021 l’usine Orca en Islande (capacité initiale 4 000 t CO₂/an) et a inauguré en 2024 Mammoth (capacité nominale 36 000 t CO₂/an), toutes deux couplées au stockage basaltique de Carbfix. Stratos, le projet d’Occidental/1PointFive au Texas, annoncé pour 500 000 t CO₂/an à partir de 2025, marquera un saut d’échelle important s’il tient ses promesses. Carbon Engineering, Verdox, Heirloom, Global Thermostat, RepAir et plusieurs dizaines d’autres acteurs composent un écosystème en pleine ébullition.
Les coûts, nerf de la guerre
Le DACCS reste aujourd’hui la solution CDR la plus coûteuse du marché. Les crédits Climeworks se négocient entre 500 et 1 000 $ par tonne pour les premiers volumes. Les projections de l’AIE et de plusieurs analyses académiques (McQueen et al., 2021 ; Fasihi et al., 2019) anticipent une baisse progressive vers 100-300 $/t à l’horizon 2040-2050, sous condition d’un déploiement massif permettant d’activer les effets d’apprentissage typiques des technologies industrielles. Cette trajectoire n’a rien d’automatique : elle dépend fortement du coût de l’énergie (les procédés DAC consomment 1,5 à 2 MWh par tonne de CO₂ capturée) et de la disponibilité d’électricité décarbonée abondante.
L’altération minérale accélérée
L’altération minérale est un processus géochimique naturel : les silicates exposés aux eaux de pluie chargées en CO₂ se dissolvent en libérant des cations (calcium, magnésium) qui forment ensuite des carbonates stables. Sur des échelles de temps géologiques, ce cycle régule la teneur atmosphérique en CO₂, mais les vitesses naturelles sont lentes — de l’ordre de 0,3 Gt CO₂ par an à l’échelle mondiale selon les estimations du laboratoire LSCE (CEA).
L’altération minérale accélérée, ou enhanced weathering, consiste à broyer finement des roches silicatées riches en calcium et magnésium (basalte, olivine, dunite, wollastonite) pour multiplier leur surface réactive, puis à les épandre sur des sols agricoles ou des zones côtières. Les poudres minérales y réagissent avec l’eau et le CO₂ dissous, captant du carbone sous forme de bicarbonates solubles qui finissent drainés vers les océans, où ils s’accumulent sous forme stable pendant 10 000 ans ou plus. L’effet secondaire intéressant pour l’agriculture est une réduction de l’acidité des sols et un apport de micronutriments (silicium, fer).
Des acteurs comme Lithos Carbon, UNDO, Eion et Heirloom Carbon explorent cette voie. Le potentiel technique estimé par Beerling et al. (2020) dans Nature avoisine 2 Gt CO₂ par an en mobilisant environ 70 % des terres cultivées mondiales avec des amendements basaltiques. Les coûts s’échelonnent, selon les études, entre 50 et 200 $/t CO₂, avec une forte dépendance au coût énergétique du broyage et du transport des roches.
La fertilisation océanique et les voies marines
L’océan absorbe déjà environ 25 % des émissions anthropiques annuelles de CO₂, soit près de 10 Gt par an, principalement par dissolution physico-chimique et par absorption biologique via le phytoplancton. Plusieurs approches visent à amplifier cette pompe naturelle, avec un degré de controverse scientifique qui dépasse largement celui des solutions terrestres.
La fertilisation ferrique consiste à ajouter de petites quantités de fer dans les eaux de surface pauvres en ce micronutriment, pour stimuler le bloom phytoplanctonique. Une fraction du plancton mort sédimente ensuite vers les grands fonds, emportant son carbone. Plusieurs expériences en mer (LOHAFEX 2009, SOFeX 2002) ont confirmé la réponse biologique mais ont montré une efficacité de transfert vers les profondeurs bien plus faible qu’espérée, et des effets secondaires potentiels sur la chaîne trophique. Le moratoire de la Convention de Londres depuis 2008 limite désormais ces expériences à des fins strictement scientifiques.
L’augmentation d’alcalinité océanique (OAE, Ocean Alkalinity Enhancement) constitue une voie plus récemment étudiée. Elle consiste à ajouter des substances alcalines (chaux, silicates) pour augmenter le pH et la capacité de dissolution du CO₂. Le potentiel théorique est immense — plusieurs Gt CO₂/an — mais les risques écologiques (perturbation de la calcification des coquilles, déséquilibres ioniques) font l’objet de recherches actives avant tout déploiement.
La culture d’algues macroscopiques (kelp, sargasse) à grande échelle, avec enfouissement profond des biomasses récoltées, séduit par sa simplicité apparente. Les critiques pointent toutefois la fragilité des bilans carbone nets et les conflits d’usage dans les zones littorales déjà sous pression. Les volumes réellement séquestrables restent débattus, avec des estimations allant de 0,1 à 1 Gt CO₂ par an selon les hypothèses.
Comparer les principales filières d’élimination du CO₂
Pour rendre lisibles des solutions aux mécanismes très différents, un regard synthétique sur leurs caractéristiques clés aide à situer chaque technique. Le tableau ci-dessous synthétise les ordres de grandeur issus du 6ᵉ rapport du GIEC, des publications de l’AIE et des revues spécialisées (Nature, Environmental Research Letters). Ces chiffres présentent des incertitudes importantes et varient selon les hypothèses de déploiement.
| Technique | Potentiel soutenable (Gt CO₂/an) | Coût indicatif (€/t CO₂) | Permanence typique | Maturité |
|---|---|---|---|---|
| Reforestation / afforestation | 0,5 – 3 | 5 – 50 | Décennale à séculaire | Élevée |
| Séquestration carbone des sols | 0,4 – 4 | 10 – 100 | Décennale | Élevée |
| Biochar | 0,3 – 2 | 30 – 120 | Séculaire à millénaire | Moyenne |
| BECCS | 0,5 – 5 | 50 – 200 | Millénaire (géologique) | Moyenne |
| DACCS | Jusqu’à 5 en 2050 | 400 – 1 000 (2024) | Millénaire (géologique) | Faible à moyenne |
| Altération minérale accélérée | 0,5 – 2 | 50 – 200 | ≥ 10 000 ans | Faible |
| Augmentation d’alcalinité océanique | Plusieurs Gt (théorique) | 40 – 260 | ≥ 10 000 ans | Très faible |
Une lecture pragmatique de ce panorama montre qu’aucune filière ne suffit à elle seule. Les voies biologiques offrent des coûts modestes et des co-bénéfices écologiques réels, mais leur permanence reste exposée aux aléas climatiques. Les voies technologiques garantissent une permanence géologique, au prix de coûts et d’intensités énergétiques qui ne baisseront qu’avec le déploiement. Les voies minérales affichent la meilleure permanence mais restent peu matures. C’est le portefeuille combiné, et non le choix exclusif, qui structure les trajectoires crédibles de neutralité carbone.
Risques, gouvernance et limites éthiques
L’élimination du CO₂ soulève des questions qui débordent largement la technique. Le premier risque, pointé par de nombreux climatologues dont Michael Mann ou Kate Ricke, est celui de l’« aléa moral » : l’existence théorique de la CDR pourrait retarder la réduction des émissions, au motif qu’on « rattrapera plus tard ». Le GIEC insiste sur ce point dans son AR6 en rappelant que l’élimination du CO₂ complète mais ne remplace en aucun cas la décarbonation. Tout scénario à faible déploiement CDR repose sur une réduction d’émissions beaucoup plus précoce et profonde.
Le deuxième risque concerne la gouvernance. Qui valide qu’une tonne retirée l’est vraiment ? Les méthodologies de mesure, vérification et certification (MRV, Measurement, Reporting and Verification) diffèrent selon les registres (Verra, Puro.earth, Gold Standard, mécanismes européens comme le CRCF adopté en 2024). Une reforestation comptabilisée sur 100 ans puis ravagée par un incendie la 30ᵉ année pose un problème comptable majeur que les systèmes de « buffer pools » et d’assurance tentent d’adresser, avec un succès contesté.
Le troisième risque, plus systémique, touche à l’équité internationale. Les terres disponibles pour la reforestation ou le BECCS se situent majoritairement dans les pays du Sud, alors que les émissions historiques proviennent du Nord. Sans cadre robuste, le risque est celui d’une « délocalisation du carbone » où les responsables historiques financent des puits sur des territoires qui subissent déjà les impacts climatiques les plus sévères, avec des effets locaux parfois défavorables (concurrence alimentaire, pressions foncières, accaparement).
Le GIEC résume ainsi, dans la synthèse de son 6ᵉ rapport d’évaluation : « Le déploiement de la CDR à grande échelle est inévitable pour atteindre la neutralité carbone, mais ne doit en aucun cas se substituer à des réductions d’émissions profondes et rapides. Les choix entre filières doivent intégrer les impacts sur la biodiversité, l’eau, les sols et les communautés. »
Où en est l’industrie en 2024-2025 ?
L’écosystème CDR a connu une accélération sans précédent ces trois dernières années. Selon les bilans de la State of CDR publiée par l’université d’Oxford, les achats privés de crédits CDR durable ont dépassé deux milliards de dollars cumulés depuis 2020, tirés par une poignée de clients majeurs. La plateforme Frontier, consortium lancé par Stripe, Alphabet, Meta, Shopify et McKinsey, s’est engagée à acheter pour plus de 1 milliard de dollars de crédits avant 2030 auprès de porteurs de projets sélectionnés pour leur permanence et leur additionnalité.
Sur le plan réglementaire, l’Union européenne a adopté en 2024 le Carbon Removal Certification Framework (CRCF), premier cadre harmonisé pour certifier les tonnes retirées sur son territoire, avec une entrée en vigueur progressive. Les États-Unis ont, via l’Inflation Reduction Act de 2022, instauré des crédits d’impôt allant jusqu’à 180 $ par tonne de CO₂ captée par DAC puis stockée, et 130 $ par tonne pour une utilisation, ce qui a catalysé une partie des annonces industrielles récentes. Les DAC Hubs financés par le Département de l’énergie (projets South Texas et Project Cypress en Louisiane) mobilisent plus de 1,2 milliard de dollars publics pour deux démonstrateurs visant chacun 1 Mt CO₂/an.
Adopter une lecture lucide de l’élimination du CO₂
Retirer du CO₂ de l’atmosphère est indispensable, faisable techniquement et coûteux. L’équation climatique du XXIᵉ siècle se résume à décarboner vite et en parallèle à bâtir une filière industrielle d’élimination capable de traiter plusieurs gigatonnes par an d’ici 2050. Aucune solution miracle n’existe : chaque technique a ses mérites, ses risques et ses angles morts. Le portefeuille réaliste combinera plantations forestières bien conduites, biochar sur les sols agricoles, BECCS couplée au stockage géologique, DACCS alimentée par des électricités décarbonées, altération minérale sur les terres cultivées et, à plus long terme, voies océaniques encadrées par une gouvernance internationale solide. C’est la condition pour que la neutralité annoncée à 2050 ne reste pas un slogan sur papier glacé, mais devienne une réalité thermodynamique mesurable.
FAQ — Élimination du dioxyde de carbone
Quelle différence entre capture du CO₂ et élimination du CO₂ ?
La capture du CO₂ sur cheminée d’usine évite l’émission d’un gaz qui allait partir dans l’atmosphère : elle réduit les émissions futures. L’élimination (CDR) retire du CO₂ déjà présent dans l’air, soit par voie biologique (forêts, sols, algues), soit par voie technologique (DACCS, altération minérale). Les deux approches sont complémentaires, mais seule la CDR compense les émissions résiduelles inévitables pour atteindre la neutralité carbone nette.
Combien coûte aujourd’hui l’élimination d’une tonne de CO₂ atmosphérique ?
Les coûts varient fortement selon la filière. La reforestation se situe typiquement entre 5 et 50 € par tonne, le biochar entre 30 et 120 €, le BECCS entre 50 et 200 €, l’altération minérale entre 50 et 200 €. La capture directe de l’air reste nettement plus chère : entre 400 et 1 000 € par tonne en 2024, avec une baisse espérée vers 100 à 300 € à l’horizon 2040-2050 sous l’effet du déploiement industriel.
Pourquoi la reforestation ne suffit-elle pas à elle seule ?
Planter des arbres offre un potentiel réel de 0,5 à 3 Gt CO₂ par an selon le GIEC, loin des 5 à 10 Gt annuels nécessaires en 2050. Les limites foncières (concurrence avec l’alimentation et la biodiversité), la non-permanence (incendies, sécheresses, insectes) et l’effet d’albédo en zones froides bornent cette solution. Elle reste essentielle mais doit être combinée avec d’autres filières pour atteindre la neutralité climatique.
La capture directe de l’air est-elle une illusion technologique ?
Non, mais c’est un défi industriel considérable. La DACCS fonctionne techniquement, comme le démontrent les usines Orca et Mammoth de Climeworks en Islande. Son talon d’Achille est l’énergie consommée (1,5 à 2 MWh par tonne) et son coût actuel. Sa viabilité dépend d’une baisse des coûts par apprentissage industriel et d’un accès abondant à de l’électricité décarbonée bon marché, deux conditions possibles mais non garanties.
Les crédits carbone d’élimination sont-ils fiables ?
La fiabilité dépend du référentiel et de la filière. Les crédits issus de DACCS avec stockage géologique ou d’altération minérale affichent une permanence quasi garantie et une vérification rigoureuse. Les crédits forestiers ou agricoles souffrent de risques de non-permanence et ont fait l’objet de scandales récents. L’adoption en 2024 du cadre européen CRCF et le durcissement des standards (Puro.earth, Verra révisé) visent précisément à assainir ce marché en pleine structuration.
