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Jul 25, 2023

L'ingénieur

Alors que la crise climatique montre les dents, les ingénieurs peuvent

Alors que la crise climatique montre ses dents, les ingénieurs peuvent jouer un rôle central pour inverser la tendance. rapporte Andrew Wade.

Le 19 juillet 2022, les températures au Royaume-Uni ont dépassé les 40°C pour la première fois. Après des décennies d'avertissements de la part de la communauté scientifique, les conditions météorologiques extrêmes associées au changement climatique et au réchauffement climatique sont désormais visibles de tous. Des incendies de forêt infernaux en Australie et en Amérique du Nord, aux inondations dévastatrices au Pakistan et à une famine provoquée par la sécheresse en Somalie qui menace de famine jusqu'à 22 millions de personnes dans la région - les effets de la catastrophe en cours sont saisissants et terrifiants.

À peine un mois après ces températures record au Royaume-Uni, Liz Truss, la PM en attente, a annoncé qu'elle approuverait jusqu'à 130 nouvelles licences de forage pour le pétrole et le gaz en mer du Nord. Notre système énergétique mondial a permis d'énormes progrès, sortant des millions de personnes de la pauvreté et faisant progresser la civilisation d'innombrables façons. Mais notre incapacité à nous sevrer des combustibles fossiles est maintenant devenue la plus grande menace pour cette civilisation, car les émissions de gaz à effet de serre poussent régulièrement de grandes parties de la Terre vers des conditions invivables.

"Les gouvernements et les entreprises souffrent souvent d'une forme de dissonance cognitive", a récemment déclaré Greg Muttitt, expert en énergie à l'Institut international du développement durable. « Tout en reconnaissant l'urgence et la gravité de la menace climatique, ils continuent de développer de nouveaux gisements de pétrole, de gaz, de charbon et de mines qui aggravent le problème. La réponse politique est simple : lorsque vous êtes dans un trou, vous devez arrêter de creuser. »

Les technologies nécessaires pour s'éloigner des combustibles fossiles sont bien connues : énergies renouvelables et stockage, véhicules électriques, maisons bien isolées couplées à une chaleur à faible émission de carbone, etc. Les ingénieurs et l'industrie ont fait d'énormes progrès dans l'avancement de ces technologies, entravés dans de nombreux cas par l'inaction du gouvernement et une politique confuse. Malgré des progrès encourageants, nous sommes globalement loin de là où nous devons être. Fin octobre, un rapport de l'ONU a déclaré qu'il n'y avait désormais « aucune voie crédible vers 1,5 °C ». Selon le professeur Sir David King, ancien conseiller scientifique en chef du Royaume-Uni et président du groupe consultatif sur la crise climatique, il ne nous reste que deux à trois ans pour commencer à faire des progrès significatifs.

Parallèlement à l'impératif évident de réduire les émissions, Sir David préconise de prendre des mesures d'urgence pour atténuer leur effet le plus pernicieux : le réchauffement rapide de l'Arctique. La région se réchauffe quatre fois plus vite que le reste de la planète, un phénomène dont beaucoup pensent qu'il déstabilise les conditions météorologiques dans le monde entier.

"La raison pour laquelle il se réchauffe si rapidement s'explique en fait très simplement, car la glace arctique au-dessus de l'océan Arctique a fondu beaucoup plus rapidement que les climatologues ne l'avaient prédit il y a 10/15 ans", a déclaré Sir David à The Engineer. "Et nous en sommes donc maintenant au point où près de 50% de l'océan Arctique bleu est exposé à la lumière du soleil pendant les mois d'été polaires."

Selon Sir David, cet hyper-échauffement de l'Arctique est le principal moteur des conditions météorologiques extrêmes que le monde connaît. Il pointe des températures au Canada atteignant 49,6 degrés l'été dernier, des chiffres inconcevables il y a quelques années à peine mais qui nous regardent maintenant en face, des records macabres destinés à être battus à plusieurs reprises alors que la Terre cuit.

Si tout le méthane du pergélisol devait être libéré, disons sur une période de 20 ans, les températures mondiales augmenteraient de cinq à huit degrés centigrades.

Professeur Sir David King

"Et vous savez, ces événements météorologiques extrêmes sont extrêmes", a-t-il poursuivi. "Ce n'est pas de 0,1 degré au-dessus du précédent record, mais de 5 ou 10 degrés centigrades.

"Même dans le nord de la Finlande et dans le nord de la Sibérie, des températures sur le pergélisol de 30 à 32 degrés centigrades ont été observées. C'est phénoménal pour une région censée être en dessous de zéro."

Le pergélisol de ces latitudes septentrionales abrite également de grandes quantités de méthane, un gaz à effet de serre plusieurs fois plus puissant que le CO2 pour le réchauffement planétaire à court terme. Selon Sir David, de l'hydrate de méthane a été libéré de manière explosive lors d'environ 1 000 incidents dans le nord de la Sibérie depuis 2014.

"Si tout le méthane du pergélisol devait être libéré, disons sur une période de 20 ans, les températures mondiales augmenteraient de cinq à huit degrés centigrades", a-t-il déclaré. "Nous parlons donc d'un climat humain ingérable à l'avenir."

Le plan proposé par Sir David et son Center for Climate Repair basé à Cambridge est triple, impliquant un triplet de «R» très intimidants. Une réduction rapide et profonde, mais ordonnée, des émissions de gaz à effet de serre ; l'élimination d'énormes quantités de CO2 de l'atmosphère ; et - peut-être le plus urgent - réparer/regeler l'Arctique pour stabiliser les systèmes météorologiques et gagner du temps pour rééquilibrer les niveaux de GES atmosphériques. En incluant le méthane et les gaz NOx, nous sommes actuellement à environ 500 ppm. Sir David pense qu'un objectif de 350 ppm est ce que nous devrions viser.

"Moi et un certain nombre de mes collègues pensons que nous pouvons avoir une planète durable pour l'humanité si nous pouvons l'amener là-bas", a-t-il déclaré. "Cela nous mènerait probablement à la fin du siècle même si nous devions éliminer 30 milliards de tonnes par an. Maintenant, il y a votre grand défi d'ingénierie. Pouvons-nous éliminer cette quantité de gaz à effet de serre ? Et à l'échelle mondiale, nous émettons environ 40 milliards de tonnes, n'est-ce pas ? La balance est donc dans la mauvaise direction. Nous devons réduire les émissions.

"Mais la troisième chose est de recongeler l'Arctique afin de gagner du temps afin de pouvoir fournir les deux premiers 'R' tandis que l'Arctique est maintenu artificiellement dans un état gelé afin qu'il puisse refléter la lumière dans l'espace... le Centre de réparation climatique à Cambridge que j'ai créé est totalement concentré sur la fourniture de ces trois R".

La méthode proposée par Sir David pour recongeler l'Arctique est l'éclaircissement des nuages ​​marins, générant une couverture nuageuse blanche sur la région pour réfléchir plus de lumière solaire pendant les mois d'été, protégeant ainsi la glace qui s'accumule pendant l'hiver. Pour y parvenir, les ingénieurs de Cambridge espèrent imiter les forces de la nature. Les tempêtes en mer avec des vagues déferlantes génèrent des gouttelettes d'eau, dont les plus petites sont soufflées vers le ciel dans la haute atmosphère par les courants d'air chaud de l'océan. Au fur et à mesure qu'ils grimpent, l'humidité s'évapore, laissant de minuscules cristaux de sel.

"Ainsi, vous obtenez un nuage de chlorure de sodium qui se forme, puis, au fur et à mesure qu'il descend lentement, il récupère de la vapeur d'eau et crée ainsi de minuscules gouttelettes", a expliqué Sir David. "Et un minuscule nuage de gouttelettes est blanc… nous devons donc créer un minuscule nuage de gouttelettes.

"Pour imiter ce processus, nous sommes en train - et c'est ce qui se passe dans le laboratoire ici - de voir comment nous pouvons créer à partir de l'eau de mer de minuscules gouttelettes d'eau, de taille inférieure au micron, afin que nous puissions garantir que nous créons une couverture nuageuse blanche ou que si les particules de sel tombent sur un nuage noir, elles blanchiront le nuage."

Il s'agit d'un énorme défi scientifique et technique, nécessitant des navires télécommandés dans la région arctique pompant les minuscules gouttelettes d'eau dans l'atmosphère. Cela exigera également une coordination étroite de plusieurs nations, aux côtés d'organisations météorologiques et d'agences internationales.

La géo-ingénierie à cette échelle comporte également des risques substantiels, avec des effets météorologiques défavorables sur d'autres parties de la planète une possibilité distincte. Mais l'énormité de la crise à laquelle nous sommes confrontés exige une action drastique, selon King, et le processus fera l'objet d'un essai à une échelle beaucoup plus petite avant tout déploiement dans l'Arctique.

"Nous n'activerions que les navires qui sont dans la direction du vent, nous avons donc besoin des informations du Met Office, un vent qui nous emmènera vers le pôle Nord", a déclaré Sir David.

"C'est un consortium raisonnablement grand. Nous sommes très, très chanceux car l'un des membres du consortium se trouve dans l'est de l'Australie. La Grande Barrière de Corail est un problème majeur pour les Australiens et le gouvernement australien nous a donné la permission de travailler sur le développement d'une couverture nuageuse blanche sur la Grande Barrière de Corail dans leur zone économique étendue."

Le plan est de tester et de développer le processus en Australie et, espérons-le, de refroidir l'eau autour de la Grande Barrière de Corail, avant de chercher ensuite à établir un accord international pour l'Arctique. C'est le type de solution de pointe et de haute technologie que les politiciens pourraient bien vouloir soutenir, un projet lunaire avec un énorme potentiel de hausse qui existe en dehors de la complexité systémique de la décarbonisation mondiale. Il pourrait même servir de point de ralliement à la collaboration mondiale nécessaire pour faire face à toute l'étendue de la crise - les deux autres « R » du triptyque climatique de Sir David. Cependant, recongeler l'Arctique ne sera pas bon marché.

"Le coût global de fonctionnement de ce programme pourrait atteindre des milliards de dollars chaque année en plus du coût de construction des navires", a-t-il déclaré. "Ces navires resteraient dans l'océan toute l'année, mais ne seraient exploités - un certain nombre d'entre eux - que pendant la période de trois mois.

"Une fois qu'on se rendra compte de ce qui se passe dans la région du cercle polaire arctique... Je crois que les gouvernements comprendront qu'il s'agit d'un programme majeur de gestion des risques. Nous discutons avec le secteur de l'assurance et de la réassurance et, bien sûr, ils sont très conscients de l'augmentation des paiements qu'ils accordent à la suite de ces événements météorologiques extrêmes."

Si l'éclaircissement des nuages ​​marins peut être déployé avec succès, il pourrait créer l'espace nécessaire à la coopération internationale nécessaire pour réduire les émissions mondiales. Les promesses actuellement en place depuis l'Accord de Paris sont loin d'être adéquates et les gouvernements continuent de faire l'autruche en ce qui concerne la vitesse de décarbonation exigée par les objectifs de Paris.

"Nos systèmes politiques se sont avérés inadaptés à la tâche d'une décarbonisation rapide, car il y a une très forte capture du système par les intérêts des combustibles fossiles", a déclaré à The Engineer Kjell Kühne, doctorant en géographie à l'Université de Leeds et directeur de l'initiative Leave it in the Ground (LINGO). "Vous voyez donc à maintes reprises comment les intérêts des combustibles fossiles parviennent à freiner des politiques climatiques ambitieuses.

"Nous n'avons pas retravaillé nos institutions et la façon dont nos économies fonctionnent pour s'adapter à la réalité qu'avec notre modèle de combustibles fossiles, nous brûlons la maison et nous sapons notre avenir commun."

Kühne cite le professeur LSE Nicholas Stern, président du Grantham Research Institute on Climate Change and the Environment, qui a qualifié la crise climatique de plus grande défaillance du marché de l'histoire.

"Parce qu'à partir d'aujourd'hui, avec chaque baril de pétrole brûlé ou chaque tonne de charbon, nous détruisons beaucoup de valeur. Et vous pouvez chiffrer cela", a-t-il déclaré. "Vous obtenez environ un être humain mort pour chaque 4 400 tonnes d'émissions de CO2 sur le reste du siècle et vous obtenez environ 417,00 $ de dommages pour chaque tonne de CO2 émise.

"Tant que nous n'alignerons pas nos institutions, nos lois et nos incitations sur cela, il sera assez difficile pour des acteurs tels que les gouvernements et autres d'aller à contre-courant. Et c'est l'une des principales raisons pour lesquelles les gouvernements continuent de faire avancer le modèle des combustibles fossiles. "

Une étude récente, dirigée par Kühne et publiée dans la revue Energy Policy, a cartographié 425 « bombes au carbone » à travers le monde. Individuellement, ces projets de combustibles fossiles ont le potentiel de créer plus d'une gigatonne d'émissions de CO2 chacun. Ensemble, ils verraient le budget carbone de l'objectif parisien de 1,5°C dépassé deux fois. L'arrêt de ces projets devrait être une priorité essentielle pour l'humanité, dirigée par les gouvernements et soutenue par les ingénieurs.

"Pour être honnête, je pense que les ingénieurs ne devraient pas travailler pour des entreprises de combustibles fossiles dans le monde d'aujourd'hui", a déclaré Kühne.

"Il y a 400 bombes au carbone dans le monde et nous devons vraiment les désamorcer pour maintenir une planète vivable, et je pense que les connaissances techniques des ingénieurs qui ont travaillé et d'autres personnes qui ont travaillé pour l'industrie des combustibles fossiles peuvent être très utiles pour identifier exactement où nous devrions concentrer nos efforts pour essayer de désamorcer ces projets."

Les ingénieurs, ainsi que la grande majorité, ne sont que les rouages ​​d'un système complexe qui a été beaucoup trop lent à changer, son inertie suralimentée par une combinaison mortelle d'avidité et d'apathie. Pourtant, alors que la complexité systémique de notre infrastructure énergétique présente d'énormes défis, il existe également une abondance de fruits à portée de main qui sont actuellement ignorés, pas plus qu'au Royaume-Uni.

En novembre 2021, le National Engineering Policy Centre, un partenariat de 43 organisations d'ingénieurs dirigé par la Royal Academy of Engineering, a publié son cadre Low Regrets. Le rapport a mis en évidence plusieurs domaines dans lesquels une politique ciblée pourrait contribuer à lisser la trajectoire du zéro net, avec des inconvénients minimes.

Le principal de ces domaines était la rénovation des bâtiments - l'aménagement de notre infrastructure construite pour la rendre plus efficace sur le plan énergétique et la préparer - en particulier notre parc de logements - à la décarbonisation. Alors que les prix de l'énergie poussent des millions de personnes vers la précarité énergétique, un programme de modernisation subventionné de l'isolation et du déploiement de pompes à chaleur réduirait non seulement les émissions, mais réduirait également les factures et contribuerait à créer jusqu'à 500 000 emplois, selon le rapport Low Regrets.

"Nous devrions absolument le faire", a déclaré à The Engineer le professeur Rebecca Lunn MBE FREng FRSE, responsable du Centre d'ingénierie du sol et des géosciences énergétiques de l'Université de Strathclyde – et l'un des auteurs du rapport.

" Il devrait y avoir des incitations tarifaires pour le faire. Nous devrions développer une industrie autour de cela. Si nous pouvons devenir vraiment bons dans ce domaine et introduire de nouvelles technologies dans notre façon de faire, nous pourrions même être en mesure d'exporter cette industrie."

La volonté ne manque pas dans l'industrie. La plupart des gens à qui je parle veulent faire partie de la solution

Prof Rebecca Lunn

Dans un contexte de pannes d'électricité potentielles cet hiver, l'absence de toute politique sérieuse d'efficacité énergétique pour le Royaume-Uni est presque incroyable, à la limite de la négligence criminelle. Pire encore, un programme semi-fonctionnel était en place il y a plus de dix ans, abandonné par David Cameron avec d'autres "merdes vertes" telles que les subventions éoliennes et solaires terrestres. L'année suivante, le nombre de maisons dont les combles ou les murs creux ont été isolés a chuté respectivement de 92 % et 74 %. Pour aggraver l'absence actuelle d'un programme de rénovation adapté aux besoins, le gouvernement n'a pas non plus émis de conseil formel sur la réduction de la demande cet hiver, insistant sur le fait que le signal de prix des factures d'énergie exorbitantes est suffisant pour modifier le comportement.

"Bien que la tarification soit une incitation, je pense que beaucoup de gens ne comprennent pas ce qu'ils peuvent faire", a déclaré le professeur Lunn. "Et aussi qu'il est important d'étaler la demande et de la réduire... que là où les gens ont de la flexibilité, ils utilisent l'énergie à un moment où ce n'est pas le pic.

"Et je pense qu'il doit également y avoir une politique réglementaire et des incitations financières. Il ne s'agit donc pas seulement d'éteindre les choses, mais aussi d'isoler et d'électrifier le chauffage et d'autres moyens de faire en sorte que votre maison et votre entreprise fuient moins de chaleur et utilisent moins d'heures, devenant ainsi plus économes en énergie. "

Mais là où le gouvernement peut faire défaut, l'industrie est prête à relever le défi de la décarbonisation, selon le professeur Lunn.

"La volonté ne manque pas dans l'industrie", a-t-elle déclaré. "La plupart des gens à qui je parle dans les hautes fonctions d'administration de l'industrie veulent faire partie de la solution.

"L'industrie veut des conseils sur ce dans quoi investir au mieux et ce qui ne restera pas en tant qu'actif bloqué s'il est investi… ce qui rend la conversation actuelle sur l'augmentation de notre production de pétrole et de gaz extrêmement confuse."

Comme Sir David King s'est efforcé de le souligner, le moment est venu d'agir.

"Il est extrêmement important de comprendre que nous manquons de temps", a-t-il déclaré. « Nous devons vraiment agir rapidement.