Une opportunité de captage de carbone à l'échelle du gigatonne se présente dans les rivières.

Par Sarah Willson , Luke Connell , Alessia Priolo

D’ici 2050, le monde devrait avoir besoin de capter entre 5 et 10 gigatonnes de dioxyde de carbone par an pour éviter les pires conséquences du changement climatique. Les rivières jouent déjà un rôle discret mais essentiel dans le cycle global du carbone, transportant naturellement environ une gigatonne de carbone vers l’océan chaque année. La restauration et l’amélioration des processus d’alcalinisation des rivières pourraient potentiellement porter cette capacité à environ deux gigatonnes par an, faisant des rivières un contributeur significatif à l’effort mondial de captage du carbone.

La composition chimique des rivières d'Amérique du Nord et d'Europe se modifie progressivement, dégradant les écosystèmes et fragilisant les ressources halieutiques. L'impact sur les écosystèmes fluviaux est visible, mais ses conséquences sur le cycle du carbone planétaire sont moins bien comprises. Dans les rivières saines, les minéraux alcalins naturels transforment le CO₂ dissous en bicarbonate. Ce bicarbonate est transporté vers l'aval et stocké dans l'océan pendant des dizaines de milliers d'années, absorbant ainsi durablement le carbone de l'atmosphère. Lorsque les rivières s'acidifient, ce processus ralentit ou s'arrête, et le carbone qui aurait été stocké sans danger retourne dans l'atmosphère.

Cette dynamique est au cœur des activités de CarbonRun , une entreprise de technologies climatiques basée à Halifax qui développe l'amélioration de l'alcalinité des rivières (AAR) comme solution pour une capture durable du carbone et la restauration des ressources en eau douce. Le travail de CarbonRun repose sur un principe simple : les rivières jouent déjà un rôle crucial dans le transport et le stockage du carbone, mais des décennies d'acidification ont altéré cette fonction. Restaurer l'alcalinité peut permettre aux rivières de reprendre ce rôle, de manière mesurable et à grande échelle.

CarbonRun a été cofondée par la Dre Shannon Sterling, professeure agrégée d'hydrologie à l'Université Dalhousie et directrice scientifique de l'entreprise, en collaboration avec le Dr Edmund Halfyard, directeur technique, et Luke Connell, PDG. Les fondements scientifiques de l'entreprise reposent sur les travaux de la Dre Sterling visant à restaurer les rivières à saumon acidifiées de la Nouvelle-Écosse, en partenariat avec la Nova Scotia Salmon Association, qui avait mis en œuvre des techniques de chaulage scandinaves pour lutter contre les dommages causés par les pluies acides.

L'idée cruciale est apparue en 2018, lorsque le Dr Sterling a constaté que le même processus de restauration de l'alcalinité utilisé pour la restauration des habitats entraînait également une réduction mesurable du CO₂ atmosphérique , un lien totalement ignoré par la communauté de recherche sur la capture du carbone. Cette observation a établi l'apport de carbonate de calcium par l'eau (RAE) comme une voie distincte de capture du carbone, sans précédent direct dans la littérature existante sur l'augmentation de l'alcalinité en milieu océanique ou terrestre. Des recherches de terrain menées à West River, à Pictou, à partir de 2023, ont démontré que les réactions d'altération des carbonates se produisent quelques minutes après l'introduction du calcaire, permettant une mesure directe et en temps réel du flux de carbone à l'embouchure de la rivière. Le protocole de surveillance de l'équipe, élaboré en partenariat avec l'Université Dalhousie et soutenu par le Fonds de recherche pour l'action climatique de la Banque Scotia, s'appuie sur plus de cinquante ans de données scandinaves sur le chaulage des rivières, confirmant l'innocuité écologique, tout en introduisant les cadres de comptabilisation du carbone et de vérification par un tiers nécessaires à la génération de crédits de capture crédibles.

Les rivières comme réseaux de transport de carbone distribués

Le procédé d'altération réactive des hydrocarbures (RAE) consiste à appliquer des doses précises de calcaire finement broyé (CaCO₃) aux rivières acidifiées, ce qui augmente l'alcalinité et intensifie l'altération par carbonatation. Ce procédé convertit le CO₂ atmosphérique en bicarbonate dissous tout en réduisant les émissions de CO₂ grâce à une plus grande stabilité de la chimie des rivières. Le bicarbonate ainsi produit est transporté vers l'océan, où il peut être stocké pendant des dizaines de milliers d'années ; CarbonRun mentionne des temps de résidence en milieu marin pouvant atteindre environ 90 000 ans.

Contrairement aux systèmes industriels centralisés de captage du carbone, cette approche s'applique aux bassins versants distribués. Chaque projet intègre une infrastructure de dosage et des stations de surveillance positionnées en amont et en aval afin de suivre l'évolution de la chimie de l'eau. Plutôt que de confiner le carbone dans une installation, ce modèle s'intègre aux systèmes hydrologiques existants et vise à rendre les impacts mesurables.

Ce procédé restaure l'alcalinité des rivières, améliorant ainsi la qualité de l'eau, favorisant les populations de poissons dans les rivières historiquement acidifiées et contribuant à atténuer l'acidification des zones côtières en aval. Ces co-bénéfices écologiques sont inhérents au principe de fonctionnement et non fortuits. Outre ces avantages pour les écosystèmes locaux, la pérennité de l'échange d'ions (RAE) distingue cette méthode des approches de séquestration temporaire. Le calcaire, matière première largement produite à l'échelle mondiale, est bien connu des autorités réglementaires en raison de son utilisation de longue date pour la dépollution environnementale, ce qui réduit les risques liés à la nouveauté associés à des interventions plus expérimentales.

Le fondement scientifique de cette intervention n'est pas nouveau. L'apport de calcaire est utilisé depuis longtemps pour restaurer les rivières acidifiées et soutenir la pêche. Ce qui distingue le modèle actuel, c'est l'intégration de la comptabilisation du carbone, de protocoles de MRV formalisés et d'une vérification par un tiers, appuyée par un registre. Le principal défi réside dans la quantification, notamment en raison de la variabilité des systèmes fluviaux. Les débits fluctuent selon les saisons, les affluents modifient la composition chimique et l'eau circule à la fois en surface et en subsurface, ce qui rend une comptabilisation du carbone rigoureuse essentielle à la crédibilité de l'intervention.

Une approche multidimensionnelle de la compensation

L’élimination du carbone ne se fera pas par une seule voie, et la réduction des émissions à elle seule ne nous permettra pas d’atteindre les objectifs climatiques. Même dans le domaine de l’élimination du carbone, l’absorption énergétique réactive (AER) ne remplacera probablement pas des approches comme l’absorption énergétique organique (AEO) ou la capture directe du carbone (CDC), mais constituera plutôt un complément durable au sein d’un portefeuille diversifié.

Si les connaissances scientifiques sur la capture du carbone progressent, le défi majeur réside dans leur mise en œuvre : traduire ces connaissances en systèmes mesurables, déployables à grande échelle, finançables et dignes de confiance. De nombreuses approches existantes de capture du carbone peinent à se généraliser en raison d’infrastructures coûteuses, d’un soutien scientifique limité et de la résistance du public.

La séquestration du carbone par les cours d'eau gagne du terrain à un moment où plusieurs dynamiques évoluent simultanément. Les principes scientifiques sous-jacents sont bien établis : l'ajout d'alcalinité est pratiqué en Norvège et en Suède depuis les années 1970 pour atténuer l'acidification et restaurer les habitats du saumon ( voir les premières recherches sur le chaulage des eaux douces ). Ce qui a émergé, c'est la reconnaissance que la restauration de l'alcalinité peut également générer une réduction mesurable et permanente du carbone.

Dans le même temps, la demande en matière de captage du carbone à haute intégrité se renforce. Les normes soutenues par les registres et les accords d'achat structurés ouvrent la voie à un captage durable, et CarbonRun a émis des crédits dans le cadre du protocole d'amélioration de l'alcalinité des rivières d'Isometric, premier cadre normalisé pour le captage en milieu fluvial. La validation indépendante ne supprime pas le risque, mais elle indique que cette approche est passée de la théorie à un déploiement concret.

Construction d'un modèle fluvial mesurable

Le déploiement à grande échelle de projets RAE exige une vigilance constante quant au choix des sites, à la standardisation du suivi, à l'implication des communautés locales et à une comptabilisation rigoureuse du carbone. Les rivières étant des milieux ouverts et variables, la quantification de l'augmentation progressive de l'alcalinité par rapport aux valeurs de référence fluctuantes requiert des mesures continues et une modélisation fiable. La quantification représente un défi majeur, compte tenu de la variabilité inhérente aux systèmes fluviaux. Les débits fluctuent selon les saisons, les affluents influencent la chimie de l'eau et celle-ci circule à la fois en surface et en sous-sol, ce qui rend une comptabilisation rigoureuse du carbone essentielle à la crédibilité des projets. Pour y remédier, les projets RAE de CarbonRun s'appuient sur un suivi continu de paramètres clés, tels que l'alcalinité carbonatée, le pH, la salinité et la température, au sein de bassins versants définis.

Les premiers déploiements sont plus coûteux, le temps de perfectionner les infrastructures et les systèmes de surveillance. Cependant, les grands fleuves présentant une chimie favorable et un débit plus élevé offrent un potentiel de captage du carbone plus important par site. L'échelle de déploiement dépendra moins des installations individuelles que de l'identification et de l'optimisation des bassins versants de haute qualité. Tous les fleuves ne s'y prêtent pas ; le potentiel de captage varie selon l'hydrologie, l'acidité initiale, l'accessibilité et le contexte réglementaire. Lorsque la chimie et l'hydrologie convergent, les fleuves constituent un réseau environnemental existant, capable d'assurer un captage du carbone durable sans nécessiter de nouvelles installations industrielles. En pratique, les projets de restauration, traditionnellement axés sur la restauration des écosystèmes, peuvent également, dans des conditions optimales, servir d'infrastructure carbone mesurable, modifiant ainsi la manière dont ces interventions sont évaluées et financées.

Pourquoi les rivières, pourquoi maintenant ?

Pendant des années, la dégradation des rivières a été perçue comme un symptôme du progrès industriel, un coût à gérer plutôt qu'un patrimoine à restaurer. Le travail de CarbonRun transforme cette problématique en une opportunité pour les rivières de devenir partie intégrante de la solution. Ces mêmes bassins versants acidifiés par des décennies d'émissions peuvent, grâce à des interventions ciblées, retrouver leur rôle naturel d'infrastructure carbone, à condition que la restauration soit mesurable, vérifiable et écologiquement bénéfique.

La capture du carbone nécessitera un ensemble d'approches mises en œuvre en parallèle dans différents contextes géographiques et réglementaires, et aucune solution ne peut à elle seule constituer la seule voie à suivre. La place de RAE dans cet ensemble est singulière : elle opère au sein des systèmes naturels existants, génère des co-bénéfices écologiques tangibles et s'appuie sur des décennies de recherches scientifiques établies. Les rivières occupent également une position géographique unique, reliant les systèmes terrestres et marins tout en ayant un impact direct sur les communautés et les économies régionales que toute solution climatique durable doit engendrer.

Il reste maintenant le travail plus ardu de mise à l'échelle : identifier les rivières appropriées, gagner la confiance des communautés riveraines et mettre en place les systèmes opérationnels nécessaires pour que chaque nouveau site soit aussi crédible que le précédent.

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CarbonRun , une entreprise de technologies climatiques basée à Halifax, développe l'augmentation de l'alcalinité des rivières (RAE) comme solution pour une capture durable du carbone et la restauration des eaux douces. En appliquant des doses précises de calcaire aux rivières acidifiées et en intégrant des systèmes de surveillance continue, CarbonRun améliore les processus naturels de transport du carbone tout en générant des crédits carbone garantis par un registre. L'entreprise exploite des projets pilotes en Nouvelle-Écosse et a émis des crédits conformément au protocole d'augmentation de l'alcalinité des rivières d'Isometric.