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May 25, 2023

Le changement climatique est un problème énergétique. Voici comment nous le résolvons.

Comptez sur les comédiens pour clouer l'air du temps. Je pense à des comiques comme Marc

Comptez sur les comédiens pour clouer l'air du temps.

Je pense à des bandes dessinées comme Marc Maron, dont l'acte s'attaque à des points douloureux existentiels comme la mortalité, l'antisémitisme, la situation géopolitique délaminante et, bien sûr, cet éléphant de carbone de plusieurs gigatonnes dans la pièce, le changement climatique.

"La raison pour laquelle nous ne sommes pas plus contrariés par la fin du monde pour l'environnement, je pense, c'est que, vous savez, nous savons tous dans nos cœurs vraiment que nous avons fait tout ce que nous pouvions", déclare Maron impassible. "Nous avons apporté nos propres sacs au supermarché", dit-il, puis s'arrête quelques instants.

"Ouais, c'est à peu près ça."

Pas étonnant que les comédiens soient capables de jouer notre éco-dread pour les beurks. La comédie s'enracine souvent dans le fumier fertile des vérités inconfortables : on rit pour ne pas sangloter. Et c'est très bien; le rire est un bon antidote au malaise qui vient du doomscrolling de nos fils d'actualité jour après jour.

Mais sommes-nous vraiment prêts à jeter l'éponge et à rire jusqu'aux oubliettes ? Et Maron a-t-il raison ? N'avons-nous vraiment rien fait pour faire face à notre première crise environnementale ? À peine. Certes, nous n'avons pas encore inversé la tendance à la hausse des émissions de gaz à effet de serre, et le défi de la transition des énergies fossiles semble souvent insurmontable. Est-ce, cependant?

Selon les experts de Berkeley interrogés pour cette histoire, il y a des raisons d'espérer que nous réussirons encore à traverser le goulot d'étranglement. La technologie est déjà là et s'améliore constamment. Ce ne sera pas facile, mais c'est faisable. Voyons maintenant comment :

Si vous cherchez une cheville sur laquelle accrocher vos espoirs, commencez par l'économie de l'énergie et, en particulier, le prix des panneaux solaires. Les coûts ont chuté de près de 90 % depuis 2009, grâce à la fois à l'amélioration de la technologie et à la production mondiale (en particulier en provenance de Chine). En 1976, l'électricité solaire coûtait 106 $ le watt ; aujourd'hui, il coûte moins de 50 cents par watt. Conclusion : Le solaire est désormais compétitif avec les combustibles fossiles comme moyen de production d'énergie.

Alors que l'énergie solaire ne représente encore que 3,4 % de la consommation d'énergie nationale, la production a augmenté de plus de 20 % par an au cours des cinq dernières années, et aurait probablement été plus élevée sans les difficultés d'expédition et de chaîne d'approvisionnement résultant de la pandémie.

La production n'est pas tout, cependant. Pour une adoption généralisée, une source d'énergie doit être disponible à la demande. Et c'est ici que les combustibles fossiles ont une grande longueur d'avance. Le gaz naturel ou le charbon peuvent être brûlés à tout moment pour produire de l'électricité selon les besoins. Les panneaux solaires ne produisent que lorsque le soleil brille. Stocker suffisamment d'énergie pour une utilisation ultérieure, c'est-à-dire la nuit ou par temps nuageux, a longtemps constitué un obstacle majeur.

La production solaire a augmenté de plus de 20 % par an au cours des cinq dernières années, et aurait probablement été plus importante sans la pandémie.

Plus maintenant, déclare Daniel Kammen, directeur fondateur du laboratoire d'énergie renouvelable et appropriée de Cal et professeur au groupe Énergie et ressources et à la Goldman School of Public Policy. Auteur principal coordonnateur du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat depuis 1999, il a partagé le prix Nobel de la paix 2007.

"Je ne vois pas le stockage comme un problème majeur à ce stade", déclare Kammen. "Ce n'est pas une seule percée qui me fait penser de cette façon, mais plutôt que nous constatons la même tendance en matière de prix et de performances pour le stockage que celle que nous avons vue avec le photovoltaïque. Une variété d'approches arrivent sur le marché, et elles évoluent très rapidement. Les choses qui prenaient auparavant plusieurs années à se développer prennent maintenant un an, et il est presque certain que cela continuera."

Le stockage du futur servira deux secteurs différents, observe Kammen : le transport (pensez aux véhicules électriques) et tout le reste (maisons, immeubles de bureaux, usines, etc.).

Du point de vue du changement climatique, une flotte de véhicules électrifiés est souhaitable car elle s'intègre parfaitement à un réseau électrique vert, c'est-à-dire alimenté par des sources d'énergie durables. Actuellement, les voitures à essence ou diesel rejettent environ 3 gigatonnes de carbone dans l'atmosphère chaque année, soit environ 7 % des émissions totales de CO² créées par l'homme. Le simple fait d'électrifier environ un tiers du parc de véhicules chinois pourrait réduire les émissions de carbone d'un gigatonne par an d'ici 2040. Il y a donc beaucoup en jeu avec les véhicules électriques, et tout bien considéré, Kammen est assez optimiste quant à leurs progrès.

"Cela s'est vraiment accéléré, en particulier au cours de la dernière année", dit-il. "Ce n'est probablement pas une coïncidence si les prix de l'essence et du diesel ont grimpé en flèche en même temps, et je déteste penser que la guerre en Ukraine en fait partie, mais c'est probablement le cas." Les véhicules électriques sont désormais les voitures les plus vendues en Californie, poursuit Kammen, "et c'est la même chose en Norvège, et ce sera bientôt la même chose à New York. Les prix des véhicules électriques baissent. La tendance est forte et s'accélère."

Les véhicules électriques stockent généralement l'énergie dans des batteries au lithium, un élément relativement rare qui se charge et se décharge rapidement et qui est léger - une qualité essentielle pour les automobiles, où l'excès de poids est un anathème. La technologie des batteries au lithium est bien avancée et certains véhicules électriques peuvent désormais parcourir 400 miles entre les charges, ce qui atténue les inquiétudes antérieures concernant l'autonomie limitée.

Un objectif central de l'administration Biden est la construction de 500 000 nouvelles bornes de recharge pour véhicules électriques. Pour la perspective : il y a actuellement moins de 150 000 stations-service dans l'ensemble des États-Unis.

Le prochain défi à relever est la rareté des bornes de recharge, une réalité qui fait encore réfléchir les conducteurs de Tesla avant de se lancer dans un long road trip. Mais cela est en train d'être résolu, dit Kammen, grâce en grande partie à la loi de 2022 sur la réduction de l'inflation (voir encadré), qui offre de généreux crédits d'impôt pour les ménages et les entreprises pour les achats de véhicules électriques neufs et d'occasion et les stations de recharge rapide pour véhicules électriques. L'un des objectifs centraux de l'administration Biden est la construction de 500 000 nouvelles bornes de recharge pour véhicules électriques réparties dans les 50 États ainsi que dans le district de Columbia et Porto Rico d'ici 2030. Pour avoir un aperçu de l'ambition de ce nombre, considérez : il y a actuellement moins de 150 000 stations-service dans l'ensemble des États-Unis.

"Les inquiétudes concernant l'accès aux bornes de recharge sont réelles, on ne peut le nier", déclare Kammen. "Mais cette législation, associée au fait que les temps de recharge sont désormais très rapides, fera une énorme différence. La seule chose que nous devons encore régler, cependant, est la composante de justice sociale", car tous les codes postaux ne verront pas les mêmes ressources. Sans politiques pour garantir le contraire, Santa Monica aura probablement de nombreuses bornes de recharge; Le centre-sud de Los Angeles pas tellement.

"Nous devons vraiment nous assurer que cela ne se produise pas", déclare Kammen. "Premièrement, c'est faux. Deuxièmement, pour faire une réelle différence, la production d'énergie et le transport doivent progresser à grande échelle. C'est un cas plus facile à défendre lorsque tout le monde en profite."

En plus des transports, les infrastructures urbaines doivent également passer à une énergie durable et sans carbone. Cela nécessitera de combiner une énergie propre avec un stockage adéquat pour assurer la "fiabilité du réseau", c'est-à-dire des systèmes qui permettront au jus de couler en toutes saisons, même lorsque le soleil est absent ou que le vent cesse de souffler. En bref, vous avez besoin de très très grosses batteries.

Mais quel type de piles ? Les batteries lithium-ion, déjà bien établies, sont une option, dit Kammen. Mais les qualités qui les rendent idéales pour les véhicules - capacités de charge légères et rapides - ne sont pas aussi essentielles lorsque vous essayez d'éclairer une ville la nuit. Pour les besoins en énergie stationnaire, les batteries peuvent être à l'échelle industrielle - lourdes, avec une grande empreinte.

Un autre problème avec le lithium est sa rareté. Les États-Unis contrôlent actuellement moins de 4 % des réserves mondiales. Pour cette seule raison, les chercheurs recherchent des alternatives : des batteries qui utilisent des éléments moins chers et plus facilement disponibles.

L'une des approches les plus prometteuses, selon plusieurs sources, est celle des batteries fer-air. Et l'un des leaders de la technologie est Form Energy, une société basée dans le Massachusetts avec des installations satellites à Berkeley.

Zac Judkins '06 est le vice-président de l'ingénierie de la société. Il souligne que Form était obsédé par la recherche d'un moyen de résoudre le problème du stockage sur plusieurs jours, pas amoureux d'une technologie particulière.

Judkins et ses collègues ont évalué un large éventail de produits chimiques candidats avant de s'installer sur des batteries fer-air, qui fonctionnent en corrodant et en dérouillant des milliers de pastilles de fer à chaque cycle.

"Lorsque nous avons démarré en 2017, nous avons constaté que le monde évoluait rapidement vers les énergies renouvelables, principalement solaires et éoliennes, et fixait des objectifs de plus en plus ambitieux en matière de fiabilité du réseau et de décarbonation." Sans stockage efficace, cependant, les progrès allaient se heurter à un mur de briques, dit Judkins.

En analysant le marché, les ingénieurs de Form sont arrivés à une cible. Ils avaient besoin de construire une batterie qui pouvait se décharger en continu pendant 100 heures à un coût total de 20 $ par kilowattheure et avait une efficacité aller-retour (la quantité d'énergie stockée dans une batterie qui peut être utilisée plus tard) de 50 %.

Ces paramètres, selon Judkins, permettraient une adoption très élevée des énergies renouvelables sans sacrifier la fiabilité du réseau et une augmentation minimale des coûts pour les consommateurs. "C'était la référence que nous devions atteindre."

Judkins et ses collègues ont évalué un large éventail de produits chimiques candidats avant de s'installer sur des batteries fer-air, qui fonctionnent en corrodant et en dérouillant des milliers de pastilles de fer à chaque cycle. Judkins déclare : « Nous n'avons pas inventé la batterie fer-air. Elle a été développée par Westinghouse et la NASA à la fin des années 60 et 70. Elles ne sont pas bonnes pour les voitures – elles ne sont pas légères et ne se déchargent pas rapidement. Mais il y a des avantages. D'une part, le fer est abondant.

Ce que vous obtenez également avec le fer, dit Judkins, est un faible coût et une densité énergétique élevée, c'est-à-dire la quantité de jus que vous pouvez mettre dans la batterie. Le compromis est une densité de puissance plus faible, c'est-à-dire la vitesse à laquelle vous pouvez extraire l'énergie par rapport au volume.

"C'est environ 10 fois plus faible en termes de densité de puissance que le lithium-ion, mais pour nos besoins, c'est bien", déclare Judkins. "Il s'agit de stockage pour les projets à grande échelle liés au réseau." Prenons l'exemple d'un grand réseau photovoltaïque comme ceux de la plaine de Carrizo en Californie. L'un d'eux a une capacité de 250 mégawatts, assez pour environ 100 000 foyers, mais uniquement lorsque le soleil brille. La nuit, pendant les orages, il n'y a pas d'électricité. Mais, dit Judkins, avec l'ajout d'une usine Form avec une empreinte d'environ 100 acres, vous pourriez stocker suffisamment d'énergie pour maintenir l'électricité en circulation pendant une période de quatre jours.

L'entreprise est en train de passer de la preuve de concept à la production complète. Ironiquement, les premiers systèmes de batterie antirouille/antirouille commerciaux sortiront probablement de la Rust Belt. "Nous construisons une usine en Virginie-Occidentale sur un site de 55 acres - une ancienne aciérie - qui aura environ 800 000 pieds carrés d'espace de production et emploiera 750 personnes à plein régime." Emplois verts. Une fois que l'usine sera entièrement sur pied, dit Judkins, elle produira 50 gigawattheures de capacité de stockage chaque année.

Rien qu'en Afrique subsaharienne, 600 millions de personnes vivent sans électricité. Leur fournir une énergie sans carbone nécessitera des micro-réseaux.

Les grands réseaux de services publics centralisés sont naturellement au centre de la décarbonisation des pays développés, mais ils ne s'appliquent pas vraiment aux régions du monde où l'accès à l'électricité est encore rare. Rien qu'en Afrique subsaharienne, 600 millions de personnes vivent sans électricité, ce qui ne veut pas dire qu'elles n'en veulent pas. Fournir de l'énergie sans carbone à ces communautés nécessitera des micro-réseaux : de petits systèmes qui desservent des quartiers, des hameaux ou même plusieurs villages. Mais alors que le concept de micro-réseau est lancé depuis des années, sa pleine réalisation a été insaisissable, jusqu'à récemment.

"Ce que nous voyons est un maillage de technologies habilitantes", déclare Duncan Callaway, professeur agrégé d'énergie et de ressources à Berkeley et chercheur au Lawrence Berkeley National Laboratory.

Pour commencer, il pointe vers l'énergie solaire bon marché. "Avec la forte baisse des prix des panneaux, c'est une ressource vraiment abordable qui convient parfaitement aux pays de latitude moyenne", qui connaissent moins de saisonnalité. "En général, vous pouvez mieux répondre à la demande d'électricité avec l'énergie solaire à ces latitudes que dans les pays [plus proches de l'un ou l'autre des pôles], où il y a juste moins de soleil."

Un autre pilote est moins cher, de meilleures options de stockage, dit Callaway. Pour les micro-réseaux, les batteries lithium-ion fonctionnent bien. Et ceux-ci aussi sont devenus plus abordables. "La croissance explosive des véhicules électriques a vraiment fait avancer les choses", déclare Callaway. "Il y a dix ans, cela coûtait 1 000 dollars pour un kilowattheure de stockage. Maintenant, cela coûte moins de 100 dollars."

Enfin, dit Callaway, des technologies de "réseaux intelligents" ont été développées qui rendent les micro-réseaux, autrefois notoirement capricieux, très efficaces.

"Nous avons maintenant des systèmes de contrôle "big bucket" qui permettent une coordination fluide de la production, du stockage et de la demande d'énergie", déclare Callaway. "Cela rend ces petits réseaux à la fois peu coûteux et vraiment fiables. L'objectif est de créer des systèmes véritablement modulaires, de sorte que vous puissiez brancher divers composants dans des systèmes plus grands. Cela permettra une personnalisation et une mise à l'échelle faciles."

Plus de 150 micro-réseaux sont déjà déployés aux États-Unis, alimentant tout, des bâtiments individuels dans les grandes villes aux petits villages isolés en Alaska.

En ce qui concerne l'adoption généralisée, Callaway ne prévoit pas beaucoup de difficultés techniques. Ce sont des obstacles sociaux et politiques qui doivent être surmontés. "L'avantage des micro-réseaux est qu'ils fonctionnent bien dans les zones reculées et mal desservies et qu'ils peuvent être gérés localement. Mais dans les pays moins développés, il y a souvent des gouvernements corrompus qui veulent être coupés de n'importe quel projet. Et si c'est le cas, vous auriez un penchant inhérent pour les réseaux centralisés avec des centrales électriques de base."

C'est un défi qui doit être relevé, dit Callaway. "D'une manière ou d'une autre, la technologie des petits réseaux doit être mise sur un pied d'égalité avec l'ancien système, le grand réseau centralisé - ou il est peu probable qu'elle le fasse, même si c'est clairement le meilleur choix."

Micro-réseau ou macro-réseau, nous aurons besoin de beaucoup d'énergie propre et durable circulant dans les câbles si nous voulons simultanément soutenir une civilisation avancée et refroidir la planète. Kammen est convaincu que cela viendra en grande partie de la fusion. Mais par là, il entend la fusion sous toutes ses formes, y compris, comme indiqué, le soleil : ce réacteur massif dans le ciel qui fusionne continuellement de l'hydrogène en éléments plus lourds, libérant 3,8 x 10²6 joules d'énergie par seconde.

Mais il y a aussi ce feu follet qui intrigue les futuristes et les physiciens depuis des décennies : les réacteurs à fusion terrestre. Ceux-ci utiliseraient l'hydrogène - l'élément le plus courant dans l'univers - comme matière première pour générer des gigawattheures d'énergie bon marché, produisant de l'hélium inoffensif et inerte comme sous-produit principal. (Le tritium radioactif serait également généré, mais il a une courte demi-vie et il est consommé par le réacteur dans un processus en boucle fermée.) La technologie de fusion reste le Saint Graal de la production d'énergie propre et respectueuse de la Terre, mais c'est aussi la cible de commentaires farfelus. Le plus courant est que cela semble prometteur, mais c'est dans 20 ans. Et ça fait 20 ans que ça fait 60 ans.

Mais après une percée le 5 décembre 2022, au National Ignition Facility (NIF) du Lawrence Livermore National Laboratory, il semble maintenant hautement possible qu'un réacteur à fusion commercial soit réellement disponible dans, euh, eh bien, 20 ans. Peut-être plus tôt.

La plupart des efforts de fusion à ce jour ont impliqué des réacteurs tokamak - des chambres à vide toroïdales qui rassemblent les atomes d'hydrogène via des bobines magnétiques, les soumettant à la chaleur et à la pression jusqu'à ce qu'ils deviennent du plasma, un gaz surchauffé (comme à 150 millions de degrés Celsius) qui permet à l'hydrogène de fusionner. Cela libère de l'énergie qui est transférée sous forme de chaleur aux parois de la chambre, où elle est récoltée pour produire de la vapeur pour entraîner des turbines pour la production d'électricité.

Pour la première fois sur cette planète, autre que lors d'une explosion thermonucléaire, une réaction de fusion a été créée qui a produit plus d'énergie qu'il n'en fallait pour amorcer le processus.

Les tokamaks ont réussi à amadouer l'hydrogène pour qu'il fusionne pendant de brèves périodes - en effet, les progrès ont été constants, voire laborieux, depuis la construction de la première machine il y a 60 ans. Mais à ce jour, ils n'ont pas été en mesure d'atteindre «l'allumage» - ce point auquel une fusion soutenue se produit et plus d'énergie est produite par l'appareil qu'il n'en consomme.

Le NIF a adopté une approche différente. Les chercheurs y ont fabriqué une minuscule pastille à partir de deutérium et de tritium congelés (les deux isotopes de l'hydrogène). Ils ont ensuite placé la pastille dans une petite capsule en or connue sous le nom de hohlraum, qui à son tour était située sur un bras dans une chambre hérissée de 192 lasers. Les scientifiques ont ensuite tiré les lasers simultanément sur le hohlraum, provoquant la compression de la capsule interne. Résultat : les températures et les pressions exercées sur le mélange deutérium/tritium étaient suffisamment extrêmes pour produire une inflammation. Pour la première fois sur cette planète, autre que lors d'une explosion thermonucléaire, une réaction de fusion a été créée qui a produit plus d'énergie qu'il n'en fallait pour amorcer le processus.

Certes, le rendement soutenu était modeste. La réaction a duré moins d'un milliardième de seconde et a libéré 3,15 mégajoules d'énergie, soit un peu moins d'un kilowattheure. Pas beaucoup, en d'autres termes ; le ménage américain moyen en utilise environ 900 fois par mois. Pourtant, c'était 50% d'énergie en plus que celle dépensée par les rafales laser. Progrès! Mais voici un autre hic : alors que les faisceaux laser réels ne représentaient qu'environ deux mégajoules d'énergie, il a fallu environ 300 mégajoules pour alimenter et faire fonctionner les mécanismes qui ont déclenché les faisceaux.

Donc, il reste encore beaucoup à faire avant de mettre nos burritos surgelés au micro-ondes avec une puissance de fusion. Néanmoins, Kammen, toujours optimiste, est à peu près sûr que nous le serons bientôt.

"Compte tenu des tendances, je pense que je suis assez sûr de prédire que nous tirerons environ 70% de notre énergie de la fusion d'ici 2070", a déclaré Kammen. "La moitié de cela proviendra du soleil et l'autre moitié des centrales à fusion."

Et même si l'approche des pastilles sablées au laser du NIF est prometteuse de succès futurs, n'excluez pas les tokamaks. Kammen dit qu'il "s'attend à des annonces passionnantes sur les réacteurs tokamak très bientôt". Vous l'avez entendu ici la première fois.

La fusion solaire suivra également plusieurs voies vers une mise en œuvre plus complète.

"Il ne s'agit pas seulement de panneaux sur les toits des villes et de fermes solaires dans le paysage", dit-il. "Il y aura aussi de l'énergie solaire marine - de grands panneaux dans l'océan."

Aussi : solaire orbital. Des essais réels sont actuellement en cours à Caltech et au Jet Propulsion Laboratory, dit Kammen, pour établir de grands panneaux solaires assemblés de manière autonome (c'est-à-dire, aucun astronaute vivant n'est requis) dans l'espace. L'énergie serait transmise sous forme de micro-ondes à des collecteurs terrestres, où elle serait convertie en électricité. Cela peut soulever le spectre d'un rayon de la mort à canon lâche immolant les villes de l'orbite si quelque chose tourne mal, mais ne vous inquiétez pas, dit Kammen. "La dose de watt par mètre carré est assez faible, il n'y a donc aucun risque que quelqu'un se fasse frire s'il est touché."

Il pense également que la technologie de fusion en cours de développement pour les réacteurs terrestres aura des applications pour les voyages spatiaux. "Il y a un double angle sur la fusion qui catapulte vraiment la technologie", déclare Kammen. "Pour le meilleur ou pour le pire, il est impératif que nous colonisions le système solaire afin que notre destin en tant qu'espèce ne soit pas complètement lié à une seule planète. La propulsion par fusion sera un excellent moyen pour nous emmener sur la lune et sur Mars et au-delà, et la fusion - solaire, réacteur ou les deux - servira également de source d'alimentation de base lorsque nous y arriverons. "

La fission génère beaucoup d'énergie à partir d'un faible encombrement. Diablo Canyon, la seule centrale nucléaire de Californie, produit près de 10 % de l'électricité totale consommée dans l'État, et ce, dans un périmètre de 600 acres.

Avec tout ce remue-ménage autour de la fusion, l'autre source d'énergie "nucléaire", la fission, semble s'être estompée. C'est illusoire. La fission est encore assez chaude, pour ainsi dire, avec un nombre croissant d'anciens ennemis de la communauté environnementale qui l'adoptent maintenant - ou, du moins, la soutiennent tacitement. Les raisons sont claires. Premièrement, la fission peut générer une grande quantité d'énergie sur une petite empreinte. Diablo Canyon, la seule usine de fission commerciale en exploitation en Californie, produit près de 10 % de l'électricité consommée dans l'État et le fait dans un périmètre de 600 acres. Et du point de vue du changement climatique, les armes nucléaires sont sans égal : elles n'émettent aucun CO².

Bien sûr, les gens restent préoccupés par d'autres types d'émissions, telles que la radioactivité intense des isotopes de déchets à longue durée de vie. Et les centrales de génération plus ancienne, c'est-à-dire la plupart de celles qui fonctionnent aujourd'hui, sont susceptibles d'endommager le cœur à des degrés divers, avec des résultats catastrophiques à la Tchernobyl et à Fukushima.

Ces préoccupations sont bien ancrées, en particulier aux États-Unis, où les problèmes environnementaux, la bureaucratie réglementaire et le simple coût conspirent souvent pour bloquer les grands projets d'infrastructure dans la phase de proposition.

"Nous sommes assez mauvais pour les mégaprojets dans ce pays", déclare Rachel Slaybaugh, ancienne professeure associée en génie nucléaire à Berkeley et maintenant associée de la société de capital-risque DCVC. "D'une part, il est incroyablement facile pour eux de dépasser leur budget. Il suffit de regarder le nouveau Bay Bridge, qui a fonctionné le triple des estimations initiales."

Ce problème est aggravé pour les centrales nucléaires, compte tenu des préoccupations accrues en matière de sécurité et des réglementations et litiges qu'elles engendrent. Mais il y a eu un avantage aux obstacles imposés à l'énergie nucléaire traditionnelle, dit Slaybaugh : Par nécessité, une technologie plus efficace – et peut-être plus socialement acceptable – a été développée.

Les nouveaux réacteurs sont plus petits, certains beaucoup plus petits, que les mastodontes d'autrefois, et des projets pilotes sont en cours.

"Un bon nombre de ces conceptions sont issues de concepts de base développés dans les années 1950 ou 1960, mais leur raffinement et leur déploiement commercial sont en grande partie motivés par notre incapacité à construire de grands projets", a déclaré Slaybaugh.

Différents réacteurs ont été conçus pour différentes situations, observe Slaybaugh, utilisant divers combustibles, liquides de refroidissement et configurations. Certains réacteurs "surgénérateurs" pourraient même brûler leurs propres sous-produits, réduisant considérablement les déchets radioactifs.

« Quelle est la priorité ? » Slaybaugh demande rhétoriquement. « Économie ? Fournir de la chaleur à haute température ou équilibrer les énergies renouvelables sur le réseau ? Minimiser les déchets nucléaires ? Une combinaison de différents objectifs ? Ces nouvelles conceptions peuvent être standardisées ou personnalisées et adaptées au site et aux exigences, et toutes impliquent une ingénierie considérable pour assurer la sécurité.

Certains des réacteurs seront assez grands pour alimenter une ville ou plusieurs villes. "Et d'autres seront minuscules", dit Slaybaugh. "Ceux-ci seront parfaits pour les bases militaires éloignées ou les installations de recherche, disons l'Antarctique ou l'Arctique. Vous élimineriez plusieurs problèmes majeurs avec l'un de ces très petits réacteurs. Pensez aux difficultés logistiques liées à l'acheminement du carburant diesel vers une base arctique, sans parler de la forte pollution qu'il produit et, bien sûr, du CO² qui est émis."

La technologie de fission présente également de profonds avantages par rapport aux énergies renouvelables, dit-elle. "Il y a de réelles limites au nombre de fermes solaires et d'éoliennes que nous devrions ou même pouvons construire", observe-t-elle. "Beaucoup de matériaux sont nécessaires pour leur production, et beaucoup d'extraction est nécessaire pour obtenir les éléments nécessaires. Et ces installations ont tendance à avoir de très grandes empreintes. Je crains en fait que nous n'allions voir une forte réaction solaire et éolienne alors que les gens commencent vraiment à comprendre tous les impacts. "

Chaque source d'énergie a ses forces et ses faiblesses, poursuit Slaybaugh, "et nous devons avoir des conversations sophistiquées sur ce qu'elles sont et où chacune peut le mieux s'appliquer. En fin de compte, ma vision de la fission est qu'il s'agit d'un outil nécessaire que nous devons utiliser en conjonction avec d'autres outils disponibles pour faire le travail aussi bien et aussi rapidement que possible. Aucune solution unique ne fonctionnera pour tous les scénarios. "

À ce stade, nous savons ce que nous devons faire pour changer les choses. Mieux encore, nous avons les technologies et les techniques pour le faire. Mais nous devons les déployer.

La réduction des émissions de carbone n'est pas la solution complète au réchauffement climatique, disent les scientifiques. Pour vraiment maîtriser le problème, nous devrons également éliminer le CO² existant de l'atmosphère et le séquestrer de manière permanente dans le sol. Une option, la capture directe de l'air (DAC), est à la base d'une industrie petite mais en pleine croissance : actuellement, il y a environ 20 usines pilotes DAC en activité, capturant et séquestrant au total environ 0,01 mégatonne de CO² atmosphérique par an. Selon l'Agence internationale de l'énergie, ce stockage pourrait atteindre 60 mégatonnes par an d'ici 2030, en supposant que les usines de démonstration à grande échelle progressent rapidement, que les techniques actuelles sont affinées et que les coûts baissent à mesure que la technologie évolue.

Mais ce sont beaucoup d'hypothèses pour un bénéfice minimal. Certes, une masse de 60 mégatonnes de n'importe quoi est impressionnante. Mais du point de vue du changement climatique, 60 Mt est négligeable, étant donné que les émissions de carbone liées à l'énergie ont atteint un niveau record de plus de 36,8 milliards de tonnes en 2022. De nombreux chercheurs pensent qu'il existe de meilleures options, et nous n'avons rien à faire pour les développer car elles existent déjà. Ils pointent vers des puits de carbone naturels : les forêts, les zones humides, les prairies et, surtout, les océans. Ces systèmes naturels font partie du cycle du carbone de la Terre, qui absorbe et libère environ 100 gigatonnes de carbone par an. Un mécanisme planétaire de cette ampleur pourrait sembler plus qu'adéquat pour gérer les émissions de carbone, et il le serait, si le CO² atmosphérique ne provenait que de points d'émission naturels tels que les volcans et les évents hydrothermaux. Comme l'a récemment noté Daniel Rothman, professeur de géophysique au MIT, les sources naturelles contribuent dix fois plus de carbone à l'atmosphère que les activités humaines, mais c'est le carbone anthropique qui pousse le cycle à l'extrême. La planète ne peut pas transformer assez rapidement le carbone extra-atmosphérique dans un état terrestre stable.

Ce déficit est exacerbé par le fait que nous dégradons nos puits de carbone alors même que nous pompons plus de CO² dans le ciel.

"Les services écologiques fournis par les puits de carbone sont vraiment inestimables", déclare John Harte, professeur à la Graduate School du groupe Energy and Resources de Berkeley. Harte, qui a mené des travaux pionniers sur l'effet de « rétroaction » qu'un réchauffement climatique exerce sur les cycles naturels du carbone dans les prairies d'altitude, observe que les puits de carbone étaient mal compris il y a 35 ans.

"Mais nous savons maintenant qu'ils absorbent 18 milliards de tonnes de CO² par an. De manière réaliste, nous devrions consacrer davantage d'argent que nous consacrons au développement de la technologie de séquestration du carbone à l'amélioration des puits de carbone naturels. À tout le moins, nous devons arrêter leur dégradation. "

Le travail de Harte dans les Rocheuses du Colorado consistait à chauffer artificiellement des parcelles de terrain et à suivre les changements dans les types de végétation et les taux de séquestration du carbone. Dans les parcelles qui n'étaient pas chauffées et qui subissaient le changement climatique en temps réel, il a découvert que les fleurs sauvages dominaient, cyclant de grands volumes de carbone dans le sol pendant la courte saison de croissance alpine ; lorsque les plantes mourraient chaque automne, le taux de stockage du carbone diminuait de façon spectaculaire. Mais comme Harte a réchauffé des parcelles spécifiques sur une période de plusieurs années, les arbustes ligneux ont remplacé les plantes annuelles à fleurs plus tôt que sur les terres non chauffées. Ces plantes à croissance plus lente séquestraient le carbone à un rythme beaucoup plus lent que les fleurs sauvages.

"L'"argent", le carbone, dans le compte bancaire diminue", explique Harte. Mais après environ 100 ans, vous commencez à voir des dividendes. "Le carbone entrant dans le sol à partir de plantes ligneuses est stocké plus longtemps, de sorte que vous finissez par avoir encore du carbone dans le sol."

La bonne nouvelle : cela suggère que les puits naturels pourraient être gérés pour un stockage optimal. Mais si les émissions restent élevées, elles exerceront des pressions et finiront par submerger la capacité de séquestration des puits, annulant leur valeur.

"Si le changement climatique continue, si nous ne réduisons pas les émissions", déclare Harte, "il n'y aura aucun moyen d'en atténuer les effets".

Et vraiment, c'est le nœud de toute la question. À ce stade de la crise du changement climatique, nous savons ce que nous devons faire pour changer les choses. Mieux encore, nous avons les technologies et les techniques pour le faire. Mais nous devons les déployer. Cela signifie tout : le solaire sous toutes ses formes, des panneaux de toit aux réseaux de micro-ondes orbitaux ; parcs éoliens, tant terrestres qu'en mer ; réacteurs à fusion; réacteurs à fission; micro-réseaux ; systèmes de stockage massivement distribués. Et nous devons améliorer, et non dégrader, les systèmes naturels qui séquestrent le carbone. Nous devons planter beaucoup plus d'arbres et gérer les forêts exploitées de manière plus durable, en calculant le stockage du carbone comme un produit égal ou supérieur aux pieds-planche de bois. Et nous devons protéger le plus grand puits de carbone de tous : l'océan.

"Je suis terriblement inquiet de la tendance à l'exploitation minière des fonds marins", déclare Kammen. "C'est la moins réglementée de toutes les nouvelles frontières, certaines très grandes entreprises la poussent, et ce serait absolument dévastateur. Si nous n'arrêtons pas des activités comme ça et si nous n'utilisons pas toutes les options énergétiques durables qui sont disponibles, nous risquons l'extinction. "

Ce n'est peut-être pas une note très optimiste pour terminer, mais alors, l'optimisme ne nous mène pas loin, n'est-ce pas ? Ce qu'il nous faut maintenant, c'est du courage et de la détermination.