OAE : alcaliniser les océans pour capter le CO2 ?

Comment une réaction chimique connue depuis le XIXe siècle pourrait-elle séquestrer plusieurs gigatonnes de CO2 par an, pour mille fois moins cher que les machines à capter l'air, tout en répliquant un processus que la planète exécute déjà naturellement ? Cette question, qui ressemble à une devinette de chimiste, désigne pourtant l'une des voies les plus sérieusement étudiées de la géo-ingénierie marine : l'Ocean Alkalinity Enhancement, abrégé OAE, ou rehaussement de l'alcalinité océanique en français. Et la réponse, comme souvent dans ce domaine, oscille entre "techniquement plausible" et "scientifiquement encore très incertain".

1. Définition : ajouter des bases pour avaler du CO2#

L'OAE consiste à introduire dans l'eau de mer des substances alcalines (hydroxyde de sodium NaOH, carbonate de sodium Na2CO3, olivine broyée, calcaire pulvérisé) afin d'accélérer un puits de carbone que l'océan exploite déjà naturellement. La logique est purement chimique. Quand on ajoute de l'alcalinité, on neutralise les ions hydrogène H+ présents dans l'eau de mer, ce qui déplace l'équilibre des espèces carbonatées vers le bicarbonate HCO3- et le carbonate CO32-. Conséquence directe : la pression partielle de CO2 (pCO2) à la surface chute, et un flux net s'établit depuis l'atmosphère vers l'océan jusqu'à rééquilibrage. Le CO2 atmosphérique disparaît, transformé en bicarbonate dissous.

(Rappelons que l'océan absorbe déjà environ 25 % des émissions humaines annuelles de CO2 et près de 30 % des émissions cumulées depuis 1750, selon la NOAA et la synthèse de référence sur l'acidification océanique. L'OAE ne crée donc pas un mécanisme nouveau, elle accélère un mécanisme existant.)

La durabilité du stockage est un argument-clé. Une fois converti en bicarbonate, le carbone reste piégé dans le pool dissous pendant des échelles de temps géologiques : environ 10 000 ans selon OceanVisions et la synthèse IPCC AR6 WGIII, certains modèles évoquant même jusqu'à 100 000 ans. À comparer aux puits forestiers, vulnérables à un seul incendie, l'écart d'horizon temporel est gigantesque.

2. Le mécanisme chimique, sans équation effrayante#

En clair, cela signifie que pour chaque mole d'alcalinité ajoutée, on espère capter environ 1 mole de CO2. La théorie stoechiométrique donne des limites supérieures : 1,25 tonne de CO2 par tonne d'olivine dissoute, 1,5 mol de CO2 par mole de silicate, 0,5 mol par mole de carbonate. Mais la réalité est moins généreuse : selon une étude Copernicus parue en 2023 dans le cadre du projet OAE2023, l'efficacité observée plafonne entre 0,6 et 0,8 mole de CO2 captée par mole d'alcalinité ajoutée, plateau atteint après 3 à 4 ans (le temps que l'équilibre océan-atmosphère se stabilise).

Pour bien comprendre ce mécanisme, prenons un exemple parlant. Le weathering naturel des roches silicatées et carbonatées (l'érosion chimique qui depuis des centaines de millions d'années régule le CO2 atmosphérique) retire actuellement environ 0,5 Gt de CO2 par an, d'après le rapport NASEM 2022. L'OAE propose, à condition de broyer et disperser industriellement les bonnes roches, d'amplifier ce processus d'un ou deux ordres de grandeur. La nuance est importante ici : on ne réinvente rien, on appuie sur l'accélérateur d'un puits planétaire millénaire.

3. Pilotes industriels documentés : trois écoles, trois approches#

Le passage du laboratoire au terrain s'est accéléré entre 2023 et 2025. Trois entreprises occidentales tiennent la corde et illustrent trois philosophies techniques distinctes.

Planetary Technologies (Halifax, Canada)#

Planetary opère depuis octobre 2023 dans le port d'Halifax, en Nouvelle-Écosse, ce qu'elle revendique comme le premier projet OAE carbone-négatif au monde. La méthode utilise de l'hydroxyde de magnésium injecté dans le rejet d'une centrale électrique côtière. En novembre 2024, Planetary a livré 138 tonnes nettes de CO2 vérifiées par Isometric, achetées par Shopify (96 t) et Stripe (42 t). Le batch 2025 a porté ce volume à 625,6 tonnes, avec British Airways ajoutée à la liste des acheteurs.

Le moment clé : en 2024, le consortium Frontier Climate (Stripe, Google, Shopify, McKinsey Sustainability, Autodesk, H&M Group, Workday) a signé un contrat de 31,3 millions de dollars pour 115 211 tonnes de CO2 à livrer entre 2026 et 2030. Soit environ 270 dollars la tonne, ce qui reste très au-dessus des cibles à long terme mais place déjà l'OAE dans la même fourchette que d'autres CDR émergents. (J'ai eu la curiosité de comparer avec les coûts actuels du Direct Air Capture, autour de 715 $/t en 2023, et le rapport est éloquent : à projets équivalents, l'OAE part avec un avantage économique structurel.)

Le projet bénéficie d'une surveillance océanographique indépendante menée par l'Université Dalhousie, point important pour la crédibilité MRV (Measurement, Reporting, Verification).

Vesta (Project Vesta, Caroline du Nord)#

Vesta a choisi la voie minérale pure : disperser de l'olivine broyée dans la zone littorale. En juillet 2024, l'entreprise a déployé 8 200 tonnes d'olivine à Duck, en Caroline du Nord, pour un retrait estimé d'environ 5 000 tonnes de CO2. Vesta a obtenu pour ce projet les premiers permis standalone CDR océanique délivrés aux États-Unis, par le North Carolina Department of Environmental Quality et l'US Army Corps of Engineers. L'entreprise projette publiquement un coût inférieur à 100 $/t d'ici la fin de la décennie.

Ebb Carbon (Port Angeles, Washington)#

Ebb Carbon, fondée en 2020, joue la carte électrochimique. Sa technologie d'électrodialyse bipolaire (BPED) sépare les ions acides et basiques d'une saumure de dessalement, permettant d'injecter sélectivement la fraction alcaline dans l'océan. Le pilote tourne au Pacific Northwest National Laboratory de Sequim (Washington). Côté contrats : Microsoft a signé pour 350 000 tonnes de CO2 sur 10 ans, et Google a ajouté un accord pour 3 500 tonnes en décembre 2025.

Et la première expérimentation autorisée par l'EPA#

En août 2025, l'agence américaine EPA a autorisé pour la première fois un essai OAE en milieu ouvert, mené dans le Wilkinson Basin (golfe du Maine) par le Woods Hole Oceanographic Institution (WHOI). Le protocole : NaOH pur additionné de rhodamine comme traceur, dispersé pendant 6 heures depuis 3 navires, suivi pendant 5 jours par 4 véhicules sous-marins autonomes et observation satellitaire. Conclusion publiée : aucun impact biologique détecté, et la captation atmosphérique attendue a bien eu lieu.

4. Controverses scientifiques : Bach 2019, Bach 2024, et la question MRV#

C'est là que la prudence intellectuelle s'impose. L'OAE n'est pas l'option miracle que les communiqués de presse suggèrent parfois.

L'article fondateur sur les risques pélagiques est celui de Lennart T. Bach, Sophie J. Gill, Rosalind E. M. Rickaby, Sue Gore et Phil Renforth, publié dans Frontiers in Climate le 11 octobre 2019 (DOI 10.3389/fclim.2019.00007). Les auteurs y dressent une cartographie systématique des risques pour les écosystèmes pélagiques marins : modifications de pH local, libération de métaux traces, perturbation des communautés phytoplanctoniques, effets cumulatifs encore mal caractérisés.

Bach a remis le couvert en 2024 avec un papier important paru dans Biogeosciences (DOI 10.5194/bg-21-261-2024). Il y démontre un problème d'additionnalité troublant : l'alcalinité ajoutée sature localement le milieu en carbonate de calcium, ce qui supprime la dissolution naturelle des sédiments carbonatés sources d'alcalinité endogène. Conséquence : le gain net n'est pas la somme arithmétique attendue, mais quelque chose de structurellement inférieur. Pas nul, mais à révision à la baisse. (Honnêtement, c'est le genre de subtilité qui change la donne économique d'un projet, et qui n'apparaît pas dans la brochure marketing. Un de mes anciens étudiants travaillant sur la modélisation des cycles biogéochimiques m'a confié que ce papier avait littéralement refondu son protocole de thèse.)

Côté toxicité, l'olivine pose un problème spécifique. Sa dissolution relâche du nickel. Une étude en microcosme côtier menée en Tasmanie (Biogeosciences 21, 2335-2354, 2024) a mesuré une concentration de 37 nmol/L de Ni dans le milieu expérimental. À comparer au seuil PNEC (Predicted No Effect Concentration) marine chronique de 0,35 µmol/L, soit 20,9 µg/L, retenu pour la toxicité chronique du nickel marin (Biogeosciences 21, 761-774, 2024). On reste sous le seuil, mais l'IC50 de la diatomée Thalassiosira weissflogii (concentration entraînant 50 % d'inhibition) est de 63,9 µmol/L de Ni : la marge entre dose tolérable et dose toxique pour certaines espèces sensibles n'est pas immense, surtout en cas de dosage continu sur des décennies.

Le talon d'Achille opérationnel reste le MRV. Selon la synthèse Copernicus OAE2023 (article 12, 2023), la quantification du carbone effectivement retiré par OAE est impossible par observations seules en milieu ouvert : la variabilité naturelle de la pCO2 et de l'alcalinité est trop élevée, le temps d'équilibration entre océan et atmosphère s'étale sur plusieurs mois. Il faut combiner mesures de terrain et simulations numériques. Une revue indépendante publiée en novembre 2025 par la Carbon to Sea Initiative sur les premiers crédits Planetary identifie 5 lacunes : dissolution in-water insuffisamment documentée, validation des modèles à renforcer, incertitudes non harmonisées, absence de suivi plancton dans le protocole, accessibilité des données à améliorer. Rien de rédhibitoire, mais le chantier MRV est loin d'être bouclé.

5. Cadre juridique : le Protocole de Londres en suspens#

Pour bien comprendre où en est la régulation, il faut remonter au Protocole de Londres de 1996 (à la Convention de 1972 sur la prévention de la pollution marine par immersion). En 2013, sa 44e session a adopté la résolution LP.4(8), datée du 18 octobre 2013, qui amende le Protocole pour couvrir explicitement la géo-ingénierie marine. C'est le seul instrument international à viser cette catégorie d'activités.

Le hic : cette résolution n'est pas encore entrée en vigueur, faute de ratifications suffisantes. Selon le blog Climate Law de Columbia Law School (mise à jour octobre 2024), seuls 6 pays sur 55 parties au Protocole ont ratifié l'amendement : Estonie, Finlande, Allemagne, Pays-Bas, Norvège et Royaume-Uni. Or il faut une ratification par les deux tiers des parties, soit environ 37. L'Afrique du Sud et la Suisse envisagent de ratifier, ce qui resterait très en deçà du seuil. En l'état, l'OAE évolue dans un quasi-vide juridique international.

À noter que dans l'annexe 4 du Protocole (la liste des activités explicitement encadrées), seule la fertilisation ferrugineuse des océans (ocean iron fertilization) est actuellement listée. L'OAE est éligible à un futur listing selon le Legal Intersessional Correspondence Group, mais ce listing n'a pas eu lieu. Une déclaration politique adoptée en 2023 par les parties au Protocole sur la géo-ingénierie marine considère que 4 techniques (dont l'OAE) présentent des risques potentiellement "widespread, long-lasting or severe", et recommande que tout déploiement hors recherche scientifique légitime soit déféré. Recommandation, pas obligation : la nuance juridique pèse lourd.

6. Ce que les chiffres disent du potentiel#

Le rapport NASEM 2022 (titre exact : "A Research Strategy for Ocean-based Carbon Dioxide Removal and Sequestration", DOI 10.17226/26278, présidé par Scott C. Doney, National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine) estime le potentiel global de séquestration par les approches d'ocean liming (chaux/quicklime) entre 1,5 et 3,3 Gt CO2/an, à un coût de 64 à 120 $/t CO2. La synthèse Copernicus OAE2023 va plus haut sur le potentiel théorique : de 3 à 30 Gt CO2/an. L'IPCC AR6 WGIII (chapitre 12) évoque même, à très long terme et selon les simulations les plus optimistes, jusqu'à 27 PgC/an d'ici 2100, soit environ 99 Gt CO2/an. (À mettre en regard d'un CDR mondial actuel estimé à 2 Gt CO2/an, quasi exclusivement par forêts et terres : il faut multiplier par mille en 25 ans pour tenir les trajectoires 1,5 °C.)

Côté coûts, la réalité 2024-2026 est plus modeste que les promesses : Planetary livre à 270 $/t (deal Frontier), la moyenne industrielle OAE actuelle tourne autour de 850 $/t, et la cible long terme se situe entre 50 et 160 $/t selon NOAA et NASEM. À comparer au reboisement (12 à 50 $/t) et au DAC (400 à 1 000 $/t projeté pour 2030), l'OAE occupe un créneau intermédiaire, sous réserve que les promesses techniques se confirment à l'échelle.

7. Une distinction de fond avec la géo-ingénierie solaire#

L'amalgame est fréquent dans la presse généraliste : OAE et géo-ingénierie solaire (SRM) seraient deux variantes du même geste prométhéen. C'est faux, et la distinction structure tout le débat éthique.

L'OAE relève du Carbon Dioxide Removal (CDR) : on retire physiquement le CO2 de l'atmosphère, on traite la cause du forçage radiatif. La SRM relève du Solar Radiation Management : on réfléchit le rayonnement solaire, on traite le symptôme sans toucher au stock de CO2. Les deux sont de la géo-ingénierie climatique, mais leurs mécanismes, leurs réversibilités et leurs profils de risque diffèrent radicalement. L'EPA américaine le formule clairement dans sa fiche sur la géo-ingénierie. Confondre les deux, c'est ne rien comprendre au débat.

L'OAE possède aussi un co-bénéfice théorique sur l'acidification océanique : en relevant localement le pH, elle pourrait offrir un répit aux organismes calcifiants (coraux, mollusques) dont les coquilles se dissolvent sous l'effet de la baisse de 0,1 unité pH constatée depuis l'ère préindustrielle, équivalente à une augmentation de 26 à 30 % de la concentration en ions H+. À nuancer toutefois : l'effet bénéfique reste local, et la perturbation chimique pourrait avoir d'autres conséquences sur les écosystèmes pélagiques (cf. Bach 2019), en plus d'interagir avec d'autres dynamiques comme l'assombrissement des océans déjà documenté.

Ce qu'il faut retenir#

L'OAE n'est ni un mirage, ni une solution prête à l'emploi. C'est une famille de techniques crédibles, encore en phase pilote, avec un horizon de stockage géologique séduisant (10 000 à 100 000 ans) et un coût qui pourrait devenir compétitif. Les premiers crédits vérifiés existent (Planetary, novembre 2024). La science avance vite mais soulève régulièrement des objections sérieuses (additionnalité Bach 2024, toxicité nickel, MRV en chantier). Le cadre juridique reste suspendu à une ratification qui ne vient pas.

Pour le décideur public, l'arbitrage est lisible : pas de déploiement massif tant que le MRV n'est pas robuste, pas de transfert d'effort depuis la décarbonation, et un soutien public à la recherche sous gouvernance internationale (idéalement via le Protocole de Londres une fois entré en vigueur). L'OAE n'est pas une licence pour continuer à émettre, c'est éventuellement un outil de complément à très long terme, parmi d'autres formes de retraits documentés dans les cadres européens sur les retraits carbone. À surveiller comme un dossier scientifique en évolution rapide, pas comme une promesse à signer aujourd'hui.