Nous avons trouvé une source cachée de gaz à effet de serre – la matière organique dans les eaux souterraines

La terre sèche n’est pas vraiment sèche. Il est saturé de très vastes volumes d’eau souterraine, cachés dans les espaces de la terre sur lesquels nous marchons. Combien? Des estimations récentes l’évaluent à près de deux billions de piscines olympiques d’eau stockées dans les 10 km supérieurs de la croûte continentale.

Les eaux souterraines nous ont été extrêmement bénéfiques pour une utilisation dans l’agriculture ou comme eau potable. À mesure que le monde se réchauffe et que les cours d’eau s’assèchent, cette extraction ne fera qu’augmenter. Mais il y a un problème caché. Nous avions l’habitude de penser que la matière organique des eaux souterraines ne réagissait pas lorsqu’elle était soulevée. Malheureusement, l’inverse est vrai. Notre nouvelle recherche publiée dans Nature Communications a révélé que lorsque l’eau souterraine – en particulier du plus profond – est pompée vers la surface, elle apporte avec elle de la matière organique dissoute conservée depuis longtemps. Une fois que la lumière du soleil et l’oxygène ont atteint cette matière, elle peut facilement se transformer en dioxyde de carbone.

Malheureusement, cela signifie que les eaux souterraines sont susceptibles d’être une autre source de gaz à effet de serre qui réchauffent la planète et qui ne sont pas incluses dans nos budgets carbone. Large comment? Nous estimons jusqu’à la même quantité de carbone organique dissous que celle pompée par le fleuve Congo chaque année, le deuxième plus important au monde en volume.

Ce problème est appelé à s’aggraver, car la surextraction des eaux souterraines accessibles nous oblige à rechercher les eaux plus profondes, qui contiennent beaucoup plus de cette matière organique productrice de gaz à effet de serre. Nous devons inclure cette source inattendue de gaz à effet de serre dans nos budgets carbone.

L’agriculture australienne dépend fortement des eaux souterraines pompées dans certaines régions.
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Alors, comment les eaux souterraines peuvent-elles être une source de gaz à effet de serre ?

L’eau souterraine peut rester souterraine pendant des millions d’années, sa composition chimique étant basée sur les roches ou la terre qui l’entoure. Pendant ce temps, la matière organique dissoute se dégrade très lentement. C’est parce qu’il fait sombre là-bas et qu’il n’y a aucun moyen de reconstituer l’oxygène qui serait normalement dissous dans l’eau depuis l’atmosphère.



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Nos forages et nos pompes sont une voie par laquelle l’eau souterraine entre dans la lumière du jour et dans l’air. Mais à l’heure actuelle, les flux naturels comptent pour beaucoup plus. Chaque jour, les eaux souterraines s’écoulent des côtes du monde à un rythme 13 fois supérieur à celui du port de Sydney. En revanche, tous les forages du monde pompent environ cinq ports de Sydney par jour. (L’unité de mesure australienne, un Sydharb, représente 500 gigalitres).

Pour comprendre ce qui se passe lorsque cette ancienne eau émerge, nous avons collecté certaines des plus anciennes matières organiques dissoutes dans les eaux souterraines profondes analysées à ce jour. Cette matière organique était dissoute dans les eaux souterraines depuis plus de 25 000 ans.

Nous avons constaté qu’une exposition à long terme à des environnements d’eaux souterraines profondes sombres et appauvries en oxygène signifiait la préservation de molécules qui étaient généralement décomposées par la lumière du soleil ou des microbes producteurs de gaz à effet de serre lorsqu’elles étaient exposées à l’oxygène.

Les molécules contenant du carbone, de l’oxygène et de l’hydrogène constituent la matière organique dissoute dans les eaux souterraines. Certaines de ces molécules peuvent être décomposées par des micro-organismes, tandis que la lumière du soleil suffit pour que d’autres se transforment en nouvelles molécules ou se transforment en dioxyde de carbone.

À l’aide d’estimations mondiales de la matière dissoute dans les eaux souterraines, nous avons estimé la quantité qui était ramenée à la surface par les forages ou qui s’écoulait vers la mer. Chaque année, cela représente environ 12,8 millions de tonnes.

Figure montrant la façon dont le carbone sort des eaux souterraines
Lorsque les eaux souterraines s’écoulent vers les océans ou sont extraites des forages, la matière organique de l’eau est exposée à la lumière du soleil et à l’oxygène.
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Qu’est-ce que cela signifie pour notre budget carbone ?

Maintenant que nous savons que les eaux souterraines sont une source de carbone, nous devons en tenir compte dans notre façon de faire face au changement climatique. Pour prédire avec précision les futurs scénarios de changement climatique et la vitesse à laquelle nous devons nous déplacer, nous devons connaître toutes les sources et les voies d’élimination du carbone vers et depuis l’atmosphère.



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À l’heure actuelle, les eaux souterraines en tant que source de carbone sont ignorées dans les estimations du bilan mondial du carbone. Cela doit changer, d’autant plus que nous savons que les eaux souterraines seront utilisées dans des volumes toujours plus importants à l’avenir à mesure que les cours d’eau et les lacs commenceront à s’assécher en raison du changement climatique.

C’est d’autant plus urgent que la population australienne devrait atteindre près de 40 millions d’habitants au cours des 40 prochaines années. Soutenir cette population croissante signifie plus d’eau souterraine pour l’agriculture, l’industrie et l’usage domestique.

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Les puits s’assèchent dans certaines régions où les eaux souterraines sont fortement tributaires.
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Malgré les vastes volumes d’eau souterraine dans la croûte terrestre, la majeure partie est très difficile à extraire. De nombreux bassins artésiens proches de la surface sont déjà exploités et, dans de nombreux endroits, la surexploitation des eaux souterraines est un réel problème. Les puits s’assèchent déjà dans certaines zones agricoles.

Au fur et à mesure que l’eau facile s’épuise, nous pouvons être obligés de continuer à forer pour extraire de l’eau plus profonde et plus ancienne. Ces eaux anciennes contiennent davantage de molécules organiques qui peuvent se transformer en dioxyde de carbone une fois que nous les élevons. Pour nous, cela suggère que les eaux souterraines en tant que source de carbone sont appelées à croître et que nous devons commencer à les inclure dans les budgets carbone.

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