L'hydroélectricité fait l'objet de controverses depuis le début des années 2000. Présentée initialement comme une solution pour lutter contre le changement climatique, elle a vu sa réputation entachée en 2005 lorsque des chercheurs ont révélé que les barrages émettent d'énormes quantités de gaz à effet de serre.
Les murs des barrages ralentissent le débit des rivières, créant des bassins d'eau stagnante. Avec le temps, la matière organique – biomasse algale, plantes aquatiques – s'accumule, se décompose et sombre dans des zones anoxiques, favorisant la production de méthane.
Ce méthane est libéré via les surfaces des réservoirs et les turbines. Il représente environ 80 % des émissions de gaz à effet de serre des barrages, avec un pic durant la première décennie de leur vie. Le méthane persiste 12 ans dans l'atmosphère et est au moins 25 fois plus puissant que le CO₂. Selon les experts, au moins 10 % des barrages mondiaux émettent autant de GES par unité d'énergie que les centrales au charbon ; dans le bassin amazonien, certains sont jusqu'à dix fois plus émissifs.
Malgré cela, la pression pour de nouveaux barrages persiste en Amazonie brésilienne et dans l'Himalaya. « À la lumière de ce boom attendu, il est essentiel de déterminer si les futurs barrages produiront une énergie à faible émission de carbone », soulignent des chercheurs internationaux dans une étude de Nature Communications (2019).
Pour identifier des sites écologiquement viables, l'équipe de 2019 a utilisé un modèle informatique basé sur l'intelligence artificielle (IA). Les barrages de plaine au Brésil génèrent de grandes surfaces de réservoir, donc des émissions élevées. L'Amazonie brésilienne concentre les sites les plus émissifs, contrairement aux zones montagneuses de Bolivie, d'Équateur et de Pérou, où altitude et topographie escarpée réduisent l'intensité carbone.
351 nouveaux sites sont proposés en Amazonie, qui compte déjà 158 barrages. Les chercheurs exploitent l'IA pour minimiser les impacts.
Dans une étude récente publiée dans Science, une équipe a remodelé le bassin amazonien via l'IA. Une expansion non coordonnée cause des pertes écosystémiques ; des choix optimisés pourraient quadrupler la production énergétique.
« L'IA est utilisée par Wall Street, les réseaux sociaux... Pourquoi pas pour la durabilité ? », déclare Carla Gomes, informaticienne à l'Université Cornell et auteure principale.
Les critères incluent débit fluvial, connectivité, émissions de GES, biodiversité piscicole et transport de sédiments. Des politiques basées sur ces données sont cruciales, tout comme des solutions pour les barrages existants, comme l'extraction de méthane.
Extraire le méthane des réservoirs pour produire de l'énergie n'est pas nouveau. Au lac Kivu (Afrique de l'Est), 60 km³ de méthane sont extraits pour alimenter la centrale KivuWatt au Rwanda.
Maciej Bartosiewicz, géophysicien à l'Académie polonaise des sciences, propose des zéolithes – absorbants minéraux bon marché – couplées à du charbon actif, déployables au fond des réservoirs. Dans Environmental Science & Technology, ils modélisent ce système.
Les eaux douces ont des concentrations faibles, rendant l'extraction coûteuse jusqu'ici. Les zéolithes offrent une solution viable : une membrane gazéifie, les zéolithes capturent le méthane après élimination du CO₂. Un pompage boosterait le rendement.
Cependant, cela perturbe les bactéries méthanotrophes, base de la chaîne trophique. Les écosystèmes s'autorégulent, tempère Bartosiewicz.
« Nous devons innover en énergies renouvelables. Extraire 5 % d'énergie du méthane boosterait les quotas renouvelables, même si ce n'est pas universel », conclut-il.
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