La géoingénierie est l'ingénierie environnementale à l'échelle de la planète, particulièrement l'ingénierie visant à contrebalancer les effets annexes non désirés des autres activités humaines. Le terme a habituellement été appliqué aux propositions pour limiter l'impact climatique des émissions industrielles de CO2 par des mesures compensatoires comme la construction d'écrans solaires dans l'espace. L'échelle et le dessein sont au centre de la signification du mot géoingénierie comme le démontrent les exemples suivants. Premièrement, le dessein sans l'ampleur: le jardinage ornemental est une manipulation intentionnelle de l'environnement pour s'adapter au désir de l'homme, cependant ce n'est pas de la géoingénierie parce que ni l'effet intentionnel ni celui réalisé ne sont de grande ampleur. Deuxièmement, l'ampleur sans le dessein: les émissions anthropogéniques de CO2 changeront le climat global, cependant ce n'est pas de la géoingénierie parce qu'elles sont un effet annexe de l'utilisation de combustibles fossiles pour produire de l'énergie.

La distinction entre la géoingénierie et les réponses plus conventionnelles au problème CO2-climat est floue.
La géoingénierie est devenue une étiquette pour des propositions technologiquement trop ambitieuses qui sont omises des considérations sérieuses de l'estimation du climat. Par exemple, peu objecteraient à placer cette étiquette sur les deux premiers exemples ci-dessous, mais aucune de ces propositions n'est sérieusement considérée par les décideurs politiques en ce qui concerne le climat. Inversement, les deux exemples suivants reçoivent une attention sérieuse mais peu les appelleraient géoingénierie.

Propositions de géoingénierie

Améliorer les puits océaniques
Concept: fertiliser la "pompe biologique" pourrait améliorer le flux de carbone océanique qui maintient le déséquilibre de la concentration de CO2 entre l'atmosphère et le fond de l'océan. Alors que l'utilisation d'azote et de phosphore a été proposée, la fertilisation par le fer est la possibilité essentielle parce que le rapport entre la quantité de fer et la fixation du carbone est très grand (environ 1/104 pour le fer et 1/16 pour l'azote).
Statut: les expériences de fertilisation par le fer ont produit une augmentation nette de la productivité océanique et des études ont montré que la productivité biologique était limitée par le fer dans des zones importantes. Bien que l'amélioration de la productivité de surface soit possible, accroître le flux de carbone dans l'océan profond est fortement incertain - les modèles suggèrent que même si la fertilisation par le fer était utilisée à la plus grande échelle possible, le flux de carbone n'excéderait pas environ 1Gt C/an (1 milliard de tonnes de carbone par an). Et les problèmes sont nombreux, car la fertilisation par le fer pourrait produire une anoxie (réduction du taux d'oxygène au niveau des cellules ou tissus vivants) dans de larges portions des profondeurs de l'océan.

Faire écran à une certaine quantité de lumière solaire
Concept: le réchauffement dû aux gaz à effet de serre anthropogéniques peut être contré en déployant des systèmes dans la stratosphère ou dans l'espace qui éparpillent la lumière solaire loin de la terre. Les éparpilleurs stratosphériques sont bien moins chers mais impliquent des risques pour la chimie de la stratosphère; les systèmes spatiaux offrent une altération coûteuse mais propre de la constant solaire.
Statut: les analyses ont montré qu'il était possible de réduire de façon très importante la masse nécessaire et donc le coût des deux systèmes d'éparpillement. Il a longtemps été suggéré que les changements de la constante solaire compenseraient seulement faiblement les effets climatiques de l'augmentation de CO2, même si la température de surface était précisément contrôlée. Mais un modèle climatique récent indique que la réduction de la luminosité solaire pourrait compenser l'augmentation du CO2 avec une fidélité remarquable.

Cas ambiguës

Amélioration des puits terrestres
Concept: étant donné le contrôle humain substantiel de la biosphère terrestre, les flux naturels importants de carbone entre l'atmosphère et la biosphère terrestre fournissent un levier puissant pour manipuler le CO2 atmosphérique. Un grand nombre de méthodes ont été proposées pour exploiter cet effet de levier incluant la reforestation et la séquestration dans les sols cultivés grâce aux méthodes sans labourage ou aux modifications génétiques des cultivars pour améliorer leur contenu en lignine.
Est ce de la géoingénierie? L'amélioration des puits terrestres a été considérée comme écologique et technologiquement simple en net contraste avec la géoingénierie. L'idée a recueilli un large soutien dans l'industrie et parmi les organisations environnementales. Cependant, si implémentée à l'échelle nécessaire pour capturer une fraction significative des émissions, la séquestration terrestre ressemblerait à de l'ingénierie environnementale à l'échelle de la planète et pourrait bien nécessiter des méthodes de haute technologie telles que la modification génétique des cultures. Le traitement divergent des puits terrestres et océaniques illustre les inconsistances qui imprègnent les discussions de l'ingénierie de la planète.

Séquestration du CO2
Concept: nous pourrions utiliser des énergies fossiles sans émissions de CO2 en capturant d'abord le carbone contenu dans les combustibles fossiles tout en générant des produits énergétiques sans carbone comme de l'électricité et de l'hydrogène et en séquestrant le CO2 résultant dans des formations géologiques ou dans l'océan.
Est ce de la géoingénierie? Le terme géoingénierie a été forgé dans les années 70 pour décrire l'injection du CO2 des centrales électriques au fond des océans. Malgré cette étymologie, on ne sait pas si la capture et la séquestration sont bien classifiées comme de la géoingénierie. C'est certainement une réparation technique ultime, mais (sans doute) l'injection dans des réservoirs géologiques ressemble plus aux technologies conventionnelles d'atténuation de la pollution qu'à de la géoingénierie, parce qu'elle limite l'émission de CO2 dans la biosphère plutôt que de compenser les émissions après qu'elles se produisent. Dit simplement; si la séquestration géologique est une solution ultime alors la séquestration biologique est encore au delà.

Commentaire
La croissance des sciences de la terre après la guerre a été alimentée, en partie, par un effort pour quantifier les insultes environnementales afin d'apporter des arguments pour leur réduction. Cependant, paradoxalement, la connaissance acquise nous permet de plus en plus d'avoir une influence qui pourrait être utilisée pour manipuler délibérément les processus environnementaux à l'échelle de la planète. La manipulation du flux solaire utilisant des éparpilleurs stratosphériques est peut être le meilleur exemple de cette influence: nous pourrions réduire l'ensoleillement de plusieurs pourcents - probablement suffisant pour amorcer une période glaciaire - pour un coût annuel inférieur à 0.01% de l'économie mondiale. Comme remèdes pour le problème CO2-climat, tous les projets de géoingénierie ont de sérieuses failles. Néanmoins, je juge probable que ce siècle verra de réels débats sur la manipulation délibérée à l'échelle planétaire - et peut être sa mise en application.