Exploiter la biomasse à des fins énergétiques tout en capturant et séquestrant le carbone, telle est la promesse des technologies BECCS (Bioenergy with carbon capture and storage). Alors que le bois de chauffage ne permet de stocker du CO₂ qu'au cours de la vie de l'arbre, ces technologies piègeraient durablement le carbone dans des formations géologiques et donc, produiraient des « émissions de carbone négatives ». Un levier pour espérer faire un jour basculer le bilan carbone des activités humaines dans le vert…

Les BECCS restent cependant controversées en raison des besoins en eau et en nutriments pour produire la biomasse, et du risque que ces cultures occupent des terres arables ou soient établies sur des forêts, causant des pertes de carbone. Il est donc important d'étudier tous les aspects de leur impact sur le climat.

Remplacer des cultures de plantes annuelles par des cultures bioénergétiques n'est pas neutre vis-à-vis des propriétés biophysiques de la surface terrestre. Un retour d'expérience aux États-Unis semble montrer des effets nets de refroidissement régional mais le bilan de telles cultures reste flou à l'échelle mondiale. Plusieurs facteurs influencent le bilan énergétique de la surface terrestre :

• des couleurs plus claires favorisent la réflectivité du rayonnement solaire (albédo) ;
• l'eau évaporée au niveau du sol et « transpirée » par les plantes (évapotranspiration) a un effet refroidissant dans les basses couches de l'atmosphère ;
• un changements de couverture des terres joue sur la résistance aérodynamique au transfert de chaleur vers l'atmosphère.

Tous ces changements impactent le climat et modifient la température de l'air à l'échelle locale et régionale.

En utilisant un modèle couplé atmosphère-terre, une équipe internationale a simulé les effets biophysiques de technologies BECCS sur la base de quatre types de cultures bioénergétiques ligno-cellulosiques :

• l'eucalyptus,
• le peuplier et le saule,
• le miscanthus (ou herbe à éléphant qui peut atteindre une hauteur de 4 mètres),
• le panic érigé  (ou millet vivace qui peut atteindre une hauteur de 1,30 mètre).

Leurs résultats montrent que dans un scénario où les cultures bioénergétiques BECCS occupent 3,8 % de la surface terrestre mondiale – une valeur comparable à celles retenues pour les scénarios socio-économiques utilisant les BECCS pour contenir le réchauffement en dessous de 2°C – la température moyenne mondiale de l'air diminue de 0,03 à 0,08℃, mais avec de forts contrastes régionaux.

Les cultures bioénergétiques ligneuses induisent des effets de refroidissement plus forts que les cultures herbacées en raison de leur taux d'évapotranspiration plus important et de leur résistance aérodynamique plus faible.

À l'échelle continentale, les changements de température de l'air ne sont pas proportionnels à la surface cultivée. Des tests de sensibilité montrent que l'effet refroidissant est garanti pour l'eucalyptus mais plus incertain pour le millet vivace.

Cette étude indique l'importance des effets biophysiques des cultures bioénergétiques, qui doivent être pris en compte lors de l'évaluation de la capacité d'atténuation climatique des technologies BECCS.