À l’heure de la révolution écologique, certaines innovations font l’unanimité. C’est le cas de l’énergie solaire, qui depuis quelques décennies fait figure de (très) bonne élève et conquiert industriels, collectivités et particuliers à vitesse grand V. Mais cette capacité à produire de l’énergie à partir du soleil est tout sauf une découverte ! Eh oui cette innovation qui n’en est pas vraiment une s’inspire d’un phénomène naturel vieux comme le monde : la photosynthèse. Aujourd’hui Résonances vous dit tout sur cette activité bioénergétique autogérée par Dame Nature.

La photosynthèse, c’est la capacité unique qu’ont les plantes à utiliser comme carburant l’énergie électromagnétique de la lumière pour fabriquer de la matière organique, à partir d’eau, de gaz carbonique et d’éléments minéraux (dont l’azote). C’est ce qui leur permet d’être autonomes en quelque sorte. Et au passage de faire une BA très utile pour notre planète car la photosynthèse capte du gaz carbonique dans l’atmosphère et le transforme en oxygène. Plus fort encore, elle préserve la couche d’ozone en captant la majeure partie du rayonnement UV solaire. Bref, la photosynthèse, c’est le phénomène 100% naturel, à énergie solaire, grâce auquel les végétaux peuvent pousser et sans lequel l’écrasante majorité des sources de vie de notre planète ne pourrait pas respirer. Rien que ça !

Mais comment ça marche ? Zoomons ensemble pour découvrir le processus intracellulaire qui se déroule au niveau des feuilles. Au cœur des cellules végétales, les plantes possèdent des petites usines, les chloroplastes, composées de chlorophylle et d’ADN. La chlorophylle qui confère la couleur verte aux plantes capte le rayonnement solaire et le transforme en énergie qui assure ensuite les événements primaires de la photosynthèse.

Le terme photosynthèse aurait été utilisé pour la première fois par les chercheurs W. Pfeffer et Charles Barnes au 19ème siècle, mais ce phénomène est étudié depuis bien longtemps et la communauté scientifique le surveille comme le lait sur le feu, au vu de son importance capitale.

Ce phénomène massif de recyclage et de production est d’autant plus puissant que les surfaces de captation d’énergie solaire (surfaces agricoles cultivées, forêts, prairies, …) sont importantes. A chaque échelle cartographique (parcelle, territoire, pays, planète), plus la couverture végétale du sol est grande, plus la captation de l’énergie solaire, de CO2, l’activité photosynthétique et la production de biomasse sont fortes. Ainsi tous les ans, c’est près de 110 à 120 milliards de tonnes de carbone de biomasse qui sont photosynthétisées. A l’échelle planétaire le flux d’énergie capté par la photosynthèse est immense : peut-être 8 à 10 fois plus élevé que la consommation énergétique moyenne mondiale par an ! Cependant, le potentiel énergétique du soleil est peu exploité, et les végétaux récupèrent très peu de cette énergie, environ un millième.

Mais est-ce que les bouleversements climatiques actuels impactent la photosynthèse ? Celle-ci est-elle à bout de souffle alors que la concentration de CO2 dans notre atmosphère a augmenté de 30% en un siècle ? Bonne nouvelle : en utilisant le « modèle cable² », des chercheurs¹ suggèrent que la photosynthèse globale augmenterait dans la même proportion que la hausse de CO₂ atmosphérique. Cette même concentration permettrait aux plantes d’accroître la surface de leurs feuilles et de ce fait de capter encore plus de CO₂. Résultat, la végétation à l’échelle mondiale contribue à réduire le surplus de CO₂ émis, et donc les effets néfastes induits sur le réchauffement climatique ! Mieux encore, la photosynthèse permettrait de réduire la concentration de gaz à effet de serre grâce à la fonction puits de carbone des plantes, stratégique pour fabriquer la biomasse. Ainsi, comme nous vous l’expliquions déjà ici , les grandes cultures produites en France captent de l’ordre de 5 à 8 fois plus de CO₂ qu’il n’en est émis pour les produire, et plus la productivité augmente, plus la culture capte du carbone qui peut en partie être stocké dans les sols. Voilà comment certaines cultures peuvent se vanter d’excellents bilans carbone! En effet, la captation maximale du gaz carbonique par la photosynthèse est obtenue par une biomasse élevée à l’hectare (production principale, couverture intégrale du sol …).

Ainsi, l’analyse du cycle de vie d’une culture de blé à bon potentiel conduite en production raisonnée des intrants montre que celle-ci capte 7 à 8 fois plus de CO2 de l’air que n’en émettent l’ensemble des facteurs de production nécessaires à son obtention (fabrication et usages des matériels, des engrais, du carburant…). Dans ce sens, des travaux de recherche sont conduits pour améliorer l’efficacité photosynthétique des plantes et permettre ainsi d’accroitre la production de biomasse végétale tout en réduisant l’utilisation des ressources majeures : la terre, l’eau, l’azote et autres minéraux. Attention toutefois, tout n’est pas rose dans le monde de l’énergie verte. Les scientifiques préviennent que les bouleversements climatiques (vagues de chaleur, sécheresse, ouragans…) de plus en plus fréquents, créent des stress considérables pour la végétation terrestre et perturbent leur croissance.

(1) chercheurs de l’Inra, de l’Université australienne de James Cook et de la Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO)

(2) Cable : Community Atmosphere Biosphere Land Exchange, modèle développé par le CSIRO et l’Inra