On imagine souvent le carbone comme un gaz circulant entre l’atmosphère, les océans et les forêts. Pourtant, une part décisive de son destin se joue dans les profondeurs, là où une plaque océanique plonge sous une autre : les zones de subduction. Une étude récente menée au Costa Rica éclaire ce processus d’une manière inattendue.

En analysant les isotopes de l’hélium et du carbone présents dans des sources profondes situées dans l’avant-arc d’une zone de subduction, les chercheurs ont voulu déterminer ce que devient le CO₂ transporté vers l’intérieur de la Terre. On pensait qu’une fraction importante de ce carbone poursuivait sa descente vers le manteau profond. Les résultats racontent une autre histoire : environ 91 % du carbone libéré sous cette région est piégé dans la croûte sous forme de calcite, donc transformé en roche. Environ 3 % supplémentaires sont incorporés dans la biomasse par des microbes chimioautotrophes. Au total, jusqu’à 19 % de carbone en moins que prévu serait réellement transféré vers le manteau profond.

Autrement dit, la Terre pratique déjà une forme naturelle de capture et de stockage du carbone par minéralisation. Le CO₂ n’est pas seulement temporairement retenu : il est chimiquement transformé en carbonate solide, stable sur des échelles de temps géologiques.

Ce constat trouve un écho surprenant en Islande. Le projet Carbfix, en collaboration avec la centrale géothermique Hellisheiði Power Station, repose sur le même principe. Le CO₂ capté est dissous dans l’eau puis injecté dans des roches basaltiques profondes. Le basalte, riche en calcium et magnésium, réagit avec le CO₂ pour former des carbonates solides. Là où la nature agit lentement dans les zones de subduction, la technologie tente d’accélérer le processus à l’échelle humaine.

Le parallèle est clair : dans les deux cas, le gaz est transformé en pierre. La différence tient au rythme. Les processus naturels se déploient sur des milliers à des millions d’années ; en Islande, la minéralisation peut se produire en quelques années. Mais ni l’un ni l’autre ne dispense de réduire les émissions à la source. La minéralisation constitue un mécanisme robuste et durable, mais elle n’est qu’un outil parmi d’autres dans la gestion du cycle du carbone.

Dossier — La minéralisation du carbone : entre géologie profonde et ingénierie climatique

La minéralisation du carbone repose sur un principe chimique simple : lorsque du CO₂ dissous entre en contact avec des roches riches en calcium, magnésium ou fer, il peut former des carbonates solides. Une fois formés, ces minéraux sont extrêmement stables. C’est un stockage pratiquement définitif à l’échelle humaine.

L’étude menée au Costa Rica montre que ce mécanisme joue un rôle beaucoup plus important qu’on ne le pensait dans certaines zones de subduction. Une grande partie du carbone libéré par la plaque océanique est immobilisée dans la croûte avant d’atteindre le manteau profond. Les modèles du cycle géologique du carbone doivent donc intégrer cette rétention locale.

En Islande, Carbfix applique ce principe de manière industrielle. Les résultats publiés par l’équipe du projet indiquent qu’une proportion très élevée du CO₂ injecté peut être transformée en roche en moins de deux ans dans certaines conditions. L’avantage principal est la sécurité à long terme : le carbone n’est pas simplement comprimé ou stocké sous pression, il est chimiquement fixé.

Cependant, la méthode exige des conditions spécifiques : disponibilité de roches basaltiques poreuses, accès à de grandes quantités d’eau, énergie pour la capture et l’injection. Elle ne peut pas, à elle seule, absorber l’ensemble des émissions mondiales actuelles. Elle constitue néanmoins un exemple frappant d’ingénierie inspirée directement des processus géologiques naturels.

La leçon générale est peut-être celle-ci : la Terre dispose déjà de mécanismes puissants pour immobiliser le carbone. L’enjeu contemporain consiste moins à inventer ex nihilo qu’à comprendre ces mécanismes, à en mesurer les limites et à évaluer comment les intégrer de manière réaliste dans une stratégie climatique globale.

Sources —
Nature Geoscience, étude sur les flux de carbone dans l’avant-arc du Costa Rica, 2025.
Carbfix, publications scientifiques et rapports techniques du projet, 2016–2024.

Barry, P.H., de Moor, J.M., Giovannelli, D. et al. Forearc carbon sink reduces long-term volatile recycling into the mantle. Nature 568, 487–492 (2019). https://doi.org/10.1038/s41586-019-1131-5