L'Anthropocène ou l'époque de la consommation massive d'énergie
Énergie
L'énergie disponible peut être assimilée à une capacité de transformation d'un système.
L'activité humaine, qui transforme le système "monde", consomme donc de l'énergie.
L'activité humaine étant depuis quelques décennies en forte croissance, elle consomme même de plus en plus d'énergie et transforme de plus en plus rapidement le monde.
En deux siècles, la consommation d'énergie a été multipliée par 30 dans le monde : elle a atteint près de 180 000 terawatt-heures (TWh) en 2022, contre un peu moins de 90 000 TWh en 1980 ou 6000 TWh en 1800 [1].
L'énergie est totalement liée aux processus d'extraction et de transformation des ressources naturelles. Certaines ressources extraites peuvent directement servir de sources d'énergie (c'est le cas par exemple des combustibles fossiles ou de la biomasse, dont la transformation par combustion permet de récupérer l'énergie concentrée dans la matière), ou alors servir à la fabrication des systèmes de captage de l'énergie (par exemple les panneaux solaires ou les éoliennes, qui permettent de capter l'énergie diffuse du soleil ou du vent).
Pour utiliser une énergie, il faut la capter, la transporter et dans l'idéal la stocker. Les combustibles fossiles étant des "concentrés d'énergie" sous forme solide, liquide ou gazeuse, ils sont faciles à capter, à transporter et à stocker. Cela leur confère des avantages décisifs sur les autres sources d'énergie.
De fait, l'avènement à partir de 1850 des combustibles fossiles, avec tout d'abord le charbon suivi du pétrole et du gaz, a joué un rôle fondamental dans l'extension du pouvoir de transformation des humains. L'exploitation massive des combustibles fossiles a ainsi été un déterminant crucial de cette phase appelée la "grande accélération", qui a conduit au monde tel que nous le connaissons aujourd'hui.
La consommation de combustibles fossiles augmente continuellement depuis des décennies (entre 1950 et 2020, elle a été multipliée par 3 pour le charbon, par 9 pour le pétrole et par 18 pour le gaz) et aujourd'hui encore ceux-ci représentent 80 % du mix énergétique mondial [1].
La récupération de l'énergie des ressources fossiles par combustion revient à libérer dans l'atmosphère sous forme de CO2 le carbone qui était piégé dans la croute terrestre depuis des millions d'années. De fait, la combustion des ressources fossiles est responsable d'environ 75 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre [2].
À ces sources centrales d'énergie s'en additionnent d'autres pour combler un appétit insatiable : biomasse (une source d'énergie historique, utilisée depuis des centaines de milliers d'années), hydroélectricité, nucléaire, éolien ou solaire sont des exemples de sources alternatives, même si leur contribution dans le mix mondial demeure plutôt mineure.
Points clés
L'exploitation des combustibles fossiles a partir de 1850 environ a joué un rôle fondamental dans la croissance fulgurante de l'activité humaine au cours des dernières décennies, et donc dans le renforcement de l'Anthropocène et l'avènement du monde actuel. Certains qualifient ainsi notre civilisation de "thermo-industrielle" pour marquer sa dépendance absolue aux combustibles fossiles. Entre 1950 et 2020, la consommation de charbon a été multipliée par 3 (de 13 000 à 42 000 TWh), celle de pétrole par 9 (de 5 000 à 49 000 TWh) et celle de gaz par 18 (de 2 000 à 39 000 TWh) [1].
Les combustibles fossiles sont des sources presque (tout est dans le "presque" !) idéales d'énergie : l'énergie y est concentrée dans de la matière solide (charbon), liquide (pétrole), ou gazeuse (gaz), ce qui constitue un atout considérable pour son captage, son transport ou son stockage.
Les combustibles fossiles vont agir sur deux leviers : 1) en servant de carburant à la mise en mouvement de millions de machines infiniment plus puissantes que les humains, ils vont augmenter la productivité de façon extraordinaire ; 2) en étant à la base de la fabrication d'engrais de synthèse, il vont contribuer à considérablement accroître les rendements agricoles et à faire baisser tout aussi considérablement la surface de terres comme la main d’œuvre nécessaires à l'agriculture.
L'exploitation de ces sources d'énergie a néanmoins des défauts importants. L'extraction implique déjà en elle-même une altération majeure des milieux naturels. Le transport, ensuite, nécessite aussi d'importantes infrastructures, comme des pipelines gigantesques. De plus, l'utilisation par combustion génère des polluants, notamment du CO2. La combustion des ressources fossiles est ainsi responsable d'environ 75 % des émissions mondiales de CO2 et constitue le premier déterminant des changements climatiques en cours [2]. Enfin, les combustibles fossiles étant de la matière, leurs réserves sont limitées. Les besoins étant en hausse constante, ils ont de plus en plus de mal à être pourvus : les gisements sont de plus en plus difficilement accessibles, et leur exploitation se fait à des coûts énergétiques et environnementaux toujours plus forts.
Mine de charbon de Hambach en Allemagne (en haut), champ pétrolifère de la rivière Kern en Californie (au milieu) et oléoduc trans-Alaska (en bas).
Source des images : Pixabay pour l'image du haut ; Antandrus at English Wikipedia, CC BY-SA 3.0 <https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0>, via Wikimedia Commons pour l'image du milieu ; I, Luca Galuzzi, CC BY-SA 2.5 <https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.5>, via Wikimedia Commons pour l'image du bas.
Au niveau mondial, la production d'électricité est encore majoritairement assurée à partir des ressources fossiles (60 % en 2022 par exemple [1]). Cependant, d'autres moyens peuvent être utilisés pour produire de l'électricité. Les barrages hydroélectriques ou la fission nucléaire sont deux de ces moyens alternatifs. En 2020, ils ont assuré respectivement 15 % et 9 % de la production mondiale d'électricité [1].
La France, qui dispose de très peu de réserves en combustibles fossiles, a largement misé sur le développement de l'hydroélectricité et du nucléaire au cours du 20e siècle pour assurer son approvisionnement électrique. Un grand nombre de barrages hydroélectriques ont été construits à partir du début du 20e siècle, tandis que le nucléaire civil s'est fortement développé à partir de 1950. En France, le nucléaire produit presque 70 % de l'électricité nationale, tandis que les centrales hydroélectriques en produisent entre 10 et 20 % selon les conditions hydrologiques.
Au contraire des combustibles fossiles, nucléaire et hydroélectricité sont relativement peu émetteurs de gaz à effet de serre (il faut toutefois compter les émissions liées à la réalisation et à la maintenance des infrastructures). Ils peuvent néanmoins induire de très fortes modifications de la surface terrestre, en particulier les barrages hydroélectriques qui modifient largement les habitats naturels et le cycle de l'eau.
Barrage des Trois-Gorges en Chine (en haut) et centrale nucléaire de Grohnde en Allemagne (en bas).
Source des images : Le Grand Portage Derivative work: Rehman, CC BY 2.0 <https://creativecommons.org/licenses/by/2.0>, via Wikimedia Commonset pour l'image du haut (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:ThreeGorgesDam-China2009.jpg) ; Pixabay pour l'image du bas.
Pétrole, gaz et charbon sont les principales sources d'énergie de l'activité humaine
L'hydroélectricité et le nucléaire apportent un complément
Éolien et solaire sont encore marginaux
Les énergies dites "renouvelables" ont le vent en poupe depuis quelques décennies. Ces sources d'énergie ont été vendues comme des "énergies propres". Toutefois, elles font l'objet de critiques parfois sévères. Celles-ci dénoncent certains impacts très néfastes des technologies nécessaires pour effectivement exploiter ces énergies, ainsi que la minimisation systématique de ces impacts par le monde industriel et politique.
Éolien comme solaire ont en effet plusieurs défauts majeurs qui expliquent d'ailleurs assez largement l'impitoyable hégémonie des combustibles fossiles depuis 1850. Le premier gros défaut de l'éolien et du solaire est que l'énergie y étant diffuse (contrairement aux combustibles fossiles qui sont des "concentrés d'énergie"), il faut construire des systèmes de captage pour la récupérer.
Ces systèmes de captage sont les panneaux photovoltaïques pour le soleil et les éoliennes pour le vent. Ces-dernières font l'objet des critiques les plus acerbes : monstres de métal haut de plusieurs dizaines de mètres, leur fabrication requiert de grandes quantités de divers minerais, tandis que leur implantation nécessite d'importants travaux (création de voies d'accès, réalisation des fondations en béton...). La fabrication et l'implantation d'éoliennes comme de panneaux photovoltaïques impliquent une artificialisation des sols et un recours massifs aux combustibles fossiles. Le vent et le soleil ne polluent pas ; les éoliennes et les panneaux photovoltaïques un peu plus.
Le second gros défaut de ces technologies tient dans l'intermittence et l'impossibilité de stockage à large échelle : le vent ne soufflant pas toujours et le soleil ne brillant pas continuellement, éoliennes comme panneaux solaires ne fonctionnent pas en continu. Puisque l'énergie récupérée lorsqu'ils fonctionnent ne peut pas être stockée, ils doivent systématiquement être doublés d'un système dit "pilotable" (c'est à dire dont la production peut être adaptée à la demande), par exemple à base charbon, hydraulique ou nucléaire.
Aujourd'hui, la contribution des énergies renouvelables dans le mix énergétique mondiale reste marginale mais tend à augmenter : éolien et solaire représentent 5 % du mix énergétique mondial, et environ 12 % de l'électricité produite [1]. Cependant, la consommation globale continuant d'augmenter fortement, ces sources d'énergie ne remplacent pas les combustibles fossiles mais s'y additionnent, mettant à mal le mythe de la transition énergétique.
Éolien et solaire ne sont pas les seules énergies dites "renouvelables". La biomasse, notamment le bois, est une source historique d'énergie, notamment depuis la domestication du feu il y a de cela au moins 400 000 ans !
Aujourd'hui, la biomasse représente plus de 5 % de notre mix énergétique [1]. Il y a deux siècles, c'était près de 100 % ! Toutefois, notre consommation énergétique ayant considérablement augmenté, nous consommons dans l'absolu deux fois plus de biomasse aujourd'hui qu'il y a deux siècles [1].
Le caractère renouvelable de la biomasse et notamment du bois est tributaire d'une ponction raisonnée des ressources : puisqu'un arbre met plusieurs dizaines ou centaines d'années à atteindre sa taille "adulte", son prélèvement ne peut pas être immédiatement "compensé". Aujourd'hui, le développement des centrales biomasse (pour produire de d'électricité à partir de biomasse ; image en bas à droite) comporte un risque d'élévation de la pression exercée sur les forêts et de concurrence avec d'autres usages du bois, par exemple dans la construction ou l'ameublement.
La biomasse comme source historique d'énergie
Source des images : Popolon, CC BY-SA 3.0 <https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0>, via Wikimedia Commons pour la deuxième image en partant du haut (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Gansu.Guazhou.windfarm.croped.jpg) ; Pixabay pour les autres.
Source des images : Pixabay.
Références
[1] H. Ritchie, M. Roser, et P. Rosado, « Energy », Our World in Data, 2022. https://ourworldindata.org/energy
[2] H. Ritchie, M. Roser, et P. Rosado, « CO₂ and Greenhouse Gas Emissions », Our World in Data, 2020. https://ourworldindata.org/co2-and-greenhouse-gas-emissions