Les quatre piliers de la civilisation

Pour l’instant, la civilisation fonctionne à l’ammoniac, au plastique, à l’acier et au ciment, Ronald Baley, Reason, 25 mai 2022.

Traduction avec DeepL. Passages en gras rajoutés. Liens supplémentaires dans l’article originel.

« “Comment le monde fonctionne vraiment” de Vaclav Smil offre espoir et désillusion aux techno-optimistes.

Pour les techno-optimistes comme moi, “Comment le monde fonctionne vraiment” de Vaclav Smil est un peu déprimant. Mais il est également brutal pour les catastrophistes.

Smil a mené des recherches interdisciplinaires sur l’alimentation, l’énergie et l’environnement à l’université du Manitoba, et son livre est une présentation claire et concise des bases matérielles qui soutiennent la vie humaine et la prospérité croissante. Il commence par analyser les sources d’énergie qui alimentent le monde moderne.

Comme le souligne Smil, la prospérité dont jouissent les pays développés modernes aurait été impensable sans les énormes quantités d’énergie qui ont été fournies par la combustion du charbon, du pétrole et du gaz naturel. Jusqu’au 19e siècle, presque toute l’énergie utile dont disposait l’humanité provenait des plantes : elles alimentaient notre chaleur, notre lumière, nos muscles et ceux de nos animaux de trait. Smil calcule que l’utilisation de plus en plus efficace des réserves croissantes de combustibles fossiles au cours des 220 dernières années a permis de multiplier par 3 500 la disponibilité de l’énergie utile.

En termes de travail physique, cet accès accru à l’énergie équivaut à faire travailler 60 adultes sans interruption, jour et nuit, pour chaque personne sur terre. Pour les personnes vivant dans les pays riches développés, cela équivaut à 240 travailleurs par personne. “L’abondance d’énergie utile sous-tend et explique tous les avantages — de l’amélioration de l’alimentation aux voyages de masse, de la mécanisation de la production et des transports à la communication électronique personnelle instantanée — qui sont devenus des normes plutôt que des exceptions dans tous les pays riches”, écrit Smil.

Smil reconnaît que le changement climatique est susceptible de poser des problèmes importants à mesure que le siècle progresse. S’il reconnaît que l’humanité doit “poursuivre une réduction constante de sa dépendance à l’égard des énergies qui ont fait le monde moderne”, il affirme de manière convaincante que la transition à venir “ne sera pas (elle ne peut pas être) un abandon soudain du carbone fossile, ni même sa disparition rapide, mais plutôt son déclin progressif”.

Pour montrer la difficulté de la transition vers l’abandon des combustibles fossiles, M. Smil cite l’Energiewende, le vaste programme allemand de développement de l’énergie solaire et éolienne. Cette initiative a coûté aux Allemands environ 400 milliards de dollars jusqu’à présent, mais la part des combustibles fossiles dans l’approvisionnement en énergie primaire du pays n’a que légèrement diminué, passant de 84 à 78 %. Dans le scénario de développement durable 2020 de l’Agence internationale de l’énergie, note-t-il, même une décarbonation agressive laisse les combustibles fossiles représenter 56 % de la demande d’énergie primaire en 2040. Le rapport 2021 de l’U.S. Energy Information Administration sur les perspectives énergétiques internationales prévoit qu’en 2050, le monde consommera plus de pétrole, de gaz naturel et de charbon qu’aujourd’hui.

Smil aborde ensuite les réalités de la production alimentaire pour près de 8 milliards de personnes. Il observe que les prédictions du milieu du 20e siècle concernant l’imminence de famines à l’échelle mondiale ne se sont pas réalisées. En fait, selon l’Organisation des Nations unies pour l’alimentation et l’agriculture, 65 % de la population mondiale, soit 2,5 milliards de personnes, était sous-alimentée en 1950. En 2019, le taux de sous-alimentation était tombé à 8,9 % d’une population de 7,7 milliards de personnes. En d’autres termes, en 1950, le monde pouvait fournir une alimentation adéquate à 890 millions de personnes, et ce chiffre a été multiplié par près de 8 pour atteindre plus de 7 milliards en 2019.

Ces augmentations de la production agricole sont dues en grande partie au fait que nous avons substitué les combustibles fossiles au travail humain et aux engrais. Smil calcule que l’agriculture et la pêche consomment environ 4 % de l’énergie mondiale annuelle récente. En réduisant le gaspillage d’un tiers de la nourriture, en diminuant un peu la consommation de viande (de 220 livres par personne par an aux États-Unis à 85 livres par personne en France) et en mettant fin à l’utilisation des biocarburants, on contribuerait grandement à fournir une alimentation adéquate à la population mondiale croissante tout en réduisant les effets délétères de l’humanité sur la biosphère.

Smil s’intéresse ensuite à ce qu’il appelle les “quatre piliers de la civilisation moderne” : l’ammoniac, le ciment, l’acier et le plastique.

L’ammoniac est utilisé comme source d’azote pour fertiliser les cultures. Le monde produit actuellement 150 millions de tonnes d’engrais azotés, en utilisant principalement le gaz naturel comme matière première. Smil calcule que “près de 4 milliards de personnes n’auraient pas été en vie sans l’ammoniac synthétique”, faisant ainsi de la “synthèse de l’ammoniac peut-être l’avancée technique la plus importante de l’histoire”. Si les pays riches peuvent réduire leur utilisation d’engrais azotés, la productivité des cultures africaines reste faible, car les agriculteurs du continent n’ont actuellement accès qu’à 5 % de l’offre mondiale.

Les plastiques, le pilier suivant, sont produits à partir de matières premières fossiles. La production mondiale de plastiques est passée de 20 000 tonnes en 1925 à 2 millions de tonnes en 1950, 150 millions de tonnes en 2000 et 370 millions de tonnes en 2019. Smil dénonce le “gaspillage irresponsable” de “ces matériaux synthétiques divers et souvent vraiment indispensables.”

Le troisième pilier est l’acier, que l’on trouve partout, des armatures de nos ponts et bâtiments aux turbines qui produisent de l’électricité. Le monde utilise 1,8 milliard de tonnes de ce métal chaque année, dont 1,3 milliard de tonnes sont produites à partir de matériaux non recyclés. La fabrication de l’acier utilise environ 6 % de l’approvisionnement mondial en énergie primaire.

Et puis il y a le quatrième pilier : le ciment. L’humanité en consomme 4,5 milliards de tonnes chaque année. De leurs tours d’habitation à leurs routes et à leurs égouts, de leurs ponts à leurs métros et à leurs pistes d’aéroport, les villes modernes sont, selon les termes de Smil, des “incarnations du béton”. Et le ciment constitue 10 à 15 % de la masse finale du béton. En 2018 et 2019, note Smil, la Chine a produit presque autant de ciment (4,4 milliards de tonnes) que les États-Unis pendant tout le XXe siècle (4,56 milliards de tonnes).

Si les pays pauvres de la planète visent à reproduire l’expérience de la Chine post-1990 au cours des trois prochaines décennies, calcule Smil, cela impliquerait de multiplier par 15 la production d’acier, par 10 la production de ciment, par deux la synthèse d’ammoniac et par 30 la fabrication de plastique. “Les économies modernes seront toujours liées à des flux massifs de matières”, écrit Smil. “Et tant que toutes les énergies utilisées pour extraire et traiter ces matériaux ne proviendront pas de conversions renouvelables, la civilisation moderne restera fondamentalement dépendante des combustibles fossiles utilisés dans la production de ces matériaux indispensables.”

Smil expose ensuite l’histoire de la mondialisation. Il note ses avantages considérables, mais s’interroge sur la fragilité de nos chaînes d’approvisionnement à l’échelle mondiale. Il consacre également un excellent chapitre à la compréhension des risques naturels et technologiques. Il souligne que, grâce aux progrès technologiques et à l’augmentation des richesses, l’espérance de vie mondiale s’est considérablement allongée au cours du siècle dernier et que le risque de mourir d’une catastrophe naturelle a massivement diminué.

Les plus grands impacts de l’humanité sur le monde naturel, note Smil, sont l’agriculture et le changement climatique. Il est convaincu qu’il est possible d’intensifier la production alimentaire et de réduire le gaspillage alimentaire, ce qui laisserait davantage de terres et de mers à la nature. Mais étant donné la dépendance de l’humanité à l’égard des combustibles fossiles, il sera difficile de résoudre le problème du changement climatique. M. Smil rejette avec dédain les “fables quantitatives” selon lesquelles la décarbonation peut être rapide, bon marché et facile. Il est convaincu que diverses mesures raisonnables — augmentation de l’efficacité énergétique, isolation des bâtiments, réduction du gaspillage alimentaire, promotion du transport par véhicule électrique — peuvent ralentir le rythme du réchauffement futur. Néanmoins, il note que “même en triplant ou en quadruplant le rythme récent de la décarbonation, le carbone fossile resterait dominant en 2050”.

Permettez-moi de faire un bref détour par un plaidoyer spécial techno-optimiste. Les coûts de l’énergie solaire ont chuté de 80 % au cours des dix dernières années, même si l’intermittence reste un problème. Et si les autorités réglementaires s’écartent du chemin, de nouveaux réacteurs nucléaires sûrs pourraient être des sources d’électricité bon marché et régulière. Selon des recherches récentes, les scénarios les plus pessimistes en matière de changement climatique sont peu plausibles et la température moyenne de la planète devrait augmenter d’environ 2,2 degrés Celsius par rapport à la moyenne préindustrielle d’ici la fin du siècle.

Le pic des terres agricoles est proche, tandis que les progrès de la biotechnologie permettent de fabriquer des produits économes en ressources tels que le lait fermenté par des microbes et la production de viande cellulaire dans des cuves. Un nombre croissant de jeunes entreprises affirment être en mesure de fabriquer de l’ammoniac à un coût bien moindre que les procédés actuels, qui consomment beaucoup d’énergie. Par exemple, l’entreprise canadienne Hydrofuels affirme pouvoir produire de l’ammoniac sans carbone pour un dixième du coût de l’ammoniac conventionnel.

La jeune entreprise Brimstone Energy affirme pouvoir fabriquer du ciment au même coût en utilisant du silicate de calcium largement disponible, qui ne contient pas de carbone, au lieu du calcaire carbonaté. Plusieurs innovateurs ont récemment mis au point des plastiques infiniment recyclables et de nouvelles enzymes à haut rendement énergétique qui décomposent les plastiques actuels en molécules réutilisables.

En revanche, en ce qui concerne la consommation d’énergie et les émissions de carbone, la production d’acier reste un casse-tête.

Quoi qu’il en soit, Smil a apporté aux techno-optimistes et aux pessimistes malthusiens une dose de réalisme qui donne à réfléchir sur l’échelle, la masse et l’inertie des fondements matériels de la civilisation moderne. “Une compréhension réaliste de notre passé, de notre présent et de notre avenir incertain est la meilleure base pour aborder l’étendue inconnue du temps qui nous attend”, conclut Smil. “Comment le monde fonctionne vraiment” fournit amplement cette base. »