Population - croissance économique - émissions de CO2 et changement climatique

Carte population mondiale 7.7 milliards en 2018. Voir les références 1 2 3 et 4 pour évolutions 1800-2018: populations par pays, par régions, et par densité habitants/km2 reflet de l'urbanisation croissante, passé de 1% à plus de 50%.

Je suis né le 21 décembre 1935: la population mondiale était de 2 milliards d'habitants. J'ai connu les affres de la 2è guerre mondiale enfant jusqu'à l'âge de 10 ans réfugié en Angleterre car mes parents étaient anglais avec une carte de séjour. Revenus en France en janvier 1946, j'ai connu le rationnement, la reconstruction, les dommages de guerre, le développement économique de la France après la guerre avec le plan Marshall, puis adolescent et jeune ingénieur diplômé des mines, j'ai vécu les 30 années glorieuses, jusqu'à la mise en cause du système faite par le club de Rome et le rapport Meadows au début des années 1970: mise en cause d'un processus de croissance exponentielle de tout, - population, production, consommation, dans une planète à ressources finies. Je caractérise une croissance exponentielle d'une quantité Q à un taux x par le nombre d'années N pour doubler Q. Comme ce graphique le montre.

diapo1: croissance exponentielle, nombre d'années pour doubler...

Je tiens à dire que je ne suis militant ni activiste pour aucun sujet lié au changement climatique; je n'ai aucune légitimité technique ni sociétale pour m'exprimer ici, plus que chacun d'entre vous. Nous avons tous quelque chose de pertinent à dire. Je veux seulement partager mes réflexions avec vous afin de permettre un échange; ceci afin de comprendre au mieux les différents aspects de cette réalité infiniment complexe qu'est le changement climatique et tenter de voir ce que nous pouvons faire localement pour nous y adapter et le mitiger. C'est le seul objet de cette présentation. C'est infiniment complexe car le nombre de choses à comprendre dépasse les capacités d'un seul cerveau humain. Après moi, Bruno Bazire interviendra au nom de "Demain pays de Fayence", une position activiste cette fois avec la collapsologie. Il sera suivi par Gerard Schumacher et Bernard Millereux qui nous parleront du risque de basculement ou d'emballement climatique et du Pacte Finance climat.

La planète est finie.

Toute la matière de la planète, depuis le big bang et la formation du système solaire il y a 13.5 et 4.5 milliards d'années, est sous forme gazeuse, liquide et solide dans l'atmosphère, l'hydrosphère et la lithosphère. Tous les atomes qui constituent les éléments de ces 3 états, des plus légers aux plus lourds, sont dans la table de Mendeleiev. La biosphère, dont nous sommes et constitués de ces atomes, fait les transferts entre ces trois états.

diapo2: Tableau de Mendeleiev

diapo3: Cycle du carbone

Changement climatique; cycle carbone et CO2

En regardant le schéma du cycle du carbone, on voit que le carbone voyage entre les 3 états. Vu que 75% de la surface de la planète est constituée par les mers et les océans, ce sont les océans qui en absorbent la part la plus importante en constituant les épaisses roches sédimentaires de calcaire carbonate de calcium, donc mélange de calcium, de carbone et d'oxygène CaCO3; l'autre part est absorbée par les plantes par la photosynthèse qui transférent le CO2 de l'atmosphère en carbone et enfouissent dans les sédiments au cours de millions d'années; ces sédiments ont produit les combustibles fossiles que nous exploitons massivement depuis la révolution industrielle commencée en 1750 en Angleterre. Aujourd'hui nous avons libéré dans l'atmosphère une quantité massive de carbone stockée au cours des millions d'années du temps géologique (case en bas à gauche).

Le changement climatique, actuellement observé par de multiples indicateurs, documenté par la communauté scientifique internationale via le GIEC, et par l'OMM l'Organisation météorologique mondiale... est dû, selon la grande majorité des scientifiques, à l'excès de CO2 rejeté dans l'atmosphère par rapport à ce que l'hydrosphère et la lithosphère par la biosphère, sont capables d'absorber. La teneur en CO2 de l'atmosphère est passée de 280ppm avant 1750, à 400ppm aujourd'hui.

diapo4: Schéma de l'effet de serre

Le cycle du carbone est associé au cycle de l'oxygène, lequel est aussi présent sous les trois états lithosphère, hydrosphère, atmosphère, la biosphère assurant les transferts entre les 3 états.

diapo4-1: le cycle de l'oxygène

Température moyenne de la planète et CO2 de l'atmosphère.

On a tous appris que l'atmosphère c'est 21% d'oxygène O2 et 79% de NO2 (dioxyde d'azote). Mais c'est un peu plus compliqué. Quelle est la composition de l'atmosphère? En réalité l'air sec se compose de 78,087 % de di oxyde d'azote, 20,95 % de dioxygène, 0,93 % d'argon, 0,04% de CO2 dioxyde de carbone et des traces d'autres gaz dont le méthane. 0.04% de CO2 c'est 0.4 pour mille ou 400 par million. On nous parle aujourd'hui de 392 contre 280 avant le début de l'industrialisation en 1750. Avant 1750 on considère que la variation entre la température de la planète et le CO2 était liée aux cycles solaires (liens 42, 43, 44 et 45) - et à l'activité solaire (tâches) Lien 46 Activité solaire: le cycle des tâches solaires.

La relation entre la température moyenne de la planète et la teneur en CO2 de l'atmosphère est toujours un sujet de controverse.

diapo: Variation de la température moyenne 1850-2018

Mais les climatologues le démontrent par des études sur les forages dans les couches de glaces de l'arctique (Groenland) et de l'antarctique (Vostok). Forages qui permettent de remonter le temps sur près d'un million d'années. Voici le relation CO2 Température de -400000 ans à aujourd'hui selon les sondages de Vostok. CF. Lien 48. Lien entre augmentation de la température terrestre et CO2 atmosphérique

diapo: les sondages de Vostok dans l'antarctique

Le déni et les négationistes.

Un petit nombre de scientifiques, souvent non climatologues ou ne publiant pas dans des revues scientifiques à comités de lecture, dénient que le changement climatique soit d'origine anthropique, due à l'utilisation massive d'énergies fossiles - charbon, pétrole et gaz; un des arguments les plus entendus c'est que le climat a toujours changé. Laurent Cabrol, météorologiste se réfère à Emmanuel Leroy Ladurie qui a étudié les conditions climatiques au cours du millénaire 1000-2000. D'autres comme François Gervais disent que le CO2 est bon pour la planète en raison de la photosynthèse. D'autres se réfèrent aux cycles solaires: excentricité (du trajet de la terre autour du soleil sur le plan de l'écliptique), obliquité (de l'axe de rotation de la terre sur le plan de l'écliptique) et précession des équinoxes (vers quelle étoile l'axe de rotation Nord-Sud de la terre pointe) . Cf lien 47 .
diapo5 Cycles de Milankowich

diapo6: cycle des tâches solaires

L'ensemble des arguments des négationistes est analysé dans le lien 47: Explaining climate change science & rebutting global warming misinformation

Décarboner l'économie.

La référence en la matière est Jean-Marc Jancovici. Ingénieur (Polytechnique, Télécom) il s'est spécialisé dans les connaissances du climat. Jean-Marc Jancovici est d'abord un ingénieur avant d'être un scientifique. Il est précis, véhément, volontiers iconoclaste et a beaucoup d'humour. Il est cependant, de mon point de vue, un militant activiste anti carbone. Pour lui, en la matière, point de compromis possible : décarboner l’économie, c’est en finir avec la course éperdue à la croissance. Voir mes billets sur Jean-Marc Jancovici.

L'élévation de la teneur en CO2 de l'atmosphère à 400pm et la hausse de température moyenne (+1° degré celsius en 2018) que cela provoque est due à la croissance exponentielle de tout depuis le début de la révolution industrielle commencée en Angleterre en 1750 avec l'invention de la machine à vapeur et l'utilisation du charbon. Puis l'invention du moteur électrique et la production d'électricité à partir du charbon; ensuite l'invention du moteur à explosion et l'utilisation du pétrole puis du gaz. Et maintenant l'économie numérique. Les liens 5 6 7 8 et 9 montrent l'évolution des productions de CO2 par pays depuis 1750. En tonnes, en pourcentages %, et par habitant...
Ce lien montre la relation CO2 avec le PIB par habitant.

diapo: Conséquences de la croissance exponentielle

Les liens 10 et 11 montrent la relation entre cette production de CO2 et l'économie ainsi qu'avec la population. Bonne nouvelle relative: l'intensité CO2 par PIB diminue dans tous les pays industrialisés et la fertilité de la population - nombre d'enfants par femme - diminue aussi, ce qui indique une croissance annuelle moindre de la population mondiale dans l'avenir: 2.4% en 2005... 1.2% future?.. On peut donc espérer réduire la production de CO2 supplémentaire que l'hydrosphère et la lithosphère n'absorbent pas.

Décarboner l'économie consiste donc à rétablir les équilibres entre le CO2 émis et le CO2 absorbé par l'écosystème pour que l'accroissement de température cesse... Les 400 ppm sont là et on devra donc s'adapter aux conséquences néfastes du réchauffement constatés en 2019. Mais ceci à condition qu'un basculement - ou emballement climatique ne se produira pas ce qui amènerait la planète en situation d'étuve inhabitable pour l'homme et un grand nombre d'espèces. C'est cette crainte que les collapsologues diffusent. Il n'y a donc rien à faire dans ce cas, sinon revenir à l'âge de pierre!.

Je reste donc dans la perspective qu'il est possible de décarboner l'économie. Cela concerne les énergies qui servent à faire fonctionner l'économie moderne. Voici les composantes en 2017. Les transports, les productions d'acier de métaux et de ciment, les travaux publics, la production d'électricité par thermique à flamme. Il ne s'agit pas de revenir à l'époque pré-industrielle, ni à l'âge de pierre, mais de réduire les consommations d'énergie: utiliser des énergies alternatives à celles utilisées pendant la période industrielle intense depuis la fin de la 2è guerre mondiale cad. charbon, pétrole et gaz. Energies renouvelables, solaire thermique et photovoltaïque, bio masse et méthanisation, nucléaire... et économies d'énergie par la réduction des transports l'isolation des bâtiments. Telles sont les pistes, et nous voyons ainsi poindre ce que nous pouvons faire chacun de nous et localement pour y contribuer.

Transports et électricité

Pour terminer cette présentation, quels sont les changements dans les transports et l'électricité?

Dans les transports.

Ce sont les transports, terrestres, maritimes et aériens qui ont permis la formidable croissance économique après la fin de la 2è guerre mondiale. Ils permettent les échanges de produits entre les différentes espaces, régions, nations, commerce internationales en fonction du partage du travail, de la mondialisation des filières de production et des ressources humaines, institutionnelles et naturelles, propres à chacun. C'est l'énorme progression de l'extraction du pétrole qui a permis cela. Vivre en autonomie complète est impossible car toutes les ressources nécessaires - climat, terres, eau, minerais, capacités de productions agricoles... ne sont pas disponibles partout. L'échange par le commerce au moyen des prix et de la monnaie est donc une constante de notre civilisation planétaire. On ne peut pas envisager de se passer de ces échanges. Mais on peut envisager de les réduire, en augmentant la part produite et distribuée localement, sans avoir besoin de transports sur de longues distances. On ne peut pas se passer du pétrole aujourd'hui pour les transports. Ils représentent en France 30% de l'énergie consommée (source AIE). Tant qu'il y aura des ressources de pétrole et de gaz que les techniques permettront de transformer en réserves, économiquement exploitables, cad. commercialement rentables, on les exploitera; il en est ainsi du pétrole et du gaz de roches mères. La France a fait le choix de ne pas les exploiter ni même de les rechercher. Mais d'autres le font et le feront.

Dans la production d'électricité.

La production-consommation d'électricité c'est 30% de l'énergie produite et consommée en 2018 Source AIE. Les utilisations sont dans les industries, dans l'éclairage et la climatisation des bâtiments et les multiples usages qui font notre bien être quotidien y compris internet et l'économie numérique. Comment s'en passer? c'est impossible, sinon revenir à l'âge de la bougie et des chandelles. Alors comment faire? A mon sens, la France donne l'exemple de ce qu'il faut faire, plus que l'Allemagne. Aujourd'hui, l'électricité est produite par un mix de nucléaire, d'énergies renouvelables - hydraulique, éolien, photovoltaïque, biomasse, géothermie - et de charbon, pétrole et gaz mais en forte diminution depuis mes années de jeune ingénieur. L'avenir est donc dans le renforcement du mix nucléaire - énergies renouvelables. Il faut ajouter aussi les économies d'énergie, principalement dans la climatisation hiver et été.

Concernant le nucléaire. C'est l'énergie qui produit le moins de CO2 par kWh: 6g/kWh: 1000g/kWH pour le charbon; 800g/kWh pour le fuel et 400g/kWh pour le gaz. Le problème c'est l'acceptabilité de cette technologie par l'opinion publique. Les postures anti nucléaires - souvent idéologiques - se sont exacerbées ces dernières années à cause des accidents de Tchernobyl et de Fukushima. La croyance que l'électricité pourrait être 100% renouvelable, dont les intermittents que sont l'éolien et le photovoltaïque. Et principalement à cause des déchets radioactifs et de la relation du nucléaire civil, issu du nucléaire militaire par le CEA après la guerre.

La France vaincue avec humiliation lors de la 2è guerre mondiale a voulu reconstruire une capacité militaire performante, pour rester au rang de puissance sur l'échiquier géostratégique international; cela s'est passé sous l'impulsion du Général de Gaulle, après son retour au pouvoir en 1958. Le pays avait acquis l'excellence en matière atomique, à l'égal de l'Angleterre, à la fin du 19e et au début du 20e avec les Bequerel, les Curies, puis Joliot-Curie. Les premières piles atomiques se sont faites suivant la filière Uranium naturel Graphite Gaz UNGG... Cette filière avait été choisie car elle permet la production de plutonium pour la fabrication de bombes atomiques.

Lorsque les pouvoirs politiques prirent la décision de doter la France de centrales électro nucléaires pour répondre à la crise du pétrole survenue en 1973 lors de la première guerre du golfe (la France manquant de ressources charbon, pétrole et gaz), la maîtrise d'oeuvre fut confiée à EDF qui se trouva alors en conflit d'intérêts avec le CEA, quant à la technologie à adopter. EDF fit le choix d'une technologie américaine sous brevets Westinghouse; la fission de l'uranium naturel sous eau pressurisée: réacteurs à eau pressurisée REP. Et c'est ainsi que nos 19 centrales avec les 58 réacteurs de même technologie furent construits progressivement depuis Fessenheim jusqu'à Chooz, Civaux et Flamenville.

Voir l'histoire du nucléaire civil en France depuis le début. A l'époque l'opinion publique peu informée et peu consultée avait largement acquiescé, d'autant que l'électricité devenait abondante et peu chère, pour le chauffage domestique.

Parallèlement, le CEA, devenu entre temps Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies renouvelables, continuait des recherches pour améliorer la filière et tester la possibilité d'une autre voie. Ceci en prévision aussi de l'âge des centrales existantes qui dépasseraient les 40 ans dès les années 2020. En effet, la technologie REP - du fait de la modération des neutrons par l'eau (leur ralentissement et la réduction de leur énergie cinétique)- ne permet la fission que des atomes naturellement fissiles cad. l'uranium 235. Or celui ci présent dans l'uranium enrichi à la mine sous forme de yellow cake, n'a qu'une teneur de 0.7%. Il y a donc un volume de combustible non utilisé, ce qui entraîne la crainte que les réserves d'uranium mondiales ne soient pas suffisantes pour alimenter la filière durablement. C'est la raison pour laquelle le CEA a construit le réacteur expérimental Phénix à Marcoule, faisant suite au réacteur Rapsodie. Cette technologie utilise les neutrons rapides à forte énergie cinétique, non modérés et comme fluide caloporteur, le sodium. Phénix avait une capacité de 250GWe. Les neutrons rapides permettent la fission d'atomes non naturellement fissiles, comme l'uranium 238, en produisant du plutonium par transmutation - la fission nucléaire est une transmutation. Du coup la réaction par les neutrons rapides produit plus de combustible qu'elle n'en consomme. Les réserves d'uranium deviennent alors énormes, passant de 70 ans à 3500 ans.

Le problème, c'est évidemment le coût économique de cette filière par rapport aux combustibles concurrents, dont le charbon, le pétrole et le gaz qui restent exploités, notamment par la Pologne, l'OPEP, la Russie et les États-Unis. L'aspect économique explique pourquoi ces réacteurs au stade industriel doivent avoir une capacité énorme pour être rentables par effet d'échelle. Tant qu'il n'y aura pas une taxe carbone conséquente sur les combustibles fossiles, la situation restera confuse et défavorable au nucléaire.

Par ailleurs, le CEA avait entrepris de construire un réacteur dit Super Phénix SPX de 1240MWe cad. de passer du stade expérimental de 250MWe au stade industriel mais trop tôt, avec un facteur d'échelle trop important 1240/250=5. Et la confusion entre réacteur de recherche et réacteur industriel a tué le projet. Cette technologie est remise à plus tard; pourtant la France a besoin de renouveler les centrales existantes en raison de leur âge. L'opération super Phoenix fut un échec cuisant pour la France.

Tout ceci est expliqué dans ce rapport d'enquête de l'assemble nationale en 1998 après l'abandon du projet Super Phénix sous le gouvernement de Lionel Jospin. Assemblée-Nationale Rapport d'enquête sur Superphénix et la filière des réacteurs à neutrons rapides RNR.

La même problématique, taille, économies d'échelle, coûts et rentabilité existe pour l'EPR versus les réacteurs à eau pressurisée REP Comparaison EPR avec les réacteurs en service REP.

Les déchets radioactifs.

Enfin, les déchets nucléaires affectent la filière d'une image négative dans l'opinion publique. Déchets nucléaires, quel avenir?

Quel avenir pour les déchets nucléaires

Références: