QUELLE PART DE L’ÉNERGIE MONDIALE PROVIENT DES COMBUSTIBLES FOSSILES ? LES ÉNERGIES RENOUVELABLES PEUVENT-ELLES TOUT REMPLACER ?

Comment se forment les combustibles fossiles, pourquoi libèrent-ils du dioxyde de carbone et quelle quantité d’énergie mondiale fournissent-ils ? Et quelles sont les sources d’énergie renouvelables qui pourraient remplacer les combustibles fossiles ?

Les combustibles fossiles se sont formés pendant des millions d’années à partir des restes de plantes et d’animaux piégés dans les sédiments puis transformés par la chaleur et la pression.

La majeure partie du charbon s’est formée pendant la période carbonifère (il y a 360 à 300 millions d’années), une époque d’amphibiens et de vastes forêts marécageuses. La fossilisation des arbres a déplacé d’énormes quantités de carbone de l’air vers le sous-sol, entraînant une baisse des niveaux de dioxyde de carbone atmosphérique (CO₂) – suffisamment pour amener la Terre à un état complètement gelé.

Lorsque les combustibles fossiles sont brûlés, leur carbone réagit avec l’oxygène pour former du dioxyde de carbone.

Ce changement de climat, conjugué à l’évolution de champignons capables de digérer le bois mort et de restituer son carbone dans l’air, a mis fin à la période de formation du charbon.

Le pétrole et le gaz naturel (méthane, CH₄) se sont formés de manière similaire, non pas à partir d’arbres mais à partir de plancton océanique, et sur une plus longue période. Le champ pétrolier de Maui en Nouvelle-Zélande est relativement jeune, datant de l’Éocène, il y a environ 50 millions d’années.

Soleil brûlant enfoui

Lorsque les combustibles fossiles sont brûlés, leur carbone réagit avec l’oxygène pour former du dioxyde de carbone. L’énergie fournie à l’origine par le Soleil, stockée dans des liaisons chimiques pendant des millions d’années, est libérée et le carbone retourne dans l’air. Un exemple simple est la combustion du gaz naturel : une molécule de méthane et deux d’oxygène se combinent pour produire du dioxyde de carbone et de l’eau.

CH + 2 O → CO + 2 HO

Brûler un kilogramme de gaz naturel libère 15 kWh d’énergie sous forme de rayonnement infrarouge (chaleur rayonnante). Il s’agit d’un montant considérable.

Pour arrêter l’aggravation continue du changement climatique, nous devons arrêter de brûler des combustibles fossiles pour produire de l’énergie. C’est un défi de taille, car les combustibles fossiles fournissent 84 % de toute l’énergie utilisée par la civilisation humaine. (La Nouvelle-Zélande est moins dépendante des combustibles fossiles, à 65 pour cent.)

Il existe de nombreuses sources possibles d’énergies renouvelables ou bas carbone : nucléaire, hydraulique, éolien, solaire, géothermique, biomasse (usines de combustion d’énergie) et biocarburants (fabrication de combustibles liquides ou gazeux à partir de plantes). Une poignée de centrales marémotrices sont en service et des expériences sont en cours avec la génération de vagues et de courants océaniques.

Mais, parmi ceux-ci, les deux seuls capables de s’adapter à la quantité stupéfiante d’énergie que nous utilisons sont l’éolien et le solaire. Malgré une croissance impressionnante (qui a doublé en moins de cinq ans), l’éolien ne fournit que 2,2 % de toute l’énergie et le solaire 1,1 %.

La transition vers les énergies renouvelables

Une grâce salvatrice, qui suggère qu’une transformation complète vers les énergies renouvelables est possible, est qu’une grande partie de l’énergie provenant des combustibles fossiles est gaspillée.

Premièrement, l’extraction, le raffinage et le transport des combustibles fossiles représentent 12 % de toute la consommation d’énergie. Deuxièmement, les combustibles fossiles sont souvent brûlés de manière très inefficace, par exemple dans les moteurs à combustion interne des voitures. Un monde basé sur les énergies renouvelables aurait besoin de moitié moins d’énergie en premier lieu.

Les ressources solaires et éoliennes potentielles sont énormes et les coûts ont chuté rapidement. Certains ont fait valoir que nous pourrions passer à des énergies entièrement renouvelables, y compris des lignes de transmission et de stockage d’énergie ainsi que des carburants liquides entièrement synthétiques, d’ici 2050.

Un scénario voit la Nouvelle-Zélande construire 20 GW d’énergie solaire et 9 GW d’énergie éolienne. Ce n’est pas déraisonnable – l’Australie a construit autant en cinq ans. Nous devrions dépêcher. Les centrales électriques renouvelables prennent du temps à construire et les industries prennent du temps à se développer.

Autres facteurs à considérer

Le passage aux énergies renouvelables résout les problèmes de carburant et de changement climatique, mais pas ceux de l’utilisation croissante des ressources. Construire un tout nouveau système énergétique nécessite beaucoup de matériaux, dont certains sont rares et difficiles à extraire. Contrairement au combustible brûlé, le métal peut être recyclé, mais cela n’aidera pas lors de la construction d’un nouveau système pour la première fois.

Les recherches ont conclu que bien que certains métaux soient rares (en particulier le cobalt, le cadmium, le nickel, l’or et l’argent), « un système d’énergie entièrement renouvelable n’épuisera probablement pas les réserves et les ressources de métaux jusqu’en 2050 ». Il existe également des possibilités de substituer des matériaux plus courants, avec une certaine perte d’efficacité.

Mais de nombreux métaux sont très localisés. La moitié des réserves mondiales de cobalt se trouvent en République démocratique du Congo, la moitié du lithium se trouve au Chili et 70 % des terres rares, utilisées dans les éoliennes et les moteurs électriques, se trouvent en Chine.

Le gaspillage est un autre problème. Les nouvelles technologies (robots, drones, internet) et la croissance économique conduisent à une utilisation accrue de l’énergie et des ressources. Les riches utilisent une quantité disproportionnée d’énergie et modèlent une consommation excessive et des déchets auxquels d’autres aspirent, y compris les riches émergents des pays en développement.

Des recherches analysant les émissions au niveau des ménages dans les pays européens ont révélé que le 1% de la population ayant l’empreinte carbone la plus élevée produisait chacun 55 tonnes d’émissions d’équivalent CO₂, contre une médiane européenne de 10 tonnes.

Les scientifiques ont mis en garde contre la consommation des riches et il y a un débat vigoureux sur la façon de la réduire tout en préservant une société stable.

Une façon de renverser ces questions est de commencer par le bas et de se demander : quelle est l’énergie minimale requise pour les besoins humains fondamentaux ?

Une étude a considéré qu’une « vie décente » comprenait :

.  un logement confortable,

. suffisamment de nourriture et d’eau,

. 10 000 km de déplacements par an,

. l’éducation,

. les soins de santé et

. les télécommunications pour tout le monde sur Terre –

ce que nous n’avons clairement pas réussi à réaliser jusqu’à présent. Il a constaté que cela nécessiterait environ 4 000 kWh d’énergie par personne et par an, moins d’un dixième de ce que les Néo-Zélandais utilisent actuellement, et une quantité facilement fournie par les énergies renouvelables.

Tout ce carbone sous le sol était une énergie mûre pour la cueillette. Nous l’avons choisi.

Mais maintenant, il est temps d’arrêter.

Robert McLachlan, (professeur de mathématiques appliquées, Université Massey),

Par Arthur, publié le 17 septembre 2021 à 18h46

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