Est-ce là où mène le progrès? De nombreux scientifiques de ma génération, notamment dans le domaine des sciences de l’univers, s’interrogent[1],[2],[3].

Si, dans l’ensemble, l’humanité progresse vers plus de confort et une longévité accrue, l’Histoire nous montre que cette progression est loin d’être régulière. Depuis l’antiquité, des périodes de vaches maigres succèdent aux périodes de vaches grasses; des temps de guerre succèdent aux temps de paix; des civilisations disparaissent, de nouvelles les remplacent. D’une manière générale, l’Histoire est parsemée de famines, de conflits, d’épidémies et de banqueroutes. L’évolution de l’humanité serait-elle dictée par une loi fondamentale, un « principe de Lucifer »[4] qui condamnerait régulièrement l’Homme à un destin malheureux auquel nul ne saurait échapper?

La thermodynamique classique

Le physicien autrichien Ludwig Boltzmann semble avoir été un des premiers à invoquer les lois de la thermodynamique. Cette phrase, extraite d’une traduction anglaise de ses écrits populaires[5] publiés en 1905, est souvent citée: « [The] struggle for existence is a struggle for free energy available for doing work (La lutte pour la vie est une lutte pour disposer d’énergie libre afin de produire du travail mécanique) ». En thermodynamique, l’expression « énergie libre » désigne toute forme d’énergie intégralement convertible en travail mécanique, comme l’énergie électrique. N’étant que partiellement convertible, la chaleur n’est pas de l’énergie libre, mais une forme dégradée d’énergie.

En 1922, le statisticien américain Alfred Lotka montre que la sélection naturelle tend à maximiser le flux d’énergie qui traverse une structure organique[6]. Pour Lotka, la sélection naturelle fonctionne comme une troisième loi (encore inconnue) de la thermodynamique[7]. Rappelons que la première loi de la thermodynamique stipule la conservation de l’énergie, tandis que la deuxième stipule qu’elle se dégrade sous forme de chaleur, ce qu’on exprime en disant qu’elle se dissipe. Nous reviendrons plus loin sur la troisième loi de Lotka.

En 1926, le physico-chimiste anglais Frederick Soddy, prix Nobel de chimie (1921) pour sa découverte des isotopes, écrit un livre d’économie intitulé « Wealth, Virtual Wealth and Debt » (Richesse, richesse virtuelle et dette), dans lequel il prévoit la crise de 1929. Selon lui, les économistes confondent les deux sens du mot anglais « wealth », à savoir d’une part le bien-être « being well », d’autre part la richesse monétaire « being rich » qu’il qualifie de richesse virtuelle. Pour Soddy, le bien-être se mesure en termes du flux d’énergie libre dont nous pouvons contrôler à notre avantage la dissipation sous forme de chaleur.

Vers le milieu du XXe siècle il devenait clair que, d’un point de vue physique, la vie était un processus irréversible de dissipation d’énergie. Mais, étant indépendantes du sens du temps, les lois fondamentales de la physique ne permettaient pas d’expliquer un tel processus. On se contentait d’appliquer les lois de la thermodynamique à des transformations réversibles au voisinage d’états d’équilibre. Or les systèmes à l’équilibre n’évoluent pas. Pour comprendre l’évolution, en particulier celle de l’humanité, il fallait comprendre les processus hors équilibre.

La thermodynamique hors équilibre

Peu après la dernière guerre mondiale, le physico-chimiste Ilya Prigogine proposa de décomposer les systèmes thermodynamiques non plus en éléments proches de l’équilibre, mais en éléments dans un état stationnaire[8], auxquels il donna le nom de « structures dissipatives ».

La deuxième loi de la thermodynamique (appelée aussi second principe) implique que tout système fermé, c’est-à-dire isolé du reste de l’univers, tend vers l’équilibre. Cela entraîne que tout mouvement cesse; toute différence s’estompe; toute structure, donc toute information disparaît. Si, par contre, on ouvre le système de sorte qu’un flux d’énergie le traverse, alors des structures peuvent spontanément apparaître et se mettre en mouvement. Un exemple familier est le mouvement de l’eau à l’intérieur d’une casserole posée sur le feu.

Les structures dissipatives de Prigogine sont des systèmes ouverts traversés par un flux constant d’énergie. Elles ne subsistent que grâce à ce flux d’énergie. Clairement, aussi bien un être vivant comme l’Homme qu’un ensemble d’êtres vivants comme l’humanité, sont des structures dissipatives. Celles-ci ont la propriété de s’auto-organiser par elles-mêmes. Il restait à comprendre pourquoi et comment elles s’auto-organisent. Ces dernières décennies ont permis d’apporter des réponses scientifiques à ces deux questions. Ces réponses sont d’importance primordiale pour comprendre dans quel but et de quelle manière les sociétés humaines s’auto-organisent. Elles sont la clé de leur évolution.

La troisième loi

Les météorologues ont été les premiers à comprendre pourquoi les structures dissipatives s’auto-organisent. De même que les mouvements de l’eau dans une casserole sont dus à la différence de température entre le haut et le bas de la casserole, de même les mouvements de l’atmosphère sont dus à la différence de température entre les pôles et l’équateur. Les météorologues ont découvert que l’atmosphère terrestre est dans un état de dissipation maximale d’énergie. Dans leur langage, les physiciens disent qu’elle est dans un état de production maximale d’entropie (en anglais: Maximum Entropy Production, MEP, ou MaxEP). Les astronomes ont montré qu’il en était de même de l’atmosphère de Mars et celle de Titan. Il semble donc que cela soit un phénomène général[9].

Indépendamment, les physiciens s’intéressant aux écosystèmes, ont montré que eux aussi s’auto-organisaient de façon à maximiser leur dissipation d’énergie, conformément aux idées de Lotka sur la sélection naturelle. Il semble donc que, d’une façon très générale, les structures dissipatives s’auto-organisent pour maximiser leur taux de production d’entropie, c’est-à-dire la vitesse avec laquelle ils dissipent l’énergie. Un nombre croissant de physiciens tendent aujourd’hui à considérer cette propriété, baptisée MEP ou MaxEP, comme une troisième loi de la thermodynamique.

On sait que la mécanique statistique permet de démontrer la deuxième loi de la thermo-dynamique à partir des lois fondamentales de la physique. On doit cette démonstration à Boltzmann. Il était donc naturel de chercher une démonstration similaire pour cette nouvelle loi. En janvier 2003, un physicien des écosystèmes, Roderick Dewar, a proposé une telle démonstration[10]. Une erreur a toutefois été relevée dans son raisonnement en 2007[11]. Cette loi apparaît cependant comme un principe général vérifié jusqu’ici dans toutes ses conséquences.

En sciences humaines, ce principe implique que l’humanité cherche sans cesse à augmenter son taux de dissipation d’énergie, ce qui est tout à fait conforme aux observations. Si, comme l’a proposé Soddy, on mesure le bien-être individuel en termes du flux d’énergie libre que chacun dissipe, alors il parait naturel qu’un ensemble d’individus cherchant à maximiser leur bien-être, maximisent la vitesse à laquelle cet ensemble dissipe l’énergie.

Ces considérations impliquent qu’en évoluant l’Homme améliore effectivement son bien-être, mais elles ne permettent pas de comprendre pourquoi cette évolution est parsemée de catastrophes. La réponse à la deuxième question nous éclaire sur ce sujet.

Le processus d’auto-organisation

Les progrès en dynamique non-linéaire, dus pour l’essentiel à l’utilisation des ordinateurs, ont permis de comprendre comment les structures dissipatives s’auto-organisent[12]. Celles-ci oscillent constamment entre l’ordre et le chaos[13], un processus baptisé criticalité auto-organisée[14]. On observe ce processus aussi bien en géophysique avec la formation des courants atmosphériques qu’en biologie, à travers l’évolution des espèces, ou en sciences humaines, avec l’auto-organisation des sociétés. Nous nous contenterons ici de décrire ce processus dans le cas le plus complexe, celui des sociétés humaines.

Une structure dissipative s’auto-organise par échange d’information entre ses éléments. En dynamique des fluides cet échange d’information se fait par l’intermédiaire des collisions entre les molécules. En biologie, il se fait par l’intermédiaire de substances chimiques. Chez l’Homme, il se fait grâce au langage.

Le processus fondamental est une réplication de l’information dans le temps et dans l’espace. En biologie, les organismes qui possèdent les mêmes gènes forment une même espèce. Chez l’Homme la culture a pris le rôle des gènes. Les individus qui possèdent une même culture forment une société. La biologie nous enseigne que les êtres vivants qui possèdent les mêmes gènes tendent à coopérer. C’est le phénomène de sélection de parentèle. Chez l’Homme, les individus qui possèdent une même culture coopèrent à l’intérieur de la société.

Comme toute structure dissipative, une société mémorise de l’information sur son environnement. Plus elle mémorise d’information, plus elle dissipe d’énergie. Chez l’homme, l’information est majoritairement mémorisée dans son cerveau. Les sociétés humaines ont pu se développer grâce à une nouvelle forme de mémoire, l’écriture, dont la monnaie est un aspect particulier. Aujourd’hui cette mémorisation se fait massivement dans les ordinateurs.

Cherchant à maximiser son taux de dissipation d’énergie, une structure dissipative tend à s’étendre de façon à mémoriser toujours plus d’information. C’est ce que font les espèces animales et végétales. C’est ce que font aussi les sociétés humaines. Primitivement organisé en tribus, l’Homme a successivement créé des villes-états, des états-nations, puis des unions d’états comme les États-Unis ou l’Europe. Il en est de même aujourd’hui des sociétés de production avec la création d’entreprises de plus en plus grosses dépassant le cadre des nations pour devenir des multinationales. En sciences économiques, le gain obtenu porte le nom d’économie d’échelle.

Malheureusement, en dissipant de l’énergie, une structure dissipative tend à modifier son environnement. Comme les espèces animales, les sociétés humaines tendent à épuiser leurs ressources naturelles. Historiquement, l’épuisement des sols et la déforestation a conduit bien des civilisations à leur perte. Une société qui s’étend crée une menace pour les sociétés voisines et peut engendrer des conflits. Le même phénomène se produit pour les entreprises. Au fur et à mesure qu’elles grossissent, elles doivent rechercher de nouvelles sources de matières premières et tendent à saturer le marché. Face à la concurrence, elles doivent sans cesse développer de nouveaux produits ou de nouvelles méthodes de production.

Plus vite une structure dissipative s’adapte à son nouvel environnement, plus vite cet environnement va évoluer. Les physiciens appellent cela un effet de rétroaction positive. Il a pour résultat une accélération continue de l’évolution. Ce phénomène est régulièrement observé en biologie dans la course aux « armements » entre une proie et un prédateur. Le temps d’adaptation des gènes étant fini, il arrive un moment où une espèce n’a plus le temps de s’adapter et s’éteint. C’est le phénomène d’extinction des espèces. Le biologiste Leigh van Valen a baptisé ce processus « effet de la reine rouge » en référence à l’œuvre de Lewis Carroll[15] dans laquelle la reine rouge dit: « ici, il faut courir le plus vite possible pour rester sur place ».

L’effet de la reine rouge

De toute évidence, l’effet de la reine rouge s’applique aux sociétés humaines. Dans ce cas, le temps d’adaptation n’est plus celui des gènes, mais celui de la culture. Il est beaucoup plus court, typiquement de l’ordre d’une génération, c’est-à-dire une trentaine d’années. On peut comparer ce temps à celui du doublement de la dissipation d’énergie. En Afrique, la dissipation d’énergie se mesure encore en termes de démographie. Certaines régions comme le Rwanda ou le Darfour ont vu leur population doubler en moins de trente ans. Il en ait résulté des conflits majeurs.

Dans les pays développés, la dissipation d’énergie est principalement de nature exosomatique. On la mesure en kW par individu. Celle-ci a doublé entre 1950 et 1980, alors que la croissance démographique ralentissait. À la différence des pays africains ou des pays européens aux époques précédentes, cette croissance très rapide n’a pas engendré de conflits majeurs. Elle a cependant durablement affecté la société. Considérablement accrues, les inégalités sociales continuent d’augmenter; le chômage est devenu permanent; la croissance économique stagne; la dette publique s’aggrave.

Les pays développés offrent un parfait exemple de société soumise à l’effet de la reine rouge. Une telle société cherche constamment à s’adapter à un environnement qui évolue de plus en plus vite. Paradoxalement, alors que nous vivons en période d’abondance, le temps libre diminue. Ceux qui ont du travail courent pour ne pas le perdre et ceux qui n’en n’ont pas courent pour en trouver. Pour gagner du temps, on se contente de « fast food »; on prend sans cesse l’avion, le train à grande vitesse ou l’autoroute; notre moindre déplacement se fait en voiture.

On a vu que les espèces biologiques soumises à cet effet sont fragiles et tendent à s’éteindre. Un nombre croissant d’individus pensent que nos sociétés modernes vont s’effondrer. L’humanité s’inquiète de plus en plus de sa survie.

La sélection r et K

L’alternance entre l’ordre et le chaos étudiée par les physiciens se traduit en biologie par une alternance entre deux modes de sélection naturelle baptisés r et K[16]. Les biologistes constatent que lorsque l’environnement est stable, la nature favorise les organismes de grande taille, à longue durée de vie et se reproduisant lentement. Mais dès que l’environnement évolue, ceux-ci apparaissent fragiles et tendent à s’éteindre au profit de petits organismes, à courte durée de vie et se reproduisant rapidement. Les grands arbres sont remplacés par la savane, les grands dinosaures par les petits mammifères. Plus adaptables, ces petits organismes prolifèrent jusqu’à ce que certains d’entre eux deviennent gros à leur tour.

Ce qu’on observe en biologie pour les gènes, se produit en sciences humaines pour la culture. Les individus partageant une même culture tendent à coopérer entre eux. L’économie se développe et la société s’étend. Dans l’antiquité, c’est la formation de l’empire romain; ces derniers siècles, c’est la formation des empires coloniaux puis de l’empire soviétique. Dissipant de plus en plus d’énergie, ces sociétés font très vite évoluer leur environnement. Plus elles essayent de maintenir leur croissance économique, plus vite l’environnement évolue. La croissance stagne, l’individualisme l’emporte sur la solidarité, la ségrégation culturelle remplace l’intégration culturelle. Ces grandes sociétés se divisent en sociétés plus petites et plus diverses, donc plus adaptables au changement. C’est l’effondrement de l’empire romain, des empires coloniaux et du bloc soviétique. Fondamentalement, le processus est de même nature que celui de l’extinction des espèces en biologie. Il est donc important d’en étudier le mécanisme plus en détails.

Biologie et économie

Contrairement aux sciences « dures » que sont la physique et la chimie, les théories économiques sont loin de faire l’unanimité. Une majorité d’économistes se sont cependant ralliés à un certain nombre de postulats formant la base d’une théorie dite néoclassique, enseignée aujourd’hui dans les universités. Pour eux, le but de l’économie est d’optimiser le fonctionnement de la société en maximisant le profit pour le producteur et le bien-être pour le consommateur, ce qui conduit tout naturellement à maximiser la production, c’est-à-dire au « culte » de la croissance.

Les lois que nous avons décrites plus haut éclairent l’économie sous un nouveau jour. Si, comme le fait Soddy, on identifie le bien-être à la production d’énergie libre, alors maximiser le bien-être revient à maximiser la dissipation d’énergie ce qui, nous l’avons vu, conduit tôt ou tard à l’effondrement des sociétés. Les économistes reconnaissent l’existence de crises récurrentes, mais espèrent toujours les conjurer en jouant sur la monnaie. Les faits leur donnent systématiquement tort au point qu’un économiste de renom, Joseph Stiglitz, concède aujourd’hui que les économistes doivent changer leur croyance. Dans un interview[17] il déclare: « La théorie économique est devenue un monde autosuffisant, une fausse représentation de la réalité ».

Dès 1971, le physicien et économiste Georgescu-Roegen avait reconnu l’importance de rattacher l’économie aux sciences dures. Dans son livre intitulé « La décroissance », il affirme: « La Thermodynamique et la biologie sont les flambeaux indispensables pour éclairer le processus économique ». Malheureusement à cette époque les progrès en thermodynamique hors équilibre étaient encore insuffisants. Aujourd’hui, ils permettent de bâtir une véritable science économique.

On sait aujourd’hui que dans les processus d’auto-organisation la réduction d’entropie se fait par réplication de l’information[18]. Clairement la monnaie est une information, mais elle n’est pas la seule. Un nombre croissant d’économistes prennent conscience du rôle fondamental de l’information en économie[19], mais se cantonnent dans leur discipline. Le tableau ci-dessous montre qu’on peut établir un parallélisme entre les différents rôles de l’information en biologie et en sociologie:

Ce parallélisme est établi en considérant un organisme vivant comme une société organisée de cellules. On voit que dans nos sociétés la monnaie joue le rôle biologique des enzymes, c’est-à-dire celui d’un catalyseur. On sait que dans un cycle de réactions chimiques, le catalyseur est régénéré à la fin du cycle. De même, à la fin d’un cycle de production, l’argent emprunté à une banque est régénéré et rendu à la banque.

La vie est née avec l’apparition de cycles autocatalytiques. Ceux-ci génèrent plus de catalyseurs qu’ils n’en consomment entraînant le phénomène de reproduction des cycles. De même, lorsqu’un investissement est bien adapté à la consommation, un cycle de production peut créer plus d’argent qu’il n’en a été emprunté, ce qui permet d’accroître la production et de générer une avalanche de biens matériels, ainsi qu’une avalanche de profits. En physique, ce phénomène d’avalanches est caractéristique du processus de criticalité auto-organisée. Les physiciens ont montré que l’amplitude des avalanches est aléatoire et inversement proportionnelle à leur fréquence.

Dès 1959, le mathématicien Benoît Mandelbrot, connu pour sa découverte des fractals, a montré que les fluctuations du marché sont inversement proportionnelles à leur fréquence, entraînant la possibilité de graves crises financières[20]. Plus récemment, Per Bak[21] et ses collaborateurs ont montré qu’une économie de marché est effectivement un processus de criticalité auto-organisée.

En biologie, lorsque l’environnement change, certains enzymes ne sont plus adaptés, par exemple à la digestion d’une nouvelle nourriture. La sélection naturelle favorise alors les organismes dont les enzymes sont les mieux adaptés. Lorsqu’aucun d’entre eux n’a suffisamment d’enzymes adaptés, l’espèce s’éteint. De même en économie, lorsque l’environnement change, certains investissements monétaires deviennent inadaptés, entraînant des faillites plus ou moins importantes. Ce sont les crises financières. Les nécessités de la croissance économique vont alors favoriser les investissements les mieux adaptés. Lorsqu’aucun d’entre eux n’est suffisamment adapté, c’est la crise économique.

Les inégalités sociales

Les avalanches de profits décrites plus haut ont pour effet de générer d’importantes fluctuations dans la distribution spatiale des richesses. Mathématiquement, le processus est similaire à celui des fluctuations de densité dans le phénomène physique de transition liquide-vapeur au point critique (d’où le nom de criticalité auto-organisée). On observe la formation d’un brouillard qui porte le nom d’opalescence critique. Une propriété de ce brouillard est que, au point critique, les fluctuations spatiales de densité y sont invariantes par changement d’échelle. Cela signifie que l’opalescence critique a le même aspect vu à l’œil nu, à la loupe, ou au microscope. Mathématiquement, cela implique que la distribution spatiale de densité y est décrite par une loi de puissance.

En ce qui nous concerne, on doit donc s’attendre à ce que, au point critique, c’est-à-dire lorsque la croissance économique est optimale, la distribution spatiale des richesses soit décrite par une loi de puissance. C’est effectivement ce qu’on observe. En économie, cette loi est connue sous le nom de loi de Pareto. Elle implique qu’environ 80% des richesses sont détenues par 20% de la population.

En physique, en dessous de la température critique, le brouillard se condense en deux phases l’une liquide l’autre vapeur. En économie, un phénomène de condensation similaire se produit avec l’effondrement de la classe moyenne et la condensation de la population en deux classes, les riches et les pauvres. Comme les molécules d’un gaz, les riches disposent d’énergie et sont libres de se mouvoir tandis que, semblables aux molécules emprisonnées dans une phase liquide, les pauvres ont perdu toute liberté d’action. Lorsque cela se produit, c’est la crise sociale.

La crise de la culture

En biologie, les enzymes sont produits par transfert d’information contenue dans l’ADN, c’est-à-dire à partir des gènes. Ce transfert d’information est assuré par diverses molécules d’ARN. Assez souvent ce transfert d’information n’est pas effectué. On dit que les gènes correspondants ne sont pas « exprimés ». Lorsque l’environnement change, certains enzymes manquants peuvent devenir nécessaires à la survie. Les espèces chez lesquelles les gènes correspondants sont exprimés prendront alors le relais.

Le tableau de correspondance inséré plus haut montre que, dans nos sociétés, un transfert similaire d’information est assuré par l’éducation. Lorsque l’environnement évolue rapidement, l’éducation doit évoluer en conséquence, notamment l’enseignement technique. De nos jours les ingénieurs doivent constamment se recycler. C’est la formation permanente. En cas d’évolution encore plus rapide, l’enseignement général lui-même peut devenir inadapté. C’est la crise de l’éducation.

Lorsqu’un pays uni culturellement comme la France doit affronter de tels changements, son éducation nationale s’en trouve ébranlée. C’est le passage de l’ordre au chaos, c’est-à-dire de la sélection K à la sélection r. Une multitude d’écoles de toutes confessions viennent peu à peu concurrencer l’école publique. L’unité culturelle de la France se délite. Aux inégalités de richesses s’ajoute des inégalités culturelles[22].

Il arrive en biologie que l’ADN lui-même devienne inadapté. Dans ce cas, non seulement un certain nombre d’espèces s’éteignent, mais des genres peuvent s’éteindre aussi. L’équivalent chez l’Homme est la remise en question de la culture, en particulier de l’idéologie dominante. Celle-ci est véhiculée principalement par les gens qui, grâce à elle, ont atteint une position dominante. Lorsque cette idéologie devient inadaptée, ils sont les derniers à en subir les conséquences. Ils vont donc l’imposer à la société, menant celle-ci à sa perte. Ce processus semble être à l’origine de l’effondrement des civilisations passées[23].

C’est clairement le cas aujourd’hui de l’idéologie qualifiée de néolibérale qui domine la plupart des pays développés. Reposant sur le culte de la croissance, cette idéologie entraîne des modifications de l’environnement à l’échelle de la planète. Le développement durable est souvent présenté comme une poursuite de la croissance par d’autres moyens. Malheureusement, nous avons vu que l’évolution de l’environnement est liée à la dissipation d’énergie. Plus celle-ci s’accroît, plus vite l’environnement évolue. Maintenir à tout prix la croissance conduit à l’effondrement des civilisations.

L’avenir de l’humanité

Voici donc le principe de Lucifer identifié. Il porte le nom de troisième loi ou troisième principe de la thermodynamique. La sélection naturelle favorise les êtres vivants qui dissipent le plus d’énergie. Notre bien-être est lié à la dissipation d’énergie. Nous sommes tous en compétition pour accroître notre bien-être. Mais plus vite nous dissipons l’énergie, plus vite nous courrons à notre perte. Le problème est semblable à celui de la course aux armements entre la proie et le prédateur. Il conduit à la destruction mutuelle assurée. Aucun d’entre nous ne peut s’en sortir individuellement. Aucune nation ne peut renoncer à la croissance sans se faire doubler par les autres. La seule issue possible est à l’échelle mondiale. Saurons-nous un jour nous unir pour décider ensemble, d’un commun accord, de limiter notre taux de dissipation d’énergie?

La réponse à cette question dépend de la source d’énergie dont l’humanité disposera. Nos problèmes actuels viennent de l’utilisation temporaire d’une source d’énergie à débit potentiellement illimité comme le pétrole. Même si la quantité totale de pétrole est limitée, le nombre de puits de pétrole ne l’est pas. Il n’a pas cessé de croître. La vie est une forme de combustion. Plus on dispose de combustible, plus le feu s’étend. Le problème risque de s’aggraver si l’on remplace le pétrole par une source d’énergie à plus long terme comme les réacteurs EPR. Si, par malheur, l’humanité parvient à utiliser la fusion nucléaire (projet ITER), alors c’est l’incendie.

Considérons en effet un système fermé, isolé du reste du monde, contenant des êtres vivants capable d’utiliser la fusion nucléaire. Le seconde loi de la thermodynamique nous dit que tout système fermé tend vers l’équilibre thermodynamique, c’est-à-dire la mort. La troisième loi nous apprend qu’il tend vers cet équilibre le plus vite possible. La biologie nous montre qu’en présence d’une source d’énergie à débit illimité, la compétition pour la dissipation d’énergie l’emporte sur la coopération. C’est donc l’explosion, démographique ou exosomatique. La durée de vie de l’humanité se réduit à celle d’un feu de paille.

Supposons maintenant que l’humanité renonce à la fission nucléaire, jugée trop polluante et trop risquée. Peu à peu les énergies fossiles s’épuisent. Dans une économie en déclin, les recherches sur la fusion nucléaire sont abandonnées parce que trop coûteuses. Seule l’énergie solaire laisse espérer le maintien d’un certain niveau de vie[24]. Pour les pays avancés, c’est la pénurie d’énergie. L’énergie solaire est une source d’énergie à débit limité. On ne peut que tenter de l’utiliser le plus efficacement possible. La biologie nous apprend qu’en cas de pénurie d’énergie, la coopération l’emporte sur la compétition. L’humanité s’organise pour faire face à la pénurie. Après avoir chuté, l’économie reprend pour atteindre peu à peu un état stationnaire adapté au débit de l’énergie reçue. Les inégalités sociales entre les individus comme entre les nations s’estompent. L’idéologie de la croissance n’est plus qu’un mauvais souvenir. On est passé du feu de paille à une combustion lente et contrôlée.

Durant la préhistoire l’Homme a appris à allumer du feu. Au XVIIe siècle, avec Denis Papin, il en découvre la puissance motrice. Au XVIIIe siècle, il apprend à construire des machines à vapeur. Si, en poussant sur un piston, la vapeur fournit du travail mécanique, elle ne peut le faire de manière continue qu’en ramenant le piston à sa position initiale. Pour cela il faut rendre une partie de l’énergie reçue. Au XIXe siècle, Sadi Carnot énonce pour la première fois ce qui deviendra le second principe de la thermodynamique: « On ne peut durablement produire du travail mécanique que par des cycles fermés de transformations extrayant de la chaleur d’une source chaude pour en rendre une partie à une source froide ». Au XXe siècle, l’Homme fabrique des moteurs thermiques de plus en plus perfectionnés et dissipe de plus en plus d’énergie. Aujourd’hui, il découvre que le principe de Carnot s’applique à l’humanité toute entière. Pour vivre, l’humanité doit produire du travail mécanique. Pour cela, elle dispose[25] d’une source chaude à 6000°K, la surface du Soleil, et d’une source froide à 3°K, le ciel nocturne. Mais elle ne peut le faire durablement que par des cycles fermés de transformations ramenant notre planète à son état initial. L’humanité apprend à recycler.

De même que notre corps peut être considéré comme une société de cellules, de même une société d’individus peut être considérée comme un organisme vivant. L’humanité apparaît alors comme un organisme vivant en gestation. Nous en sommes les cellules. Sa croissance rapide est due au pétrole, sorte de lait maternel fournit par une Terre nourricière. C’est bientôt le sevrage. L’humanité va devoir apprendre à se nourrir par elle-même. Un cerveau global[26] se développe. Pour la première fois, l’humanité prend conscience d’elle-même et s’inquiète de sa survie à long terme. Lorsqu’un être vivant arrive à maturité, sa croissance s’arrête. C’est la phase d’homéostasie. Son évolution ne s’arrête pas là pour autant. Si sa dissipation d’énergie devient stationnaire, l’information continue à affluer. Avec le temps libéré, la société redevient plus conviviale. L’éducation reprend un rôle majeur. Cessant d’être orientée vers le profit, une recherche plus fondamentale et plus multidisciplinaire s’instaure. Notre compréhension du monde progresse. L’humanité évolue vers la maturité et la sagesse.

François Roddier

[1] Jacques Blamont, Introduction au siècle des menaces, Odile Jacob (2004).

[2] André Lebeau, L’engrenage de la technique, Gallimard (2005). L’enfermement planétaire. Gallimard (2008). Les horizons terrestres, Gallimard (2011).

[3] Roger-Maurice Bonnet, Lodewijk Woltjer, Surviving 1,000 centuries can we do it ? Springer, Praxis (2008).

[4] Howard Bloom, Le principe de Lucifer, tome 1 et 2, Le jardin des livres (1997 et 2003).

[5] Ludwig Boltzmann, Populare Schriften (Popular Writings).

[6] Leipzig: J. A. Barth (1905).Alfred Lotka, Contribution to the Energetics of Evolution, PNAS, 8, p. 147 (1922).

[7] Alfred Lotka, Natural Selection as a Physical Principle, PNAS, 8, p. 151 (1922).

[8] Parfois qualifié d’équilibre dynamique (avec mouvement) par opposition aux états d’équilibres statiques (sans mouvement).

[9] Voir : Axel Kleidon, Ralph D. Lorenz, edit., Non-equilibrium Thermodynamics and the Production of Entropy, Springer (2005).

[10] Roderick Dewar, J. Phys. A: Math. Gen. 36, p. 631 (2003).

[11] G. Grinstein and R. Linkster, J. Phys. A: Math. Theor. 40, p. 9717 (2007).

[12] Voir: John Gribbin, Le chaos, la complexité et l’émergence de la vie, 2004, Flammarion, 2010. Plus récemment: Ricard V. Solé, Phase Transitions, Princeton, 2011.

[13] Il s’agit ici du chaos déterministe au sens de la dynamique non linéaire.

[14] Per Bak, Quand la nature s’organise, 1996, Flammarion, 1999.

[15] Lewis Carroll, Alice au pays des merveilles : de l’autre coté du miroir.

[16] Les lettres r et K représentent les coefficients de l’équation logistique décrivant l’évolution d’une population en présence de ressources limitées: r est le taux de reproduction, K la population maximale.

[17] Alternatives économiques, avril 2010.

[18] Entropie et information sont des grandeurs de même nature mais de signe opposé.

[19] Robert U. Ayers, Information, Entropy and Progress, AIP Press, 1994.

[20] Benoît Mandelbrot, Fractales, hasard et finance, Flammarion, 1959, 1997.

[21] Voir référence 14

[22] Chez les animaux évolués, la sélection K favorise les espèces qui éduquent leurs enfants. La sélection r favorise celles qui ne les éduquent pas.

[23] Franz Broswimmer, Une brève histoire de l’extinction en masse des espèces, Agone, 2010.

[24] Pour donner un ordre de grandeur, tapisser nos autoroutes de panneaux solaires permettrait actuellement de subvenir aux besoins de la France en énergie.

[25] En commun avec la biosphère. L’ensemble forme une structure dissipative qu’avec Lovelock on appelle maintenant Gaïa.

[26] Voir référence 4.

Cette initiative a finalement pris la forme d’une tribune, parue dans le Monde.fr le 22 mars dernier, dont les signataires exhortent notamment tous les candidats à l’élection présidentielle à tenir compte de cette situation urgente.

N’hésitez pas à signer cette tribune en ligne et participez ainsi à la prise de conscience collective d’un constat qui doit s’imposer à tous, et ce, malgré les divergences d’opinions quant aux orientations à prendre.

Juin : Quotas individuels de carbone, rationnement et responsabilité, par Mathilde Szuba.

Vous pouvez déprimer à cause d’un sentiment d’impuissance puisque vous dépendez, comme tout le monde, de cette énergie abondante et peu chère. De plus, vous ne voyez pas de possibilité d’échapper au marasme général qui nous attend. Vous mettez alors ce problème dans un coin de votre esprit pour ne pas trop y penser et vous continuez à vivre, rassurés par l’inconscience de tous ceux qui vous entourent.

Vous pouvez  y voir une fabuleuse opportunité de changer de paradigme, de réorganiser votre vie, celle de vos voisins, de votre quartier ou de votre ville, car vous êtes conscient que nous ne pourrons jamais plus disposer d’une telle manne énergétique. Vous êtes tout excité par l’ambitieux changement qui se dessine et par cette possibilité de construire votre vie par vous-même et plus en fonction de ce que vous impose la société.

Enfin, vous pouvez avoir l’espoir de voir émerger une solution, LA solution qui vous permettra de ne rien changer ou presque à votre mode de vie. Vous espérez que, comme pour toutes les innovations technologiques, il vous suffira de vous rendre au supermarché et de remplir un chèque (ou faire un crédit) pour résoudre le problème. Après tout, il n’y a pas de raison que cela change, nous avons toujours fait comme ça.

C’est souvent autour de cette dernière possibilité que se situent les débats. Quelles solutions techniques nous permettraient de ne rien changer ou presque ? Dans combien de temps seront-elles prêtes ? Combien coûteraient-elles ?

Mais faut-il vraiment souhaiter l’existence d’une solution de substitution ?

Je me pose très souvent cette question, en tant qu’ingénieur énergéticien.  Lorsque j’ai repris mes études, je ne savais pas si je découvrirais une technologie meilleure que les autres, celle qui permettrait de ne pas polluer, d’envisager un fonctionnement vraiment durable de notre société. Si c’était le cas, je ferais tout pour la promouvoir.

Malheureusement, j’ai vite compris qu’il n’y avait pas de miracle, et que chaque technologie avait ses avantages et inconvénients, que chaque territoire ne disposait pas des mêmes ressources disponibles. Il était donc inutile de promouvoir le solaire plutôt que l’éolien, la géothermie ou la biomasse, puisque Marseille et Dunkerque, par exemple, ne disposent évidemment pas des mêmes potentiels énergétiques.

Mais au-delà de ça, et comme le dit très justement Jean Marc Jancovici, « L’énergie se manifeste lorsque vous changez une température, une vitesse, une masse, une composition chimique ou une nature atomique. » « La consommation d’énergie est avant tout un excellent indicateur de la pression que nous exerçons sur notre environnement ».

Il est évident que l’augmentation permanente de notre consommation d’énergie a augmenté de manière fulgurante notre pression sur l’environnement.

Pour autant, il ne faut pas en déduire que l’Homme est un destructeur par nature, il fait simplement partie de l’écosystème planétaire, comme n’importe quelle autre espèce animale ou végétale, mais il a su exploiter, mieux que les autres, les ressources mises à sa disposition. Et c’est ainsi dans tous les écosystèmes, lorsqu’une espèce est en capacité de mieux exploiter les ressources, elle finit par prédominer et malheureusement, cela implique une diminution de la diversité, des interactions, et finalement le système se fragilise et perd sa résilience.

Vous trouverez de très nombreux exemples dans lesquels une espèce animale ou végétale fini par étouffer progressivement les autres en prenant de la puissance mais en devenant de plus en plus vulnérable à certains changements.

Image représentant le cycle adaptatif en quatre phases par lesquelles passent, suivant des échelles de temps plus ou moins longues, tous les écosystèmes. (source: résilience alliance)

L’Homme a donc eu la capacité d’exploiter les ressources, grâce à son intelligence et aux richesses naturelles auxquelles il a eu accès. Aujourd’hui cette prédominance implique une forte diminution de la biodiversité à cause de la surexploitation des ressources et nous devenons de plus en plus fragiles et vulnérables à certains chocs.

Trouver une source d’énergie équivalente au pétrole reviendrait finalement à continuer d’accroitre ce déséquilibre déjà bien avancé, en continuant à augmenter la population mondiale, à consommer toujours plus de ressources pour répondre à cette croissance supposée sans limites.

C’est pourquoi, lorsque j’analyse le problème du pic pétrolier et que je me demande quelles devraient être de réelles solutions durables, je me dis que c’est probablement une chance qu’aucune solution technologique ne soit prête, qu’aucune ne soit suffisamment efficace pour nous permettre de continuer à fonctionner comme aujourd’hui.

La prédominance humaine nous a rendu extrêmement vulnérables sans même que nous puissions nous en rendre compte, et elle n’est possible que si les ressources planétaires sont encore suffisamment abondantes pour nous permettre à tous de vivre, ce qui n’est plus le cas.

La fin du pétrole nous imposera donc de faire avec ce dont nous disposons localement. Ce paramètre est fondamental car il permettra à tous de comprendre que le confort matériel et énergétique dont nous disposons aujourd’hui n’existe plus sans l’exploitation des richesses des autres pays du monde, qui eux ne peuvent pas, et ne pourront jamais atteindre notre niveau de vie.

Assumer la fin de l’anthropocène !

Cessons donc de chercher une solution qui nous permette de continuer à vivre de la même façon qu’aujourd’hui. Ce n’est de toute façon pas durable car si ce n’est l’énergie, c’est tout le reste qui finira par manquer.

Repensons intelligemment nos modes de vie, organisons  localement nos besoins en fonction de nos ressources. Nous disposons déjà de tous les outils pour exploiter le vent, le soleil, la terre et la mer pour fournir le peu d’énergie nécessaire à une vie équilibrée, saine et durable.

Réunie au siège de l’OCDE à Paris les 18 et 19 octobre 2011, la conférence ministérielle de l’Agence internationale de l’énergie s’est inquiétée des pannes de fourniture pétrolière, sur fond de hausse constante de la demande mondiale.

Créée dans le contexte du choc pétrolier de 1973, l’AIE rassemble les pays industrialisés de l’OCDE, et a pour mission d’analyser l’évolution des ressources énergétiques, vitales pour la croissance mondiale. Aujourd’hui, l’AIE annonce que la demande énergétique globale va augmenter de 47% d’ici à 2035. Quant à la demande pétrolière, l’Agence prévoit qu’elle va passer de 84 millions de barils par jour en 2009 à 107 en 2035. Même si le prix du brut a baissé depuis avril 2011 dans le contexte de la récession actuelle et d’un regain de l’offre pétrolière en provenance des pays de l’OPEP, la tendance reste à une hausse structurelle des prix. Selon David Fyfe, chef de la division de l’industrie et des marchés pétroliers à l’AIE, il est vraisemblable que les prix du baril de brut conventionnel ne redescendront pas sous la barre des 105 $ d’ici à 2016.

La crise économique est elle-même liée au prix des énergies fossiles. Même si l’AIE exclut le risque d’une récession à deux chiffres, elle confirme, dans une note sur les marchés pétroliers diffusée par M. Fyfe, la corrélation entre le poids de la facture pétrolière et le ralentissement économique consécutif à chaque choc pétrolier. Le poids de la facture pétrolière est aujourd’hui le même que lors de la crise de 2008, ce qui n’augure pas d’une reprise immédiate.

La réalité du pic pétrolier et de l’érosion des puits matures est également reconnue par l’AIE, qui souligne que, chaque année, entre 2,5 et 3 millions de barils par jour viennent à manquer en raison du déclin des champs pétroliers arrivés à maturité. A court terme, deux phénomènes se télescopent : la hausse de la demande pétrolière des pays émergents qui représenteront 90% de la demande additionnelle d’ici à 2035, et la contraction de l’offre pour des raisons géologiques (pic pétrolier), géopolitiques (insurrection libyenne) et écologiques (accident de la plate-forme Deep Water Horizon).

Du coup, les investisseurs hésitent à lancer les colossaux financements qu’exigent de nouvelles prospectives pétrolières. L’AIE prédit que quelque 38 000 milliards de dollars d’investissements seront nécessaires pour couvrir les besoins énergétiques du monde d’ici à 2035, rapporte Martin Ferguson, président de la conférence. Ce point est interprété comme un signal d’alarme par Fatih Birol, chef économiste de l’AIE : en cas de scénario bas d’investissement, et dans la perspective d’une hypothétique reprise de l’économie, les principaux fournisseurs mondiaux ne pourront pas répondre sur la durée à une hausse de la demande estimée à 1 million de baril additionnels par jour dès l’année prochaine.

L’AIE établit des critères de résilience du système, en insistant sur plusieurs indicateurs de sécurité énergétique, combinant diversité des sources d’approvisionnement, réduction de la dépendance et de la facture pétrolière développement des énergies locales, dont la géothermie et l’hydroélectricité, et maintien de stocks pétroliers industriels. Ceux des pays de l’OCDE sont en chute depuis août 2010, à leur plus bas niveau depuis 2008, sur fond de marché en contraction constante. L’interruption de fourniture par la Libye d’un des meilleurs produits pétroliers, le light sweet crude, est estimée par l’AIE à une panne de 328 millions de barils. Les pronostics quant à la reprise de production en Libye restent prudents.

Agnès Sinaï

Article paru dans actu-environnement le 19 novembre 2011

L’Agence internationale de l’énergie (AIE)  prévoit que la demande énergétique globale va augmenter de 47% d’ici à 2035. Les taux de croissance des émissions sont très rapides. Le rebond de 5% de la demande mondiale d’énergie primaire en 2010 a porté les émissions de CO2 à un nouveau pic. Selon le scénario prospectif de l’AIE, les émissions cumulées des 25 prochaines années équivaudront aux deux tiers des émissions dégagées depuis 110 ans… soit un réchauffement global annoncé de 3,5°C minimum.

La réalité est moins rose, car les métaux sont malheureusement, au même titre que les énergies fossiles, des ressources non renouvelables, dont nous faisons un gâchis immense au détriment des générations futures. En faire le constat nous oblige à repenser de manière fondamentale notre société industrielle et son avenir.

Les réserves métalliques

Les métaux sont partout sur notre planète, dans la terre végétale, les roches, et même l’eau de mer. Il suffit de prendre une poignée de terre pour tenir dans le creux de sa main l’ensemble, ou peu s’en faut, des éléments chimiques stables non gazeux de la classification de Mendeleïev[2], dont environ 60 métaux différents, certains en quantité infinitésimale bien sûr.

Prenons le cuivre : à la concentration moyenne de 50 ppm (parties par million, soit 0,005%), une poignée de terre d’une masse de 100 grammes en contient ainsi 5 milligrammes. Cela paraît peu, mais la quantité de cuivre totale, contenue sur les 150 millions de km² de terres émergées jusqu’à la profondeur de 1 km, est de l’ordre de 20.000 milliards de tonnes (sur la base d’un poids moyen de la croûte terrestre de 2,6 tonnes par m³). Un chiffre colossal, représentant plus d’un million d’années de notre consommation actuelle !

Pourtant, la totalité des ressources disponibles de cuivre est 10 000 fois moins élevée (500 millions de tonnes de réserves, peut-être 3 milliards de tonnes de ressources ultimes, selon l’USGS[3]). Pourquoi un tel écart ? Au-delà de la réponse assez intuitive – on imagine bien qu’on ne va pas passer l’intégralité de la croûte continentale, sur 1 km d’épaisseur, au tamis fin – la notion de réserve minière est compliquée, car elle recouvre des facteurs à la fois géologiques, techniques et économiques : une réserve est une ressource identifiée et explorée, que l’on peut effectivement extraire, légalement et techniquement, au prix actuel. Il existe donc trois façons d’augmenter les réserves : trouver de nouvelles ressources par l’exploration ou la recherche géologique, améliorer les techniques de production pour exploiter des concentrations plus faibles, ou tout simplement faire varier le prix. Comme pour le pétrole ou le gaz, un prix plus élevé fait mécaniquement monter les réserves.

Non seulement les questions géologiques, techniques et économiques sont spécifiques à chacun des 60 métaux (tous plus ou moins utilisés par la société industrielle), mais les métaux sont aussi interdépendants : tous ne font pas l’objet d’une exploitation minière propre, ils sont des coproduits d’autres métaux, les processus de minéralisation les ayant liés dans les mêmes minerais. C’est le cas par exemple du cobalt, coproduit du nickel ou du cuivre ; du sélénium et du tellure, souvent coproduits du cuivre ; de l’indium, du cadmium, du germanium, coproduits du zinc ; de l’antimoine et du bismuth, coproduits du plomb. D’autres métaux, comme le molybdène, l’or ou l’argent, peuvent être produits en association ou être exploités spécifiquement. Cette interdépendance est physique, c’est-à-dire que l’énergie mise en œuvre pour la production des différents métaux est en quelque sorte mutualisée, mais aussi économique : la teneur en or ou en argent d’une mine de cuivre va permettre de tirer des revenus plus élevés, donc d’exploiter le métal principal à une concentration inférieure à ce qui aurait été nécessaire dans le cas d’une exploitation monométallique !

Les perspectives sur les réserves sont donc très variables d’un métal à l’autre, mais on peut néanmoins tirer, en particulier pour les grands métaux industriels, quelques conclusions générales. Mesurées en années de production – ou de consommation – actuelle, les réserves varient de quelques décennies (antimoine, zinc, étain…) à quelques siècles (vanadium, cobalt, platine…), la grande majorité se situant entre 30 et 60 ans (nickel, cuivre, plomb…). Cela ne veut pas dire que nos ennuis commenceront après ce délai, car le nombre d’années de production n’est qu’un indicateur, pas forcément fiable.

D’abord car il s’agit d’années de production avec les hypothèses actuelles, ne tenant pas compte du taux de croissance de la consommation d’un côté, des capacités de substitution ou de l’augmentation du recyclage de l’autre. Or justement la demande s’emballe : au niveau mondial, nous avons plus que doublé la production des grands métaux industriels (aluminium, cuivre, nickel, zinc…) au cours des 20 dernières années. Les besoins futurs, notamment en Chine et en Inde, pourraient conduire à un nouveau doublement. La croissance a été encore plus impressionnante sur les « petits » métaux : le développement exponentiel de l’électronique, des nouvelles technologies, de l’aéronautique, a fait exploser la demande en métaux high tech (indium des écrans plats, lithium et cobalt des batteries, germanium des applications WiFi, lanthanides – les fameuses terres rares – dans les éoliennes et les véhicules électriques…). Compte-tenu des taux de croissance passés et projetés, nous devrions ainsi « produire » en l’espace d’une génération, ou plutôt extraire de la croûte terrestre, une quantité plus grande de métaux que pendant toute l’histoire de l’humanité. Pharaonique.

Ensuite car les problèmes arrivent plus vite que le nombre théorique d’années de réserve : toute ressource finie passe par un pic de production. 40 ans de réserves ne garantissent pas d’une pénurie proche : c’est à peu près la quantité des réserves de pétrole, dont le pic est pourtant passé (ou imminent, selon que l’on comptabilise uniquement le pétrole conventionnel ou non). L’or a également franchi un pic dans les années 2000, mais cela est passé inaperçu du fait de son rôle très spécifique (utilisation monétaire et spéculative plutôt qu’industrielle) et de stocks disponibles bien supérieurs à la production : il y a plus de réserves d’or déjà extrait que dans le sous-sol !

Comment augmenter les réserves disponibles pour faire face à des besoins exponentiels ? On peut compter sur l’exploration minière (mais il faut aller ravager les derniers espaces naturels) et l’évolution technologique (qui peut permettre d’exploiter de nouveaux types de gisements ou à moindre coût). Les investissements en exploration minière ont beaucoup ralenti dans les décennies 1980 et 1990 après l’effondrement du bloc soviétique, puis avec la forte croissance mondiale les investissements ont massivement repris (quintuplés entre 2002 et 2007) jusqu’à la « crise » des matières premières de 2006 à 2008. Cependant, ces efforts n’ont quasiment pas apporté de gisements nouveaux. On a très peu découvert depuis 10 ans et peu de projets miniers sont prêts à entrer en production. Les découvertes majeures et simples ont été faites, les coûts des découvertes augmentent avec leur profondeur tandis que les coûts de production augmentent avec la baisse de la teneur en métal. On tourne donc quasiment « à stock constant ».

La substitution peut apporter quelques pistes : on cite souvent l’exemple du palladium qui a remplacé le platine trop onéreux dans certains pots catalytiques (le palladium est un coproduit minier du… platine). Mais il n’existe aucun substitut raisonnable au cuivre pour les applications électriques, au nickel et au chrome pour les aciers inoxydables, à l’étain pour la soudure (y compris électronique), au tungstène pour les outils de forage, à l’argent dans l’électronique et la chimie… pour ne prendre que les exemples potentiellement les plus critiques.

Ne reste, alors, qu’à faire monter le prix, et c’est d’ailleurs bien ce qui se passe à coup de soubresauts boursiers. Après tout, vu son prix, on peut se permettre d’extraire l’or à une concentration bien inférieure aux autres métaux (quelques grammes par tonne de minerai au lieu de quelques kilos ou dizaines de kilos), à un coût d’exploitation bien plus élevé ! Mais c’est là que nous devrions être rattrapés par la question énergétique.

Concentrations en baisse et dépense énergétique : le peak everything

Pour des raisons évidentes, on a d’abord exploité les minerais les plus concentrés. A moins de découvertes géologiques majeures, bien improbables, la tendance est donc à une baisse de la concentration moyenne. Pour le cuivre, elle est ainsi passée de 1,8% dans les années 1930 à 0,8% aujourd’hui. Les mines d’or en Australie et en Afrique du Sud produisent à peine 5 grammes par tonne de minerai contre 20 il y a un siècle.

Les minerais peuvent avoir été concentrés par les activités tectoniques ou volcaniques, par érosion différentielle ou réaction avec les gaz atmosphériques, et même par activité biologique. Certaines mines de fer ont été concentrées par des colonies de bactéries il y a des centaines de millions d’années. Dans les minerais silicatés de Nouvelle-Calédonie, le nickel a été concentré jusqu’à 3 à 4% sur quelques mètres d’épaisseur (la roche mère en contient seulement 0,3%), grâce au pH acide dû à la décomposition des végétaux morts à la surface du sol.

C’est la nature « vivante » de la planète (cycle de l’eau, atmosphère oxydante maintenue par les forêts, le phytoplancton et les cyanobactéries, tectonique des plaques, vie unicellulaire, etc.) qui a permis la concentration naturelle des éléments rares. La partie exploitable des ressources métalliques constitue donc un stock très limité de « basse entropie » au milieu d’une quantité énorme de roches indifférenciées.

Or, la dépense énergétique augmente avec la concentration décroissante ou la profondeur. Cela coule de source et c’est pourquoi, bien sûr, les anciens ont commencé par piocher – dans tous les sens du terme – dans les ressources les plus concentrées, n’ayant à leur disposition que l’énergie humaine ou animale pour l’extraction et l’énergie du bois pour le raffinage.

Métaux et ressources énergétiques sont donc étroitement liés. Les métaux, toujours moins concentrés, requièrent de plus en plus d’énergie. Mais inversement, la production d’énergie, toujours moins accessible, requiert de plus en plus de métaux. Les énergies fossiles moins accessibles nécessitent plus de technologie et de ressources métalliques : c’est bien plus compliqué de produire un baril de pétrole deep offshore que sur les champs géants onshore d’Arabie Saoudite. Les énergies renouvelables font aussi massivement appel aux ressources métalliques, et des plus rares : néodyme des aimants permanents pour les génératrices d’éoliennes, gallium, indium, sélénium, cadmium ou tellure pour certains panneaux photovoltaïques, cuivre en quantité plus importante par kWh produit, etc.

Résumons : plus d’énergie pour les métaux, plus de métaux pour l’énergie, loi des rendements décroissants… La conclusion s’impose : le peak oil (pic de pétrole) sera vraisemblablement accompagné ou suivi d’un peak everything, un pic de tout. A ce stade, ceux qui ont suivi diront que nous n’avons pas pris en compte les possibilités d’augmenter le recyclage pour réduire le taux d’extraction des métaux.

Désillusions du recyclage

Le recyclage est effectivement un levier particulièrement efficace pour augmenter les réserves (passer d’un taux de 40% à 80% multiplie mathématiquement les réserves par 3, et les taux de recyclage actuels sont en général si bas, à quelques exceptions près, que les marges de progression sont énormes). L’idéal serait de s’approcher au plus près des 100%, même si l’économie parfaitement circulaire est utopique : en vertu du second principe de la thermodynamique, on en dissipe toujours un peu, que ce soit au moment du recyclage lui-même (la perte au feu) ou pendant l’usage (la pièce de monnaie qui s’use imperceptiblement au fil du temps). Plus élégamment, Plutarque nous disait que « le fer et le cuivre se vont usant et consumant par le seul attouchement des mains de l’homme »[4]. On pourrait néanmoins tenir fort longtemps avec ce taux de perte très faible. Mais deux autres effets, majeurs, nous empêchent en réalité d’atteindre des niveaux de recyclage aussi efficaces.

Le premier effet est lié à la complexité des produits, des composants et des matières (milliers d’alliages métalliques différents, mélanges de plastiques et d’additifs, matériaux composites) que nous concevons et utilisons : 30 métaux différents dans un ordinateur portable, 10 types d’aciers alliés dans une voiture, 15 métaux différents (vanadium, tungstène, cobalt, molybdène, titane, niobium…) dans un superalliage aéronautique…

Cette complexité nous empêche de récupérer facilement les ressources : capacité limitée à repérer les métaux dans les alliages, capacité technologique à les séparer. Les faibles quantités de métaux non ferreux contenues dans les aciers spéciaux sont donc ferraillées et finissent souvent, si elles sont recyclées, dans des usages moins nobles, comme les ronds à béton du bâtiment. Ainsi la filière automobile, qui utilise des aciers de haute performance, majoritairement issus de première fonte et non du recyclage, n’est qu’une sorte de gigantesque « machine entropique » à transformer des réserves métalliques exploitables en un tas de ferrailles où se perdent, dans un mélange indifférencié, de précieux métaux non ferreux.

Pour éviter ce phénomène ou le limiter, on peut bien sûr mieux organiser les filières de récupération et trier. Mais on comprend qu’avec 3.000 sortes d’alliages au nickel par exemple, la mise en œuvre de solutions plus efficaces sera douloureuse. Le recyclage comporte donc presque toujours une perte fonctionnelle, une dégradation de l’usage du produit : lé métal noble finit dans un acier bas de gamme, comme la bouteille plastique finit en chaise de jardin. Rien de très « circulaire » dans tout cela.

Le deuxième effet est lié aux usages dispersifs – pigments dans les encres et les peintures, catalyseurs, fertilisants, additifs dans les verres et les plastiques, pesticides (la bouillie bordelaise au sulfate de cuivre), cosmétiques (le bismuth, un métal lourd associé au plomb, dans les rouges à lèvres nacrés), feux d’artifices (!) – ou rendant le recyclage très compliqué : zinc pour la galvanisation (qui consiste à déposer une fine couche sur de l’acier), étain des soudures… Ces usages dispersifs peuvent représenter une part très importante de l’utilisation du métal : 10, 20, 30% ou plus, le cas extrême étant le titane, dont 98% sont utilisés sous forme d’oxyde comme colorant blanc universel. On touche parfois dans ce domaine à l’absurde, comme dans le cas récent du nano-argent incorporé à des chaussettes comme technologie anti-odeurs !

Croissance verte ou décroissance

Perte par dispersion (à la source), perte mécanique (la boîte de conserve, l’agrafe et le stylo partis en décharge), perte fonctionnelle (par recyclage inefficace), perte entropique (marginale) : tel est notre destin, le cercle vertueux du recyclage est percé de partout, et à chaque « cycle » de consommation on perd de manière définitive une partie des ressources. On n’ira pas gratter la peinture anticorrosion à l’étain et au cuivre sur les vieux bateaux. Et c’est bien d’abord la manière dont nous concevons et consommons les objets qui crée l’hémorragie.

Pas grand-chose à espérer des « technologies vertes », en tout cas dans leur acception actuelle : elles sont en général basées sur des métaux moins répandus et aggravent la complexité des produits. En basant la lutte contre le changement climatique sur le tout-technologique, on utilise par exemple des aciers alliés toujours plus précis dans les voitures – pour gagner un peu de poids et quelques grammes de CO2 émis par kilomètre – ou plus d’électronique et des additifs métalliques dans les vitrages des bâtiments basse consommation. Les nouvelles technologies requièrent souvent des performances plus grandes pour des applications plus pointues, qui obligent à utiliser des métaux et des alliages de grande pureté, rendant inutilisables les métaux « mélangés » issus du recyclage, et même parfois une partie des réserves dont les minerais contiennent des traces de métaux indésirables.

Rien à attendre du système actuel donc, même repeint en vert : plus que jamais notre économie favorise le jetable, l’obsolescence, l’évènementiel, l’accélération, la machinisation des services (remplacement des métiers d’accueil et de service par des machines bourrées d’électronique, donc de métaux rares), le high tech à tout prix. Comme on nie le problème de l’énergie, on occulte le sujet des ressources métalliques. Le cas de la voiture électrique ou hydrogène est emblématique. Outre le fait que ces technologies ne résolvent en rien la question énergétique, il n’y a de toute manière pas assez de lithium ou de cobalt sur terre pour équiper un parc de plusieurs centaines de millions de véhicules électriques, ni de platine pour des centaines de millions de véhicules à hydrogène !

Se profilent alors deux scénarios tendanciels. Le premier vers l’effondrement (la question métallique ne venant, ici, que renforcer les autres facteurs : énergie, eau, pollution, biodiversité, etc.), où l’on peut imaginer que l’humanité résoudra alors la question des ressources, puisque la baisse brutale de la population permettra à nos descendants de puiser, tels des ferrailleurs cueilleurs, dans un énorme stock métallique encore en place dans les villes ou les zones industrielles désaffectées. Puis peut-être une sorte de « retour » à l’âge du fer (qui, lui, ne devrait pas manquer, puisqu’il compose la croûte terrestre à 5%).

Le deuxième, qui a notre préférence, vers une baisse drastique de la consommation « nette » de matières premières non renouvelables, la quantité que nous extrayons chaque année du sous-sol, afin de préserver les générations futures d’une trop grande pénurie.

Quelques pistes

Puisqu’à chaque cycle on perd une partie des ressources, la solution passe par un ralentissement de la vitesse des cycles, c’est-à-dire une augmentation considérable de la durée de vie des produits. Il faut donc repenser en profondeur la conception des objets, les rendre (à nouveau) réparables et réutilisables, faciliter leur recyclage en fin de vie, n’utiliser qu’avec parcimonie les ressources les plus rares et irremplaçables (cuivre, nickel…), bannir les objets jetables s’ils ne sont pas entièrement à base de ressources renouvelables.

Le gâchis actuel, au moins dans nos sociétés occidentales, étant phénoménal, nous devrions pouvoir réduire facilement et fortement nos besoins métalliques, et baser la plupart de nos besoins futurs sur le formidable stock déjà en circulation. Il s’agirait notamment :

- de bannir les usages dispersifs inutiles (certains colorants et additifs) et la plupart des objets jetables (qui devraient se limiter à des usages hygiéniques, comme quelques produits hospitaliers ou emballages alimentaires) ;

- de repenser complètement notre système de gestion des déchets : il est impensable de mélanger des nutriments, qui devraient être compostés et retournés à la terre, avec des matériaux qui devraient être recyclés. Aujourd’hui, une grande part des métaux finit encore en décharge ou dans les cendres des incinérateurs, les « mâchefers » qui sont enfouis en décharge ou étalés en sous-couches routières ;

- de concevoir des produits plus simples, plus standards, de « basse technologie » (Ivan Illich aurait dit plus conviviaux), peut-être moins performants ou moins esthétiques mais plus simples à réparer et à démanteler en fin de vie ;

- d’enclencher, par des évolutions réglementaires, fiscales mais aussi culturelles – revalorisation des métiers manuels notamment – la transition vers une consommation raisonnée, basée sur des circuits économiques ancrés localement, qui créerait de nombreux emplois avec un retour massif à l’artisanat, à la petite industrie et au commerce de proximité.

Les efforts devront porter partout, mais il est évident que certains secteurs sont beaucoup plus consommateurs que d’autres : en particulier l’automobile (y renoncer au profit d’autres modes de transport, c’est résoudre une partie non négligeable des problèmes métalliques), le bâtiment (gros consommateur, mais à durée de vie plus longue), l’électronique (qui ne trouvera son salut que dans un coup de frein au développement exponentiel des innovations et dans la foulée des besoins correspondants) et dans une moindre mesure les secteurs alimentaire (les emballages !) et sports & loisirs (pensons à tous les produits à piles par exemple).

Pour réussir un tel programme, certaines questions ne pourront pas être éludées.

Celle d’une nécessaire « désurbanisation », car les grands centres urbains sont extrêmement consommateurs de ressources : il y faut plus de transports, d’infrastructures… L’escalier en pierre y devient un escalator, le stop et le passage piétons un feu tricolore et une passerelle, la boutique un centre commercial, l’atelier une tour de bureaux. Cette désurbanisation ne devra pas se faire par étalement urbain – il ne s’agit pas de fuir la ville pour développer l’habitat pavillonnaire périurbain, dont on connaît la nocivité – mais par une renaissance, une redynamisation des villages et des bourgs, à l’échelle qui permet un ancrage dans le territoire, des besoins de transport réduits mais une vie sociale suffisamment riche. Aux sceptiques, on rappellera que la population française atteignait au XIVème siècle, avant la grande peste, presque la moitié de celle actuelle (certes, avec moins de m² par personne).

Celle du ralentissement, dans un monde pourtant voué à l’accélération. Donc du partage du temps de travail, de la remise en cause de la « modernité » (Old is beautiful !), de la question culturelle du renouveau permanent – le slogan « nouveau » apposé sur les produits comme argument de vente devrait être remplacé par « éprouvé » ! Dans un passé pas si lointain, la vraie qualité d’un objet était sa faculté de durer : l’artisan transmettait ses meilleurs outils à son fils (nota : nous ne prétendons pas qu’il soit nécessaire d’en revenir à un tel niveau de déterminisme social, même si, après tout, dans certaines professions privilégiées, acteurs, médecins ou notaires, les générations se succèdent sans que personne ne s’en offusque…)

Celle de notre système de valeur à renverser, ou du moins à rééquilibrer. Les héros de demain, ce sont les paysans, les chiffonniers, les cordonniers, les mécaniciens, les menuisiers… tandis que banquiers, comptables, juristes, publicitaires ou « experts marché » devront tôt ou tard disparaître, ou au moins fortement réduire en nombre. Les artisans et les ouvriers spécialisés furent pendant des siècles des professions respectées, pour certaines privilégiées, avant les ravages du taylorisme. Un retour massif de l’artisanat et de la petite industrie, donc des métiers manuels, n’empêcherait pas de maintenir parallèlement la possibilité de mener des études poussées et intéressantes. Pourquoi ne pas imaginer une société où l’on n’orienterait pas les élèves sur les métiers manuels sur la base de l’échec scolaire ? On pourrait ainsi être diplômé de langues anciennes, puis devenir potier et continuer à lire, pendant ses heures de loisir – plus nombreuses qu’aujourd’hui – Sophocle et Euripide dans le texte. Ou une société où chacun partagerait son temps entre activités manuelles et intellectuelles : plombiers philosophes, instituteurs paysans… L’hyperspécialisation du travail a eu pour base la recherche permanente de productivité. Or cette productivité est devenue destructrice : nécessitant une consommation accrue d’énergie et de métaux (robotisation, machines, déplacements professionnels de spécialistes…), accélérant les besoins en équipements technologiques (informatisation), écartant une large population du marché de l’emploi, obligeant à une consommation effrénée et vide de sens.

Animus ex ipsa desesperatione sumatur

L’ampleur du problème dépasse largement le risque de voir quelques uns de nos joujoux high tech, à base de terres rares chinoises, tripler de prix. C’est une chose de tomber en panne d’indium – après tout, nous avons connu un monde sans écran plat dans les bureaux de poste et les boulangeries – c’en est une autre de tomber en panne de cuivre ou de nickel ! La non disponibilité en métaux ne permettant pas, quoi qu’il arrive et quels que soient les progrès technologiques, de développer les énergies renouvelables à hauteur de notre consommation actuelle, loin s’en faut, c’est l’ensemble de la société industrielle qui doit être repensé.

Nous avons bien conscience du caractère utopique, frontal, incroyable (et inadmissible au premier abord) d’un tel programme dans les conditions sociétales actuelles. Mais c’est aussi probablement le seul qui soit en mesure de susciter un réel espoir, dans un monde blasé, qui ne croit plus que mollement à la promesse de l’abondance pour tous et aux miracles technologiques, et qui, cela ne fait plus aucun doute, s’enfonce dans une crise sans fin. La route sera longue et semée d’embûches, sans garantie de réussite a priori : alors, comme le disait Sénèque, puisons notre courage à la source de notre désespoir.

Philippe Bihouix

[1] Zhang Zai, philosophe chinois (1020 – 1078)

[2] Tableau classifiant les éléments selon leurs propriétés chimiques

[3] United States Geophysical Survey (équivalent du BRGM français) www.usgs.gov

[4] Œuvres morales (Comment il faut nourrir les enfants)