Un niveau souhaitable de prospérité de l’humanité étant défini pour 2100 – en gros, une population de l’ordre de 12 milliards d’humains disposant d’environ 20 fois le PIB mondial actuel –, il reste à définir comment y arriver.       

Les embûches sur ce chemin sont nombreuses, entre le problème climatique, la mise à disposition des sources d’énergie nécessaires, l’élimination des déchets, et l’utilisation des matières premières. Une seule chose est certaine : avec les techniques et organisations actuellement pratiquées, il manque un peu de tout sur Terre pour y parvenir …

Etranges histoires de masses …

Tout d’abord, quelques considérations générales. La Terre pèse 6 x 10²¹ tonnes, soit 6 000 milliards de milliards de tonnes. Sa croûte, accessible aux forages miniers, représente environ 30 milliards de milliards de tonnes. L’Humanité, avec ses 0,3 milliard de tonnes, est une faible partie de la masse vivante terrestre (sans doute moins de 2 000 milliards de tonnes) et une partie encore plus infime de la masse terrestre. La consommation actuelle totale annuelle d’énergie de l’humanité représente moins de 20 milliards de tonnes de pétrole, encore franchement ridicule à l’échelle de la Terre. Enfin, la totalité des minéraux extraits chaque année de la croûte terrestre (y compris charbon et hydrocarbures) représente environ 90 milliards de tonnes. Cela revient à retirer chaque année 0,03 gramme (oui, trois centigrammes) à une maison de 300 tonnes. C’est négligeable pour encore quelques siècles.

Surprenantes masses relatives !

Ne nous y fions tout de même pas, si l’humanité continue à augmenter son nombre de représentants au rythme actuel (environ 1,2 % par an), elle double tous les 58 ans, ce qui fait au bout de 1 000 ans – c’est peu – environ un million de milliards d’hommes. Avec environ 80 000 milliards de tonnes d’individus, une telle humanité serait plus lourde que 80 fois la totalité de la masse vivante terrestre actuelle.

Insupportable, mais toujours très faible par rapport à la masse de la Terre, qui est atteinte quelques siècles plus tard. Tout cela pour dire que la « croissance infinie » est évidemment impossible. Nous pouvons toutefois sereinement envisager un monde où une bonne douzaine de milliards d’humains vivent prospères pendant des siècles.

Ce que consomme chacun de nous est « fini »

Un individu moyen mange en une année au plus 950 kg de nourriture soit pour 12 Mds d’humains, 11,5 milliards de tonnes (ou « Gigatonnes », symbole « Gt ») de nourriture par an. Cela se compare à une biomasse terrestre de 2 000 Gt au plus : c’est donc très élevé, et constitue un problème fondamental du XXI^e siècle. De même, un homme boit 750 litres d’eau, soit 9 milliards de m3 d’eau potable (9 Gt) – négligeables comparés aux 1 400 millions de Gt d’eau sur Terre. Ces consommations ont fort peu de chances de changer de façon importante. De même, un logement pour deux personnes pèse environ 300 tonnes. Soit pour 6 milliards de logements, 1 800 Gt de matériaux, « bloqués » indéfiniment et que l’on peut remplacer très largement par leur propre recyclage sur un cycle d’une centaine d’années.

De même, chaque individu possède un nombre limité d’« objets » (meubles, provisions, éclairage, vêtements, matériels divers) et « moyens de transports », tels qu’automobile, vélo, scooter … de quelques tonnes au maximum. La masse de ce stock d’objets ne grossit plus non plus de façon significative au-delà d’un certain niveau de revenus. Avec l’augmentation des revenus, on changera de marque d’électroménager (par exemple), mais on n’aura pas plus de deux machines à laver le linge (une dans la résidence principale, une dans la résidence secondaire).

La masse totale des biens physiques d’un individu est et restera
un stock de matières premières transformées,
à la fois fini et recyclable à l’infini, à l’entropie de la matière près.
Même pour plus de dix milliards d’humains, la masse totale de ce stock
reste négligeable par rapport à la masse de la Terre.
Il est du même ordre de grandeur que la fragile biomasse terrestre.
Le sujet « nourriture » est en revanche vraiment critique …

En clair, chaque individu constitue lui-même un « stock » de matières premières recyclables contenues dans sa consommation, et ses biens durables et semi-durables. Les déchets de chacun sont une mine de matières premières dès que le coût de récupération à partir des déchets est moins élevé que le coût d’extraction de ces matériaux dans la nature. La diminution de ce coût de récupération commence à la planche à dessin de conception (devenue clavier « Catia ») en concevant des produits dont les composants sont faciles à isoler et se termine avec les procédés de fabrication et les techniques de traitement des déchets. Ce coût est en concurrence avec le coût d’extraction minière, qui diminue avec les technologies, mais augmente avec la rareté du minéral.

Imagination et information illimitées …

En revanche, ce qui semble aujourd’hui et pour longtemps illimité, c’est la capacité humaine à produire de l’information. Cela se traduit soit sous forme d’« œuvres d’art » au sens large, la forme la plus ancienne. Les œuvres en question s’étendent des « coups de poing » (les premiers silex taillés), jusqu’aux constructions architecturales d’aujourd’hui, en passant par l’aurige de Delphes, les pyramides d’Egypte, les ouvrages littéraires ou encore la peinture. L’autre voie est le développement du savoir, qui est cumulatif et réutilisable. Il se constitue avec les premiers écrits, et aujourd’hui explose sur Internet.

Cette imagination, depuis moins de deux cents ans, est enfin utilisée pour imaginer, puis créer et produire, des biens et services nouveaux, qui changent totalement notre vie au quotidien, en faisant reculer les plaies ancestrales de l’Humanité : famines, épidémies, mortalité infantile, et autres calamités. Les résultats sur l’expansion des humains sont fracassants. Ils font émerger des problèmes eux aussi totalement nouveaux liés justement au nombre de ces humains !

« Faire beaucoup plus avec beaucoup moins » :
les techniques à développer

Depuis 200 ans, les industriels – en fait les premiers « écologistes » – font tout ce qu’ils peuvent pour réduire les consommations d’énergie et de matière premières (et donc de déchets) par unité de bien ou de service produite. Il s’agit d’une des bases de l’industrialisation, génératrice d’écrasement des coûts, donc de diffusion massive des innovations auprès du plus grand nombre, et ensuite de l’« effet-rebond », décrié par les écologistes, mais indicateur de la démocratisation d’un produit.

L’industrialisation classique a une limite :
toute entreprise « pousse à la consommation »

L’industrie est en revanche nettement moins motivée par la baisse du niveau global de consommation de chacun. Elle s’efforce au contraire de l’augmenter par l’innovation, aidée par le marketing. La consommation physique des biens et services en cours d’utilisation est même le business model de certaines industries, par exemple les films photographiques, les encres d’imprimantes, ou les divers consommables. Le recyclage en fin de vie des matières premières constitutives de leurs produits les intéresse également beaucoup moins. Sur ces deux points, des réglementations efficaces peuvent évidemment aider puissamment. Elles sont d’ailleurs en cours de mise en œuvre de plus en plus rapide. Par exemple, en France la taxe éco-participation limitée aux produits électriques et d’ameublement (environ 0,5 €/kg).

L’économie de l’information ouvre d’autres perspectives

Mais ce qui est nouveau, caractéristique et fondamental dans notre évolution est la convergence entre la miniaturisation des biens physiques et l’augmentation massive du volume de données que ces biens « contiennent ». Pour un bien, « contenir de l’information » signifie qu’il existe quelque part un savoir-faire explicite permettant de le fabriquer (les « sciences de l’ingénieur »), que le produit est lui-même clairement décrit par son producteur, ainsi que son processus de fabrication détaillé (les machines qui le fabriquent). Mais aussi le produit lui-même contient des informations, fixes (les logiciels inclus) ou introduites par l’utilisateur. Le cas est particulièrement frappant dans les « NTIC », et l’augmentation phénoménale des capacités de stockage jointe à la diminution tout aussi phénoménale des volumes de matières premières et de consommation d’énergie pour les fabriquer et les faire fonctionner. Mais cela est tout aussi vrai pour TOUS les biens matériels, de l’automobile au porte-avions en passant par le smartphone ou le fer à repasser.

Dans ces conditions, les « nouveaux besoins » des individus se concentrent beaucoup plus sur des produits dont la quantité de matière est de plus en plus faible et la quantité d’information contenue de plus en plus forte que sur des biens gros consommateurs de matières premières. Le plus important de ces biens consommateurs de matière restera évidemment le logement (plus de cent tonnes par personne).

Outil de production de biens et de services :
renouvellement à orienter vers les économies souhaitées

Diminuer massivement la consommation d’énergie et de matières premières nécessite une refonte TOTALE des moyens de production d’énergie utilisable et de TOUS les modes de conception et procédés actuels de fabrication et de distribution des biens et des services. On remarquera avec profit que le monde industriel actuel sait déjà très bien faire cela. Depuis 200 ans, l’industrie renouvelle totalement son outil de production en environ une vingtaine d’années. Il existe certes quelques produits emblématiques comme le Coca-Cola, les petits-beurres ou encore les palets bretons, présents depuis plus de cent ans. Même pour ces produits, l’outil de production qui les fabrique a été renouvelé plusieurs fois pendant leur durée de commercialisation. A chaque fois plus performant en termes de consommations énergétiques et de matières premières, et de production de déchets.

A ces exceptions près quasiment tous les biens et services que nous consommons aujourd’hui ont moins de dix ans, et l’outil de production qui les fabrique a été créé pour eux ou au moins largement adapté. Dans ces conditions, tout produit ou service qui en remplace un ancien consomme moins d’énergie et de matières premières pour sa fabrication, son usage et son recyclage (pour le moment souvent éventuel, mais cela progresse) que les produits précédents …

Pour cette orientation, l’arbitrage entre « coût du travail »
et « coût de l’énergie, des déchets et des matières premières » est à revoir …

Un des problèmes de fond de l’entreprise dans cette démarche d’économie d’énergie, de matières premières, et de production de déchets est le coût du travail humain par rapport au coût justement des matières premières, de l’énergie et de l’évacuation des déchets.

En l’état actuel des choses et des marchés, l’énergie est fournie, comme toutes les matières premières directement issues du sol, à un très faible coût pour l’entreprise consommatrice par rapport à la rémunération des salariés produisant la valeur ajoutée de l’entreprise. Cela n’a absolument pas changé en dépit des vaticinations gouvernementales sur une prétendue « urgence climatique » ou « écologique ».

Analysons plus en détail. Le coût des matières premières et de l’énergie est lui-même exclusivement composé de travail humain (qu’il soit direct ou contenu dans les investissements en matériels de forage, par exemple). Ce coût est pour l’heure très bas par rapport à la somme des autres coûts de transformation et de distribution générés « entre » énergie et matières premières d’une part et prix client du bien ou service vendu.

Le « coût des déchets » est un autre sujet. Pour un particulier ou une entreprise, le plus simple et le moins coûteux est de les « jeter par la fenêtre ». Il existe en général des réglementations qui l’en empêchent. Mais le coût de traitement des déchets, lorsqu’il obéit à une réglementation, reste tout de même très bas par rapport aux autres coûts de l’entreprise. Ceci dit, toute amélioration du traitement des déchets se traduit automatiquement par du travail humain et des dépenses d’énergie et de matières premières supplémentaires. Et cela reste vrai tant que ce coût de traitement des déchets reste inférieur au coût de l’extraction directe du sol des matières premières ou de l’énergie contenues dans les déchets.

L’entreprise arbitre donc très largement aujourd’hui « en faveur » de l’économie de main d’œuvre et « contre » les économies d’énergie, de matières premières, ou de production de déchets lorsqu’il s’agit de prioriser ses investissements. Dans une démarche « écologique », c’est un point qu’il convient de changer radicalement.

Depuis 200 ans, les entreprises arbitrent avec grand succès
entre les facteurs de production pour, très rapidement,
écraser leurs coûts et augmenter la qualité de leurs produits et services …
Il n’y a aucune raison pour qu’elles ne sachent pas faire la même chose
avec l’économie de matières premières, l’émission de déchets dont le CO2,
et la consommation de combustibles fossiles …

Dans un pays comme la France, déjà écrasé d’impôts et de prélèvements obligatoires, les solutions sont toutes douloureuses. Elles consisteraient par exemple à augmenter massivement les taxes sur l’énergie fossile pour rendre l’économie de cette énergie plus compétitive pour les entreprises. Encore faut-il s’assurer que les richesses ainsi prélevées sont bien dirigées vers les investissements en économies d’énergie, ce que nos gouvernants répugnent à faire … sans compter que lesdites économies d’énergie, si elles fonctionnent vraiment, diminuent le PIB que par ailleurs les politiciens s’acharnent à faire grimper !

L’autre approche, déjà pratiquée mais plus lente, passe par les normes et réglementations négociées avec les professionnels du secteur. Cela est très visible par exemple dans l’automobile, avec toutes les réglementations sur la sécurité ou dans le bâtiment avec les réglementations concernant l’isolation thermique. Ces normes se traduisent toutefois par une augmentation des coûts pour le consommateur, que tous les fabricants se sentent « légitimement » autorisés à répercuter dans leurs prix de vente.

Cela n’interdit pas d’exploiter
les larges marges « basiques » d’économies d’énergie …

On notera aussi les progrès basiques possibles en termes d’économies d’énergie, simplement en généralisant certaines méthodes actuelles. Un pays comme la Suisse, pourtant très industrialisé, consomme 122 tep par million de $ de PIB, contre 213 en moyenne pour le monde entier. Soit gain potentiel de 40 %, simplement en appliquant ce modèle à tous les pays. En France, en particulier, des progrès massifs peuvent être obtenus. Par exemple on peut dans les transports généraliser le ferroutage massif et le télétravail. Ou encore l’isolation efficace des bâtiments neufs et anciens créera d’énormes économies de chauffage et climatisation des locaux d’habitation et d’entreprises.

On peut attendre aussi des progrès importants (certes plus modestes en pourcentages) de l’amélioration des processus industriels de production et distribution de biens et services. Il y a des gisements de progrès très sensibles et basiques dans les techniques d’emballage, ou encore la logistique de « livraison du dernier kilomètre », qu’une entreprise comme Amazon est en train de « repenser » totalement, avec à la clé des gains globaux très importants par rapport au mode de fonctionnement actuel de la « grande distribution ».

Assurer l’alimentation en énergie,
matières premières et nourriture !

L’énergie ne pose pas de véritables problèmes …

Il est vrai que l’énergie issue des hydrocarbones fossiles (charbon et hydrocarbures) devient plus rare et surtout polluante à cause du CO2 émis. D’autres solutions existes, dont l’industrialisation reste à faire à ce jour.

Hydrocarbones fossiles et fission nucléaire
permettent de produire quelques décennies

Selon le rythme actuel, cela correspond à une énergie totale consommée par l’humanité en 2100 environ 15 fois supérieure à la consommation de 2018. Sur plusieurs décennies, le total d’énergie utilisé par l’humanité double lorsque le PIB mondial est multiplié par 2,8, en très gros. Actuellement de 15 Gtep, l’énergie consommée passerait donc à 225 Gtep. Insupportable par les réserves d’hydrocarbones aujourd’hui connues (une poignée de milliers de Gtep), cette consommation reste minime par rapport à l’énergie solaire. Le disque terrestre intercepte une puissance solaire égale à plus de six mille fois la puissance totale de production d’énergie utile installée par l’Humanité en 2018. 225 Gtep représentent donc quelques pour mille de l’énergie solaire reçue en un an. Ces 225 Gtep sont également négligeables par rapport aux réserves de deutérium (énergie de fusion) quasi-illimitée : des millions d’années de consommation.

Mais les réserves solaires et de fusion nucléaire sont quasi-illimitées

En termes d’énergie, et sans hydrocarbones fossiles, nous avons donc encore « de la marge » pour des siècles, moyennant la mise au point des technologies nous permettant de l’exploiter et surtout l’industrialisation massive de celles qui émergeront du bouillonnement actuel. Une Humanité de 12 milliards d’habitants beaucoup plus « riche » que l’actuelle sera donc toujours très loin de manquer d’énergie ! La limite actuelle est technologique, essentiellement la maîtrise de la fusion nucléaire et le mûrissement puis le déploiement à grande échelle d’un mix efficace de solutions techniques de production et de stockage d’énergie à partir de l’énergie solaire et de ses dérivés (éolien, hydraulique, biomasse …).

En matières premières

Le cas des réserves de matières premières minérales est tout autre … puisque leurs ressources sont terrestres, sauf à faire appel aux ressources des astéroïdes du système solaire, extrêmement importantes, mais d’accès pour le moment au moins très difficile. Il existe trois voies pour faire baisser la consommation de matières premières.

Diminution de matière première par unité produite

D’abord, il s’agit d’utiliser de moins en moins de matière première pour produire un bien ou rendre un service donné à la population – résultat souvent obtenu en changeant totalement de conception de produit. Prenons des exemples concrets et significatifs. Un déploiement massif des techniques de réalité virtuelle (en cours) réduira mécaniquement le besoin de transporter physiquement des individus, d’où le besoin de véhicules – en échange d’une généralisation des matériels de réalité virtuelle. A propos de ceux-ci, il est clair que nos actuels écrans de TV, cinéma, tablettes, smartphones sont plutôt « préhistoriques ». Demain, les mêmes fonctions peuvent être assurées par exemple par des lentilles de contact connectées, éliminant par là-même toute l’industrie actuelle des écrans … Dans la même optique, la mise en œuvre d’une médecine préventive réelle, basée sur un suivi beaucoup plus précis des patients par télésurveillance réduira massivement les besoins de soins médicaux. Et encore plus lorsqu’on saura réellement manipuler le génome humain et les autres génomes dans un but précis avec des outils de type « CRISPR/Cas9 » qui n’en sont encore qu’à leurs balbutiements, mais ont des applications potentiellement infinies, et à coût extrêmement bas.

Le chantier majeur de l’Humanité du XXI^e siècle
reste d’assurer son alimentation en nourriture, à partir de la fragile biomasse,
avec la lutte contre la pollution, en particulier CO₂.
Et pour réussir cela, elle aura besoin de maîtriser son approvisionnement énergétique.

Recyclage systématique

Ensuite, le recyclage systématique des composants de tout objet manufacturé. Il n’est efficace réellement que sur des objets dont toute la population est pourvue, et dont le besoin de renouvellement est stable. Dans cette situation, il permet de réduire drastiquement les consommations cumulées de matières premières, mais seulement en partie celles d’énergie. Il est en outre soumis, à chaque cycle, à une certaine « perte » de matière première qui se disperse un peu partout dans la nature. Cette forme d’« entropie » dépend très largement de la conception des produits (conçus ou non pour faciliter la récupération des composants en fin de vie) et des procédés de fabrication (qui dispersent plus ou moins de matière dans l’environnement). Mais avec un recyclage bien fait, les minéraux disponibles sur Terre sont largement suffisants pour alimenter une Humanité de 12 milliards d’individus pendant des siècles.

Remplacement des matières premières critiques

La dernière voie est le remplacement des matières premières devenant rares par d’autres matériaux, que les technologies permettent depuis longtemps dans certaines utilisations. On n’utilise plus vraiment d’« huile de baleine » ni de carbure de calcium pour s’éclairer, et bien que la matière première abonde, on voit aujourd’hui peu de couteaux fabriqués en silex. Plus près de nous, les plastiques issus de la chimie des hydrocarbones (actuellement 300 millions de tonnes annuelles) remplacent de plus en plus aciers et autres métaux, et les colles remplacent largement les assemblages vissés. Les plastiques eux-mêmes seront remplacés demain par des plastiques issus de la biomasse produite chaque année, ou encore de molécules fabriquées par synthèse (aujourd’hui environ 6 millions de tonnes annuelles, mais en progression très rapide). Dans les conditions économiques actuelles, ces matériaux restent toutefois nettement plus chers que les plastiques traditionnels.

Le cas particulier critique de la biomasse et de l’alimentation en nourriture …

La biomasse est en soi tout un problème. Nous avons vu sa relative fragilité alors qu’elle est en charge de nourrir l’humanité. L’agriculture occupe pour cela environ 37% de la surface du globe, en croissance dans les pays « pauvres » et en déclin dans les pays « riches ». Le morcellement par des routes ou autres des espaces restés « libres » contribuant à accélérer les problèmes de chute de la biodiversité. Il est certainement souhaitable de diminuer la surface agricole et de limiter ce fractionnement.

Les solutions passent certainement – là encore – par une révolution des processus de production agricole. Et cela sous deux axes. D’une part, augmenter l’efficacité de la « machine » biologique naturelle, par exemple en manipulant génétiquement des végétaux pour augmenter le rendement de la photosynthèse, mais aussi en recyclant systématiquement ses propres déchets pour éviter d’avoir à compléter ensuite les sols en minéraux si par exemple on brûle les déchets.

Les capacités de la biomasse à produire de l’énergie et des matériaux est donc à prendre avec la plus grande prudence, qu’il s’agisse de « biocarburants » ou de « biomatériaux ». Ceux-ci peuvent certainement se targuer d’être à première vue, « renouvelables ». Une bambouseraie peut créer de la « matière première renouvelable » pour fabriquer des objets … Mais si on brûle ces objets une fois utilisés, pour produire de l’énergie réputée « verte », il faudra bien ramener dans le sol de la bambouseraie les intrants nécessaires à la fabrication des bambous (des phosphates, par exemple …).

Le chantier technologique du XXI^e siècle est immense :
cela tombe bien, jamais autant de gens
n’ont été aptes à s’en occuper !

Résoudre les problèmes de l’Humanité au XXI^e siècle est un chantier technologique immense, qui a besoin pour réussir de recherche scientifique et de « breakthroughs » fondamentaux. Aujourd’hui, près de 20 millions de chercheurs de par le monde y travaillent, beaucoup plus que tous les chercheurs ayant sévi dans l’Histoire entre la maîtrise du feu et 1990 !

Des centaines de millions d’entrepreneurs, ingénieurs et techniciens (la Chine diplôme aujourd’hui environ 800 000 ingénieurs par AN et quasiment tous ses ministres sont ingénieurs), en aval, transforment et généralisent dès aujourd’hui ces avancées et les transforment en réalités technologiques de notre vie de tous les jours.

Charge à nos gouvernants – français en l’occurrence – de savoir comprendre ces grandes tendances et les intégrer dans leurs politiques. Ces tendances n’ont qu’un très lointain rapport avec les discours alarmistes et les envolées émotionnelles de tel ou tel personnage médiatique que l’on invite à participer au gouvernement ou à s’exprimer devant nos parlementaires …

Quelques sources utiles

• Sur les PIB mondiaux :
  • Banque mondiale 1
    https://donnees.banquemondiale.org/indicator/NY.GDP.MKTP.PP.CD
  • Banque mondiale 2 https://donnees.banquemondiale.org/indicateur/ny.gdp.mktp.kd.zg
  • Université de Sherbrooke
    http://perspective.usherbrooke.ca/bilan/servlet/BMTendanceStatPays?codeTheme=2&codeStat=NY.GDP.PCAP.KD&codePays=FRA&optionsPeriodes=Aucune&codeTheme2=2&codeStat2=x&codePays2=FRA&optionsDetPeriodes=avecNomP&langue=fr
• Sur les réserves énergétiques :
  http://www.afhypac.org/documents/tout-savoir/Fiche%202.1%20-%20Situation%20mondiale%20de%20l%27%C3%A9nergie%20rev%20octbre%202017%20Th%20A.pdf