Comment la technologie peut-elle contribuer à limiter le changement climatique ?

Alors que la “neutralité carbone” est au centre des conférences internationales pour le climat, une équipe d’économistes étudie les scénarios qui permettraient de l’atteindre.      

En 2015, 196 parties prenantes se sont engagées lors de l’Accord de Paris à lutter contre le réchauffement climatique. Deux objectifs de neutralité carbone y ont été définis : émissions nettes de CO2 nulles, et une augmentation de la température moyenne mondiale inférieure à 2 °C d’ici 2100 par rapport à l’ère préindustrielle. 

En 2023, la température moyenne annuelle mondiale a augmenté de 1,2 °C et le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC) prévoit une augmentation possible jusqu’à 5 °C à l’horizon 2100. Un scénario catastrophe pour la planète et ses habitants. Selon le GIEC, pour limiter le réchauffement à 1,5 °C, nous devons diminuer les émissions dès aujourd’hui et les réduire de près de 43 % d’ici à 2030.

Dans leur étude « How Can Technology Significantly Contribute to Climate Change Mitigation? » parue en juillet 2023 dans le journal Applied Economics, les chercheurs Claire Alestra, Gilbert Cette, Valérie Chouard et Rémy Lecat, ont étudié les paramètres qui permettraient d’atteindre ces objectifs.  En s’appuyant sur l’outil de simulation de scénario qu’ils ont construit (Advanced Climate Change Long-term model ou "ACCL"), ils obtiennent des résultats qui encouragent la mise en place d’ambitieuses politiques environnementales.

Les résultats de leur étude concluent notamment que pour atteindre les objectifs climatiques du GIEC, il faudrait immédiatement activer quatre leviers partout dans le monde : la mise en place d’une taxe carbone sur les énergies « sales » (charbon, pétrole, gaz et électricité émettrice de CO2), et le développement de technologies vertes qui permettrait la réduction de consommation d’énergie, la capture du C02 et le développement d’énergies renouvelables. Un scénario à nuancer puisqu’en en pratique, la combinaison de ces quatre outils dépend des ressources et des contextes de chaque pays. 

Combiner la taxation carbone avec le développement de technologies vertes

L’outil de simulation ACCL permet d’étudier la relation entre le Produit Intérieur Brut (PIB) et ses différentes composantes économiques, la consommation d’énergie (émettrice ou non) et les variables liées au climat (émissions et stock de CO2, hausse des températures et dommages). Ainsi, il peut simuler des mesures de politique climatique comme l’augmentation du prix des énergies fossiles avec une taxe carbone ou la diminution du prix des énergies « propres » en encourageant l’innovation avec des subventions. 

Une précédente étude des mêmes auteurs avait montré que si les pays continuaient sans changement, un scénario appelé « business as usual », la température s’élèverait de + 5 °C à l’horizon 2100, avec des dommages climatiques considérables. Des résultats probablement optimistes, car ils ne prennent pas en compte l’ensemble des conséquences possibles telles que l’aggravation d’événements climatiques extrêmes, comme les inondations et les cyclones, ou des effets d’emballement climatique avec l’atteinte de « points de non-retour » irréversibles comme la fonte du sol arctique libérant des quantités considérables de gaz à effet de serre.  

Permafrost, Alaska ©Alexander/AdobeStock

Dans un scénario où les pays appliquent uniquement une taxe carbone, il faudrait que celle-ci soit mise en place en même temps chez tous les acteurs avec un seuil de taxation pour les énergies fossiles d’au moins + 3 % par an, pour enrayer le réchauffement climatique. Au 1er octobre 2021, seules 47 juridictions, représentant 60 % du PIB mondial, disposaient d’un prix du carbone (taxe ou marché de quotas), selon l’Institut de l’économie pour le climat (I4CE). Intervenir uniquement via les prix de l’énergie nécessite des mesures de coordination internationale et d’augmentation des prix des énergies polluantes qui semblent peu réalistes. 

Les chercheurs ont alors étudié l’effet d’une taxation plus faible, bien que toujours significative, combinée à un recours à des technologies vertes. Dans ce scénario, l’innovation technologique, mais aussi la diffusion et le déploiement de technologies déjà existantes (rénovation de bâtiment, démocratisation des énergies renouvelables, batteries plus efficaces…) sont pris en compte. La taxe carbone est cruciale puisqu’elle peut permettre de financer ces technologies mais surtout car elle incite à investir dans ces secteurs.

Les simulations montrent que le scénario qui combine une taxation faible avec une augmentation du prix des énergies « sales » de seulement 1 % par an et un progrès technique « usuel », c’est à dire des innovations sur les smartphones, sur internet, etc., conduit à l’horizon 2100 à une augmentation de température de 3,5 °C et à des dommages climatiques évaluées à 5 % du PIB mondial. Ajouter le recours à des technologies vertes aux non-vertes, et les combiner avec une augmentation du prix des énergies sales de 1,5 % par an n’amènerait toujours pas à respecter les objectifs de neutralité carbone. Seul le scénario de progrès technique uniquement « propre » et d’une taxation de 1,5 % par an aboutit aux objectifs de neutralité carbone et permet de de rester sous les 1,5 °C de réchauffement climatique d’ici à 2100. Tous les résultats peuvent se lire paramètre par paramètre et pays par pays sur le site web du modèle ACCL. 

 

Gain énergétique, captation de CO2 et énergies renouvelables

Il existe trois types de technologies vertes : celles qui permettent de réduire la consommation d’énergie par unité de PIB, ce qui correspond à un gain d’efficacité énergétique, celles qui permettent de capturer, utiliser et stocker du CO2 à l’émission ou dans l’atmosphère et celles qui permettent de produire de l’énergie avec une très faible émission de CO2 (énergies renouvelables). 

Selon le modèle ACCL, aucune des trois technologies vertes ne suffit à atteindre les objectifs de neutralité carbone     indépendamment les unes des autres. Autrement dit, il n’y a pas une technologie miracle qui peut nous sauver du changement climatique, et toutes doivent être mobilisées. 

Les gains d’efficacité énergétique sont une des principales solutions pour réduire l’émission de gaz à effet de serre, via la rénovation des logements, des transports ou des industries. Par exemple, en France, le bâtiment est le deuxième secteur le plus émetteur de gaz à effet de serre. En économie de l’énergie, l’effet rebond ou « paradoxe de Jevons » est souvent cité comme une limite. En 1865, l’économiste William Stanley Jevons avait constaté que la consommation globale de charbon avait fortement augmenté à la suite de l’invention de la machine à vapeur de James Watt, qui consommait pourtant moins de charbon que la machine précédente. Ainsi, l’amélioration de l’efficacité énergétique et les gains de rentabilité ont abouti à une augmentation de la consommation totale de la ressource, au lieu de la diminuer. Une théorie qui pourrait s’appliquer aux ressources en énergie dans le cas d’amélioration de l’efficacité énergétique, donc une diminution du prix, qui viendrait créer de nouveaux besoins.   

© Jas Min / Unsplash

Une autre technologie dite « verte » est le captage, stockage, et l’utilisation du CO2. C’est la séquestration du carbone, qui consiste à séparer le CO2 des autres gaz. Celui-ci peut être capté à la source des émissions, par exemple au sein d’un complexe industriel, mais aussi directement dans l’air. Le dioxyde de carbone peut être réutilisé dans les aciéries, les cimenteries, pour l’extraction pétrolière, ou bien encore être stocké ailleurs, par exemple sous l’océan. Equinor, la compagnie nationale norvégienne d’hydrocarbure, avait dès 1996 mis en place un système permettant de stocker le CO2 du gaz extrait du champ gazier de Sleipner, directement dans une poche sous le plancher de l’océan. Dans le cas de Sleipner, 22 millions de tonnes de dioxyde de carbone ont été séquestrées, inspirant plusieurs centaines d’autres projets dans le monde. Près de trente ans plus tard, le bilan du projet souvent montré en exemple est contrasté, selon un rapport de juin 2023 de l’Institute for Energy Economics and Financial Analysis (IEEFA). Le prix et le coût en énergie des installations, la difficulté et la dangerosité du stockage y sont remis en question. Du côté de la captation aérienne, les projets restent encore au stade de prototypes, et présentent une efficacité moindre. Le coût de la capture et du stockage d’une tonne de dioxyde de carbone est de l’ordre de six cents dollars, contre une vingtaine pour le stockage à Sleipner.

Parmi les technologies vertes se trouvent aussi les énergies non-émettrices de CO2 lors de leur utilisation, comme le solaire, l’éolien, l’hydraulique voire le nucléaire, même s’il est source d’autres types de pollution. Ils prennent en compte les innovations, mais aussi la diffusion des énergies renouvelables déjà existantes à plus grande échelle. Étant donnée la diminution du coût de production des énergies renouvelables, l’hypothèse est probable. Depuis 15 ans, le coût de production de l’éolien terrestre a baissé de 69 % et celui du solaire photovoltaïque de 89 %. Certains secteurs pourraient ainsi être électrifiés et des subventions pourraient être attribuées aux énergies renouvelables. Cependant, il reste à concevoir de meilleurs moyens stockages et productions de ces énergies, en prenant en compte l’épineux problème de l’intermittence des flux d’ensoleillement ou de vent.

L’urgence de mettre en œuvre des politiques au niveau mondial

Canicules, disparition de la biodiversité, risques agricoles, les effets du changement climatique sont déjà largement visibles. Selon les chercheurs, les mesures doivent être mises en place immédiatement pour éviter des effets d’emballement très coûteux, comme par exemple la fonte du permafrost (le pergélisol), l’acidification des océans, les pluies tropicales, les disparitions des coraux ou des forêts captatrices de CO2. Cependant, une vision à court-terme des coûts à assumer aujourd’hui et leur acceptabilité sociale ralentit les décisions politiques. Les flux financiers privés et publics non alignés avec l’Accord de Paris restent aujourd’hui largement majoritaires, avec 870 milliards de dollars identifiés en 2020 en soutien aux énergies fossiles, soit largement plus que la finance dédiée au climat. Il faudrait 3 à 6 fois l’investissement actuel dans la lutte contre le changement climatique selon le dernier rapport du GIEC.

 

©Markus Spiske / Unsplash

Selon une des simulations réalisées, si tous les pays sauf les États-Unis mettent en place ces mesures, les résultats seraient bons, mais pas optimaux. C’est le paradoxe du passager clandestin : souhaiter un changement collectif sans avoir intérêt à le faire individuellement, car chaque pays bénéficie des politiques climatiques engagées par les autres tout en partageant avec ces autres pays les effets favorables des politiques climatiques qu’il engage et finance lui-même. En revanche, si l’Inde, un des pays les plus négativement impactés par le réchauffement, est le seul pays au monde à mettre en place des politiques climatiques, les résultats s’avèreraient catastrophiques. Si l’Inde et les États-Unis sont parmi les plus gros producteurs de gaz à effet de serre aujourd’hui, en cumulé depuis 1850, les États-Unis ont produit 841 millions de tonnes de CO2 pour seulement 155 pour l’Inde. 

Selon le GIEC, 10 % des ménages participent à 40 % des émissions de gaz à effet de serre au niveau mondial. Des chiffres qui posent la question du transfert de technologies et de financements des pays pollueurs vers les pays les moins riches, un thème de plus en plus présent dans les sommets internationaux et dans la recherche académique.