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Le 6e rapport du GIEC (2022), groupe III, résumé

Le résumé technique du 3e groupe du dernier rapport du GIEC nous renseigne sur les réponses au déréglement climatique. Il nous apprend notamment que plusieurs mesures permettraient de radicalement diminuer les émissions de gaz à effets de serre pour moins de 20$/tonne de CO2 évitée : la décarbonation de l’électricité (éolien, solaire, nucléaire), les mesures d’efficience (fuites de méthane, bâtiment, éclairage …) et les changements sociétaux (télétravail, développement du vélo ..).


Nous savons grâce au GIEC que l’humanité émet trop de gaz à effets de serre, ce qui met en danger les équilibre environnementaux existants et pose une menace à toutes les sociétés présentes et futures. Toutefois, quelles sont les solutions ?

C’est la question extrêmement complexe à laquelle répond le troisième groupe de travail du GIEC. J’aurais voulu vous synthétiser le rapport final, mais, soyons honnête, il est difficile à lire et colossal (3000 pages). Le résumé technique fait déjà 145 pages et est beaucoup plus clair et accessible. Nous étudierons donc :

Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), WORKING GROUP III CONTRIBUTION TO THE IPCC SIXTH ASSESSMENT REPORT (AR6), Technical summary, draft du 29 novembre 2021

J’y ferai directement référence en désignant les pages, avec une notation comme suit: « (p. TS-XX) » (TS= Technical Summary, résumé technique).

Etat des lieux

L’augmentation des émissions de GES est passée de 2.1% par an entre 2000 et 2009 à 1.3% entre 2010 et 2019. Elles atteignaient en 2019 59GTCO2eq, dont 45 pour le CO2, 11 pour le méthane, 2.7 pour l’oxyde d’azote (N2O) et 1.4 pour les gaz fluorés.

Les réductions d’émissions dans les pays développés n’ont pas compensé l’augmentation globale de population, de demande d’électricité et de chauffage.

Globalement, le PIB par personne et l’augmentation de population auraient été les principaux moteurs de l’augmentation de CO2 par combustion de carburants fossiles dans la dernière décade [Rq: cette affirmation semble disctuable, le PIB n’était qu’un indicateur artificiel, pas un agent, ce qui est d’ailleurs admis par la suite, qui évoque le découplement PIB/CO2], représentant une augmentation annuelle de respectivement 2.3% et 1.2%, ce qui dépasse la réduction dans l’utilisation d’énergie par unité de PIB (-2% par an) et l’intensité carbone de l’énergie (-0.3%/an). Il y a eu un découplement entre CO2 (basé sur la consommation) et PIB pour quelques pays avec un haut PIB/personne. Toutefois, les 10% des foyers avec les revenus les plus élevés représente entre 36 et 45% des émissions de GES.

GtCO2eq%
Énergie2034%
Industrie1424%
Agriculture, foresterie et autres utilisations des sols1322%
Transport8,715%
Bâtiment3,36%
Production de gaz à effets de serre (GES) en Gigatonne CO2eq par secteur

Si on inclut les émissions liées à la chaleur et l’électricité (= énergie), le transport, l’industrie et le bâtiment représentent 66% des émissions (contre 44% sinon).

La couverture forestière a globalement augmenté depuis 2010. Néanmoins, en Amazonie, la déforestation a accéléré depuis 2016.

Les pistes de solution

Le GIEC a évalué 8 trajectoires (notées C1 à C8) d’évolution des GES pour lesquelles le climat mondial se réchauffe jusque 4.2°C. (TS-42) C1 et C2 restent en dessous de 1.5°C en 2100 et C3 et C4 en dessous de 2°C. Pour limiter le réchauffement climatique à 1.5°C, il faut ne faut pas libérer plus de 510 GtCO2eq et 890 pour rester probablement en dessous de 2°C.

Pour atteindre le réchauffement à 1.5°C, la trajectoire envisage une augmentation de la couverture forestière de 322 Mn ha en 2050. La quantité de terres dédiées à la production de biomasse est de 199 (56-482) millions ha en 2100. Néanmoins, « l’utilisation de bioénergie peut augmenter ou réduire les émissions, selon l’échelle du déploiement, la technologie de conversion, le carburant remplacé et le lieu et la méthode de production de la biomasse. » Il faudrait également une part d’élémination directe du carbone (Carbon Dioxide Removal, CDR): l’afforestation et la capture directe de CO2. (TS-47)

Les chapitres 6 à 12 du rapport final évaluent les avancées récentes pour les différents secteurs. Globalement, des solutions représentant un coût inférieur à 20$ par tonne de CO2 évitée représentent plus de la moitié du potentiel de décarbonation de l’économie. (TS-107) La synthèse globale est à la fin de l’article.

Energie

Dans les parcours effectifs en termes de coûts, le secteur de l’énergie atteint le « net zero CO2 » avant le reste de l’économie. (TS-46) Pour les scénarios C1 à C4, les émissions nettes de l’énergie diminuent de 38-52% en 2030 et 87% à 97% en 2050. L’électricité passe de 20% de l’énergie utilisée en 2019 à 48-58% de l’énergie finale en 2050.

Entre 2015 et 2020, les prix de l’électricité de photovoltaïque et de l’éolien ont respectivement chuté de 56% et 45% et les prix des batteries de 64%. Entre 2015 et 2019, la production d’électricité photovoltaïque a augmenté de 170%, atteignant 680TWh et celle de vent a augmenté de 70%, atteignant 1420 TWh. L’énergie nucléaire a augmenté de 9% et représenté 2790TWh. L’énergie hydroélectrique a augmenté de 10%, atteignant 4290 TWh. Globalement, ces énergies représentaient 37% de l’électricité produite en 2019.

Les émissions qu’on peut anticiper avoir les infrastructures actuelles sont 660GtCO2eq ou, en incluant les infrastructures en conception, 850, ce qui est incompatible avec les trajectoires C1-C4. (TS-26) Pour le rendre compatible sans capture de carbone (CCUS), il faudrait retirer les centrales fossiles entre 17 et 23 ans avant la fin de leur durée de vie. (TS-53)

Pour décarboner les usages que l’utilisation directe d’électricité ne peut pas adresser, il faudra des vecteurs d’énergie, comme l’hydrogène, l’ammoniaque ou des hydrocarbones bas carbone (biogéniques ou synthétiques). Si le principe est que l’électricité non transformée est l’option à privilégier, l’hydrogène est particulièrement intéressant pour stocker l’énergie des renouvelables [difficile à traduire, je présume]. L’efficience du cycle « electricity-to-hydrogen-to-electricity » pourrait atteindre 50% en 2030 [rq: elle est ajd de 25%]. (TS-55)

De multiples options d’approvisionnement en énergie sont disponibles pour réduire les émissions au cours de la prochaine décennie. (confiance élevée) L’énergie nucléaire et l’hydroélectricité sont des technologies déjà établies. Le solaire photovoltaïque et l’éolien sont désormais moins chers que l’électricité produite à partir de combustibles fossiles dans de nombreux endroits. La bioénergie représente environ un dixième de l’énergie primaire mondiale. La capture du carbone est largement utilisée dans l’industrie pétrolière et gazière, avec premières applications dans la production d’électricité et les biocarburants. Il ne sera pas possible de déployer largement toutes ces options et d’autres sans des efforts pour aborder les facteurs géophysiques, environnementaux-écologiques, économiques, technologiques, socioculturels et institutionnels qui peuvent faciliter ou entraver leur mise en œuvre. (confiance élevée)

Traduit de l’anglais, TS-56

Le bilan du système énergétique mondial est le suivant :

EnergieQuantité (EJ)
Pétrole191
Charbon162
Gaz naturel143
Biomasse57
Nucléaire30
Hydraulique15
Eolien5
Solaire4
Géothermie et autre4
Total606
Production d’énergie en 2019. Source: GIEC 2021, TS-58
Usage finalQuantité (EJ)
Industrie121
Transport121
Bâtiment (résidentiel)88
Bâtiment (commercial et services)34
Non-énergétique ou non spécifié45
AFOLU (Agriculture, foresterie et autre utilsation des sols)9
Total418
Utilisation d’énergie en 2019. Source: GIEC 2021, TS-58

Urbanisme

Le GIEC semble favoriser la concentration urbaine :

Bien que l’urbanisation soit une tendance mondiale souvent associée à une augmentation des revenus et à une consommation accrue, la concentration croissante des personnes et des activités permet d’accroître l’efficacité des ressources et de décarboner à grande échelle (degré de confiance très élevé).

GIEC 2021, TS-61

L’urbanisation pourrait tripler entre 2015 et 2050. La construction de nouvelles infrastructures urbaines pourrait représenter, avec les pratiques actuelles, 8.5 à 14 GtCO2 annuellement jusqu’en 2030 et doubler le besoin en matériaux de 40 milliards de tonnes par an en 2010 à 90 milliards en 2050. (TS-65) Les zones urbaines représentent déjà entre 67 et 72% des émissions de CO2 et de CH4 en 2020 (28GtCO2eq), par la production et consommation de biens et de services. Cela pourrait monter jusque 34 à 65 GtCO2eq en 2050. (TS-61)

Transport

Les transports représentaient 5 GtCO2eq en 1990 et 8.7 GtCO2eq en 2019. Elles représentent 23% des émissions de CO2 liées à la production d’énergie. 70% vient des véhicules terrestres, 12% de l’aviation, 11% des bâteaux et 1% des trains. Les véhicules électriques produisent moins de gaz à effets de serre sur leur cycle de vie que leurs équivalents à combustion s’ils utilisent de l’électricité bas carbone. (TS-67)

L’électrification va jouer le rôle central pour le transport terrestre et les biocarburants et hydrogène [on parle de mobilité hydrogène] pourront jouer un rôle dans la décarbonation du fret dans certains contexte. Ils sont supposés être proéminent dans le transport naval et l’aviation. (TS-68)

Il a été démontré que l’électrification des services de transport public est une option d’atténuation réalisable, évolutive et abordable pour décarboner les transports de masse. Les véhicules électriques sont le segment de l’industrie automobile qui connaît la croissance la plus rapide, ayant atteint une part de marché à deux chiffres en 2020 dans de nombreux pays. Lorsqu’ils sont chargés avec de l’électricité à faible émission de carbone, ces véhicules peuvent réduire considérablement les émissions.

Une des difficultés sera l’extraction de lithium ainsi que les risques associés : disponibilité de la ressource évidemment, mais aussi condition des travailleurs et impact écologique local.

Bâtiment

Les bâtiments ont représenté 12 GtCO2eq en 2019, soit 21% du total. 57% (6.8 GtCO2eq) sont liées à la génération extérieure d’électricité et de chaleur, 24% (2.9 GtCO2eq) étaient produites sur le site et 18% (2.2 GtCO2eq ) sont dues à la production du ciment et de l’acier nécessaires à leur construction. La demande globale a représenté 128 EJ en 2019, dont 43 en électricité.

Les solutions se répartisesent en trois axes : Suffisance, Efficacité et Renouvelabilité (SER).

  • Les mesures de suffisance (Sufficiency, m²/personne) à limitent la demandent d’énergie et de matériaux sur la durée de vie, long terme, des bâtiments. Il faudrait par exemple concevoir des bâtiments denses, compacts et bioclimatiques (?), favoriser l’utilisation circualire des matériaux, l’adaptabilité des logements à l’évolution des besoins du foyer, optimiser l’utilisation des bâtiments par des changements de mode de vie, etc. Ce type de mesure pourrait réduire de 17% les émissions du secteur en 2050. Ces changements seraient, en plus, rentables pour ceux les mettant en oeuvre.
  • Les mesures d’efficience (EJ/m²) sont l’amélioration continue des technologies. Elles pourraient diminuer de 30% les émissions d’ici 2050.
  • Les mesures « renouvelables » (MtCO2/EJ) diminueraient les émissions de 43% d’ici 2050.

Notez qu’il semble que le sujet de la suffisance soit le plus problématique. En effet, le GIEC projette une diminution des GES du secteur de 22% avec l’amélioration de l’efficience et de 23% avec les renouvelables. Au contraire, le thème de la suffisance augmenterait, dans la dynamique actuelle, les émissions de 38%. (TS-73)

Ces mesures diminueraient le prix de la construction et de l’usage des bâtiments sans réduire le bien être de l’occupant.

Industrie

La possibilité de décarboner la plupart des processus industriels a été démontrée en utilisant des technologies qui incluent l’électricité et l’hydrogène comme énergie ou matière première, les technologies de capture et d’utilisation du carbone (CCUS) pour les émissions restantes et l’innovation dans la circularité des flux matériels. (TS-10) Plusieurs solutions permettraient de réduire le besoin de production primaire: réduire la demande, augmenter l’efficience et l’économie circulaire.

Néanmoins, les émissions industrielles continuent d’augmenter. La décarbonation totale sera difficile, d’autant plus qu’elle représente 24% des émissions totales en 2019. Si on inclut les émissions liées à l’énergie qu’elle consomme (chaleur / électricité), cela monte à 34%, ce qui en ferai le principal émetteur de GES. On utilise de plus en plus de matériaux par point de PIB.

L’un des challenges sera le plastique: il est issu à >99% de matériaux fossiles, se recycle peu et sa production génère beaucoup de gaz à effet de serre. C’est en même temps une famille de matériaux très utile, permettant d’alléger par exemple les véhicules.

La décarbonation des industries de l’acier, des plastiques, de l’ammoniaque et du ciment, soit les plus émittrices de gaz à effet de serre, peuvent être accomplies d’ici 2050. Le carbone étant un élément clé des carburants et matériaux, il va rester important. Pour atteindre le net zero, il faudra « fermer la boucle » et développer la circularité (= la capture et réutilisation du carbone, CCU), potentiellement par la capture directe de CO2. (TS-81)

Pour le ciment, une alternative au clinker n’est pas anticipée au court ou moyen terme, la capture de carbone serait donc indistpensable. Les technologies actuelles permettraient de capter 60% des émissions.

L’agriculture, foresterie et autres usages de sols, et systèmes alimentaires (AFOLU)

Les émissions des AFOLU sont assez difficiles à appréhender, car c’est aussi un puit de carbone important. 45% de ses émissions de GES viennent de la déforestation. Ainsi, globalement, les AFOLU sont responsables de 5.9Gt CO2, 157Mt de CH4 (= 4.2 GtCO2eq) et 6.6 Mt de N2O (= 1.8 GtCO2eq). C’est un secteur qui pourrait significativement diminuer ses émissions à court terme. Il pourrait représenter entre 20 et 30% de la réduction des GES nécessaire pour les scénarios C1 à C4 (< 2°C). (TS-85) Pour les scénarios les plus audacieux, il faudrait plus de 400 milliards de dollars par an pour cela.

Notez que parmi les solutions existantes, on trouverait :

  • Le changement diététique, vers une augmentation des protéines végétales
  • L’agriculture digitale (= de précision ?)
  • Les OGM (gene technology). L’effet direct serait la productivité accrue. Les effets secondaires seraient la hausse de la valeur nutritive (référence probable au riz doré), la baisse de l’usage de phytosanitaires et la hausse de « probabilité d’impact au-delà de ses cibles ».
  • L’intensification durable et l’optimisation de l’utilisation des sols.
  • L’agriculture hors-sols (hydroponique ?)
  • L’agroécologie (quelle définition ? Evocation de l’agroforesterie T-86)

Parmi les technologies émergentes, il y aurait :

  • L’élevage d’insecte, qui a une bonne efficience de conversion en alimentation. Le problème pourrait se situer néanmoins au niveau des allergies et de la sûreté de leur utilisation comme aliments.
  • Les algues
  • Les alternatives végétales aux produits animaux
  • L’agriculture cellulaire (= viande artificielle)

S’agissant de la transformation et la conservation

  • Valorisation des déchets alimentaires
  • Conservation des aliments
  • Smart Packaging et autres technologies
  • Efficience énergétique

S’agissant des stockage et distribution:

  • Amélioration de la logistique
  • Mesures spécifiques pour réduire les pertes dans la distribution finale
  • Efficience énergiétique (réfrigération, éclairage, climatisation)
  • Remplacer les réfrigérants (problème des gaz de réfrigération)

La restauration de forêts, marais cotiers, savanes et prairies pourrait capter 7.3 GtCO2eq/ an; l’agriculture pourrait capter 4.1 GtCO2eq / an, avec un prix maximal de 100$ par tonne capturée. La modification de la demande (changement diététique, construction bois, etc.) pourraient capter 2.2 GtCO2eq/an. De plus, des « technologies émergentes (ex: vaccins ou inhibiteurs de CH4) ont le potentiel de substantiellement augmenter les capacités de réduction du CH4 au delà des estimations actuelles. La production de biomasse pour la bioénegie serait une part importante du potentiel de l’AFOLU. Les scénarios l’évaluent à 5-50 EJ et 50-250EJ par an respectivement pour les résidus et la production dédiée. (T-86)

Le retrait de dioxyde de carbone (Carbon Dioxyde Removal, CDR)

Retirer du carbone de l’atmosphère sera un élément clé pour limiter le réchauffement à 2°C d’ici 2100 (scénarios C1 à C4). Les scénarios utilisent tous les végétaux pour cela, que ce soit en modifiant l’affectation des sols ou bien en produisant de la bioénergie combinée avec de la capture de carbone (bioenergy with carbon capture and storage, BECCS), capturant jusqu’en 2100 entre 168 et 763 GtCO2eq (moyenne 328).

Certains incluent en plus la captation directe (Direct Air Carbone Capture and Storage, DACCS), capturant en moyenne entre 0 et 339 GtCO2eq (moyenne 29). Son prix serait entre 84 et 386$ par tonne de CO2 retirée. Sa maturité technologique est modérée (« medium »).

Les solutions de bioingénérie (si j’ai bien compris), enhanced weathering et ocean based (ocean alkalinity enhancement and ocean fertilisation) sont des pistes intéressantes, mais leur faisabilité et l’absence d’effets sur la vie marine sont incertains. Leur maturité technologique est faible.

La modification de la demande de la population

Les stratégies de demande sur l’ensemble des secteurs pourrait réduire les émissions de 40 à 70% d’ici 2050. Cela irait jusque 5.7 GtCO2eq pour le bâtiment, 8 GtCO2eq pour la demande alimentaire, 6.5 GtCO2eq pour le transport terrestre et 5.2 GtCO2eq pour l’industrie. Les stratégies consisteraient à éviter, changer ou améliorer (Avoid-Shift-Improve, ASI). Le principal évitement serait réduire l’aviation longue distance et d’améliorer les transports urbains bas carbone ; le plus grand changement serait le passage aux régimes « plant-based » (végétariens ?ôo) ; et la plus grande amélioration viendrait du bâtiment.

[Présentation de l’intérêt de l’économie circulaire TS-102] [Ils développent le côté sociétal et politique du « comment » TS-103 à 106, je passe]

Synthèse globale du résumé technique

Voici la synthèse globale des solutions pour décarboner l’économie, de leurs potentiels et de leurs coûts respectifs:

Source : https://www.ipcc.ch/report/ar6/wg3/figures/summary-for-policymakers

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