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Qu’est-ce que l’interdépendance énergie – métaux ?

Si il y a bien une théorie importante, avec celle du pic pétrolier, à comprendre afin de visualiser le monde vers lequel nous nous dirigeons, c’est bien celle de l’interdépendance énergie – métaux. Théorisée par Philippe Bihouix dans le livre Quel futur pour les métaux ? (2010), cette dernière nous permet comprendre l’importance d’une transition low-tech et pourquoi sans sobriété, la course folle aux « énergies renouvelables » et aux véhicules électriques de passagers et de marchandises, combinée entre autres au pic pétrolier, nous mène tout droit vers la pénurie généralisée.

De l’importance du pétrole et des transports

En 2021, les hydrocarbures (pétrole, gaz naturel) et le charbon représentaient à eux seuls 80% de l’énergie primaire mondiale ; le pétrole représentait à lui seul un tiers de toute l’énergie consommée. Pourquoi se concentrer ici sur le pétrole ? Car en 2021, 60% du pétrole extrait à été consommé par le secteur des transports de marchandises et de passagers (sans qui le système actuel n’est pas viable), lui-même dépendant directement à 95% – et indirectement à 100% – du pétrole, en France comme ailleurs. En 2021 et au niveau mondial, ce n’est pas moins de 21,9 milliards de barils de pétrole qui ont été consommés par le secteur des transports, soit l’équivalent de 694 barils ou 110 400 Litres de pétrole par seconde.

Pourquoi de tels chiffres ? L’on sous-estime clairement la difficulté qu’il y a à remplacer le pétrole dans le transport routier de passagers et de marchandises, et donc ce qu’implique une baisse drastique et rapide de production et de consommation mondiale de pétrole. Ce n’est pas pour rien si en 2021, malgré des années de « développement durable », nous sommes encore à ce stade de dépendance. Cela s’explique car le pétrole est aisément transportable, transformable, et a une densité énergétique très élevée ; 1 baril de pétrole (159 Litres) équivaut à 25 000 heures de travail humain.

1. Énergie toujours moins accessible

Nous avons commencé, très logiquement, par exploiter les gisements de pétrole les plus qualitatifs et les plus simples à extraire, si bien que la qualité et l’accessibilité des ressources pétrolières se dégradent. Ces gisements se situent de plus en plus loin au large et/ou dans des formations géologiques toujours plus complexes. L’ERoEI (taux de retour énergétique) strict a été estimé à 100/1 lors des grandes découvertes de pétrole au Texas et en Oklahoma dans les années 1930, la décennie de pointe des découvertes. Mais les choses changent et les ERoEI sont depuis en décroissance. Après que la production de pétrole états-unien a atteint un sommet dans les années 1970, les coûts de production ont augmenté et l’ERoEI strict est tombé à environ 40/1. Aujourd’hui la moyenne mondiale pour l’extraction de pétrole est de l’ordre de 15/1.1

En effet, les champs pétroliers moins accessibles nécessitent plus de technologie et de ressources métalliques : produire un baril de pétrole deep offshore est plus compliqué (construction de plateformes profondes, hélicoptères et bateaux, technologies de forages avancées), que produire un baril sur les champs géants onshore d’Arabie Saoudite.2 Enfin, pour ne rien arranger, l’industrie pétrolière découvre de moins en moins de nouveaux champs de pétrole conventionnel et ces champs sont en tendance toujours plus petits, c’est ce que l’on appelle le pic pétrolier du pétrole conventionnel.

2. Production d’énergie et de moyens de transport requérant toujours plus de matières premières

Comment conserver l’offre d’énergie et de transport dans un monde où les gisements de pétrole conventionnel sont de moins en moins accessibles et aussi de plus en plus rares ? Comme le rappelle Philippe Bihouix, bien que l’on reçoit chaque jour une quantité d’énergie solaire plusieurs milliers de fois plus grande que nos « modestes » besoins. Produire, stocker, transporter l’électricité, même « verte », nécessitent des métaux en quantité : cobalt et le nickel pour les batteries, platine des piles à hydrogène, néodyme dopé au dysprosium pour les génératrices d’éoliennes de forte puissance ou de voitures et camions électriques, gallium, sélénium et indium, ou cadmium et tellure des panneaux solaires à haut rendement et métaux rares de l’électronique pour les futurs smart grids.3

En effet, la demande mondiale des différents métaux liés au développement des filières « bas carbone » pourrait être être multipliée par 42 d’ici à 2040. Dès 2025, les ventes annuelles de voitures électriques pourraient atteindre de 20 à 30 millions d’unités dans le monde, et ce chiffre pourrait atteindre de 25 à 40 millions d’unités en 2030, soit une multiplication par 10 par rapport à 2021. Les études en cours semblent en plus sous-estimer l’importante demande de nickel et de cobalt nécessaire à la fabrication des batteries de stockage des parcs photovoltaïques et éoliens, si bien que la demande de l’industrie de l’énergie va entrer directement en concurrence avec l’industrie automobile, il sera intéressant de voir lequel de ces deux secteurs obtiendra un accès prioritaire aux ressources.4

3. Minerais de moins en moins concentrés

Comme pour le pétrole, Philippe Bihouix explique que nous avons commencé, très logiquement, par exploiter les gisements les plus riches, les plus concentrés, les plus simples à extraire, si bien que la qualité et l’accessibilité des ressources se dégradent, à l’exception peut-être du fer et de l’aluminium, qui composent respectivement 5 % et 8 % de la croûte terrestre. Les nouvelles mines, qui remplacent celles qui s’épuisent ou accompagnent la croissance de la demande, ont des teneurs en minerai plus faibles ou bien sont moins accessibles et plus difficiles à exploiter.5

Nous allons donc connaître des contraintes sur l’offre minière si bien que le nickel, entre autres métaux, pourrait manquer dès 2028 et le déficit de ce métal pourrait augmenter très rapidement, pour atteindre 500 000 tonnes dès 2031. Dans le cas du cobalt, le déficit pourrait apparaître dès 2024. En 2030, le déficit pourrait être de 175 000 tonnes, soit plus que la production totale actuelle. Pour le cobalt, il n’existe pas de données pour la période allant au-delà de 2030. Le déploiement des transports routiers électriques de passagers et de marchandises risque donc de ralentir dès 2025 en raison de l’insuffisance de l’approvisionnement en métaux essentiels.

La crise devrait devenir très importante à partir de 2030 et sérieusement contraindre l’électrification des transports. Il y aura probablement des arbitrages difficiles à faire entre le transport collectif, les voitures individuelles et le transport des marchandises. Chose certaine, la croissance à venir de l’industrie des batteries sera soumise à de fortes contraintes de disponibilité des métaux et les scénarios de « croissance verte » illimitée apparaissent déjà démodés.6

4. Extraction des matières premières requérant toujours plus d’énergie et de transport

En parallèle, les étapes d’extraction et le raffinage des minerais métalliques nécessitent toujours plus d’énergie et de transport, actuellement et pour longtemps encore possible en majorité grâce au pétrole. Si les mines sont plus profondes, moins concentrées et parfois même plus éloignées, il est nécessaire de dépenser plus d’énergie, plus de métaux et mobiliser plus de moyens de transport pour l’ensemble du système de production. Il faut remuer toujours plus de « stériles » (plus de 2 milliards de tonnes rien que pour le cuivre, avec une production minière mondiale de 18 millions de tonnes à moins de 1 % de concentration), ou bien la profondeur engendre des contraintes, de température en particulier, qui nécessitent des opérations plus complexes (refroidissement, mécanisation, robotisation…). À l’heure actuelle, 8 à 10% cent de l’énergie primaire mondiale, essentiellement fossile, sont déjà consacrés à extraire et réduire les minerais en métaux.7

D’autre part, l’augmentation des quantités de carburant consommé sur place (par le refroidissement, la mécanisation etc.) implique toujours plus de transport d’énergie (camions citernes, barils etc.). Toujours plus d’énergie consommée par les machines engendre aussi davantage de casse et de maintenance, donc toujours plus de transport (parfois même en urgence par avion et/ou hélicoptère) pour acheminer les équipes et les pièces nécessaires lorsque les pièces et les compétences manquent. En outre, la difficulté croissante à trouver des gisements exploitables, multiplie en amont les moyens mobilisés (hommes, transports etc.) pour la prospection.

Enfin, des résidus miniers moins concentrés engendrent une consommation d’eau encore plus importante. Hors l’on assiste déjà à des pénuries d’eau comme pour le traitement du cuivre au Chili où il faut compter pas moins de 500 litres d’eau par tonne de métal rouge8. Une situation qui oblige bien souvent les industriels à traiter le minerai hors-site, un passage de l’état de résidus miniers à l’état de concentrés ou de métaux nécessitant dans ce cas alors davantage d’énergie et de transport qu’en temps normal. En parallèle, ce manque d’eau oblige les compagnes minières à investir dans de nouvelles infrastructures (usines de désalinisation d’eau de mer, pipelines d’eau des Andes vers la côte etc.) mobilisant encore davantage d’énergie et de transport. Parfois, c’est l’éloignement même des mines qui nécessite la construction et l’entretien d’infrastructures (routes, ponts, rails etc.), impliquant des besoins en énergie, en matériaux et en moyens de transport encore plus importants. L’on peut logiquement se poser la question de savoir comment, dans un monde contraint, arrivera-t-on à maintenir, à terme, les ponts et routes qui se dégradent.

Vers une lente désescalade

Comme l’explique Phillipe Bihouix, il y a donc cercle vicieux entre besoins en énergie (2) et besoins en métaux (4), qui se renforcent mutuellement, et qui couplé au pic pétrolier rend irréalistes tous les scénarios d’abondance d’énergie, de métaux nécessaires à la production des énergies renouvelables et des batteries pour les véhicules de transport, et donc rend irréaliste l’abondance de transport de manière générale pour ces deux raisons. Au final, tout dépendra des technologies retenues, plus ou moins consommatrices de ressources métalliques plus ou moins disponibles, mais il est fort probable que le déploiement massif d’énergies renouvelables, de voitures électriques ou de batteries de stockage se heurte à une limite sur les ressources minières ou, à tout le moins, à une augmentation prohibitive du coût des ressources minières. De l’importance d’une transition low-tech basée sur la sobriété, sans quoi cette course folle aux « énergies renouvelables » et aux véhicules électriques de passagers et de marchandises, couplée entre autres au pic pétrolier, nous mènera tout droit vers la pénurie généralisée.

Notes et références

Émilien Bournigal
Bonjour ! Moi, c’est Émilien . Particulièrement intéressé par les discours de Philippe Bihouix , Arthur Keller, Agnès Sinaï , ainsi que par les écrits d'Ivan Illich, Lewis Mumford etc., je crois en l'avenir de la ville Low-tech (vivante, frugale et résiliente), elle est d'ailleurs la motivation principale de ma reprise d'études en résilience territoriale. Mes articles seront régulièrement mis à jour au grès de mes échanges avec les acteurs de la démarche Low-tech, de ma progression en rédaction, ainsi qu'au gré de ma réflexion. N'hésitez pas à suivre le hashtag low-tech sur linkedin, c'est porteur d'espoir ! Merci !