Emissions anthropiques mondiales & mix énergétique mondial

Décomposition des “émissions” de GES mondiales en différents secteurs (données Jancovici)

Le numérique est devenu un des grands drivers des émissions de GES, et l’IA est une couche (qui est bien matérielle) qui vient s’ajouter aux émissions globales:
“Selon Gartner, les objectifs de durabilité visant la neutralité carbone seront également compromis par cette explosion des usages de l’IA. Ainsi, après des années de baisse, Google a enregistré en 2023 une hausse de 13 % de ses émissions de CO₂, principalement attribuée à l’expansion de l’IA et à la consommation électrique de ses centres de données.” (source ^⭎)

Toutes ces émissions proviennent pour l’essentiel de la combustion d’énergies fossiles : charbon (coal), pétrole (oil) et gaz (gas) :

Energies fossiles (carbone-intensive) qui représentent l’essentiel de l’énergie utilisée dans le monde:
– 200 + 160 + 145 = ~500 EJ pour le pétrole, le charbon et le gaz
– 50 + 40 + 25 +25 + 20 + 10 + 5 = ~165 EJ pour les EnR, nucléaire, biofuels et autres
==> les fossiles représente 75% des ~665 EJ d’énergie consommée chaque année

Les émissions sont composées de différents gaz à effet de serre (GES) à différentes compositions, parmi lesquels le CO₂ (64-75% selon qu’on intègre ou non l’usage des sols), le méthane (18%) et le N₂O (4%) qui à eux trois cumulent donc 97% des émissions de CO₂eq.

Il y a différents moyens “d’émettre du CO₂” :

-par la réaction de combustion ^⭎du carbone : en brûlant des énergies fossiles (pétrole, charbon, gaz) ou même renouvelables (biocarburants, déchêts, ….)

-par la réaction de calcination ^⭎ (processus de fabrication du ciment)

-en déforestant (enlever des puits de carbone = même effet qu’ajouter des sources, sur le bilan atmosphérique “arithmétique” du cycle du carbone), ou en remplaçant une surface de végétation qui capte x tCO₂/an par une surface qui capte y tCO₂/an.
Ces activités relèvent de l’usage des sols (UTCACF) et sont comptabilisées séparément.

Les émissions dûes à l’agriculture proviennent donc principalement de ce mécanisme : pour nourrir des animaux, il faut cultiver des céréales. (en passant : ~”70% des terres agricoles en Europe sont destinées à l’élevage” (Greenpeace ^⭎))
L’essentiel ^⭎ de la déforestation consiste à transformer des forêts primaires en élevages et cultures pour élevages de bétails. La seconde cause de la déforestation est la production d’huiles (soja, palme), et la troisième cause, la production de papier et de bois.

On peut donc diviser les émissions en deux grandes classes:

• les émissions directes, issues de la combustion d’énergie fossile ou des cimenteries (transports, centrales électriques fossiles, industrie, chauffage des bâtiments, …)
  Elles sont déterminées par le mix énergétique mondial (image ci-dessous)
• et les “absorptions négatives” dûes à la déforestation, l’agriculture (type de plante cultivé) et la déforestation, comptabilisées dans le secteur “usage des sols“) (UTCACF)

Qui influencent toutes deux la quantité de CO₂eq dans l’atmosphère via le cycle du carbone.

Ca, c’est au niveau mondial. Cela correspond donc à peu près à la répartition des différentes sources de CO₂eq de notre poids carbone, qui n’a pas de frontières.
Pour les émissions domestiques belges, la répartition est un peu différente, étant donné qu’une partie de l’industrie (secteurs primaires et secondaires principalement) de laquelle on dépend se trouve en-dehors de nos frontières, voire en-dehors de l’UE.

Sur cette image qui représente le mix énergétique mondial, où on retrouve le total de ~15.000 Mtoe de consommation d’énergie totale.
Comme on le voit ~90% de l’énergie utilisée dans le monde provient de la combustion d’énergie fossile.
Et comme toute combustion d’énergie fossile émet du CO₂, il y a un couplage (à ~90%) entre l’utilisation d’énergie et les émissions de CO₂.
C’est le couplage c : CO₂ <==> E.

La fine bande jaune, ce son les EnR (éolien + PV)
On voit qu’à l’échelle mondiale, le nucléaire reste “marginal” et constant.

Tout les biens de consommations et services dans le monde “proviennent” de quelque part dans ce mix énergétique mondial.
En “moyenne mondiale”, l’énergie utilisée pour la fabrication d’un bien est “à 90% fossile”.

En exprimant le total en kWh, on peut même estimer les émissions mondiales de CO₂ sur base de la seconde image, en faisant la somme pondérée des différentes intensités carbone (CO2/E) typiques des principales sources d’énergie:
Oil (pétrole) : ~250 grCO₂/kWh (transport)
Gas (gaz) : ~450 grCO₂/kWg
Coal (charbon) : ~800 grCO₂/kWh

E = 15.000 Mtep
1 Mtep = 11,6 TWh
Donc
E = 15.000 * 11,6 * 10⁹ kWh = 174 * 10¹² kWh

Et les émissions de CO₂ mondiales sont alors
CO₂ = E * (CO₂/E)
CO₂ ~ E * (30% * 250 + 30%*450 + 30%*800)
CO₂ = E * (75+135+240) = E * 450 grCO₂/kWh
CO₂ = 174 * 10¹² * 450 grCO₂ = 78300 * 10¹² grCO₂
CO₂ = 78300 * 10⁶ tonnesCO2 = 78300 Mtonnes CO₂
CO₂ = 78,3 Gtonnes CO₂

Soit ~50% de plus de ce qu’on lit habituellement (plutôt autour de ~45 Gtonnes CO₂/an). Les intensités carbone ont sans doute été un peu surévaluées. Mais c’est le bon ordre de grandeur, c’est le principal ^^

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🔱Structure du triangle de Kaya