Comment dématérialiser nos activités ?

Notre consommation de matériaux a accompagné la croissance de l'économie et de la population jusque des limites insoutenables. Le numérique peut-il jouer un rôle pour la réduire ? Décryptage #244

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🧭 De quoi allons-nous parler

Je continue cette semaine à explorer les intersections entre numérique et écologie.

Au-delà du sujet du “numérique responsable”, qui ne traite que des activités liées directement au numérique, je m’interroge sur les possibilités réelles de dématérialiser nos activités, c’est à dire au sens premier “enlever de la matière”. Il s’agit d’une approche complexe, interdisciplinaire, pour laquelle les données viennent souvent à manquer. Approche ingrate également, car elle nécessite des connaissances en physique, chimie, ingénierie et économie, domaines souvent abordés en silo. Les sciences comportementales sont mobilisées également pour comprendre notre attachement viscéral à la propriété et notre propension à consommer toujours plus.

Depuis Al Gore et sa “Vérité qui dérange” les émissions de CO2 sont devenues le proxy de toute analyse sur les liens entre croissance et climat. Dix ans plus tard Jeremy Rifkin dans son ouvrage la 3ème Révolution Industrielle prédisait l’importance stratégique de l’énergie dans l’économie. Mais c’est vers Vaclav Smil, chercheur d’origine tchèque émigré au Canada, que je me suis tourné pour étudier notre dépendance aux matières premières et les moyens d’en réduire l’usage.

L’universitaire interroge méticuleusement notre usage des matériaux depuis les débuts de l’ère industrielle : les matières premières que nous extrayons, les grandes transformations chimiques et physiques nécessaires pour produire des matériaux, l’ingénierie qui permet d’optimiser leur usage. Il décrit la dépendance de nos vies quotidiennes aux matériaux et à l’énergie nécessaire à leur transformation et leur distribution. Il insiste sur les avancées mais également sur les effets pervers de la dématérialisation sur notre consommation.

Du bois de chauffage aux canettes de soda, le “monde réel” se dessine devant nous comme dans les imagiers de nos enfants, et tous les slogans semblent dès lors bien futiles face au défi de réduire nos impacts sur l’environnement. Une approche complexe mais salutaire pour celles et ceux qui s’interrogent sans idéologie sur les moyens de réaliser la transition écologique. En avant.

🎯 Cette semaine

À chaque lettre un nouveau sujet décrypté : Enjeux et limites de la dématérialisation

Le saviez-vous ? Fin des années soixante la conception du Boeing 747 nécessitait plus de 75 000 dessins pesant à eux seuls plus de 8 tonnes. Durant les années soixante-dix Boeing développa un système de conception assistée par ordinateur qui pouvait contenir un million de dessins. Son remplacement ensuite par un système sous serveur porta le gain de temps à plus de 90% par rapport à la version papier.

Photo by Dominik Vanyi on Unsplash

Dématérialiser n’est pas que numériser

Selon Wikipedia, “la dématérialisation est le remplacement dans une entreprise ou une organisation de ses supports d'informations matériels (souvent papier) par des fichiers informatiques et des ordinateurs. On parle aussi d'informatisation ou de numérisation car la substitution du papier par l'électronique n'est jamais complète (…)”. Nous le voyons ici, le terme “dématérialisation” a été assimilé à celui de “numérisation”. Finis les billets de train, les formulaires par la poste, les DVD et les CD soi-disant inrayables. Un smartphone remplace jusqu’à 16 appareils différents dans nos usages quotidiens.

Comme nous l’évoquions récemment dans Faut-il opposer numérique et écologie ? cette assimilation des deux notions est grandement responsable de “l’impunité” dans laquelle semblent se complaire les acteurs du numérique. “Comment peut-on être accusé de ne pas être soucieux de l’environnement alors que notre activité consiste à dématérialiser, c’est à dire à enlever de la matière, ce qui a forcément un bilan positif pour l’environnement ?”.

Ce raccourci a été mis à mal tout d’abord par des analyses précises du cycle de vie de l’ensemble des équipements et infrastructures nécessaires à la fabrication, distribution et usages des solutions numériques. Vous avez certainement lu des dizaines de papier sur le sujet, et je la ferai courte : supprimez vos emails et baissez la résolution de vos vidéos pourquoi pas, mais surtout ne changez pas d’appareil et prenez soin de ceux que vous avez déjà.

Pour comprendre l’impact de nos activités sur l’environnement, il est nécessaire d’aller plus loin. Quel est l’impact de nos activités sur la consommation de matériaux ? Est-ce que nous dématérialisons réellement nos activités ? Quels effets - souhaités ou non - indirects cette réduction a-t-elle sur la consommation ? Quel impact au final sur l’environnement ?

S’intéresser au monde réel

En matière d’énergie et matières premières, la référence pour moi c’est Vaclav Smil. Je vous ai déjà parlé ici d’Energy and Civilization, qui est une sorte de bible pour comprendre nos usages de l’énergie depuis la préhistoire. J’ai enchaîné sur Materials and Dematerialization en me disant que la rigueur de ses démonstrations compenserait mon peu d’intérêt pour le sujet a priori rébarbatif des matériaux. Je n’ai pas été déçu. On retient son souffle, on se concentre pour absorber la masse de données qui n’a d’égale que l’évidence de la matérialité qu’elle représente : ce que nous extrayons, ce que nous transformons, ce que nous consommons, détruisons, jetons, recyclons, réutilisons. Autant de verbes qui décrivent avec une précision chirurgicale la “manière dont notre monde fonctionne vraiment” pour reprendre le titre du plus célèbre des ouvrages de Smil. Car l’usage des matériaux n’est que la traduction du monde moderne qui nous entoure : bâtiments, meubles, voitures, avions, trains, centrales nucléaires, éoliennes, informatique et télécommunications.

Vaclav Smil n’a pas son pareil pour aller du micro au macro : combien de carbone contient une buche de bois par rapport à un litre de kérosène ? Combien de kilojoules sont nécessaires pour produire une tonne d’aluminium ou de ciment ? Quelle est la part de canettes de soda réellement recyclée ? Quelle consommation de matériaux si l’Afrique atteint le niveau de vie de la Chine ? Il ne s’agit pas de questions d’un jeu de plateau mais de la dissection de notre vie quotidienne à l’aune du plus objectif des critères : la quantité de matière que nous “prenons” à notre environnement.

L’impact est ensuite évalué en terme de ressources, de modification des milieux, de consommation d’énergie, d’émissions. Mais aussi de choix politiques : gouvernance, maîtrise, planification, recyclage. Et enfin de comportements : prise en compte du poids, du coût et de questions éthiques dans la consommation individuelle et celle des entreprises.

« Je ne me suis jamais trompé sur les grandes questions de l’énergie et de l’environnement, parce que je n’ai rien à vendre » dit l’universitaire qui a consacré sa vie à documenter les transitions précédentes et considère que les discours politiques sur la transition énergétique à venir pêchent par leur “refus de la réalité”.

Croissance du niveau de vie et consommation de matériaux

Smil démontre magistralement comment l’histoire de l’humanité n’aurait pas été la même sans un usage croissant et de plus en plus complexe des matériaux. La découverte des énergies fossiles - qui représentent toujours 83% de l’énergie primaire consommée - et les progrès dans l’ingénierie et la chimie ont accompagné l’essor de la population et des niveaux de vie. En résulte une boulimie incroyable de matériaux extraits, transformés et combinés grâce à cette énergie abondante et peu chère.

Le “je possède dont je suis” est devenu l’axiome de base de notre société moderne. Il distingue les pays dits “développés” des autres. La possession de produits de “première nécessité” s’est élargie progressivement aux voitures, fours à micro-ondes, lave-vaisselle, ordinateurs et téléphones mobiles. Nos logements sont garnis d’écrans larges, de home gym, barbecues, climatisation et consoles de jeux.

Les services - qui consomment indirectement des matériaux - ont suivi le même mouvement : vivre sans internet, sans forfait téléphonique, sans livraison à domicile et services publics en ligne relève désormais de la marginalité.

La mode traduit également cette boulimie inconsciente du monde moderne. Dans Un monde sans couleur, nous évoquions l’impact délétère de la “démocratisation” de ce secteur. Tout le monde a le droit d’être à la mode, plusieurs fois par an.

« Retenez qu’en 20 ans le nombre d’habits vendus a doublé. Aux USA un pantalon est porté en moyenne… 10 fois avant d’être jeté. Ce qui est une mauvaise idée vu que 87% des vêtements jetés finissent en décharge ou sont brûlés ».

Les transitions énergétiques et écologiques créent elles-mêmes de nouveaux défis. “Nous allons avoir besoin de produire, distribuer puis recycler des pales d’éoliennes en matériaux composites de 100 mètres de long, des millions de panneaux solaires et des centaines de millions de batteries au lithium” constate l’universitaire.

Le découplage entre croissance et consommation de matériaux

Dans quelle proportion pouvons-nous découpler la croissance économique, c’est à dire l’augmentation des standards de vie, de celle de la consommation de matériaux ?

Vaclav Smil distingue la dématérialisation absolue de la dématérialisation relative

• la dématérialisation relative : réduire le nombre de pages d’un journal, le poids du camion qui le livre, la consommation de carburant de son moteur,…

• la dématérialisation absolue : on consomme moins de produits donc on a moins besoin de matériaux. ex : lire cette lettre sur écran plutôt que en version papier consomme moins de papier.

La dématérialisation relative est liée à la fois en amont à l’efficacité des process et au design des produits, et en aval à la réutilisation et au recyclage des matériaux.

Ce mouvement est encouragé par les impératifs des transitions écologique et énergétique, mais il est en réalité intégré depuis longtemps dans les pratiques de l’ingénierie. Les écoles d’ingénieurs et de design ont enseigné de tous temps comment optimiser la productivité et abaisser les coûts de production.

La canette de soda par exemple a diminué de poids en passant du métal à l’aluminium, de même que les voitures ou les avions - un Boeing 787 est fabriqué avec 80% de matériaux composites en volume et 50% en poids. Le passage de l’acier à l’aluminium est intéressant à ce titre car s’il permet des gains de poids significatifs (2,6g/cm3 contre 7,7 g/cm3, je vous ai dit que c’était précis), il nécessite 33% d’énergie supplémentaire dans sa fabrication. Smil calcule que depuis 1880 1,5 milliard de tonnes d’aluminium ont été extraits de la bauxite, dont 75% sont toujours utilisés : un tiers dans des bâtiments, un tiers dans le transport (automobile, trains, avions) et un tiers dans les applications électriques et machineries. Ceci démontre l’importance du recyclage de ce matériau.

Mais la dématérialisation relative a des limites. Toutes les industries ne connaissent pas la magnitude d’amélioration du secteur informatique, avec la Loi de Moore (doubler le nombre de transistors sur une puce tous les ans en diminuant les coûts). Un PC de 2022 pèse 15 fois moins que son ancêtre de 1981 et propose 90 millions de fois plus de mémoire. Mais la science des ingénieurs connaît également des plafonds et les sauts technologiques ne sont pas si fréquents. Les limites physiques (ou chimiques plutôt) s’imposent : il faut par exemple toujours 176 kg d’hydrogène pour produire 1 tonne d’ammoniac, ce qui laisse peu de possibilité de “dématérialiser” les engrais et par conséquent ce que nous mangeons.

Cependant, on peut plus aisément :

• utiliser moins d’engrais par hectare

• limiter les pertes de nourriture

• manger moins de viande.

Nous y reviendrons.

La dématérialisation absolue connaît elle aussi ses limites, ou plutôt ses effets pervers.

La dématérialisation de l’argent, la musique, les médias, l’information, les formalités,…a très concrètement réduit l’usage des matériaux et équipements qui les constituaient auparavant. La fin du CD a un impact direct sur la production de polycarbonates. Mais l’écoute des mêmes morceaux de musique en streaming requiert d’autres appareils électroniques, des data centers pour stocker les données, des infrastructures pour les distribuer, le tout alimenté en continu en électricité qu’il faut bien produire. La chaîne stéréo du salon a été remplacée par 4 ou 5 téléphones, tablettes, docks, pods, casques,…qu’il faut recharger. Durant la pandémie, la seule consommation des appareils électroniques a représenté 12% du secteur résidentiel (source).

La dématérialisation liée à la numérisation est donc apparente. La quantité de matériaux utilisée par produit est bien réduite - de l’ordre de 25 à 30% hors informatique -, mais il est nécessaire d’élargir le périmètre de recherche pour en déduire le bilan global :

• d’une part, la substitution d’un matériau par un autre peut être mal documentée. Les données manquent pour prendre en compte l’ensemble des facteurs. Dans certains cas aussi les nouveaux matériaux sont plus nocifs pour l’environnement

• ensuite, la durée de vie des produits peut changer. Nous l’avons vu avec le secteur de la mode, et celui des appareils électroniques n’est pas en reste : le remplacement d’appareils en bon état de fonctionnement est fortement incité par la publicité et les offres promotionnelles, quand il n’est pas provoqué délibérément par le constructeur

• enfin, le recyclage peut modifier l’ensemble de l’équation dans le meilleur des cas - l’aluminium comme vu plus haut - ou au contraire noircir le tableau.

Encore faut-il que la dématérialisation ne conduise pas au final à inciter les consommateurs à consommer plus.

Le bug humain

Qu’avons-nous fait des gains en masse, en énergie et en coût rendus possibles par les progrès de la dématérialisation ? Ces gains ont-ils permis de diminuer notre consommation globale - et non par unité - de matériaux ? Vous connaissez sans doute la réponse : nous avons utilisé ces gains pour acheter plus de produits. Et la consommation globale a augmenté, même ajustée au nombre d’habitants.

Si les ordinateurs que nous utilisons aujourd’hui pesaient toujours autant que l’IBM PC de 1981, il n’y aurait pas assez de matériaux pour en construire les 340 millions d’unités en circulation aujourd’hui. Même pas pour en construire 30 millions !

Le lien entre dématérialisation et consommation de matériaux est donc contre-intuitif. L’économiste anglais William Jevons a d’ailleurs donné son nom à ce phénomène dès 1865 (appelé aussi “effet rebond”) : “il y a une confusion totale dans l’idée que des économies de carburant génèreraient une moindre consommation de carburant. C’est exactement le contraire”. Une voiture qui consomme moins sera utilisée plus souvent et sur de plus longues distances. Phénomène que l’on peut extrapoler à l’agrandissement des capacités routières pour “fluidifier le trafic” : elles ne conduisent pas l’augmentation de la vitesse mais à l’allongement des distances - on va habiter ou travailler plus loin - et in fine à celle de la congestion.

L’automobile toujours elle représente un cas d’école de l’effet Jevons : le poids des moteurs en 100 ans a été réduit de 25% mais leur puissance a été multipliée par 12,5, soit une division par 20 du rapport g/W. Le poids moyen des véhicules a pourtant été multiplié par 3,5 durant la même période. Le nombre de véhicule par habitant a lui été multiplié par trois, atteignant 88 véhicules pour 100 habitant aux USA. Et c’est là que la science de Vaclav Smil permet de sortir ce chiffre totalement hallucinant : la masse de véhicule par habitant a été multipliée par 40 entre 1920 et 2020. Cela peut paraître un chiffre absurde, mais c’est bien de cela dont nous parlons quand nous étudions des notions comme l’Anthropocène et plus globalement l’impact de nos activités sur l’environnement.

Nous avons besoin de 40 fois plus de matériaux qu’il y a 100 ans pour l’activité de se déplacer en transport individuel. Malgré une amélioration de l’efficacité g/W de facteur 20. Pire, les distances parcourues en automobile ont été multipliées par 3 depuis 1950, grâce à la construction d’infrastructures de voiries et stationnement qui elles-mêmes ont un impact significatif.

Autant vous dire que les prévisions de croissance du taux d’équipements en automobile des pays “pauvres” (rappel : 3,3 milliards d’habitants vivent toujours avec 5 dollars par jour) sont carrément explosives : le simple rattrapage du taux d’équipement mondial moyen équivaudrait à une multiplication par 10 de la production d’acier, de verre, d’aluminium, de plastique,…

Et alors, que faire ?

Vaclav Smil a plus de 80 ans aujourd’hui. Sa vision du futur est pessimiste, même s’il refuse de faire la moindre prédiction. Après avoir étudié et documenté comme personne les trois précédentes transitions énergétiques, l’universitaire semble tétanisé par les enjeux de la prochaine transition. Il juge les discours sur un avenir vert à court terme “farfelus” tant reste forte notre dépendance aux énergies fossiles. Il refuse les slogans qui “ignorent les faits” et insiste sur la nécessaire durée des transitions.

Il encourage cependant un découplage beaucoup plus net entre croissance et consommation de matériaux par :

• la poursuite des gains d’efficacité par l’amélioration des process et la substitution de matériaux à moindre impact

• l’intensification du recyclage pour maximiser les gains d’énergie

• l’augmentation de la durée de vie des produits

• l’intensification des usages des produits : louer plutôt qu’acheter, partager l’usage et la propriété, prévoir des cycles de vie successifs permettant d’augmenter la durée de vie et les effets utiles.

De quoi redonner un peu d’espoir après l’exposé glaçant des perspectives quantitatives ? De quoi refuser en tout cas le statu quo : nous ne pouvons tout simplement pas continuer à produire, distribuer et consommer comme nous le faisons depuis 100 ans.

Les deux derniers points en particulier me semblent à notre portée : nous savons déjà optimiser et mutualiser l’usage des produits et infrastructures qui nous entourent. Il n’y a pas de fatalité à mettre à la décharge une voiture, un jean ou une télévision qui fonctionne, à détruire des bâtiments existants ou construire sur des terres agricoles ou naturelles. Les outils numériques peuvent contribuer à optimiser l’usage et inciter au changement de comportements. Les gains sont alors systémiques et permettent de construire moins d’infrastructures et moins de produits pour des effets utiles améliorés.

Nous devons imposer la circularité dans chaque secteur de notre économie en alignant technologies, design, fiscalité et droit sur le “monde réel” cher à Vaclav Smil.

Qu’en pensez-vous ?

🧐 Et aussi

Des ressources utiles en lien avec le sujet traité cette semaine.

Le livre Materials and dematerialization, making the modern world de Vaclav Smil.

Qu’est-ce que la dématérialisation ? Wikipedia

Interview de Vaclav Smil, le penseur de l’énergie: «les gens n’en ont rien à faire du monde réel» - Transitions Energie

La liste des 47 (!) livres de Vaclav Smil figure sur son site web personnel. Je n’en ai lu que 3…Vaclavsmil.com

Le Bug Humain est un livre de Sébastien Bohler paru en 2019.

L’importance de notre rapport individuel (et intime) à la propriété dans nos décisions - C’est à moi ! - 15marches

Quels sont les acteurs qui achètent et vendent les matières premières ? Le supermarché caché de la planète - 15marches

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💬 La phrase

« When the streaming industry service Spotify decided to define every music style, the company came up with a list of 1 387 categories. Some examples : Electro Latino, Neo-Mellow, Christian Dance, Cinematic Dubstop, Laboratorio, Stomp and Whittle, Neurofunk and Pop Christmas  ».

“Quand le service de streaming Spotify a décidé de définir chaque style de musique, l’entreprise a créé une liste de 1 387 catégories différentes”.

Ted Gioia - A Subversive History of Music (2019)

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Stéphane

Je suis Stéphane Schultz, de 15marches. Le jour je suis consultant, je prends des trains à travers les plaines. La nuit je lis et j’écris cette lettre.