Comment utilisons-nous les combustibles fossiles ?
Nous devons le développement de notre industrie au charbon, au pétrole et au gaz. Nous leur devons aussi le changement climatique rapide.
Le charbon, le pétrole et le gaz sont appelés combustibles fossiles, car ils proviennent des restes de plantes et d’animaux disparus, mais sont conservés dans la croûte terrestre. Par essence, ils correspondent à l’énergie du soleil captée par les plantes grâce à la photosynthèse, puis emprisonnée dans des composés de carbone Dès la découverte du charbon par les premiers humains, les combustibles fossiles ont servi de source de lumière, de chaleur et enfin, d’électricité. Ils sont bien plus denses en énergie, c’est-à-dire qu’ils contiennent davantage d’énergie par unité de masse, que le bois, par exemple. Par ailleurs, ils se stockent, se transportent et s’utilisent facilement.
Au fur et à mesure de l’avancée des connaissances en physique et en chimie, nous avons découvert de plus en plus de moyens de transformer ces combustibles fossiles en énergie pour nos logements, nos transports ou notre industrie, mais aussi en produits chimiques bien pratiques. Néanmoins, vers la fin du vingtième siècle, nous avons également appris que l’utilisation de combustibles fossiles et le rejet de dioxyde de carbone ancien dans l’atmosphère perturbaient le système climatique. Ainsi, nous avons découvert une cause du réchauffement planétaire et d’autres symptômes du changement climatique rapide. Celui-ci était, et est encore, en grande partie causé par les combustibles fossiles, car la majorité des émissions de CO2 proviennent de la combustion du charbon, du pétrole ou du gaz. C’est pourquoi il est aussi capital de nous débarrasser de notre addiction à ces combustibles pour résoudre ce problème. En 2021, l’Agence internationale de l’énergie (AIE) a soutenu les conclusions du GIEC : ne plus construire de nouvelles infrastructures pour les combustibles fossiles est une stratégie clé pour ne pas dépasser les limites de sécurité d’augmentation de la température mondiale.
Nos économies intenses en combustibles fossiles génèrent aussi de la pollution localement, chaque fois qu’ils sont utilisés : les déversements de pétrole et les déchets miniers empoisonnent l’eau et les sols, le méthane fuit des gazoducs, les émissions d’oxyde d’azote issues de la combustion contribuent au smog et aux pluies acides, tandis que les particules fines nuisent aux poumons et entraînent des décès prématurés. Le problème des énergies fossiles ne concerne donc pas que leurs effets à long terme sur le système climatique, mais aussi leurs conséquences plus immédiates et tangibles pour la nature et les humains.
Heureusement, grâce aux progrès en physique et en chimie, nous découvrons de nouvelles façons de produire de l’énergie, qui n’impliquent pas ces ressources fossiles non renouvelables qui réchauffent et polluent la Terre. Les sources d’énergies renouvelables, comme l’éolien et le solaire, deviennent progressivement plus accessibles. Aussi, des solutions à faibles émissions de carbone, voire à émissions nulles, peuvent aujourd’hui remplacer les combustibles fossiles.
Où utilisons-nous le pétrole et ses dérivés ?
Stéphane M. Grueso
Pour commencer, le kérosène produit à partir du pétrole a été commercialisé au dix-neuvième siècle pour remplacer l’huile de baleine dans les lampes. Or, l’humanité s’est rapidement rendu compte qu’elle pouvait employer d’autres dérivés du pétrole denses en énergie, comme le gazole ou l’essence, dans les moteurs à combustion interne, en particulier dans le secteur des transports. Comme ils sont liquides, ces carburants étaient plus simples à utiliser que les solides (comme le charbon) ou les gaz. Une solution idéale, donc, pour les véhicules. Leur densité en énergie les rendait particulièrement adaptés aux voitures, car ils leur permettaient d’être plus légères et de voyager sur de plus longues distances. Ainsi, les dérivés du pétrole ont rapidement dominé le secteur des transports. Aujourd’hui, nous constatons des efforts pour décarboner ce secteur. La technologie des batteries a notamment progressé, entraînant une chute drastique de leur coût et d’importants projets de construction d’infrastructures pour les véhicules électriques. De nouvelles approches pour les carburants des avions, des bateaux et des poids lourds apparaissent.
Certains dérivés du pétrole sont également employés pour produire de la chaleur et de l’électricité, mais ces pratiques changent. En effet, on observe une diminution constante de leur part dans la génération d’électricité, qui atteint désormaismoins de 3%, selon l’AIE. Les défis du secteur des transports seront difficiles à résoudre, mais nous disposons déjà de beaucoup de moyens de générer de la chaleur et de l’électricité qui sont bien meilleurs et plus propres que les combustibles fossiles.
En dehors des transports, du chauffage et de l’énergie, un éventail de processus de raffinage du pétrole ont fait naître une famille entière de produits : les produits pétrochimiques. Ils interviennent largement dans la production des plastiques, des fibres et de la gomme synthétique, mais aussi de multiples produits chimiques industriels, comme les solvants, les détergents et les teintures. Leur production représente environ 12 % de la demande mondiale de pétrole, selon l’AIE. Les produits pétrochimiques se retrouvent dans des objets du quotidien, comme les vêtements ou les emballages, mais aussi « dans de nombreuses parties du système énergétique moderne, notamment les panneaux solaires, les pales d’éoliennes, les batteries, l’isolation thermique des bâtiments et les pièces des véhicules électriques ». Les chercheurs s’efforcent déjà de trouver des alternatives plus propres à ces dérivés du pétrole. Néanmoins, il est possible de réduire fortement leur empreinte environnementale en améliorant le recyclage et la gestion des déchets, l’efficacité énergétique et la lutte contre la pollution.
Où utilisons-nous le charbon ?
D’après l’AIE, le charbon est la source d’énergie la plus utilisée au monde pour générer de l’électricité. C’est aussi la source la plus importante d’émissions de CO2. Selon le GIEC, pour atteindre la neutralité carbone d’ici 2050, nous devons arrêter de faire brûler du charbon sans capturer les émissions qui en découlent. Or, ces technologies ne sont pas encore disponibles à grande échelle. Lors des dernières Conférences des Nations unies sur les changements climatiques, les échanges sur la suppression progressive du charbon et l’exploitation de l’élan sans précédent en faveur des énergies renouvelables ont fait apparaître un changement d’attitude sur le sujet. Par ailleurs, de la production aux centrales au charbon en passant par le transport, ce combustible constitue une source majeure de pollution dangereuse de l’air. Ainsi, en l’abandonnant, nous observerons d’importants effets positifs sur notre santé.
Les secteurs de l’acier et du ciment utilisent du charbon pour produire l’énergie nécessaire à leurs processus de production, qui doivent maintenir des températures vraiment élevées (plus de 1 000 °C).. L’électrification de ce genre de processus industriels n’est pas simple, voire parfois impossible. Il est donc probable que des carburants neutres en carbone, comme les biocarburants ou l’hydrogène produit à partir d’électricité renouvelable, soient développés précisément pour ces utilisations.
Le charbon peut être aussi converti en « syngas », un gaz de synthèse issu d’un mélange de monoxyde de carbone et d’hydrogène. Il permet de produire du carburant synthétique liquide. Bien que leur combustion soit plus propre, le charbon reste leur ressource principale. Il s’agit donc encore de carburants fondés sur une ressource carbone finie. Si nécessaire, il est également possible de créer d’autres carburants synthétiques « plus verts » en abandonnant le charbon ; par exemple, pour remplacer les dérivés du pétrole dans le transport maritime ou aérien. De même, nous pouvons produire l’hydrogène qu’il nous faut à l’aide d’énergies renouvelables, et ainsi remplacer l’hydrogène « noir » ou « brun » issu du charbon.
Où utilisons-nous le gaz ?
Le gaz est un mélange d’hydrocarbures principalement constitué de méthane, le gaz à effet de serre le plus puissant après le CO2. L’empreinte carbone du gaz inclut donc les émissions de CO2 quand il est brûlé pour produire de la chaleur ou de l’électricité, mais aussi les fuites de méthane des gazoducs ou d’autres infrastructures. Le secteur et les gouvernements qui encouragent son utilisation soutiennent que le gaz est une énergie propre. Or, il peut s’avérer tout aussi mauvais que le charbon pour le climat, car il est souvent envoyé à l’étranger sous forme liquéfiée et des fuites de méthane sont relevées à chaque stade du processus.
Le gaz est employé dans la génération d’électricité et les processus industriels, pour produire du ciment par exemple. Dans nombre de pays de l’hémisphère nord, la cuisine se fait encore au gaz, même si des alternatives électriques plus rapides et efficaces existent. De récents travaux de recherche ont mis en évidence que l’utilisation de plaques de cuisson au gaz nuit à la santé humaine. Selon une estimation, 1 % du gaz utilisé par les plaques fuit. Le méthane non brûlé produit des particules fines qui irritent les poumons et les voies aériennes. La limite d’exposition aux émissions de protoxyde d’azote peut également être dépassée.
Tout comme le pétrole, le gaz entre dans la composition de certains produits chimiques, d’engrais azotés et de l’hydrogène « bleu ». L’apparition de nouvelles technologies, comme l’ammoniac vert produit à partir d’énergies renouvelables, ouvre la voie au sevrage du gaz pour l’industrie chimique. En décarbonant la production d’engrais, nous réduirons nos émissions. Notre système alimentaire et les prix des aliments seront aussi certainement moins sensibles au prix des combustibles fossiles.
Ressources utiles
- Le Secrétaire général des Nations unies présente cinq actions essentielles que le monde doit privilégier dès maintenant pour transformer nos systèmes énergétiques et accélérer le passage aux énergies renouvelables
- Un reportage de la BBC évoque l’appel du secrétaire général en faveur d’une taxe sur les bénéfices tirés des combustibles fossiles
