Imaginez-vous il y a tout juste un siècle, avec votre bougeoir à la main vous dirigeant vers le pot de chambre… alors que le gouvernement français à grands coups de communication ministérielle évoque d’hypothétiques coupures d’électricité, les ingénieurs en décembre 1922 pensaient à autre chose. Ils souhaitaient transformer une source d’énergie en lumière, avec le moins de perte possible. Des travaux de Chevreul sur la stéarine, que les Français seront heureux de trouver s’il y a coupure d’énergie, à la lampe à pétrole jusqu’à l’éclairage public.
La lumière, quand certains en manquent cruellement, Philippe Lebon eut une idée de génie en 1786. Ses travaux sur les propriétés de la pyrolyse du bois mettent en évidence le gaz hydrogène carburé, connu sous hydrogène. Le 11 octobre 1801, il installe sa « thermolampe » dans l’hôtel de Seignelay. Un vaste four à bois, comme une cuisinière dont les gaz acheminés par des tuyaux venaient éclairent les pièces. Ils avaient l’esprit de perdre le moins d’énergie à l’époque. Car la chaleur produite par le four procurait le chauffage pour l’hôtel.
Les bougies dites de Jablochkoff illuminaient l’Avenue de l’Opéra en 1878. Elle était appelée « bougie électrique ». Une lampe à arc électrique au carbone, inventée en 1876 par l’ingénieur électricien russe Pavel Iablochkov. Si nous pensions comme les amérindiens, sur les conséquences de nos gestes sur sept générations ensuite…
Michel-Eugène Chevreul, ce nom va vous marquer, j’en suis sûre. Il est connu pour ses travaux sur les acides gras et la saponification, la réaction qui permet la synthèse du savon. Mais c’est la découverte de la stéarine qui va vous éclairer lorsque les plombs sautent. La stéarine ou tristéarine est utilisée pour simplifier dans la production de savon et des bougies. Puis la bougie de Jablochkoff nourrissait les espoirs, tandis que Edison lui volait la vedette avec la lampe à filaments. Au début, le filament était conçu en charbon végétal. Seul problème, la lampe se consumait malgré le vide de l’ampoule.
Créer de l’énergie avec le moins de perte possible
En 1922, il faut pour avoir un éclairage électrique quelques manipulations. Amener du charbon, pour porte de l’eau à ébullition. Utilise la vapeur produite pour entraîner un piston, puis en volant actionnant un piston, qui à travers une dynamo allait recueillir le long d’un fil le courant créé en centrale électrique. Sauf que le rendement ne dépassait jamais les 5 %, soit vous suivez, 95 % de perte. De calcul en expérience, les physiciens se penchèrent sur un beaucoup plus petit que l’être humain : le ver luisant.
Le ver luisant, lampyris noctiluca, n’est pas un ver, pardon ? C’est un insecte de la famille des coccinelles. Il se nourrit de limaces et d’escargots. C’est la femelle qui se pare de ses plus beaux atouts pour attirer les mâles occupés à bien d’autres frivolités. (Crédits : iStock)
Le ver luisant use d’une source d’énergie avec un rendement de 90 %. Il est visible, car compris dans notre champ de perception, ou spectre lumineux limité (entre 400 et 700 nm). Hormis l’excellent rendement, la lumière émise par les lucioles ou les vers luisants est une lumière froide, soit sans émission et donc perte de chaleur. La longueur d’onde maximale est d’environ 570 nanomètres, d’où cette couleur verte visible à l’œil nu. Alors pourquoi ne prenons-nous pas exemple sur la nature ?
Le rendement lumineux est exprimé en lux. C’est le nombre de lumens par mètre carré. Pour une ampoule incandescente, il est de 15 lm/W, pour une ampoule halogène, il est de 20 lm/W, pour une ampoule basse consommation, il est de 60 lm/W, et pour une ampoule LED, il est de 100 lm/W.
Les ampoules à incandescence utilisent 95 % de l’énergie qu’elles consomment pour produire de la chaleur. Elles ne nous restituent que 5 % de cette énergie sous forme de lumière. Le rendement lumineux de cette lampe est de 12 à 27, mais comment calcule-t-on le rendement ? Le nombre de lumens par mètre carré, soit 0,1 W/m2. La lampe LED possède un rendement de 80 à 300, soit environ six fois la lampe à incandescence. Mais quelle est la pollution de l’une et de l’autre ?
Les autorités équatoriennes tentaient dimanche 30 janvier 2022 de contenir une fuite de pétrole survenue sur un oléoduc dans une région de jungle amazonienne, où une importante rivière menace d’être souillée. Une pollution qui remonte les souvenirs des différents endroits où des drames identiques eurent lieu. La dernière en date est celle arrivée au Pérou, avec plus de 6 000 barils de brut qui se sont déversés dans la mer et contaminent désormais au moins 18 km2.
Dans l’hémisphère nord règne l’hiver, au sud l’été austral, mais plus personne ne se baigne plus sur la plage d’Ancon, toute proche de Lima. Les vacanciers sont remplacés, depuis la marée noire qui a souillé les côtes centrales du Pérou, par des brigades de nettoyage. En cause, une nouvelle fuite au large des littoraux péruviens s’est produite mardi 25 janvier 2022. Elle serait la conséquence de travaux effectués sur un oléoduc sous-marin de la raffinerie de la compagnie pétrolière espagnole Repsol (survenu le 15 janvier), annonçaient les autorités.
Selon le gouvernement, plus de 180 hectares de bord de mer ont été souillés, ainsi que 713 hectares d’espaces maritimes. La Marine péruvienne à pied d’œuvre en tentant de contenir des nappes de pétrole sur la côte de Callao, le 25 janvier 2022 (Crédits : Peruvian Navy/AFP).
Les pluies enregistrées ce lundi 31 ont provoqué une forte alluvion qui est descendue du secteur de La Comuna, au nord de Quito, par la pente de l’avenue La Gasca. Le Secrétariat national de gestion des risques porte le nombre de décès à onze et quinze blessés, à 21 h 41 hier, selon les rapports préliminaires.
J’ai vu comment le courant a emporté un homme et un enfant. C’était horrible, témoignait une habitante de La Gasca.
Ces mêmes fortes pluies provoquaient glissements de terrain et chutes de pierres, entraînant la rupture d’un oléoduc de transport de pétrole brut dans la zone de PiedraFina. L’épicentre de l’incident se situe à la frontière des provinces de Napo et Sucumbios. Le pipeline long de 485 kilomètres traverse quatre provinces. Selon l’État, le glissement de terrain a touché « quatre tuyaux de l’infrastructure ». Elle charrie 160000 barils de brut par jour depuis des puits pétroliers en pleine jungle. Cependant, ni le gouvernement ni l’OCP (Oleoducto de Crudos Pesados) gérant ledit oléoduc n’ont indiqué la quantité de pétrole déversée dans la nature. L’unité Baril de pétrole équivaut à 42 gallons américains, soit 159 litres ou 0.159 m3. Le nombre de litres de brut qui transite par jour équivaut à 25 440 m3, soit plus de dix piscines olympiques en volume…
La comparaison de la taille des personnes prises sur le cliché montre une partie des dégâts occasionnés par la chute de pierre et rochers sur l’oléoduc, selon la photo fournie par le ministère équatorien de l’Environnement, le 29 janvier 2022. (Crédits : ministère équatorien de l’Environnement/AFP — Handout)
ElUniverso, journal équatorien relate l’ampleur des ravages : « Une zone de 21 007 mètres carrés dans la zone tampon et la zone de protection du parc national Cayambe Coca contaminée par une couche sombre et huileuse […] 110 communautés indigènes, en particulier les Kichwas le long des rivières Coca et Napo qui signalent des traces de pétrole brut, sont les principaux problèmes que la dernière marée noire dans la région de Piedra Fina, en Amazonie équatorienne, a générés. » Sur ces lieux vivent des espèces telles que le cusumbo des Andes, le cerf chonta, le gallitodelapeña et plusieurs familles d’amphibiens.
La goutte de trop
Ce n’est, malheureusement, pas la seule. La veille de Noël, un déversement était signalé sur le territoire de Kofán Dureno, dans le canton de Lago Agrio. L’incident provoquait l’altération d’un ravin et d’un marécage. Le 2 janvier 2022, cette fois-ci dans le canton de Shushufindi, en raison de la rupture d’une petite conduite. Une zone de la réserve biologique de Limoncocha contaminée. Un troisième écoulement se produisait dans la pré-coopération 11 de Julio. À cette occasion, un ruisseau et un estuaire souillés.
C’est une catastrophe de très grande ampleur, s’offusque Hugo Clément, dans une vidéo postée sur le réseau social Tiktok.
Le 8 janvier 2022, la pollution d’un marécage situé dans le champ Cobra Shushufindi (communauté Rio Doch). La cause serait l’explosion du bouchon du manomètre. En moins d’un mois, un second incident se produit à Limoncocha. La rupture de canalisation a empoisonné une source, un estuaire sans nom et la rivière Jivino, le 26 janvier 2022, il y a tout juste une semaine.
De prime abord, cela semble logique. La transition énergétique pour la croissance verte votée le 17 août 2015 a l’air d’adopter la « bonne » direction, car il est prévu l’installation de sept millions de bornes de recharge pour véhicules électriques, mais pas seulement. Le renouvellement des flottes de l’État et de ses établissements publics avec au moins 50 % de véhicules propres est acté. De quelle manière est produite l’électricité ? Les voitures sont-elles réellement propres ?
À l’heure de la prise en compte que la planète Terre est unique, et que nous vivons dessus. Les questions sur la pollution engendrent des discussions dans chaque foyer. La distance entre le domicile et le lieu de travail s’allonge, ce qui nécessite un moyen de locomotion. La voiture thermique est-elle polluante ? La réponse est oui, mais est-ce que la voiture électrique est écologique ?
Écologique, ma voiture électrique ?
Premièrement, la voiture électrique n’est pas née d’hier. Les premiers modèles du genre apparaissent au XIXᵉ siècle. Grâce à l’amélioration des batteries effectuée par deux ingénieurs français, Gaston Planté en 1859, puis Camille Faure en 1881, l’essor de ces véhicules arrive. Ainsi l’Exposition internationale d’électricité à Paris, du 15 août au 15 novembre 1881. La première automobile à se placer au départ d’une course le fera en 1895, pour la célèbre Paris-Bordeaux. Elle devra abandonner sur le retour à Orléans, l’autonomie était d’environ 50 km à la vitesse moyenne de 24 à 30 km/h.
Pièce phare du musée du château de Compiègne (60), la « Jamais Contente », est une voiture électrique conçue et conduite par le Belge Camille Jénatzy. Elle fut la première automobile à franchir le cap des 100 kilomètres par heure, le 29 avril 1899, sur la plaine d’Achères (78). Le pilote et son épouse aux Tuileries.
Il était nécessaire de disposer de batteries de rechange tout le long du parcours. La vitesse n’est pas encore la préoccupation principale. Ce n’est que huit années plus tard que la « Jamais Contente » passe la barre des 100 km/h.
Pour cause, elle possédait deux moteurs à propulsion électrique ainsi qu’une nouveauté révolutionnaire, des pneus en caoutchouc… Mais le bouleversement électrique attend patiemment durant de très nombreuses années, au fond d’un garage, rangé dans une boite en carton. (Crédits : DR)
À croire que les hommes ont toujours préféré, et de loin, la vitesse à la durée, un concept qui amène à réflexion pour comprendre bien des choses de la société, bref… Pour autant, il ne faut pas confondre vitesse et précipitation, ici ou ailleurs.
La fée Électricité habite depuis notre quotidien. Nous avons tous en tête l’image de Benjamin Franklin sous l’orage, à ne pas confondre avec la tortue nommée Franklin, ou Benjamin au Québec… Revenons au citoyen des États-Unis et à son cerf-volant. En juin 1752, ce dernier eût attaché une clé métallique au bas de la corde de l’ensemble, puis l’aurait fait voler au sein d’un orage.
Démontrant par l’expérience que la foudre était de nature électrique. Ce n’est que plus d’un siècle après que la première centrale de production naissait. En 1868, Zénobe Gramme améliorait la dynamo, une décennie passait, pour que William George Armstrong alimente ses bâtiments de ferme et son habitation d’une centrale hydroélectrique de 7 kW, en courant continu. (Crédits : Colin Behrens/Pixabay)
Ce n’est qu’en 1890 que le courant alternatif apparaît. La révolution industrielle est en marche. L’invention de l’électricité fut lumineuse. Elle est devenue indispensable, voire vitale pour de nombreux pays et populations.
Comment est-elle produite ?
Le site de Réseau de transport d’électricité (RTE) affiche la couleur quant à la production, de manière journalière. Les diverses ressources sont le solaire, le fioul, le charbon, les bioénergies, l’hydraulique, le gaz, l’éolien et le nucléaire. Les données sont simples et claires, la production est comme ce qui suit :
Type d’énergie
Production en Mégawatt
Pourcentage
Nucléaire
335 400
67,1 %
Hydraulique
65 100
13 %
Éolien
39 700
7, 9 %
Gaz
34 500
6, 88 %
Solaire
12 600
2, 5 %
Bioénergies
9 600
1, 9 %
Charbon et Fioul
3 100
0, 6 %
La production française d’électricité en 2020 par filière sur l’ensemble du territoire tire son bilan. (Sources : RTE)
Comment comparer les différentes énergies, l’éolien peut-il compenser à sa mesure ? Car pour produire 5,7 TWh en 2017, soit l’équivalent des deux réacteurs de la centrale nucléaire de Fessenheim (fermée le 29 juin 2020), 262 éoliennes en mer ou 900 terrestres sont nécessaires. Actuellement 10 518 mâts (au 1er janvier 2025) sont déployés, qui devrait atteindre pratiquement 13 000 en 2028, comme l’explique Le Figaro. Mais leurs installations échauffent les tensions, comme dans les Hauts-de-France, où Xavier Bertrand, président du conseil régional, et candidat déclaré à l’élection présidentielle de 2022, propose que tout projet d’implantation soit soumis à un référendum local.
Rappelons qu’au préalable, des enquêtes publiques sont réalisées, et que la loi a été modifiée comme l’indique le rapport sur l’« Économie circulaire dans la filière éolienne terrestre en France », en page 14. Par exemple du 15 avril au 18 mai 2021, pour les communes de Fontaine-le-Sec et Forceville-en-Vimieu, toutes deux dans la Somme, ladite enquête est disponible sur le site de la préfecture de la Somme. « Les éoliennes défigurent le paysage, pourrissent la vie des riverains et coûtent un fric fou », explique-t-il. Qu’elles soient sur terre ou en mer, la facture a atteint 1,93 milliard d’euros.
Le mix d’énergies, que revendique EDF, utilisé pour produire l’électricité en France, est nucléaire pour trois quarts, les énergies renouvelables représentent moins d’un sixième du total, avec 13,6 %, dont 9,8 % dus à l’hydraulique. (Crédits : EDF)
Le coût d’un parc éolien terrestre, vendu clé en main, oscille entre 1,4 à 1,6 million pour une production d’un mégawatt. Il faut ajouter le prix de l’entretien, du recyclage… souligne le rapportNᵒ 2019/Nᵒ 01/CGE/SG du ministère de la Transition écologique et solidaire. « La nouvelle programmation pluriannuelle de l’énergie (PPE) prévoit d’atteindre pour l’éolien terrestre 24,6 GW en 2023 et entre 34,1 et 35,6 GW en 2028. […] rendre obligatoire d’ici 2023 le recyclage des matériaux constitutifs des éoliennes lors de leur démantèlement […] favoriser la réutilisation des sites éoliens en fin de vie pour y réimplanter des machines plus performantes ». Donc, la consommation de la voiture électrique est « écologique » à 23,4 %, par des énergies renouvelables dans la production 2020. De plus, la production électrique a reculé de 7 % en 2020, son niveau le plus bas depuis 2009. La production nucléaire est en baisse de 11,6 % en raison de la crise sanitaire et des mesures de confinement qui ont perturbé le calendrier de maintenance des réacteurs.
Qu’en est-il de ses composants ?
Les véhicules, qu’ils soient à moteur thermique ou électrique, émettent de la pollution. Pollution qui existe pendant l’extraction des matières premières, lors de la construction, de l’utilisation et du recyclage, donc nous polluons chaque jour. Néanmoins, la société nous sollicite à travers différentes obligations (travail, alimentations, scolarité…). La voiture électrique se caractérise par une recharge, le passage de l’électricité alternative en continu (transformateur), la batterie… de nombreuses ressources nécessaires sont extraites des réserves de terres rares.
Selon les écrits de Didier Julienne, les terres rares ne le sont pas ! En effet, sans être de l’infox, « métaux rares » est un abus de langage. Leur découverte date de la fin du XVIIIᵉ et du début du XIXᵉ siècle. La langue française régissait les échanges internationaux à l’époque. L’emploi du terme « terre » désigne les minéraux, d’où la confusion. Les minéraux se définissent par : « Tout corps non organisé, qui se trouve dans l’intérieur de la terre ou à sa surface, tels que métaux, pierres, substances combustibles ».
Réserves en milliers de tonnes d’oxydes de terres rares dans le monde en 2019. (Crédits : Statista)
Ainsi les terres rares regroupent dix-sept métaux : le scandium, l’yttrium, et les quinze lanthanides (Lanthane, Cérium, Praséodyme, Néodyme, Prométhium, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium, et Lutécium).
La consommation de minerai ou de terres rares diffère : Une éolienne demande 17 kg de terres rares (10 518 éoliennes) ; Une voiture électrique consomme entre 5 et 9 kilogrammes de cobalt ; Un ordinateur dispose de 30 g de cobalt ; Un smartphone de 5 à 10 g de cobalt.
Abondant au sein de la croûte terrestre, leur exploitation n’est pas, au moment de leur découverte, chose facile. Leur consommation croît depuis 1970, ainsi l’Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie (ADEME) affirme que les besoins mondiaux se chiffrent à 130 000 tonnes par année.
Ci-contre des fragments purs (99,9 %) de cobalt, raffinés par électrolyse, à côté d’un cube d’1 cm3 de cobalt de pureté (99,8 % = 2N8), pour comparaison. (Crédits : Alchemist-hp/Pixabay)
Concernant le rapport de production d’électricité en les éoliennes et une centrale nucléaire, connaissez-vous le rapport ?. « Si l’on veut tout de même répondre à la question de façon stricto sensu, posons les bases. Prenons une production d’énergie annuelle moyenne de 1800 MWh pour le nucléaire (correspondant à l’ancienne centrale nucléaire de Fessenheim), et de 3 MWh par éolienne pour l’éolien. En prenant en compte le facteur de capacité de chacune de ces énergies, respectivement de 70 et 21 %, il faut un peu plus de 4 000 éoliennes terrestres pour remplacer une centrale nucléaire de la taille de Fessenheim », explique le site Transition écologique.
Le lithium ne fait pas partie des terres rares, pourtant présent dans la croûte terrestre. Selon l’ONU, en 2018, seul un pour cent de terres rares est recyclé.
L’Ademe dans son rapport affiche des données pour l’extraction de minerai. Ainsi il est nécessaire de puiser respectivement, pour un kilo de vanadium, de cérium et de gallium, 8,5 tonnes, 16 tonnes et 50 tonnes de roches. Ensuite la purification d’une tonne de roches demande 200 m³.
L’extraction du lithium contribue à la dégradation de l’environnement, à la dégradation des paysages et à la contamination des sols selon la CNUCED, comme le salar d’Atacama qui est le dépôt salin le plus grand du Chili. (Crédits : Francesco Mocellin/Wikipedia)
La demande accrue de matières premières pour les batteries des voitures électriques semble inéluctable. Car elles ont augmenté de 65 % en 2018 par rapport à l’année précédente, pour atteindre 5,1 millions de véhicules. « Cette hausse devrait même atteindre 23 millions en 2030, selon l’Agence internationale de l’énergie », relève la Conférence des Nations Unies sur le commerce et le développement (CNUCED).
Quid des batteries ?
Selon les chiffres, la voiture de marque Renault dite « Zoé » est le véhicule à moteur électrique le plus vendu en Europe (99 432 en 2020, devant la « Tesla Model 3 » 85 979). La batterie la plus utilisée est composée de lithium-ion, donc du lithium, mais aussi de cobalt, nickel, manganèse. Il est le 33ᵉ élément le plus abondant sur terre, et peut être extrait par lixiviation de roches magmatiques dites pegmatites (l’Australie-Occidentale est 1ᵉʳ producteur mondial), dans une moindre mesure de granite, mais également d’argiles (Nevada, États-Unis — Sonora, Mexique).
Vitesse (km/h)
Température (°C)
Chauffage
Climatisation
Autonomie (km)
130
35
non
oui
206
130
-15
oui
non
149
80
35
non
oui
266
80
-15
oui
non
165
50
35
non
oui
301
50
-15
oui
non
173
30
35
non
oui
319
30
-15
oui
non
177
La meilleure autonomie, selon le simulateur, est de 409 km pour une vitesse de 30 km/h à une température de 20 °C en mode économique. La recharge à 80 % pour une autonomie de 317 km est de 29 h 34 sur une prise domestique, et 1 h 5 en charge rapide. (Sources : Renault)
En outre, à partir de réservoirs de saumures naturellement riches en sels de lithium, sodium et potassium localisés sous le lit de lacs salés, notamment au Chili, en Amérique du Sud. L’extraction du lithium utilise près de 65 % de l’eau de la région de Salar de Atamaca, l’une des zones désertiques les plus sèches du monde, pour pomper les saumures des puits forés. « Cela a provoqué l’épuisement et la pollution des eaux souterraines, obligeant les agriculteurs locaux de quinoa et les éleveurs de lamas à migrer et à abandonner les établissements ancestraux. » Jusqu’à présent, aucune solution viable économiquement n’a été jusqu’ici proposée pour extraire le lithium de l’eau de mer. Une batterie est à remplacer dès que ses capacités deviennent inférieures à 70 %, indiquent les constructeurs automobiles, ce qui arrive en général au bout de 8 à 10 ans d’utilisation normale, en fonction de la vitesse, de la température extérieure, de l’utilisation de climatisation ou chauffage. La garantie d’une batterie est, pour la majorité des offres, de 8 ans, comme sa baisse de recharge. Chez Renault, un simulateur est disponible en ligne pour la « Zoé »,
La pollution dite « grise »
Qu’est-ce que la pollution ? C’est l’action de souiller par des ordures. Autrement dit, le fait de laisser ici et là des déchets qui ne sont pas assimilables par la nature. La science de la molysmologie est celle qui étudie les pollutions. Futura-Sciences la définit par la science de la pollution et des problèmes posés par les différents types (comme la pollution lumineuse) et le comportement de leurs polluants (origines, voies de transfert, transformations, effets…).
La pollution grise, ou énergie grise est plus pernicieuse. Elle est la quantité d’énergie consommée lors du cycle de vie d’un matériau ou encore d’un produit. Son cheminement suit des étapes : la production, l’extraction et le transport des matières premières, la transformation, la fabrication, le transport, la mise en œuvre, l’entretien, sa commercialisation et enfin le recyclage.
« L’extraction nécessite beaucoup d’énergie, dans des pays où l’électricité est le plus souvent produite à partir d’énergies fossiles. Sur place, ces activités peuvent également provoquer des pollutions des sols ou des cours d’eau. Pour ne rien arranger, ces métaux pourraient venir à manquer dans les années à venir, surtout le cobalt », commente EDF. (Crédits : Jean-Brice Lemal [Planimonteur], Pagecran)
La voiture électrique n’est donc ni la promesse d’une mobilité immaculée, ni le mirage d’une révolution sans contrepartie. Rappelez-vous que toute énergie utilisée produit des déchets, avant, pendant et après, il faut choisir entre bénéfice et risque. Elle déplace les pollutions plus qu’elle ne les efface : moins de gaz d’échappement dans nos villes, mais davantage de pressions sur les sols, les mines et l’eau dans d’autres régions du monde. Son impact dépend du mix électrique qui l’alimente, des conditions d’extraction des métaux rares et de la capacité à recycler ses batteries. Au fond, la question principale n’est peut-être pas de savoir si la voiture électrique est « écologique », mais si notre rapport collectif à la mobilité peut le devenir. Car le véritable enjeu n’est pas seulement la nature du moteur, mais la place que nous choisissons de donner à la voiture dans un monde contraint par ses ressources finies.
