L'expert·e co-auteur de cet article :
Lucas SAINT JEAN
Consultant carbone et stratégie climat
Article
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22/8/2024
Empreinte carbone du numérique : quel bilan et comment agir ?
Un article écrit par
Lucas SAINT JEAN
Un article écrit par
Lucas SAINT JEAN
1.4 milliard de tonnes de gaz à effet de serre chaque année. C’est le bilan carbone du numérique aujourd'hui. Cela représente 3 à 5 % des émissions mondiales. Que comprend l’empreinte carbone du numérique ? Comment limiter les émissions de GES du secteur ? Réponses dans cet article.
La consommation numérique connaît une croissance exponentielle. Les émissions mondiales de gaz à effet de serre du secteur augmentent de 6 % chaque année. En France, le numérique représente 2.5 % de notre empreinte carbone et son impact pourrait tripler entre 2020 et 2050.
L’impact du numérique est large : fabrication, consommation et utilisation des équipements, la filière entraîne des conséquences matérielles, environnementales et sociales souvent sous-estimées.
La bonne nouvelle, c’est que nous pouvons diminuer ensemble les émissions de GES du secteur, mais aussi ses externalités négatives. En route pour un tour d’horizon de l’empreinte carbone du numérique et des actions de réduction.
Le numérique génère 2,5 % des émissions de gaz à effet de serre du pays. Ce nombre vous paraît négligeable ? Cela représente pourtant 17 millions de tonnes CO2 équivalent (tCO2eq) émises en 2020. Et ce nombre est en hausse constante. Les émissions du numérique pourraient atteindre 25 millions de tonnes de CO2e d’ici 2030, soit augmenter de 45% !
Le secteur numérique englobe trois composants : les équipements utilisateurs (ou terminaux), les centres de données (aussi appelé data center) et les infrastructures réseaux.
Les émissions de GES du secteur se répartissent ainsi :
L’empreinte carbone du numérique ne se résume donc pas seulement à l'utilisation d’internet. Derrière nos usages virtuels se trouvent des terminaux et des infrastructures matériels qui génèrent eux aussi des émissions.
Contrairement à ce que l’on pourrait croire, nos équipements et leur durée de vie sont les premiers responsables de l’impact du numérique. La raison ? Le nombre d’appareils dépasse largement le nombre de centres de données. Ils sont aussi renouvelés plus fréquemment.
Creusons plus en détail l’impact de chacun des composants.
Nous l’avons vu plus haut, les terminaux sont la première cause des émissions de gaz à effet de serre du numérique.
80 % des émissions de GES de nos équipements sont relâchées avant leur première utilisation. Plus précisément, en France, 78 % des émissions proviennent de la fabrication et 21 % de l’utilisation (utilisations des réseaux et des centres de données inclus).
Les ordinateurs, les télévisions et les smartphones ont l’impact carbone le plus élevé avec :
A eux trois, ils représentent 85 % des émissions de gaz à effet de serre liées aux équipements électroniques et près de 50 % des émissions de GES totales du numérique.
💡 Bon à savoir : les terminaux incluent tous les appareils numériques, notamment les téléphones, ordinateurs, téléviseurs, objets connectés, consoles de jeux vidéo, appareils électroménagers, la domotique, etc.
Cet impact est en partie dû à une durée de vie moyenne trop courte :
Cependant, le manque de données complique l’évaluation exacte de l’impact de leur durée de vie.
Les terminaux sont l’enjeu majeur de la décarbonation du numérique. Mais les data centers restent tout de même énergivores.
Le parc de centre de données croît parallèlement à l’augmentation des usages numériques. Il pourrait représenter 22 % des émissions GES d’ici 2050, et ce malgré une amélioration de l’efficacité énergétique !
Plus de 90 % des émissions de GES issues des data centers proviennent de la consommation électrique (Arcep). Ces émissions ont augmenté de 15 % en 2022 par rapport à 2021 suite à la mise en service de nouveaux centres de données.
A l’échelle mondiale, l’arrivée de l’intelligence artificielle et l’explosion du volume de données à traiter pourraient doubler les besoins en énergie d’ici 2026 (Agence Internationale de l’Energie).
L'intelligence artificielle demande de l'entraînement. Cet entraînement est très gourmand en calcul et en volume de données. Il nécessite d’être alimenté par un grand ensemble de données et d’être ajusté en permanence pour fournir les résultats les plus précis possibles. Cela demande aussi de la réactivité ainsi que la capacité à traiter un maximum de requêtes en un minimum de temps. Cette réactivité exige une puissance de traitement bien plus intense que les programmes informatiques classiques.
De plus, les centres de données sont concernés par un effet rebond très important. L'effet rebond désigne le fait que “certains gains environnementaux dus à une gestion des ressources plus efficace ou à des progrès techniques sont sensiblement diminués ou annulés par une augmentation de la consommation ou une modification des usages” (Journal officiel du 28/05/2023).
Dans le cas des data centers, cela signifie que l’amélioration des performances énergétiques ne permet pas de compenser la croissance des usages du numérique.
Les infrastructures réseaux comprennent les box internet, les câbles transatlantiques et les réseaux mobiles. Bien que leur part d’émissions de GES soit plus faible que les terminaux et les centres de données, la tendance est à l’augmentation.
En 2022, alors que la consommation électrique diminue en France, la consommation énergétique des réseaux fixes et mobiles augmente de 7 % sur la même période. En 2021, cette consommation connaissait déjà une croissance de +6 %.
Cela est dû à l’accroissement de la consommation des données mobiles (28 % en 2022 contre 20% en 2021) et au déploiement de sites mobiles puisque 7 300 nouveaux sites mobiles ont été déployés en France en 2022.
Ainsi, les émissions de gaz à effet de serre des réseaux s’accentuent en même temps que les flux de données augmentent et que les réseaux mobiles comme la 5G et la 6G se déploient.
Mais l’impact du numérique va au-delà des émissions de gaz à effet de serre.
La fabrication des équipements numériques nécessite l'approvisionnement en métaux, en terres rares et l'utilisation de produits chimiques.
L’extraction des matières premières et l’usage de ces produits entraînent la destruction de la végétation naturelle et des terres agricoles, la dégradation des sols et le rejet de substances hautement toxiques pour l’humain et l’environnement comme le mercure, l'arsenic ou le plomb.
De plus, l’extraction des terres rares produit des déchets radioactifs que nous ne savons pas traiter à l’heure actuelle.
💡 Bon à savoir : les terres rares sont des métaux omniprésents sur la croûte terrestre. Le terme rare caractérise leur faible concentration qui nécessite un processus d’extraction, de traitement et de séparation polluants et coûteux en énergie.
Sur le plan social, les conditions de travail dans les mines sont souvent précaires. On estime d’ailleurs que 40 000 enfants travaillent encore dans des mines. Aussi, des conflits militaires éclatent dans les pays où les matériaux sont extraits car ils ont souvent un quasi monopole de la matière première.
À cela s'ajoute une consommation intensive d’eau. Les centres de données fonctionnent jour et nuit pour satisfaire les requêtes des utilisateurs. Au-dessus d’un certain seuil de température, il faut les refroidir pour éviter la surchauffe.
En 2022, Microsoft a consommé à lui seul 6,4 milliards de litres d’eau avec le déploiement de l’intelligence artificielle et de nouveaux centres de données. C’est 34 % d’eau en plus par rapport à 2021. La même année, les data centers de Google ont consommé environ 15 milliards de litres d’eau. Cette surconsommation interroge lorsqu’on sait que certains des serveurs sont implantés dans des régions en stress hydrique comme l’Amérique du Sud.
De plus, les usines des composants électroniques rejettent des déchets toxiques dans les cours d’eau. Or, la fabrication se déroule là encore dans des régions en stress hydrique. Au Chili, la pénurie d'eau et la pollution causée par les mines ont vidé des villages entiers.
Après la fabrication, l'assemblage est principalement réalisée en Asie, où les employés travaillent jusqu’à 12h par jour sous une pression constante. Lors de la crise du coronavirus en 2020, certaines usines ont imposé à leurs travailleurs de dormir sur place pour maintenir la cadence de production.
Enfin, les déchets électroniques constituent un défi environnemental. Seulement 17 % des déchets électroniques sont recyclés, tandis que 60 % terminent dans des décharges à ciel ouvert dans des pays en incapacité de traiter ces déchets comme le Ghana ou l’Inde. L'accumulation des métaux lourds dans le sol menace directement la santé des travailleurs et des habitants. Par exemple, une exposition au mercure sur le long terme peut provoquer des lésions cérébrales sévères.
Les impacts sociaux et environnementaux du numérique restent souvent invisibles pour les consommateurs, car ils se produisent à l'autre bout du monde et ne sont pas visibles à court terme.
Pour terminer, on estime que la production d’un ordinateur moyen implique :
Maintenant que ces ordres de grandeur sont posés, analysons l’impact carbone d’un ordinateur portable.
L'empreinte carbone d'un ordinateur portable se divise en trois phases : la fabrication, l'usage et la fin de vie.
Le cycle de vie d’un ordinateur commence par l'extraction minière des matières premières.
Les ordinateurs contiennent plusieurs types de métaux :
Ces matériaux sont essentiels, mais leur extraction a un impact carbone élevé.
D’abord, les terres rares sont des métaux disséminés en très faible proportion sur l’ensemble de la croûte terrestre. Il faut en extraire une grande quantité de minerais puis les traiter chimiquement pour séparer les terres rares et les récupérer. Ces procédés sont très énergivores et génèrent beaucoup d’émissions de gaz à effet de serre.
Ensuite, la raréfaction des ressources entraîne une augmentation des émissions de gaz à effet de serre.
Plusieurs matières premières sont considérées comme critiques. C’est le cas du cuivre, du silicium, du lithium ou du cobalt.
Prenons l'exemple du cuivre. Il y a 100 ans, nous devions extraire 50 kg de roche pour obtenir 1 kg de cuivre. Aujourd’hui, nous avons besoin de 150 kg de roche pour 1 kg de cuivre dans les mines les plus rentables.
En d'autres termes, nous devons fournir plus d’énergie - donc émettre plus de gaz à effet de serre - qu’il y a 100 ans pour extraire la même quantité de cuivre.
💡 Bon à savoir : le même phénomène se produit avec le pétrole et le charbon. Nous avons épuisé les gisements les plus faciles à atteindre.
Paradoxalement, plus la taille du matériel diminue, plus le ratio matières premières - produit final est élevé :
💡 Bon à savoir : on retrouve jusqu’à 50 métaux différents rien que dans un seul smartphone. On peut estimer qu’un ordinateur nécessite le même nombre de métaux puisque les processeurs, les écrans ou encore les circuits d’alimentations sont similaires. Imaginons la quantité de métaux nécessaire pour assurer la production mondiale !
Ainsi, la plupart des analyses de cycle de vie des ordinateurs (ACV) montrent que les étapes d’extraction des matières premières et de transformation des minerais en composants électroniques sont les plus émettrices de gaz à effet de serre.
La cause ? Un épuisement des ressources abiotiques qui induit une plus grande consommation énergétique, des procédés industriels chimiques et énergivores et donc des émissions de GES très élevées.
Par exemple, la gravure des semi-conducteurs (parmi d'autres procédés) relâche du NF3, un puissant gaz à effet de serre inclus dans le protocole de Kyoto.
Enfin, la chaîne de valeur éclatée des appareils électroniques entraîne des émissions liées au transport :
💡 Bon à savoir : en comparaison avec l’ensemble des émissions de la chaîne de valeur, le transport par avion représente environ 1 % des émissions totales. Cela signifie que la phase de fabrication est particulièrement émettrice de GES.
La phase d’usage du numérique contribue pour 21 % aux émissions de GES de l’ordinateur. Elle comporte trois enjeux majoritaires :
Aujourd’hui en France, l'utilisation représente 10 % de la consommation électrique nationale et 6.2 % de notre consommation d’énergie primaire. Ce chiffre pourrait atteindre 30 % d’ici 10 ans.
L'obsolescence des appareils numériques empêche de rentabiliser l'impact environnemental de la fabrication. Les équipements sont de plus en plus difficiles à réparer à cause de composants miniaturisés et soudés, les mises à jour logicielles deviennent rapidement incompatibles. L’obsolescence programmée et les avancées technologiques incitent au renouvellement fréquent de son ordinateur donc à la surconsommation.
D’après Ecologic, 2,1 millions de tonnes de déchets d’équipements électriques et électroniques (DEEE) sont produits en France chaque année, dont seulement 43 % sont collectés par la filière recyclage.
💡 Bon à savoir : à titre d’exemple, seuls 20 % des matériaux (or, platine, aluminium, etc.) d’un smartphone sont récupérés lors du recyclage. Les autres métaux et terres rares sont aujourd’hui difficile à recycler.
Enfin, il est important de différencier fin d'usage et fin de vie d'un équipement. Lorsqu’on arrête d’utiliser un équipement, on parle de fin d’usage. Mais l’appareil peut souvent être réparé ou reconditionné, ce qui permet de retarder sa fin de vie et de réduire son impact carbone. Lorsque l’équipement devient inexploitable, alors on parle de fin de vie.
Selon l’ADEME, un ordinateur portable émet 156 kg CO2e lors de sa conception (Base Empreinte).
S’il est conservé 5 ans puis remplacé, l’impact est de 62.4 kg CO2e/an mais si on le conserve 8 ans, l’impact descend à 19.5 kg CO2e/an. Cela représente une économie de 69 % !
En définitive, l’empreinte carbone d’un ordinateur ne se résume pas seulement à l’usage, mais aussi - et surtout - à la fabrication.
La bonne nouvelle, c’est que nous pouvons mettre en place des actions pour minimiser l’impact carbone des équipements numériques.
Malgré ce constat, faut-il renoncer à l’usage numérique ? La réponse est non. Il s’agit de repenser notre utilisation et de rationaliser la conception des terminaux.
Selon qu’on soit utilisateur ou fabricant, nous pouvons instaurer des bonnes pratiques d’usage et de fabrication afin de minimiser les émissions de gaz à effet de serre du numérique. Voici comment.
Côté utilisateur, nous pouvons réduire les émissions de gaz à effet de serre du numérique en allongeant la durée de vie de nos équipements et en sensibilisant à l’impact du numérique en entreprise.
Mais avant même de penser durée de vie, interrogeons nous sur notre besoin et notre consommation.
Quel est mon besoin réel ? Ai-je besoin de filmer au quotidien des vidéos en très haute qualité ou d’une capacité de traitement de l’image avancée ? Ai-je besoin d’une tablette puissante parce que c’est mon outil de travail ? Pour les entreprises, quelle est l’utilisation numérique réelle de mes collaborateurs ?
Si je veux remplacer mon équipement pour un appareil plus high tech, est-ce que je vais me servir de ces nouvelles fonctionnalités ? Pour les professionnels, vais-je vraiment exploiter le potentiel technologique ?
En ce qui concerne l’usage de l’intelligence artificielle, est-ce pertinent de recourir à l'IA pour la moindre questions ?
Si mon appareil reste fonctionnel, est-ce que je peux trouver une solution alternative au remplacement (par exemple la réparation ou le reconditionnement) ?
Le biais de nouveauté est la tendance à toujours privilégier la nouveauté au détriment de l’ancien. Cette attirance pour le neuf peut nous pousser à remplacer nos appareils même lorsqu'ils sont toujours fonctionnels. Ainsi, questionner son besoin permet de rationaliser sa consommation et d’éviter ce biais cognitif.
Si la réponse à ces questions nécessitent un renouvellement d’équipement numérique, voici quelques bonnes pratiques à mettre en place :
En entreprise, vous pouvez aussi sensibiliser et former vos collaborateurs avec des ateliers comme la Fresque du Numérique ou des formations proposées par l'INR (Institut du Numérique Responsable) ou l’Inria pour comprendre et réduire votre impact numérique.
Côté fabricant, vous pouvez réduire l’impact carbone de la fabrication en instaurant des pratiques d'éco-conception et de réparabilité.
L’éco-conception va de pair avec la rationalisation du besoin utilisateur et la sobriété. Cela signifie privilégier les fonctionnalités essentielles et une production raisonnée pour réduire la quantité de ressources nécessaires et diminuer l’impact carbone.
Ensuite, pour optimiser les performances environnementales de vos produits numériques, voici ce que vous pouvez faire :
Selon l’étude de l’Arcep, instaurer un principe d’éco-conception généralisé permettrait déjà de diminuer la consommation de ressources de 15 % et de stabiliser l’empreinte carbone du numérique à +5 %.
Enfin, la traçabilité des équipements permet d’encourager une consommation responsable en aidant les consommateurs à mieux comprendre les impacts environnementaux des produits qu'ils achètent.
En tant que fabricant, vous pouvez notamment :
Ainsi, en agissant ensemble - fabricants et utilisateurs - nous pouvons diminuer durablement l'empreinte carbone du secteur !
Vous êtes un acteur de la filière numérique ? Découvrez plus de solutions et de conseils pour vous décarboner dans Guide de décarbonation du numérique.
Co-construit par WeCount et 9 entreprises du numérique, ce guide est pensé comme une feuille de route qui répertorie les leviers de décarbonation spécifiques au secteur du numérique.
Empreinte carbone du numérique : 1,1 million de tonnes de gaz à effet de serre en 2022
Etude ADEME – Arcep sur l’empreinte environnementale du numérique en 2020, 2030 et 2050Electricity 2024 - Analysis and forecast to 2026
Impacts environnementaux du numérique en France - GreenIT
Enquête annuelle « Pour un numérique soutenable » - ARCEP
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