D’où viennent les émissions de CO2 ?

Émissions annuelles mondiales de CO2

Source : Hannah Ritchie and Max Roser (2020) — “CO2 emissions”, OurWorldInData.org

La formule de Kaya

CO2 = \underbrace{\frac{CO2}{\text{Énergie}}}_{\text{intensité carbone}} \times \underbrace{\frac{Énergie}{PIB}}_{\text{intensité énergétique}} \times \underbrace{\frac{PIB}{POP}}_{\text{niveau de vie}} \times \underbrace{POP}_{\text{population}}

• Proposée par l’économiste japonais Yoichi Kaya en 1997, dans Environment, Energy, and Economy: Strategies for Sustainability.
• Les émissions de CO2 énergétique se décomposent en un produit de quatre facteurs.

Facteurs de Kaya dans le temps (1965-2023, variation en %)

Source : OurWorldInData.org — Kaya identity: drivers of CO2 emissions, d’après Global Carbon Budget (2023).

A. Le contenu carbone de l’énergie (CO2/Énergie)

• Définition : quantité de CO2 émise par unité d’énergie produite
• Pas seulement les énergies fossiles à la combustion :
  • toute source d’énergie émet du CO2 sur son cycle de vie complet
    • extraction → transport → mise en forme (raffinage, transformation) → distribution → construction/démantèlement des installations (→ combustion, pour les fossiles)
• Le mix énergétique
  • =la répartition de la consommation entre sources
  • \Rightarrow détermine l’intensité carbone moyenne d’un pays.

A. Peut-on baisser le contenu carbone de l’énergie ?

L’énergie bas-carbone est rare.

• Les énergies décarbonées (nucléaire, hydraulique, renouvelables) ont un potentiel limité à l’horizon 2050.
  • Nucléaire : limité par la capacité de construction de nouvelles centrales.
  • Hydraulique : potentiel quasi atteint dans plusieurs pays
    • la France a déjà exploité 90 % de son potentiel économiquement viable.

\Rightarrow plus la consommation totale d’énergie est élevée, plus il est difficile de décarboner le mix.

B. L’intensité énergétique du PIB (Énergie/PIB)

• Définition : quantité d’énergie nécessaire pour produire un euro (ou un dollar) de richesse.
• 3 leviers de réduction :
  1. Choix sectoriels : privilégier les secteurs peu énergivores plutôt que l’industrie lourde
     • ex : services, électronique vs. chimie, sidérurgie, papier
  2. Efficacité intra-sectorielle : améliorer les procédés
     • ex : l’efficacité énergétique de l’aviation a doublé depuis 1970
  3. Sobriété : réduire la consommation sans réduire le PIB
     • ex : baisser la température de chauffage, limiter les vitesses sur autoroute

C. Le PIB par habitant (PIB/POP)

• Définition : mesure du niveau de vie moyen
• Sa croissance est l’objectif central des politiques publiques (?)
• Un lien direct avec la sobriété :
  • interdire les voitures de plus de 3 tonnes réduit le PIB/hab, sans réduire fortement le bien-être.
• Attention à l’effet rebond : l’argent “économisé” par la sobriété peut être réinvesti dans une autre consommation carbonée.

D. La population (et la démographie)

• Population mondiale : 7,7 milliards.
  • Naissances : ~140 M/an ; décès : ~57 M/an ; solde net ~80 M/an
  • (à comparer aux <3 M/an de surmortalité Covid-19).
• Forte inertie : son évolution est quasi fixée pour les 30 prochaines années.
• Projections ONU : environ 10 milliards d’habitants en 2050.

Bilan du passé (1971-2019)

Les deux facteurs technologiques ont baissé — mais bien trop lentement pour compenser la hausse de la population et du niveau de vie : les émissions mondiales ont presque triplé.

L’objectif 2 °C : l’effort requis

Trajectoire GIEC 2 °C : diviser les émissions par 4 d’ici 2050, soit −5 %/an.

En tenant pour acquises les tendances démographiques et de niveau de vie :

• population (ONU) : +0,7 %/an (→ +25 %, soit ~10 Md en 2050)
• PIB/hab (tendance historique) : +2 %/an (→ +74 %)

Soit +2,7 %/an à eux deux, à compenser par les deux facteurs technologiques ?

Comment atteindre l’objectif 2 °C ?

Réduction requise sur (Énergie/PIB) × (CO2/Énergie) : −7,5 %/an ie. −3,8 %/an sur chacun des deux facteurs

\Rightarrow Soit on abandonne la croissance, soit on réussi à décarboner à un rythme jamais observé par le passé.

Limite de périmètre

% en gras = part des émissions anthropiques totales de GES (2019, cf. chapitre 2). 61 % ≈ 75 % × 81 %.

L’identité de Kaya ne couvre que le CO2 énergétique : environ 61 % du problème climatique.

Limites

Limite physique

• Le potentiel physique des énergies décarbonées est limité
• Double contrainte : Décarboner et augmenter la consommation d’énergie en même temps.

L’effet rebond

Un gain d’efficacité énergétique (baisse d’Énergie/PIB) peut se traduire par une hausse de la consommation totale.

Limites

Agréger masque les inégalités.

• Ce sont aujourd’hui les plus riches qui émettent le plus de CO2.
• En France, le décile de ménages le plus modeste émet moins de 15 tCO2/an, contre ~32 tCO2/an pour le décile le plus aisé.
• Limiter la démographie des pays en développement ferait baisser POP… mais PIB/hab y augmenterait quasiment d’autant : l’effet net sur les émissions est ambigu.

Limites

Empreinte carbone vs. émissions territoriales

Source : Global Carbon Project (2021)

• baisse des émissions territoriales de l’Europe
• délocalisation des émissions vers d’autres pays (Chine, Inde, Brésil) : les émissions de ces pays ont augmenté, tandis que celles de l’Europe ont diminué.

Découplage absolu vs. relatif

Le découplage désigne une dissociation entre la trajectoire du PIB et celle des émissions (ou, plus largement, de la pression environnementale).

• Découplage relatif : les émissions continuent de croître, mais moins vite que le PIB — l’intensité carbone du PIB (CO2/PIB) diminue.
• Découplage absolu : les émissions diminuent en niveau, alors même que le PIB continue de croître.

Seul le découplage absolu est compatible avec une trajectoire de neutralité carbone : le découplage relatif peut coexister indéfiniment avec une hausse continue des émissions en tonnes.

Découplage dans l’identité de Kaya

Il y a découplage absolu si et seulement si

\underbrace{\frac{CO2}{Énergie} \times \frac{Énergie}{PIB}}_{\text{baisse}} \quad \text{compense plus que} \quad \underbrace{\frac{PIB}{POP} \times POP}_{\text{hausse}}

ie. une baisse de l’intensité carbone et de l’intensité énergétique, plus rapide que la hausse combinée de la population et du PIB/hab.

Qui a découplé, concrètement ?

Girard, Le Gall, Meignan & Wen (2022), “Croissance et décarbonation de l’économie”, Trésor-Éco n°315, Direction générale du Trésor.

Sur les 25 pays aux émissions les plus élevées, entre 2005 et 2018 :

• 5 pays — dont la France — ont connu un découplage absolu : PIB +15,5 %, émissions −16,8 %.
• D’autres (ex. Mexique) n’ont qu’un découplage relatif : les émissions croissent, mais moins vite que le PIB.
• D’autres encore (ex. Arabie saoudite) n’ont aucun découplage : les émissions croissent plus vite que le PIB.

Au niveau mondial, le découplage reste relatif, pas absolu — les émissions totales continuent d’augmenter.

France : un découplage absolu 2010-2016

Source : Carbone 4 (2021), “Découplage et croissance verte”.

Europe : un découplage absolu 2010-2016

Source : Carbone 4 (2021), “Découplage et croissance verte”.

Monde : un découplage seulement relatif, 2010-2019

Source : Carbone 4 (2021), “Découplage et croissance verte”, graphique 4.

Le découplage est-il suffisant ?

Trois questions à poser systématiquement face à une annonce de “découplage” :

1. Relatif ou absolu ? — un découplage relatif n’implique aucune baisse en tonnes.
2. Territorial ou empreinte ? — un découplage territorial peut n’être qu’une délocalisation des émissions (chapitre 2) — le Trésor-Éco le confirme : l’empreinte française baisse “de façon moins forte et régulière” que le territorial.
3. À quel rythme ? — un découplage absolu, même réel, peut être bien trop lent pour respecter la trajectoire du GIEC (cf. l’écart à combler vu plus haut : −3,8 %/an requis contre −1,3 %/an et −0,25 %/an réalisés). Le Trésor-Éco arrive à la même conclusion : même le découplage absolu observé “reste bien inférieur” à ce qu’exigent les objectifs de neutralité carbone 2050.

Repères : Carbone4 (2021), “Découplage et croissance verte” ; Parrique, T. et al. (2019), “Decoupling Debunked”, European Environmental Bureau ; Girard et al. (2022), Trésor-Éco n°315 — lues et discutées au TD de ce matin (voir td/td5-brief.qmd).

Deux réponses au même constat

Constat : le découplage absolu existe (France, UE), mais il est local et trop lent.

Deux stratégies pour combler l’écart, lisibles dans l’identité de Kaya :

Le désaccord ne porte pas sur l’objectif (neutralité carbone), mais sur la vitesse possible du découplage.

Position 1 : la croissance verte

Thèse : on peut réduire les émissions en niveau tout en continuant à faire croître le PIB.

• Empirique : le découplage absolu est déjà observé (France, UE — Carbone 4, Trésor-Éco).
• Mécanisme : prix du carbone + innovation → substitution vers les énergies bas-carbone et baisse de l’intensité énergétique.
• Économie politique : la croissance finance l’investissement de transition, la protection sociale, le remboursement de la dette.
• Théorique : la croissance finirait par réduire la pollution ?

Courbe de Kuznets (CKE)

CKE des émissions vs. empreinte carbone

• Une partie de la baisse territoriale des pays riches reflète une délocalisation de la production polluante vers des pays plus pauvres

\rightarrow La CKE sur des données territoriales donne une image trop optimiste de la relation croissance-environnement.

Critique de référence : Stern, D. I. (2004), “The Rise and Fall of the Environmental Kuznets Curve”, World Development, 32(8), 1419-1439.

Position 2 : la décroissance (ou post-croissance)

Thèse : dans les pays riches, il faut réduire la production et la consommation matérielles ; la croissance verte est un pari trop risqué.

• Empirique : aucun découplage absolu mondial, en empreinte, au rythme requis (Parrique et al., 2019).
• Mécanisme : limites physiques et effet rebond
• Normatif : la croissance n’est pas une fin en soi ; l’objectif est de satisfaire les besoins de tous dans les limites planétaires.

Arbitrage économique entre croissance verte et décroissance

• Il y a trop d’incertitude et d’inconnue pour pouvoir choisir un camp
  • Exemple : l’élasticité de substitution entre énergie fossile et capital/travail :
    • forte → réduire les fossiles coûte peu de croissance (Nordhaus) ;
    • faible → le « frein à la croissance » devient très important.

L’évaluation comme arbitre

Plutôt que de choisir un camp, évaluer les politiques une par une :

Arbitrage vs. choix politique

Les économistes peuvent proposer un menu de trajectoires possibles

Le choix dans ce menu dépend des préférences sociales : il n’est « pas du ressort de l’économie », mais politique.

Rôle de l’économiste : chiffrer les options, pas trancher à la place des citoyens.

PIB vs. bien-être

• moins de PIB ≠ moins de bien-être

Raisonnement de Pigou (externalités), même dans un cadre néoclassique standard :

• La pollution est un coût qui n’apparaît pas dans le prix des biens.
• L’intégrer (taxe) → on consomme moins du bien polluant et plus de « non-pollution ».
• Le PIB peut croître moins vite, mais le bien-être augmente.

La question « croissance ou décroissance ? » suppose que le PIB mesure ce qui compte.

Pour aller plus loin

• Le Journal du CNRS, « PIB et transition écologique sont-ils compatibles ? » — revient sur l’histoire du PIB et sur son lien avec les émissions de CO₂

La prochaine fois — séance 6

TD (1h) : rapport Stiglitz-Sen-Fitoussi (2009) — voir td/td6-brief.qmd du chapitre 6.

Cours (1h) : critiquer le PIB — le donut, indicateurs alternatifs.