Cryptomonnaie, un nouveau problème écologique ?

Vous envisagez d’investir dans le bitcoin ? La plus importante crypto-monnaie du monde en termes de capitalisation boursière a vu sa valeur grimper en flèche depuis le début de la pandémie de COVID-19, alimentée par les milléniaux en chômage technique et des investisseurs de premier plan comme Elon Musk, cofondateur de Tesla. Le constructeur automobile a révélé en février qu’il avait investi 1,5 milliard de dollars dans le bitcoin.

Les investissements ayant été multipliés par cinq depuis octobre, nombreux sont ceux qui se demandent "comment investir dans le bitcoin ?". Mais, étant donné que le changement climatique devrait, selon les prévisions, réduire les revenus moyens mondiaux d’environ 23 % d’ici 2100, nous devrions nous poser une question plus fondamentale : "Quel est l’impact des crypto-monnaies sur l’environnement ?"

Dans cet article sur les crypto-monnaies et le changement climatique, nous sommes allés voir les experts et nous avons passé le bitcoin au microscope.

Le bitcoin est-il mauvais pour l’environnement ? Réponse courte : terrible et en voie d’aggravation. Existe t-il des cryptomonnaies plus écologique ?

Dans How Bad Are Bananas ? The Carbon Footprint of Everything, le professeur Berners-Lee décrit les crypto-monnaies comme "l’une des façons les plus fondamentalement inutiles d’utiliser l’énergie". C’est une déclaration sans détour, mais les données sembleraient soutenir Berners-Lee. En savoir plus.

Une étude de 2019 de deux chercheurs en écologie de l’université d’Aalborg, Susanne Köhler et Massimo Pizzol, a estimé que le réseau de minage Bitcoin en 2018 avait une empreinte annuelle de 17,29 tonnes métriques d’équivalent dioxyde de carbone. Cela équivaut à peu près à conduire 15 000 fois de San Francisco à New York, ou à la quantité de carbone hypothétiquement séquestrée par une forêt de la taille du Portugal.

Mais Köhler et Pizzol utilisaient des données de 2018, lorsque la valeur marchande du bitcoin représentait un septième de sa valeur actuelle. Selon le Cambridge Centre for Alternative Finance, le bitcoin consomme actuellement plus d’électricité que les pays entiers de l’Autriche et de la Grèce réunis. Depuis la dernière flambée du prix du marché, qui a débuté en novembre 2020, les besoins énergétiques du réseau Bitcoin ont doublé.

Pour comprendre pourquoi cela s’est produit, il faut d’abord comprendre le fonctionnement des crypto-monnaies.

Le taux de hachage, l’empreinte carbone et le prix du bitcoin tout au long de 2018. Environ. Sci. Technol. 2019, 53, 13598-13606Le taux de hachage, l’empreinte carbone et le prix du bitcoin tout au long de 2018. Environ. Sci. Technol. 2019, 53, 13598-13606

Pourquoi le bitcoin consomme-t-il autant d’électricité ?

Réponse courte : parce que les blockchains "proof of work" demandent une énorme puissance informatique.

Fondamentalement, les monnaies n’ont de valeur que parce qu’un groupe de personnes croit qu’elles ont de la valeur. La seule raison pour laquelle nous pouvons échanger des biens et des services en tapant sur une carte de crédit est que tout le monde a confiance dans le système. Comme l’a écrit l’anthropologue David Graeber dans Debt : The First 5,000 Years, "la valeur d’une unité monétaire n’est pas la mesure de la valeur d’un objet, mais la mesure de la confiance que l’on a dans les autres êtres humains".

Avec les monnaies conventionnelles, cette confiance est soutenue par une banque centrale nationale ou fédérale, le gouvernement, la police et, finalement, l’armée. Par conséquent, la plupart des gens ont une grande confiance dans le système et, la plupart du temps, le système fonctionne. Le bitcoin, en revanche, n’est soutenu par absolument rien : aucune banque centrale, aucun gouvernement et certainement aucune armée. Alors pourquoi tant de gens lui font-ils confiance ?

La réponse est la technologie blockchain, inventée en 2008 par un créateur encore anonyme appelé Satoshi Nakamoto. Dans les crypto-monnaies comme le bitcoin, la blockchain sert de "grand livre distribué", un registre public des transactions qu’il est pratiquement impossible de falsifier. Au fil des ans, la blockchain du bitcoin a prouvé qu’elle était fiable à maintes reprises, au point qu’une entreprise comme Tesla lui a fait plus confiance qu’au dollar américain pour son dernier investissement.

Le problème pour l’environnement est que la blockchain Bitcoin est fondée sur quelque chose appelé "preuve de travail". Dans les blockchains de preuve de travail, les ordinateurs du monde entier (appelés "mineurs") rivalisent pour ajouter de nouveaux blocs de transactions monétaires au grand livre en résolvant des énigmes mathématiques extrêmement difficiles. Les premiers ordinateurs à résoudre ces énigmes sont récompensés en bitcoins. La difficulté de ces énigmes contribue également à assurer la sécurité des transactions financières dans la blockchain : il est tout simplement trop coûteux de frauder le réseau.

Le problème est que le bitcoin est conçu pour être rare, comme l’or. Satoshi Nakamoto a conçu Bitcoin de manière à ce qu’un bloc soit ajouté à la blockchain toutes les 10 minutes environ. Cette règle des 10 minutes est régie par la difficulté des énigmes mathématiques et, comme la puissance de calcul a augmenté depuis 2008, la difficulté des énigmes minières a également augmenté de façon exponentielle.

En janvier 2009, la difficulté des énigmes était de 1,0. En mars 2021, la difficulté des puzzles sera de 20 trillions. Comme les énigmes sont plus difficiles, les ordinateurs de minage doivent travailler plus fort, consommant de plus en plus d’électricité. En 2018, les mineurs de bitcoins du Kosovo ont drainé suffisamment d’énergie du réseau pour faire perdre l’heure aux horloges numériques de toute l’Europe.

Malheureusement, comme de plus en plus d’investisseurs arrivent sur ce marché, le prix du bitcoin augmente plus vite que les factures d’électricité des sociétés de minage.

Existe-t-il un moyen d’utiliser le bitcoin sans avoir un impact négatif sur l’environnement ?

Réponse courte : non

"Je ne pense pas que l’on puisse participer [à Bitcoin] et avoir un impact nul", déclare Susanne Köhler, chercheuse en blockchain durable à l’université d’Aalborg. "Premièrement, on pourrait attribuer à vos transactions la part connexe des impacts du système. Deuxièmement, l’utilisation de bitcoins ajoute aux revenus des mineurs et a probablement un impact sur le prix du marché, donc vous perpétuez un système qui a un impact négatif, que ce soit vous qui achetez 0,05 bitcoin USD ou Elon Musk qui en achète 1,5 milliard."

Il ne faut pas chercher bien loin pour trouver des arguments défendant la vaste consommation d’énergie du bitcoin, dont beaucoup sont extrêmement convaincants, mais le message retentissant des chercheurs qui se penchent sur ses impacts environnementaux est de se méfier des vrais croyants. "Avoir ces conversations peut être extrêmement frustrant car il y a tellement de gens qui croient en Bitcoin et ne veulent pas regarder les côtés négatifs", dit Köhler.

Nous allons maintenant examiner certains des arguments utilisés par les partisans du bitcoin pour défendre le coût énergétique élevé de la crypto-monnaie.

Et si Bitcoin n’utilisait que des énergies renouvelables ?

En utilisant des données d’enquête de mai 2020, la 3e étude comparative mondiale sur les crypto-monnaies de l’université de Cambridge a révélé que 39 % du minage mondial de preuves de travail était alimenté par des énergies renouvelables. Pour les mineurs basés en Europe et en Amérique du Nord, cette proportion passe respectivement à 70 % et 66 %.

"Certaines opérations de minage de bitcoins devraient avoir un impact positif sur le monde des énergies renouvelables, mais à grande échelle, ce n’est probablement pas le cas", déclare M. Köhler.

En raison des faibles prix de l’énergie, y compris des énergies renouvelables, environ la moitié de l’extraction de bitcoins dans le monde a lieu en Chine. Cependant, l’énorme coût environnemental met déjà l’industrie sur une trajectoire de collision avec la promesse du président Xi Jinping d’atteindre la neutralité carbone avant 2060, et le gouvernement chinois a récemment annoncé que toutes les opérations minières de Bitcoin en Mongolie intérieure seront fermées d’ici la fin du mois d’avril parce qu’elles empêchaient la région d’atteindre ses objectifs de réduction du carbone.

En fin de compte, la question de savoir si l’énergie utilisée pour extraire le bitcoin est écologique ou non n’est pas vraiment pertinente. Les énergies renouvelables ne fournissent que 28 % de l’électricité mondiale, de sorte que l’utilisation d’énergie verte par le réseau Bitcoin signifie simplement que d’autres secteurs de l’économie ne peuvent pas se décarboniser.

"Il y a eu de multiples cas où les installations d’extraction de bitcoins ont déplacé d’autres consommations d’électricité", explique Köhler. "Donc, s’ils utilisent l’électricité renouvelable, les autres peuvent ne plus avoir accès aux [énergies renouvelables]."

Et si le bitcoin n’utilisait que de l’énergie "perdue" ou "restreinte"

Certains sites de minage de Bitcoin dans le monde sont alimentés par de l’énergie "perdue" ou "réduite" - de l’énergie qui, pour une raison quelconque, ne peut pas être connectée au réseau et serait autrement gaspillée.

Cet argument a été utilisé pour défendre le minage de bitcoins dans des endroits comme le Sichuan, en Chine, où, pendant la saison des pluies, les barrages hydroélectriques génèrent un énorme excès d’énergie. En n’utilisant que l’énergie réduite, Bitcoin préserve en fait le surplus d’énergie de la même manière que l’Islande capture son surplus d’énergie renouvelable en fondant de l’aluminium.

Mais, selon Köhler, cette défense n’est plus valable. "Nous ne sommes plus à l’échelle où cela est possible", dit-elle. "Le réseau Bitcoin augmente et ne peut pas être couvert uniquement par de l’énergie réduite".

Deux autres arguments s’opposent à l’idée d’utiliser l’électricité coupée, même si elle était capable de couvrir les demandes énergétiques de Bitcoin. Premièrement, comme le dit Köhler, cela "dissuade les centrales électriques d’être intégrées aux réseaux internationaux" et, deuxièmement, cela dissuade également la recherche et le développement de batteries à l’échelle du réseau qui pourraient stocker et transporter l’énergie hors site.

Dans le grand schéma des défis planétaires, à quel point le bitcoin est-il mauvais ?

Christian Stoll, co-auteur d’un autre article qui estime l’empreinte carbone du bitcoin, souligne que le bitcoin est actuellement responsable de moins de 1 % des émissions mondiales de carbone. Bien que Stoll reconnaisse que les crypto-monnaies "proof of work" comme le bitcoin ne sont pas "des investissements respectueux du climat", il suggère également qu’"il existe des leviers plus importants pour atteindre les objectifs de l’accord de Paris".

À titre de comparaison, l’ensemble du réseau Bitcoin utilise actuellement environ deux fois moins d’énergie chaque année que tous les appareils électroniques que les citoyens américains laissent branchés lorsqu’ils ne les utilisent pas.

Néanmoins, comme les énigmes mathématiques qui sous-tendent la crypto-monnaie sont de plus en plus difficiles à résoudre, il ne fait aucun doute que le bitcoin est nuisible à l’environnement et que sa situation empire, malgré une augmentation de 96 % de l’efficacité des machines minières au cours des sept dernières années. Cela met à mal l’argument selon lequel la technologie de minage du bitcoin pourrait d’une manière ou d’une autre réduire son impact grâce à des gains d’efficacité.

Si la preuve de travail est le problème, la question est : existe-t-il des alternatives plus écologiques ? Enfin, voici une bonne nouvelle.

Existe-t-il une alternative plus écologique au bitcoin et à la "preuve de travail" ?

Stephen Reid, sélectionné comme candidat du Parti vert pour Totnes, au Royaume-Uni, lors des dernières élections générales, est l’un des enseignants de Tools for the Regenerative Renaissance, un cours qui combine l’éducation technologique et la blockchain avec la conscience climatique.

"Le bitcoin était la toute première instanciation de cette technologie, et il est incroyablement inefficace sur le plan énergétique", explique Reid, qui détient un master en physique et un autre en sciences de la complexité. "Mais, néanmoins, c’était un coup de génie absolu. Il est en train de changer le monde autant que les articles d’Einstein de 1905 sur la mécanique quantique et la relativité restreinte."

"Satoshi Nakamoto a rassemblé trois ou quatre concepts différents pour produire la première forme décentralisée de monnaie, d’une manière à laquelle personne n’avait pensé auparavant. Le bitcoin est incroyablement inefficace sur le plan énergétique et ne peut être défendu sur le long terme, mais, heureusement, les gens ont trouvé des schémas de consensus beaucoup plus efficaces sur le plan énergétique."

L’alternative la plus prometteuse à la preuve de travail est appelée Proof of Stake (preuve d’enjeu). Dans les blockchains à preuve d’enjeu, les blocs sont "forgés" plutôt que "minés" et, au lieu de résoudre des énigmes difficiles, le créateur du prochain bloc de la chaîne est choisi en utilisant une combinaison de randomisation et de la quantité de crypto-monnaie qu’il détient - c’est l’enjeu.

Ne vous inquiétez pas. Vous n’avez pas nécessairement besoin de comprendre les moindres détails pour comprendre que la preuve d’enjeu est meilleure pour l’environnement que la preuve de travail. Si vous voulez en savoir plus, Coindesk propose une excellente explication. Steve Wozniak, cofondateur d’Apple, a annoncé en décembre 2020 qu’il soutenait une nouvelle crypto-monnaie, WOZX, qui finance des projets d’efficacité énergétique dans le monde entier.

Quel est l’impact environnemental des blockchains Proof of Stake ?

Les blockchains de preuve de travail sont conçues pour nécessiter des ordinateurs en fonctionnement toute la journée, tous les jours. Les blockchains de preuve d’enjeu n’ont besoin d’ordinateurs que pour fonctionner pendant quelques millisecondes à la fois. Parce qu’elle ne nécessite pas de travail de calcul intensif, la preuve d’enjeu a le potentiel de réduire massivement l’énergie nécessaire pour ajouter des blocs à la blockchain d’une crypto-monnaie.

"Ne pas utiliser la Proof of Work réduirait l’empreinte calculée à zéro et l’empreinte globale d’environ 99 %", indique M. Köhler.

Il convient de souligner que la consommation d’énergie globale d’une crypto-monnaie à preuve de travail n’est pas nulle : elle a toujours besoin d’un réseau informatique pair à pair pour vérifier les transactions et sécuriser le système. "Les chiffres que nous avons calculés correspondent à 100 % au processus de minage", explique Köhler. "Ils n’incluent pas les serveurs qui hébergent les nœuds de la blockchain".

Néanmoins, le proof of stake représente toujours une énorme amélioration de l’efficacité énergétique par rapport aux crypto-monnaies proof of work comme le Bitcoin. Il existe déjà des crypto-monnaies à preuve d’enjeu dans le monde : TRON, Cardano et Harmony, pour ne citer que trois des plus importantes, mais elles sont toutes du menu fretin par rapport au bitcoin. Cependant, la deuxième plus grande crypto-monnaie au monde en termes de capitalisation boursière, Ethereum, est à mi-chemin d’une transition compliquée de la preuve de travail à la preuve d’enjeu.

Selon le site Web d’Ethereum, la transition vers la preuve d’enjeu comporte trois phases, dont la première est déjà en cours et la troisième est prévue pour 2022. "Tout le monde attend le passage d’Ethereum à la preuve d’enjeu depuis des années, mais c’est un processus lent et progressif", explique M. Köhler.

La bonne nouvelle, c’est qu’en cas de succès, les avantages de la transition en matière de réduction des émissions de carbone ne concerneront pas uniquement les détenteurs de la crypto-monnaie Ethereum. "L’Ethereum est fondamentalement différent du Bitcoin", explique Köhler. "C’est une crypto-monnaie, mais elle héberge aussi des tonnes et des tonnes d’applications".

Alors que le Bitcoin vise à devenir la monnaie mondiale, Ethereum vise à devenir l’ordinateur mondial : c’est une blockchain qui supporte un langage de programmation. En théorie, tout ce qui peut être imaginé et programmé peut être hébergé sur le réseau Ethereum.

Les applications sur le réseau Ethereum comprennent de nombreuses autres crypto-monnaies et des services financiers, notamment le capital-risque et l’assurance, mais aussi des contrats intelligents, des médias sociaux et même, peut-être de manière controversée, des crédits carbone.

"Si Ethereum parvient à passer à la preuve d’enjeu, alors, par association, tous ces projets utilisant Ethereum travailleront également avec une blockchain plus respectueuse de l’environnement", déclare Köhler.

Pourquoi toutes les crypto-monnaies ne peuvent-elles pas passer à la preuve d’enjeu ?

La crypto-monnaie Ethereum a subi une série de mises à jour appelées Ethereum 2.0 pour passer à un système de "preuve d’enjeu". Ethereum a fait l’objet d’une série de mises à jour appelées Ethereum 2.0 pour passer à un système de "preuve d’enjeu".

"En principe, Bitcoin pourrait faire la même chose", déclare Stephen Reid à propos du passage d’Ethereum au système de preuve d’enjeu. Alors pourquoi ne le font-ils pas ?

Le problème est que la majorité des mineurs et des parties prenantes de Bitcoin, d’Elon Musk aux mineurs du Sichuan, devraient se réunir et accepter de modifier la conception sous-jacente de la blockchain. Il s’agirait d’un exploit presque incroyable de démocratie décentralisée.

Mais cette question suppose également que la communauté Bitcoin souhaite même s’éloigner de la preuve de travail. "Les mineurs ne sont pas intéressés par le passage à la preuve d’enjeu", dit Köhler. "Ils gagnent des tonnes d’argent avec le système actuel et y sont fortement investis, alors pourquoi voudraient-ils passer à un système différent ?".

Le problème est que, lorsque le prix du bitcoin augmente, les mineurs peuvent utiliser leurs revenus plus élevés pour réinvestir dans davantage de machines de minage, augmentant à la fois leurs bénéfices et leurs émissions globales de carbone. "Cette relation doit être étudiée plus en détail", dit Köhler, "mais il semble que ce soit un cercle vicieux".