86 - Des fourmis et des hommes (et un nouveau live!) [ 53:08 | 48.82 MB ] Play Now | Play in Popup | Download (111)
Le 20 janvier dernier s’est tenu le premier TEDx Lausanne. C’est pas encore la conférence TED (franchement, ce serait un peu comme comparer un planeur à un Boeing), mais l’esprit est le même, c’est bon pour la tête et on y fait des rencontres intéressantes.
L’un des rares scientifiques sur scène a particulièrement attiré mon attention. Il s’agit de Laurent Keller, professeur d’écologie évolutionniste à l’Université de Lausanne. Jusqu’à ce moment précis, les fourmis, honnêtement, je m’en tapais un peu… Mais voilà, il y a de ces moments dans la vie où on voit tout à coup le monde sous un autre jour et c’en était un. J’ai sagement attendu la pause et je suis parti gaillardement à sa rencontre pour lui demander une interview. Super sympa, on s’est tutoyés tout de suite. Il m’a fait comprendre que son emploi du temps frisait l’impossible mais qu’il trouvait la démarche du podcast originale et sympathique et qu’il arriverait bien à dégager un petit moment.
Depuis, j’ai eu l’occasion de me documenter un peu sur le personnage et je me suis rendu compte que c’est une sommité mondiale dans sa spécialité, qu’il a été le premier à séquencer le génome de la fourmi de feu, qu’il donne des conférences sans arrêt aux quatre coins de la planète, qu’il compte une quantité astronomique de publications à son actif, fait partie de nombreux comités de lecture, siège dans de nombreuses associations, bref, c’est un miracle qu’il ait trouvé un moment pour le podcast, encore une marque de la modestie des tous grands!
Alors qu’est-ce qui a bien pu m’épater comme ça dans sa présentation à TEDx?
Laurent Keller a commencé en indiquant qu’il allait montrer les analogies entre un animal social dont on a beaucoup parlé dans le reste de la conférence, l’homme, et un autre animal social, la fourmi.
Il a d’abord proposé une petite expérience mentale: “Supposez que vous soyez dans une forêt tropicale et que vous pesiez tous les animaux que vous y trouvez…” C’est ce qu’on appelle la biomasse: on ne parle pas du nombre d’individus mais de leurs poids additionnés. On constaterait immédiatement que certaines espèces sont plus importantes que d’autres: dans ces environnements, les fourmis et les termites comptent pour 1/3 de la biomasse animale totale! La proportion de vertébrés comme les oiseaux et les mammifères est bien plus faible en comparaison: le poids des fourmis dans la forêt tropicale est plus important que celui de tous les vertébrés réunis! Pourquoi? Parce qu’elles sont sociales! Et en étant sociales, elles peuvent influencer leur environnement.
Elles déplacent parfois des tonnes de terre pour bâtir leurs colonies, tâche tout à fait impossible sans une coopération étroite entre les individus. Et pour alimenter ces colonies, qui regroupent parfois plusieurs millions d’individus, les fourmis recourent à l’agriculture en élevant, par exemple, des champignons. Avec des méthodes plutôt sophistiquées: elles utilisent par exemple des enzymes comme agents de croissance!
Dès que j’ai eu Laurent Keller sous la main, j’ai bien sûr voulu en savoir plus… Extraits:
De nombreuses espèces de fourmis élèvent des champignons et s’en nourrissent ensuite exclusivement. Cela, elles l’ont inventé il y a environ 70 millions d’années. Nous autres, humains, avons inventé l’agriculture il y a seulement 10’000 ans. Elles l’ont inventée bien avant nous. D’ailleurs, elles élèvent des champignons qu’on ne trouve plus de manière naturelle. Ces champignons ne se développent que grâce aux fourmis. Une reine de fourmis va partir avec des spores de champignon qu’elle va prendre avec elle pour fonder cette nouvelle société. Et tout de suite, lorsqu’elle sera toute seule, elle va élever un premier champignon. Les premières ouvrières qui vont naître, ensuite, vont aller chercher des feuilles pour fournir un substrat sur lequel le champignon pourra se développer. Elles produisent aussi des substances pour réguler la croissance du champignon, des engrais. Mais elles produisent aussi des antibiotiques : elles ont des bactéries spéciales, qu’elles élèvent aussi pour éviter la croissance d’autres types de bactéries ou d’autres champignons parasites sur le champignon qu’elles cultivent. Les fourmis ont mis en place tout un système de protection de l’élevage de leur champignon. Elles empêchent aussi le champignon de se reproduire tout seul. Elles l’obligent à se reproduire de manière asexuée. Donc le champignon ne fait plus ce que nous appelons un champignon mais en fait une sorte de mycélium. Les fourmis empêchent la création de ce champignon qui se reproduit, car c’est coûteux pour elles et ne leur ramène aucune nourriture. Donc elles se nourrissent uniquement du mycélium et empêchent la reproduction sexuée. C’est l’une des raisons pour lesquelles certains de ces champignons ne se retrouvent pas du tout à l’état naturel.
Alan : Les fourmis ont presque inventé les OGM, finalement ?
Laurent Keller : En tout cas, elles évitent de mélanger les différents champignons : si on a différents champignons dans une même colonie, ils vont être en compétition et ce n’est pas toujours en faveur d’une croissance bénéfique pour les fourmis. Elles font de la monoculture comme nous le faisons également
Laurent Keller, dans sa présentation à TEDx indiquait également que les fourmis n’ont pas recours qu’à l’agriculture pour se nourrir. J’ai bien sûr, là aussi, voulu en savoir un peu plus
Alan : Nourrir 7 milliards d’humains, aujourd’hui, est devenu un challenge. Les fourmis n’ont pas ce problème? Elles se débrouillent toujours dans leur environnement ?
Laurent Keller : Il existe environ 10’000 espèces de fourmis et la source de nourriture varie d’une espèce à l’autre. De nombreuses espèces se nourrissent du miellat des pucerons, qui est une source de nourriture très importante (les pucerons, ou d’autres types d’insectes, vont manger la sève des arbres en très grandes quantités et vont rejeter des acides aminés et des sucres, disponibles pour d’autres organismes, les fourmis en particulier), elles vont également se nourrir de déchets d’insectes ou d’autres types de nourriture. La variété est assez large. Il faut dire aussi qu’elles consomment moins que les humains par unité de masse. Une grande partie de ce que nous mangeons est utilisée pour nous garder à la bonne température. Tandis que les insectes, dont la température est identique à celle de l’environnement, sont beaucoup plus efficaces pour changer de l’énergie en croissance. Il leur faut sans doute 10 fois moins d’énergie qu’aux humains.
Alan : l’évolution a trouvé des systèmes plus rentables pour les fourmis que pour nous
Laurent Keller : Tout à fait. Chez l’humain, cela peut être amélioré. Si on élève des poules par exemple, on peut obtenir plus de viande pour la même quantité d’énergie qu’en élevant une vache, car celle-ci dépense beaucoup plus d’énergie à maintenir son corps à 37 ou 38 degrés.
Alan : On aurait donc encore moyen d’optimiser ; ce que les fourmis ont déjà fait il y a longtemps.
Laurent Keller : Tout à fait.
Alan : On évoquait tout à l’heure le miellat des pucerons. D’où les fourmis sortent-elles ce miellat ? Elles élèvent des pucerons ? Elles ont inventé l’élevage avant nous ?
Laurent Keller : Exactement. Ce qu’elles font, c’est qu’elles prennent des pucerons. Elles les déplacent d’un arbre à l’autre pour obtenir davantage de nourriture. Elles vont les mettre sur des branches ou sur des arbres où il n’y a pas de pucerons et augmentent ainsi la quantité de nourriture. C’est la traite des pucerons. C’est l’équivalent du lait de la vache. Mais elles vont aussi manger la vache : lorsqu’il y a trop de pucerons, elles les mangent de la même manière que nous mangeons les vaches laitières pour leur viande. Elles prennent le miellat, la viande et déplacent les pucerons comme nous déplacions autrefois les vaches d’un pré à l’autre.
Dans sa présentation, Laurent Keller évoque ensuite la division du travail, avec un exemple assez spectaculaire, celui des fourmis “Pot-de-miel”.
Ce sont des fourmis que l’on trouve dans les déserts australiens et du Sud des Etats-Unis. Certaines d’entre elles stockent de la nourriture dans leur abdomen pour nourrir leurs congénères en été, quand il n’y a plus rien à manger.
La photo montre que leur abdomen devient énorme: elles ressemblent effectivement à des pots de miel; impossible de se mouvoir par exemple, leurs pattes ne touchent plus par terre. Elles restent des mois sans bouger et font juste office de récipients!
Alors après avoir posé le décor, Laurent Keller s’est ensuite posé la question des parallèles entre les fourmis et les hommes: et force est de constater qu’on en trouve pas mal.
Des fourmis et des hommes, quelques similarités
- La coopération bien sûr est un premier point commun: tout comme une fourmi ne pourrait pas déplacer toute seule plusieurs tonnes de terre pour bâtir une gigantesque fourmilière, il est inconcevable que des mégapoles comme Tokyo, New-York ou Londres aient pu se construire sans un minimum de coordination. Non seulement pour bâtir les cités mais également pour les gérer au quotidien.
- Ce qui nous amène tout droit à un deuxième point commun: la modification de l’environnement. La présence des fourmis a un impact important sur leur environnement. On peut assurément en dire autant des humains.
- La sédentarisation est une troisième similarité: pour ne pas devoir se promener toute la journée à la recherche de quelque chose à se mettre sous la dent, il faut trouver de quoi se nourrir sur place quand on s’installe durablement quelque part. Les fourmis, comme les hommes ont pour cela inventé l’agriculture. Puis l’élevage nous a permis ne plus devoir sortir chasser.
- La division du travail a permis aux fourmis, comme à nous, de rendre les sociétés plus productives.
Ces exemples-là sont assez évidents… Mais y a-t-il d’autres similarités? Et bien oui, et elles sont plutôt surprenantes. Laurent Keller a choisi d’en évoquer deux:
La durée de vie des animaux sociaux
On écoute à nouveau Laurent Keller:
Laurent Keller: Les fourmis ont une très longue longévité. Les reines peuvent vivre jusqu’à 30 ans chez certaines espèces. Pour un insecte, c’est énorme ! La durée de vie des reines de fourmis est environ 100x plus longue que ce qu’on trouve comme durée de vie moyenne chez les insectes. La durée de vie a été multipliée par 100 avec l’évolution de la socialité !
On peut retrouver des choses similaires chez d’autres espèces. Notamment chez le rat-taupe nu qui vit sous-terre, qui est presque aveugle et qui n’a plus de poils. C’est une société très similaire aux sociétés de fourmis, avec une reine, quelques rois qui se reproduisent et entre 10 et 80 individus qui sont des ouvriers ou ouvrières qui travaillent dans la société, mais ne se reproduisent pas. Dans cette espèce aussi, on a une durée de vie beaucoup plus grande en comparaison avec des mammifères de même taille. Et cela est également dû à l’évolution de la socialité.
Chez l’humain : l’humain a une durée de vie plus longue comparé à d’autres mammifères de même taille. D’une manière générale, l’évolution de la socialité, en diminuant le risque de mortalité extrinsèque – c’est à dire le risque de mortalité à cause de prédateurs ou de parasites – a favorisé des mécanismes où on fait plus d’efforts pour garder son corps en bonne santé et qu’on vit plus longtemps. C’est pour cela qu’on a une corrélation entre socialité et durée de vie.
Alan : Donc la socialité est une stratégie évolutive qui marche bien
Laurent Keller : Tout à fait. On le voit effectivement en termes de biomasse avec les fourmis et les humains. En étant social, en divisant le travail, on peut augmenter la productivité et augmenter les effectifs de l’espèce. Beaucoup de beaux succès écologiques ont lieu chez les espèces sociales.
Alan : Toutes les espèces auraient intérêt à être sociales alors ?
Laurent Keller : Oui, mais il n’y a pas la place pour tout le monde à être social : il y a beaucoup d’autres niches où l’on ne peut pas développer des modes de vie permettant la socialité.
L’auto-médication chez les espèces sociales
L’autre exemple de similarité que Laurent Keller a choisi d’évoquer dans sa présentation TEDx, c’est l’auto-médication. Chez les espèces sociales, quand un individu est contaminé, comme on a tendance à vivre les uns sur les autres, la contamination se répand très vite. Vivre en groupe est un moyen parfait de disséminer les parasites. Les espèces sociales ont donc dû découvrir les antibiotiques pour lutter contre les bactéries. Encore un point commun! On peut étendre le concept à l’invention des mesures d’hygiène en général et j’ai posé à Laurent Keller la question de la gestion des déchets
Pour beaucoup d’espèces qui sont grégaires, comme les fourmis, ou chez l’humain, c’est un problème d’avoir des déjections – soit des excrémements – proches du lieu de vie, car cela entraîne souvent des parasites. Il faut donc les mettre à distance ou les enterrer. Même les chats enterrent leurs excréments. Les fourmis les mettent à distance. Elles ont des sortes de cimetières dans lesquels elles peuvent mettre leurs excréments et les individus morts. Le but est de sortir tout le matériel qui permettrait à des parasites de se développer, pour que cela se fasse à l’extérieur de la société et non à l’intérieur. C’est juste un système de propreté similaire à ce qui a été développé chez l’humain. On essaie aussi de mettre le plus possible nos saletés hors de nos villes et cela a probablement été l’un des facteurs les plus importants ayant permis l’augmentation de la biomasse : l’augmentation de l’hygiène et la diminution de morts par maladies virales ou autres qui peuvent se propager rapidement dans une société qui compte une forte densité d’individus.
Et les différences?
Entre les fourmis et les hommes, on a d’abord une grosse différence de timing! Les fourmis sont apparues il y a quelque 100 millions d’années et leur complexité a évolué très rapidement. La socialité des humains, en comparaison, est toute récente! Laurent Keller indique que les premiers humains ont au maximum deux millions d’années. Et l’espèce était plutôt rare sur la Terre, jusqu’à très récemment. Nous sommes 7 milliards aujourd’hui, mais nous n’étions que quelques millions il y a seulement deux mille ans. Une espèce de mammifère comme une autre, quoi. On en rencontrait un de temps en temps.
Aujourd’hui, nous sommes 7 milliards, nous sommes partout et notre biomasse est énorme. Devinez quelle est la seule autre espèce avec une biomasse comparable? Les fourmis bien sûr. En fait, ce n’est que depuis l’année passée que notre biomasse a rattrapé la leur! Il a fallu pour cela que nous rattrapions notre retard sur elles: que nous inventions l’agriculture il y a 10 mille ans, puis que nous développions l’élevage, la division du travail, l’hygiène, les antibiotiques, la gestion de l’eau, et par conséquence la baisse la mortalité qui nous a permis de vivre dans des cités aussi complexes que celles des fourmis.
Cette histoire de biomasse m’a beaucoup travaillé… Si on empilait toute l’humanité sur une énorme place, et toute les fourmis sur une autre, les montagnes seraient identiques, il fallait que je revienne un peu sur la question 
Laurent Keller: Les fourmis sont là depuis des dizaines de millions d’années. Leur biomasse est la constante depuis 30 à 40 millions d’années. Et elle est à peu près équivalente actuellement à celle des humains. Cela veut dire que le poids de toutes les fourmis et le poids de tous les humains sur Terre sont à peu près équivalents. L’humain vient de rattraper la fourmi en termes de biomasse.
Alan : Connaît-on d’autres insectes qui auraient une biomasse comparable ou la situation des fourmis est-elle exceptionnelle ?
Laurent Keller : Parmi les autres insectes qui ont une grande biomasse, on trouve également des insectes sociaux (les termites, les guêpes, et les abeilles) et c’est surtout dans des pays tropicaux que ces insectes ont une très grande biomasse. Après, il y a d’autres insectes qui sont très communs, mais ce sont surtout des insectes qui vivent dans le sol. D’autres groupes sont très communs et remportent un grand succès, mais en termes de nombre d’espèces plutôt qu’en termes de biomasse. Les coléoptères, par exemple, comptent de nombreuses espèces, jusqu’à un million, mais leur biomasse est moins importante.
Alan : Et quel est le poids d’une fourmi par rapport au poids d’un être humain ?
Laurent Keller : Cela dépend des espèces ; une fourmi peut être minuscule. Cela va d’un dixième de milligramme pour certaines espèces à plus d’un milligramme. 10, 20 voire 50 milligrammes, mais chez la plupart des espèces, les ouvrières sont petites et pèsent moins d’un milligramme. Il faut donc plusieurs millions de fourmis pour faire un humain. Nous sommes 7 milliards d’humains, à multiplier par 10 millions peut-être pour connaître le nombre de fourmis.
Laurent Keller a terminé sa présentation TEDx en montrant quelques images issues d’une modélisation d’échanges d’information au sein d’une fourmilière. C’est assez intéressant, je vous invite à consulter la vidéo: on peut représenter les interactions comme s’il s’agissait d’un réseau. Cela permet de modéliser les systèmes de communication en général. Pas juste entre fourmis… Du coup, je lui ai demandé quels enseignements on pouvait tirer de ces observations pour l’informatique par exemple:
Laurent Keller : Oui, certains programmes sont basés sur des observations qui ont été faites chez les fourmis. Et l’un de ces programmes concerne la distribution de différents types de produits. C’est ce que l’on appelle le problème du voyageur de commerce qui doit visiter, par exemple, 30 villes. Et la question est : quel est le chemin le plus court pour visiter ces 30 villes ? C’est un problème très complexe, car il s’agit d’une factorielle de 30 et il y a donc des millions et des millions de possibilités de relier ces 30 villes (ndlr : 2.6525286 × 10^32), mais il y a une solution qui est plus courte que les autres. C’est un problème difficile: avec un ordinateur, on peut créer toutes les solutions, mais cela demande beaucoup de temps. Il existe maintenant des programmes basés sur ce que font les fourmis pour trouver de la nourriture et cela simplifie le problème. Quand les fourmis vont chercher de la nourriture, admettons qu’elles aient deux chemins possibles pour le faire : elles déposent une phéromone pendant leur parcours. Si un chemin est plus court que l’autre, un peu plus d’ouvrières peuvent faire l’aller-retour et donc, un peu plus de phéromones se déposent. Après un moment, le chemin le plus court est celui qui a le plus de phéromones. Les fourmis vont préférer ce chemin et encore renforcer la différence entre le chemin court et les chemins longs jusqu’à ce que tous les individus prennent le chemin le plus court. Pour ce problème du voyageur de commerce, des algorithmes similaires ont été développés pour essayer de trouver des chemins plus courts. Des programmes développés à partir des fourmis sont aujourd’hui employés par de grandes compagnies pour savoir comment délivrer des pâtes par exemple. La marque Buitoni, je crois, ou même Migros employaient un système comme cela pour délivrer entre leurs différentes succursales les aliments de la manière la plus efficace possible.
Ce ne sont bien sûr pas les seules applications, mais malheureusement, nous étions un peu pris par le temps… En lisant depuis l’interview son excellent livre “La Vie des Fourmis” (écrit avec la journaliste scientifique Elisabeth Gordon), j’ai appris que les fourmis offraient des modèles que je n’aurais jamais soupçonnés. Par exemple, en observant la manière qu’ont les nourrices de l’espèce Leptothorax unifasciatus de trier le couvain en cercles concentriques, selon leur stade de développement, les banquiers ont pu mettre au point des algorithmes permettant de classer les clients selon leur capacité de remboursement et donc de traquer les mauvais payeurs.
Les fourmis ont également inspiré une nouvelle forme de robotique, l’intelligence en essaim. En imitant l’auto-organisation de groupe des insectes sociaux, on a pu mettre en place la robotique collective, notamment les fameux Swarmbots inspirés de la théorie du gène égoïste et qui sont capables de coopération auto-organisées. Voir mobots.epfl.ch.
On en reste là pour aujourd’hui, mais comme souvent, la porte est ouverte pour de nombreux autres dossiers
Retrouvez la vidéo de Laurent Keller ci-dessous:
Nous vous proposons dès ce jeudi une nouvelle version du LIVE et un retour au son de bonne qualité. Enfin.. On espère… Mais il n’y a pas de raison, hein?
En effet, depuis que nous étions passé au Live en janvier dernier, la qualité du son (Live et Podcast) s’en était nettement ressentie. Il faut dire que nous nous trouvons dans une configuration particulière: éparpillés entre la France, la Suisse et l’Espagne, il ne nous est pas possible de nous réunir dans un studio pour assurer l’enregistrement dans de bonnes conditions. Et le studio virtuel qui avait été généreusement mis à notre disposition par Neweez – même s’il était très prometteur – n’était pas vraiment prévu pour de telles spécificités.
Finie donc cette période pénible durant laquelle nous avons cassé vos oreilles! Nous avons trouvé une nouvelle solution 
Comment nous écouter?
Rien de plus simple!
- Rendez-vous sur la page http://www.podcastscience.fm/live (ou http://bit.ly/PS-live) au moment du live et ça se passera tout seul.
- Si vous préférez nous écouter via Itunes, votre I-chose, VLC ou votre lecteur multimédia préféré, voici le lien en mode Playlist MP3: http://statslive.infomaniak.com/playlist/podcastscience/podcastscience-96.mp3/playlist.m3u (ou http://bit.ly/PS-live96kM3U)
- Et s’il vous fait le lien en streaming MP3, le voilou: http://podcastscience.ice.infomaniak.ch/podcastscience-96.mp3 (ou http://bit.ly/PS-live96kMP3 )
Enfin, s’il vous faut différents formats de player, en principe, ils sont tous là…
Player universel
Player HTML5
Et ce n’est pas tout!
Une bonne nouvelle ne venant jamais seule, Nico nous mijote en outre une petite surprise: les soirs où il est là, il va nous faire des illustrations à la volée, pendant le dossier! Si si! Il a décidément tous les talents, ce garçon.
Nous espérons vous retrouver nombreux dans notre nouvelle chatroom
Prochain LIVE: le jeudi 17 mai 2012 à 20h30. “Des Fourmis et des Hommes”
A bientôt!
Podcast Science 84 - Science et démocratie [ 1:27:16 | 79.92 MB ] Play Now | Play in Popup | Download (2546)Pour ce premier bout de dossier, on va s’interroger pendant quelques minutes sur les motivations qui nous poussent à voter à gauche ou à droite.
Je suis parti d’un livre que j’ai lu l’été dernier, écrit par une superstar du mouvement sceptique américain, le psychologue et historien des sciences Michael Shermer, au charmant titre à rallonge “The Believing Brain: From Ghosts and Gods to Politics and Conspiracies – How We Construct Beliefs and Reinforce Them as Truths” (que l’on pourrait traduire par “Le cerveau qui croit: des fantômes et des dieux à la politique et aux conspirations – Comment nous construisons des croyances et les transformons en vérités”).
Ce livre explore les mécanismes fascinants de la croyance chez l’être humain et s’appuie sur des centaines de travaux scientifiques; c’est un vrai bijou de vulgarisation. Un des chapitres est consacré à la question des croyances derrière les affiliations politiques et c’est ce que nous allons explorer ensemble maintenant.
Michael Shermer ne parle pas exactement de gauche et de droite mais de libéralisme et de conservatisme. Etats-Unis obligent. C’est sans doute un peu simpliste de transposer 1:1 libéral=gauche et conservateur=droite car certaines nuances devraient quand même être prises en considération (en Europe, quand on est de droite, on ne se balade pas forcément avec une arme à feu et on ne passe pas nécessairement ses dimanches à l’église, mais bon, selon les chercheurs cités plus loin, ce découpage tient quand même la route).
Le chapitre sur les croyances en politique commence par une série de stéréotypes pour poser le décor (genre: si vous êtes libéral, vous lisez le New-York Times, vous détestez George W. Bush et Sarah Palin, vous reconnaissez le rôle de l’homme dans le réchauffement climatique, vous êtes pour la redistribution des richesses par les impôts etc. Si vous êtes de conservateur, vous êtes anti-avortement, pro-peine de mort, vous êtes climato-sceptique et vous souhaitez moins d’intervention de l’Etat) puis l’auteur pose très rapidement un premier avertissement: les universitaires américains sont essentiellement libéraux, donc de gauche, et la plupart des études sur cette question-là sont biaisées. Certaines études vont jusqu’à poser le problème de la manière suivante “le conservatisme politique est-il une forme atténuée de folie?” Tout comme la recherche sur le cancer vise à éradiquer la maladie, il semble que les études sur le conservatisme politique cherchent à corriger une tare et évidemment, l’approche n’est pas défendable.
Jonathan Haidt, psychologue à l’Université de Virginie a remarqué ce biais et l’a dénoncé dans article intitulé “What Makes People Vote Republican?” (Qu’est-ce qui pousse les gens à voter républicain?). L’interprétation libérale typique, qu’on retrouve dans de nombreuses études voudrait que les gens votent républicain car ils seraient psycho-rigides, amoureux de la hiérarchie et terrorisés par l’incertitude, le changement et la mort. Haidt justement a invité ses collègues à sortir de ces pseudo-diagnostics, à prendre un peu de distance épistémologique. Et en cherchant un peu, il a trouvé des études moins biaisées qui amènent des éléments de réponse:
Par exemple, dans leur livre “Partisan Hearts and Minds” (Coeurs et esprits partisans), les politologues Donald Green, Bradley Palmquist, et Eric Schickler ont montré que la plupart des gens ne choisissent pas un parti politique parce que celui-ci reflète leur opinion, mais parce qu’ils s’identifient d’abord avec une position politique (en général héritée de leurs parents, de leurs groupes de pairs ou de leur éducation). Une fois qu’ils ont choisi cet engagement politique à travers le parti approprié, les sympathisants en adoptent le discours et les vues.
Selon Shermer, cela montre la nature profondément tribale de la politique moderne et des stéréotypes véhiculés par chaque tribu.
Tribu?
Pas besoin d’être anthropologue pour comprendre que, selon les libéraux, les républicains sont une bande de chauffeurs de 4×4 qui mangent trop de viande, trimballent des armes, veulent réduire le rôle de l’Etat, supprimer les impôts, imposer la bible, etc. A l’inverse, les conservateurs pensent que les libéraux sont une bande de conducteurs de véhicules hybrides qui mangent du tofu, embrassent les arbres, portent des sandales et sauvent les baleines.
J’aime bien partir de l’exemple américain car les stéréotypes sont si caricaturaux que cela rend la démonstration plus évidente. Et ces stéréotypes sont tellement présents que tout le monde les comprend. Commentateurs politiques et comédiens s’appuient dessus sans problèmes. Il y a du vrai, bien sûr, dans ces stéréotypes qui reflètent des valeurs morales différentes, des valeurs morales que Shermer qualifie “d’intuitives”.
En fait, de nombreuses recherches démontrent désormais que la plupart de nos décisions morales émanent de sentiments moraux automatiques plutôt que de calculs rationnels. Face aux questions morales, on ne réfléchit pas de manière rationnelle en pesant le pour et le contre de chaque argument et en examinant les preuves qui le sous-tendent, par exemple. Non, on décide de manière intuitive et on rationalise après. C’est-à-dire: on décide d’abord et on construit ensuite un discours pour justifier sa décision, à ses propres yeux et aux yeux des autres. C’est un processus plus émotionnel que rationnel. Exactement comme pour la plupart des croyances que nous avons.
Pour mieux comprendre ces stéréotypes et le processus d’adhésion à un camp plutôt qu’à l’autre, il faut s’appuyer sur ce que Jonathan Haidt appelle la théorie de l’intuition morale. Cette théorie explique par exemple pourquoi nous éprouvons tous une aversion naturelle à certains comportements, comme l’inceste par exemple. Même si nous sommes incapables d’articuler la moindre explication rationnelle pour justifier cette aversion dans certains cas. Par exemple, écoutez bien le scénario suivant et essayez de décider si les actions des personnages sont moralement acceptables ou pas:
Charles et Julie sont de jeunes adultes frère et soeur. Pendant leurs vacances d’été, ils se retrouvent un soir seuls dans une maison de vacances près d’une plage. Ils décident que ce serait intéressant et amusant d’essayer de faire l’amour. En tout cas, ce serait une nouvelle expérience pour chacun d’eux. Julie prend la pilule mais Charles utilise quand même un préservatif, juste pour être sûr. Ils aiment beaucoup l’expérience, tous les deux, mais décident ne pas recommencer. Ils décident aussi de garder secrète cette expérience, ce qui les rend plus proches encore l’un de l’autre. Qu’en pensez-vous? Etait-ce OK qu’ils fassent l’amour?
Pratiquement toutes les personnes qui lisent cette vignette, construite de toutes pièces par Jonathan Haidt pour tester les intuitions morales, considèrent que c’est moralement faux. Et quand on leur demande pourquoi, elles donnent des réponses telles que “Julie pourrait tomber enceinte”, ce qui est bien sûr impossible avec la pilule et le préservatif, ou encore “ça va nuire à leur relation” (mais on voit que ce n’est pas le cas) ou “ça pourrait se savoir” (alors que la vignette indique bien qu’ils ne révèlent pas l’information). Finalement, les participants cessent de raisonner et avouent simplement “Je ne sais pas. Je ne peux l’expliquer. Je sais juste que c’est faux.” Cet exemple et de nombreuses recherches qui conduisent à des résultats similaires ont amené Haidt à conclure que l’évolution nous a dotés d’émotions morales pour nous permettre de survivre et de nous reproduire. Chez nos ancêtres du paléolithique, l’inceste conduisait à des mutations génétiques aux conséquentes très graves. A l’époque, évidemment, personne ne se doutait du mécanisme génétique sous-jacent mais le tabou de l’inceste a “évolué” et empêché nos ancêtres d’avoir des relations sexuelles avec leurs proches, en favorisant la survie des descendants de ceux qui allaient chercher leur tendre moitié hors de la famille. Haidt, en se basant sur de nombreuses approches (anthropologie sociale, psychologie sociale, psychologie évolutive, philosophie) propose que les fondements de notre sens du juste et du faux s’appuient sur 5 systèmes psychologiques innés et universels. Et on va revenir à notre problématique gauche/droite car ces tendances politiques s’inscrivent clairement dans ces systèmes psychologiques:
- Protection face au mal. (Traduction un peu minable de “Harm/care”, mais je n’ai pas mieux à proposer, sorry). Soit notre capacité de mammifères sociaux à “ressentir” la douleur de l’autre. Nous avons développé un sens de l’empathie et de la sympathie avec notre capacité de nous mettre à la place de l’autre et d’imaginer sa souffrance et son réconfort. Ce premier système est à la base de vertus morales telles que la générosité, la gentillesse et le soutien affectif.
- Justice et réciprocité. Système basé sur le processus évolutif d’altruisme réciproque (je te gratte le dos si tu me grattes le dos), cela a finalement donné des sentiments authentiques d’échanges justes ou faux, ou plutôt justes ou injustes; la fondation même des idéaux politiques de justice, des droits et de l’autonomie individuelle.
- Loyauté de groupe. Système basé sur notre longue histoire d’espèce tribale capable de former des coalitions sans cesse remises en question. Nous avons développé une propension à créer des amitiés au sein du groupe et des inimitiés à l’égard des membres d’autres groupes. Ce système crée un effet “bande de frères” au sein d’un groupe et sous-tend les notions de patriotisme et de sacrifice au nom du groupe.
- Autorité/respect. Cela est dû à notre longue histoire de primates et d’interactions sociales hiérarchisées. Nous avons développé une tendance naturelle à respecter l’autorité et faire preuve de déférence à l’égard des leaders et des experts. Nous suivons les règles édictées par ceux qui se trouvent au-dessus de nous dans la hiérarchie sociale. Ce système moral est à l’origine de la capacité de diriger ou de suivre, ainsi que de l’estime pour les autorités légitimes et le respect des traditions.
- Pureté/sacré. Les contours de ce fondement moral-ci sont dessinés par la psychologie du dégoût et de la contamination. Nos émotions ont évolué d’une manière qui nous attire vers le propre et nous éloigne du sale. C’est ce qu’on trouve derrière les religions qui poussent vers des idéaux moins charnels et plus élevés. C’est le fondement aussi de l’idée que le corps est sacré et sans cesse menacé par des activités immorales et autres contaminations (que l’on retrouve dans l’engouement pour le bio par exemple.)
Année après année, à l’Université de Virginie, Jonathan Haidt et son collègue Jesse Graham, ont étudié les opinions morales de plus de 118’000 personnes dans une douzaine de pays de toutes les régions du monde et ils ont trouvé cette différence systématique entre les libéraux et conservateurs et par extension, dans d’autres cultures, entre les sympathisants de gauche et de droite:
À gauche, on a de meilleurs scores qu’à droite sur les systèmes 1 et 2 (protection face au mal et justice/réciprocité), mais, à gauche toujours, on est moins bon qu’à droite sur les valeurs 3, 4 et 5 (loyauté de groupe, autorité/respect, pureté/sacré). A droite, on est à-peu-près au même niveau sur chacun des 5 systèmes mais moins bons qu’à gauche sur 1 et 2 et meilleurs qu’à gauche sur 3, 4 et 5. Vous pouvez vous tester vous-mêmes sur le site http://www.yourmorals.org. (Page “Explore Your Morals”, 1er lien du 2e tableau: “Moral Foundations Questionnaire”)
En d’autres termes, la gauche ou les progressistes questionnent l’autorité, célèbrent la diversité et mettent leurs croyances et leurs traditions à s’occuper des faibles et des opprimés. Ils cherchent le changement et la justice quitte à risquer le chaos politique et économique.
Par contraste, la droite ou les conservateurs mettent l’accent sur les institutions et les traditions, la foi et la famille, la nation et la religion. Ils veulent de l’ordre pour le plus grand nombre, quitte à ce que les plus faibles passent à travers les mailles du filet.
Bien sûr, il y a des exceptions à de telles généralités mais l’idée à retenir, c’est qu’au lieu de voir la gauche et la droite en termes de juste et de faux ou vice-versa – suivant de quel côté on se situe – il s’agit de reconnaître que libéraux et conservateurs mettent l’accent sur des valeurs morales différentes, mais tout aussi valides et indispensables les unes que les autres.
Au lieu d’opposer la gauche et la droite comme nous le faisons dans les démocraties occidentales, n’aurait-on pas meilleur temps, comme le suggère Jonathan Haidt dans une vidéo TED en bonus à la fin du dossier, de reconnaître que les deux sont l’expression de certains traits moraux et que l’une sans l’autre n’a aucun sens? Et que l’une contre l’autre n’est qu’une perte d’énergie et de temps? Les religions orientales l’ont compris depuis longtemps. La gauche et la droite pourraient se marier et se compléter comme s’unissent et se complètent le yin et le yang, comme Vishnu et Shiva dans l’hindouisme, ou comme le disait le maître bouddhiste Maître Sengcan (VIIe s. avjc) :
Si vous voulez que la vérité se révèle à vous, ne soyez jamais pour ou contre. La lutte entre “pour” et “contre” est la pire maladie de l’esprit
Et pour ne pas rafler la vedette à Marco en finissant sur une quote (même pas en anglais), je ne terminerai pas là-dessus.
Encore deux mots… Pour indiquer que cette théorie de l’intuition morale, de Jonathan Haidt et collègues est une théorie prometteuse et bien accueillie mais encore jeune et en constante évolution. De peur d’avoir négligé des systèmes moraux importants, les auteurs ont ouvert un concours (maintenant terminé) invitant d’autres chercheurs à critiquer le modèle et à l’améliorer. Ils ont reçu de nombreuses contributions dont certaines tenaient la route et ils ont versé en février dernier un chèque de 500 $ à chacun des 3 contributeurs lauréats, psychologues et ethnologues de prestigieuses universités américaines qui ont proposé d’ajouter au modèle :
- un système: “liberté/oppression”
- un système “gaspillage”, notamment pour l’aversion au gaspillage de nourriture
- un système “propriété/possession”
Ces trois systèmes sont en train d’être testés et en cas de succès seront ajoutés au modèle décrit dans ce dossier.
La vidéo bonus de Jonathan Haidt filmée en mars 2008 dans une conférence TED:
Quelques ressources sur la psychologie morale:
- La page “Moral Psychology” sur Wikipédia (malheureusement en anglais seulement)
- Une présentation en français: https://sites.google.com/site/floriancova/psychologie-morale-et-philosophie-morale
- Sur les émotions morales (papier de Jonathan Haidt de 2003): http://faculty.virginia.edu/haidtlab/articles/alternate_versions/haidt.2003.the-moral-emotions.pub025-as-html.html
Podcast Science 79 - La science face au défi alimentaire 2/2 [ 1:26:33 | 79.27 MB ] Play Now | Play in Popup | Download (1599)La semaine dernière, nous avons dressé un constat un peu mitigé de la réalité alimentaire aujourd’hui et des défis de demain. En résumé, tout le monde n’est pas nourri à sa faim alors que la demande va croissant et que les filières sont déjà saturées. Nous avons vu les limites de l’expansion et de l’intensification sous l’angle de leur impact environnemental. Nous savons que l’augmentation du niveau de vie dans les pays en forte croissance (Chine, Inde, Brésil notamment) s’accompagne d’une transition alimentaire impliquant d’élever encore plus d’animaux alors que les calories animales sont terriblement demandeuses en termes d’énergie, d’eau et ont un impact environnemental super important.
Alors quelles sont les solutions? C’est ce que nous allons tenter de voir cette semaine. Nous allons rapidement survoler l’entomophagie, suggérée par Pierre Kerner, soit l’idée de manger des insectes. Nous examinerons ensuite le bio, piste généralement présentée comme alternative saine et durable à l’agriculture intensive. Nous parlerons un peu d’agriculture intégrée et finalement nous nous étendrons sur les solutions que proposent les scientifiques à travers une étude publiée en octobre dernier dans la revue Science et nous verrons que pour venir à bout d’un problème complexe, on ne peut pas se contenter de solutions à l’emporte-pièce.
L’entomophagie
Je vous avouerai que lorsque Pierre a suggéré cette approche, accompagnée comme il se doit d’un livre de recettes (quand on est strange and funky, on a une réputation à tenir), je me suis dit que j’en toucherais un mot ici sous forme de clin d’œil. Sauf que… Après avoir lu l’article que Pierre a indiqué dans son commentaire, je me suis rendu compte que des gens très sérieux prenaient cette piste très au sérieux. Le papier en question est une présentation des travaux de plusieurs équipes de l’Université de Wageningen aux Pays-Bas qui bossent sur cette approche. Extraits choisis:
Environ 80% de la population mondiale mange des insectes. Sous les tropiques en particulier, ils font partie du régime ordinaire. Les insectes sont mêmes considérés comme des gâteries, pas juste comme des substituts car on ne trouverait rien d’autre. Les chenilles et les sauterelles sont populaires en Afrique. Les guêpes sont une délicatesse au Japon. Les crickets se mangent en Thaïlande. En Chine, on ne recule même pas devant le scorpion, proche cousin des insectes (…)
Les experts indiquent que les insectes ne sont pas juste succulents; leur élevage est bien plus durable que celui du bétail à tous les niveaux: les quantités d’eau nécessaires à leur production sont ridicules à côté de ce qu’il faut pour un kilo de viande de bœuf. Pas besoin d’antibiotiques. Les insectes ne sont pas porteurs de maladies transmissibles à l’espèce humaine. Et leur croissance est très efficace.
Effectivement, l’article indique qu’ils “aiment” vivre dans le noir les uns sur les autres et que, du fait de leur sang froid, ils convertissent 60% de ce qu’ils ingèrent en masse corporelle (vs 13% pour le bœuf par exemple).
Les insectes présentent un intérêt nutritionnel élevé: ils constituent une riche source de protéines, d’acides gras sains et de vitamines et minéraux importants. Avec 100 grammes de viande d’insecte, un adulte a couvert la totalité de ses besoins journaliers en protéines, en fer et vitamine B. (…)
Seule les régimes alimentaires occidentaux excluent totalement les insectes – si on fait abstraction du quart de kilo que nous ingérons chaque année sans le remarquer dans notre beurre de cacahuète, les légumes mal lavés ou encore les colorants roses à base de cochenille. (…)
La consommation à large échelle d’insectes est viable et constitue une solution écologique et durable pour faire face au défi de nourrir une population croissante avec suffisamment de protéines. Et pour nourrir les élevages d’insectes, il suffit de déchets ou de fumier, ce qui permettrait en outre d’éliminer les surplus (…)
A l’heure actuelle, il n’existe que quelques éleveurs d’insectes au Pays-Bas.
Ce qui semble amplement suffisant car il n’y a pas vraiment de marché grand public pour le moment.
“C’est un vrai challenge de convaincre les Néerlandais à croquer dans une tête de sauterelle” indique l’un des entomologistes participant aux recherches, “la barrière culturelle et psychologique est difficile à franchir”. Le chercheur estime que pour conquérir les consommateurs, il faut éviter que les insectes soient trop reconnaissables: par exemple, on pourrait ajouter des protéines d’insectes dans la viande des garnitures de pizzas ou ajouter de la viande d’insecte dans les nuggets surgelés de poulet ou de porc”….
Voilà… On trouve plein d’autres ressources sur le sujet dans l’entrée “Entomophagie” sur Wikipédia, très complète, pour celles et ceux que ça intéresse.
Suivant directement le commentaire de Pierre Kerner qui nous proposait d’explorer cette piste, un commentaire de Didier Barthes nous proposait une réflexion sur son blog critiquant cette piste arguant d’une part qu’on propose en général de manger ces insectes frits, ce qui n’est pas idéal sur le plan diététique et se demandant, d’autre part, s’il ne s’agissait pas de l’étape suivante d’une fuite en avant effrénée: après avoir bouffé toute la viande, tous les poissons, on passerait aux insectes. Et quand on les aura finis, on s’attaquera aux bactéries? L’auteur du billet pense qu’il faudrait revoir notre croissance démographique plutôt que trouver toujours de nouveaux moyens de la soutenir. Le débat est ouvert.
Le bio
Impossible de regarder un reportage traitant de questions alimentaires qui ne se termine pas par une injonction à bouffer bio. OK, j’exagère un peu, mais il faut tout de même admettre que le bio est présenté comme une panacée: des fruits et légumes meilleurs pour la santé et pour la nature grâce à des procédés non-intensifs respectueux des gens et de la planète. Qui dit mieux?
Ce n’est pas un hasard si le Grenelle Environnement, un ensemble de rencontres politiques organisées en France en septembre et octobre 2007, visant à prendre des décisions à long terme en matière d’environnement et de développement durable, avait fixé à la France des objectifs ambitieux en matière de développement de l’agriculture bio: 20 % de produits biologiques dans la restauration collective en 2012 et passer en agriculture biologique 20% de la surface agricole utile en France en 2020. Rien que ça!
Comme tout quarantenaire bobo qui se respecte, je me suis laissé conquérir par les promesses du bio. Mais ma foi a été passablement ébranlée lorsque j’ai lu le livre “Denialism” du journaliste scientifique américain Michael Specter. Livre absolument génial, que je vous recommande chaleureusement d’ailleurs. Il passe en revue les attaques que subit la science de toutes parts et la montée des peurs irrationnelles (peur des vaccins, de la génétique, etc.) C’est bien écrit, richement documenté, ça se lit comme de rien. Mais il m’a franchement surpris en indiquant que la mode du bio et la demande croissante pour les produits bio vont de pair avec une sorte de militantisme anti-progrès qui veut croire à un retour possible à une espèce de jardin d’Eden. En fait, plus que choqué, ça m’a surtout vexé. Car je ne me sens pas du tout faire partie de la clique de fondamentalistes anti-science qu’il décrit et pourtant, comme tout le monde, j’achète de temps en temps des produits bio.
Lorsque j’ai parlé à Jorj McKie de mon projet de dossier, il m’a prêté un petit livre intitulé “BIO Fausses promesses et vrai marketing” de Gil Rivière-Wekstein, le fondateur de la revue mensuelle agriculture et environnement, spécialiste des questions agricoles et environnementales. L’auteur a mené l’enquête avec rigueur pour passer à la moulinette chacune des idées reçues qui sont véhiculées par le sujet du bio. Je trouve l’approche plus intelligente que celle de Specter en l’occurrence car moins militante et systématiquement étayée. Là aussi, extraits choisis:
Idée n°1: Le bio est meilleur pour la santé
En 2003, l’Agence française de sécurité sanitaire des aliments (Afssa, aujourd’hui intégrée dans l’Anses, l’agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail) a publié un important rapport sur ce sujet, dont les conclusions sont sans appel: “L’ensemble des données examinées dans le cadre de cette évaluation a montré, de manière générale, peu de différences significatives, et reproductibles, entre la composition chimique des matières premières issues de l’agriculture biologique et celles issues de l’agriculture conventionnelle. Les résultats des études sont parfois contradictoires. Les nombreux facteurs de variation intervenant dans la composition chimique et la valeur nutritionnelle des aliments (variété/race, saison, climat, stade de maturié ou de développement, stockage, conduite d’élevage…) sont souvent plus importants que l’impact des facteurs liés strictement au mode d’agriculture (nature de la fertilisation, des traitements sanitaires…)”
L’étude de l’Afssa vient d’être réactualisée par le nutritionniste Léon Guéguen et le toxicologue Gérard Pascal, directeurs de recherches honoraires de l’Inra. “En Europe du Sud, la principale motivation d’achat des produits AB demeure la protection de la santé. Pourtant, la vocation première de l’AB [pour Agriculture Biologique], reconnue par ses protagonistes officiels, est la préservation de l’environnement, et non pas la nutrition et la santé des consommateurs. L’AB a une obligation de moyens mais pas de résultats concernant les qualités nutritionnelles, sanitaires et gustatives de ses produits”, notent-ils en guise d’introduction.
“Face à la cacophonie actuelle des messages qui circulent, à tous les niveaux, vantant la qualité supérieure des aliments bio, il nous a semblé utile de refaire le point à partir du rapport de l’Affsa publié en 2003, et en y ajoutant les données nouvelles publiées (plus de 100 références)”, expliquent les deux experts, qui relèvent quelques différences dans certains fruits et légumes bio, comme “des teneurs plus élevées en vitamine C et en polyphénols, mais plus faibles en caroténoïdes“. “L’un des points forts du bio, c’est la richesse en antioxydants” affirme Bruno Taupier-Létage, responsable qualité à l’Itab [l'Institut Technique de l'Agriculture Biologique]. “La plante produit ces micro-constituants en réaction à certains stress comme l’attaque des ravageurs. En bio, elle doit se défendre par ses propres moyens”, explique-t-il. “Ce qui est parfaitement vrai. Toutefois, il faut également préciser que la formation des polyphénols s’accompagne de celle de centaines de métabolites secondaires [c'est à dire des molécules qui n'appartiennent pas au métabolisme primaire, comme des tanins par exemple], qui sont pour certains des toxines à action insecticide ou fongicide, et dont seulement quelques-uns on été étudiés pour leur toxicité, notamment les glycoalcaloïdes de la pomme de terre et de la tomate”, relativisent Léon Guéguen et Gérard Pascal. Pour eux, “les faibles différences observées entre aliments bio et conventionnels n’ont aucune répercussion significative sur la nutrition et la santé.
Les tenants du bio établissent un lien de causalité entre l’utilisation de pesticides et des cancers
Des propos que tenait précisément Claude Aubert en… 1979! “De nombreux indices montrent que, en dépit des progrès de la médecine, l’état de santé général de la population ne cesse de se dégrader et que cette évolution va en s’accélérant”, assurait le secrétaire général de Nature & Progrès (N&P). Or, comme l’a démontré un groupe de chercheurs travaillant dans le cadre de l’Observatoire européen des espérances en santé, on vit aujourd’hui sans incapacité jusqu’à 68 ans en moyenne dans l’Union européenne. En France, grand pays agricole, ces chiffres s’élèvent à 68 ans pour les hommes et 69 ans et 8 mois pour les femmes, alors qu’en Allemagne, il se situent respectivement à 63 ans et 62 ans. Toujours dans l’Hexagone, l’espérance de vie atteint 77,5 ans pour les hommes et 84,4 pour les femmes (chiffres de 2007), alors qu’en 1979, elle n’était respectivement que de 70 ans et 78 ans. En trente ans, elle n’a donc cessé d’augmenter, infirmant toutes les prédictions pessimistes de Claude Aubert, qui déclarait que “la mortalité, qui avait nettement diminué entre 1950 et 1971, recommence à augmenter légèrement”.
Gil Rivière-Wekstein démonte aussi cette idée qui veut que si les vieux vivent de plus en plus vieux, c’est parce qu’ils ont mangé bio à la cantine toute leur enfance, à l’époque d’une agriculture sans pesticides… Le problème, c’est que cette agriculture sans pesticides n’a jamais existé. En tout cas pas à la fin du XIXe / début du XXe. Documents à l’appui, l’auteur démontre qu’on faisait un usage massif d’insecticides: charbon-engrais contre le phylloxéra en 1890, capsules Jamin au sulfure de carbone et à la benzine en 1891. Désinfection des vignes et des arbres fruitiers avec du Lysol, une solution à base d’huiles lourdes de goudron de houille qui assure un traitement réparateur contre le phylloxera. On faisait également joyeusement usage de bouillies à base de mercure, des mélanges à base de térébenthine ou encore de jus de nicotine.
À partir des années 1950, nous dit l’auteur, les insecticides naturels ont progressivement disparu de la palette des produits phytosanitaires. Les agriculteurs leur préféraient en effet, des produits de synthèse plus performants. Seuls les agriculteurs “bio” ont continué à les utiliser, quitte à recourir à certains produits interdits depuis lors, compte tenu de leur toxicité. C’est le cas de la nicotine, un alcaloïde dont les propriétés insecticides sont bien connues et qui a été autorisé en agriculture biologique jusque dans les années quatre-vingt-dix… Alors qu’il est 40 fois plus toxique pour l’homme que le DDT! C’est aussi le cas de la roténone, un produit issu de plantes tropicales, très toxique pour les poissons et divers insectes – qu’il paralyse -, et qui est probablement à l’origine de certains cas de maladie de Parkinson. Car qui dit “pesticides naturels” ne dit pas “pesticides sans danger”!
Bon. Le bio n’est pas meilleur pour la santé. Mais alors, idée n° 2: il est meilleur au goût…
On ne souffle pas les goûts et les couleurs… L’auteur cite, entre autres, une enquête réalisée par 60 millions de consommateurs, dans son n° 446 de février 2010:
Lors de quatre séances de dégustation, soixante consommateurs ont été invités à communiquer leur impression générale sur le goût et la texture de plusieurs sortes d’œufs. “Les résultats de notre dégustation vont en décevoir plus d’un”, avertit le mensuel. Et pour cause! Les œufs de poules élevées en cage obtiennent la meilleure note, avec les œufs Label Rouge. Quant à l’œuf le moins apprécié, il s’agit d’un œuf bio!
Après, ce genre de résultats sont à considérer avec prudence, bien sûr: on ne souffle pas les goûts et les couleurs. Mais ce genre de tests démontrent que le bio n’est pas objectivement meilleur que le non-bio.
OK, mais idée n° 3: le bio est bon pour l’environnement!
Oui… Et non… C’est compliqué. L’agriculture bio est une démarche respectueuse de l’environnement. C’est sa raison d’être, c’est inscrit dans son ADN. Mais… Il y a plusieurs mais…
Avec des chutes de rendement de l’ordre de 30% à 50% pour le blé, les conséquences sur l’usage des sols et le climat ne sont pas négligeables. Ces chutes entraînent en effet une augmentation proportionnelle des surfaces cultivées, et par conséquent, des émissions de gaz à effet de serre.
L’auteur – qui expose également les positions des partisans du bio – indique que selon ceux-ci, on ne devrait pas se livrer à ce genre de comparaisons, car
Le passage à la consommation bio engendre moins de consommation carnée, donc moins d’élevage à viande, donc moins de céréales et oléagineux pour le bétail, et plus de surfaces pour l’alimentation humaine.
Personnellement, j’aime beaucoup cette idée, mais j’ai un peu de peine avec cet argument. La palette de viandes bio dans les supermarchés ne fait que croître à vue d’œil et je n’ai rien trouvé dans le cahier des charges “Bio Suisse” qui pousse à la réduction de la consommation de viande. Ceci dit, l’idée de réduire la consommation de viande, est une piste intéressante. Bio ou pas bio. On y reviendra plus tard.
L’Inra a réalisé entre 2001 et 2004 une évaluation agri-environnementale de la conduite de la vigne en agriculture biologique et en production intégrée. Il n’y a pas photo:
L’impact environnemental de la production intégrée est plus favorable que celui de l’agriculture biologique, notamment au niveau des indicateurs phytosanitaires. Pour principale raison, le nombre de passages pour les applications de cuivre, qui a un impact important sur le sol mais aussi sur les eaux de profondeur et l’air. En effet, pour faire face aux attaques de mildiou ou d’oïdium, les agriculteurs bio sont bien obligés de traiter. Comme ils ne disposent pas de produits de synthèse, ils ne peuvent utiliser que des formulations à base de soufre ou de cuivre. Or l’efficacité de ces produits n’étant pas extraordinaires, les doses utilisées sont importantes – jusqu’à plusieurs kilos à l’hectare – et les passages, fréquents.
Le cuivre est super toxique et il n’est pas biodégradable. Il s’accumule année après année dans la terre:
(…) Les autorités sanitaires communautaires sont mal à l’aise avec le dossier. Il est vrai que l’on ne peut indéfiniment déverser des produits non biodégradables sur les sols. “Épandre cinq kilos par an correspond à déverser sur les sols une demi-tonne de cuivre sur chaque hectare au bout d’un siècle”, explique Denis Dubourdieu, professeur d’oenologie à l’université de Bordeaux. “Imaginez l’état des sols si l’on avait utilisé le cuivre depuis le début de la culture de la vigne, c’est-à-dire au moins deux mille ans!” poursuit-il. “Il existe de nombreux exemples où, dans des sols acides, les quantités de cuivre fongicide accumulées depuis un siècle d’usage empêchent aujourd’hui l’herbe, le blé ou même les arbres fruitiers, de pousser”, confirme Thierry Coulon, directeur technique de l’Institut français de la vigne.
Bref, le bio n’est pas meilleur pour la santé, le goût des produits bio n’est pas meilleur. Et le bilan environnemental est mitigé (ce dont je me doutais déjà en constatant que de nombreux produits bio viennent du bout du monde et contiennent parfois de l’huile de palme…) Et pourtant, on est prêts à payer davantage pour ces produits! Je commence à me demander si Michael Specter n’a pas raison au fond. Tout cela n’a plus grand chose de rationnel. On est au royaume de la croyance: le bio a atteint un statut quasi religieux dont la légitimité paraît très discutable. Ajoutez à cela que le courant bio trouve son origine dans les courants d’extrême-droite opposés au progrès (poujadistes en France, d’autres courants ailleurs en Europe) et le concept est tout suite nettement mois sexy. Et avec ses rendements catastrophiques, il est clair désormais que ce n’est pas ce mode d’agriculture qui nous donne un peu facilement bonne conscience dans les pays riches qui va nourrir la planète.
Ceci étant dit, je pense qu’il faut laisser au bio un immense mérite, celui d’avoir permis aux consommateurs de dire que ses promesses (santé, goût, environnement) sont importantes à leurs yeux. Même si ces promesses ne sont pas tenues au bout du compte.
L’agriculture intégrée
On l’a évoquée il y a un instant et on va y revenir en évoquant les solutions. Je vous rassure, pas de diatribe interminable, cette fois-ci, mais on va juste poser les bases pour comprendre de quoi on parle, avec l’aide de notre bon ami wiki:
Le concept d’agriculture intégrée caractérise des pratiques agricoles menant à des aliments de qualité en utilisant des moyens naturels et des mécanismes régulateurs pour remplacer les apports polluants et pour assurer une agriculture durable. L’accent en placé sur une approche holistique: l’exploitation est considérée comme une unité de base, au centre d’un agrosystème, comprenant un cycle équilibré des nutriments, et basé sur le bien-être de toutes les espèces animales dans les élevages. La préservation de la fertilité des sols et d’un environnement diversifié est un aspect essentiel. Les moyens biologiques, techniques et chimiques sont utilisés de manière équilibrée pour prendre en compte la protection de l’environnement, ainsi que les exigences économiques (rentabilité) et sociales. Enfin, l’agriculture intégrée fait appel aux méthodes de lutte intégrée, méthodes de protection des cultures tenant compte d’un seuil de nuisibilité du ravageur ou de la maladie, au-delà duquel le résultat économique est touché. Ce n’est donc que lorsque ce seuil de nuisibilité, ou seuil de tolérance, est atteint, que la lutte chimique est déclenchée contre le ravageur, la maladie cryptogamique ou le virus en question.
Le site de l’Observatoire de l’Environnement de la région Poitou-Charentes précise encore:
L’agriculture intégrée se situe à mi-chemin entre l’agriculture conventionnelle et l’agriculture biologique. La valorisation des ressources naturelles et des mécanismes régulateurs est réalisée par exemple, par l’arbre qui recycle des éléments minéraux, grâce à la puissance de ses racines et la chute des feuilles. Certaines cultures comme le blé recyclent des quantités importantes de potasse par l’intermédiaire de la paille. Certains parasites tels les pucerons, limaces, ont des prédateurs naturels tels certains carabes.
C’est le concept assez génial de lutte biologique utilisé en agriculture intégrée. Ça consiste, à la place de chasser les prédateurs à grands coups de substances toxiques (en détruisant accessoirement toutes sortes de créatures qui ne sont pas du tout nuisibles), à la place, donc, on amène leurs prédateurs naturels. Comme les coccinelles pour lutter contre les pucerons. C’est propre et hyper-sélectif: on ne détruit pas tout ce qui bouge à des kilomètres à la ronde! Bon, ceci dit, en relisant ce dossier, Ln a modéré mes ardeurs:
Attention, le concept de lutte biologique n’est pas forcement si bien que ça. En effet si l’idée est raisonnable, la mise en pratique a tendance à implanter des prédateurs exotiques contribuant ainsi au problème des espèces invasives (cf les coccinelles asiatiques)
Voilà, c’était juste pour poser un peu le décor. Je vais maintenant vous parler de l’article de Science (version gratuite ici, en pdf) que j’évoquais en introduction.
À problème complexe, réponse complexe. Les pistes de la science.
Différents chercheurs américains, canadiens, suédois et allemands, issus de plusieurs universités et représentant diverses facultés (géographie, biologie, climatologie, économie, …) ont réfléchi ensemble aux meilleures solutions pour nourrir la planète.
Après avoir posé la problématique comme nous l’avons fait la semaine dernière, les auteurs estiment que le défi est le suivant: doubler la production de nourriture au cours des quelques prochaines décennies tout en:
- réduisant de 80% les émissions de gaz à effet de serre dus à l’agriculture;
- réduisant les pertes d’habitats et les pertes de biodiversité;
- réduisant les utilisation de l’eau qui ne s’inscrivent pas dans une logique durable;
- supprimant progressivement la pollution des eaux par les apports chimiques de l’agriculture.
Doubler la production tout en diminuant les impacts environnementaux: l’équation semble impossible! Alors comment y parvenir?
Et bien on s’en doute, il n’y a pas de réponse toute simple. Ce serait trop beau. Les chercheurs proposent de combiner 4 stratégies simultanées pour y parvenir:
- stopper l’expansion agricole
- réduire les écarts de rendements (notamment entre le Nord et le Sud)
- accroître l’efficacité des ressources agricoles
- améliorer la distribution de la nourriture en changeant les régimes alimentaires et en réduisant le gaspillage
A. La situation actuelle (par rapport aux objectifs de 2050). B. La situation visée pour 2050.
Selon les auteurs, ce n’est qu’en combinant ces quatre stratégies qu’on arrivera à relever le défi alimentaire qui nous attend d’ici 2050. Examinons-les une par une:
1. Stopper l’expansion agricole
L’expansion de l’agriculture dans les écosystèmes sensibles a des effets considérables sur la biodiversité, le stockage du carbone et les services environnementaux que peuvent rendre ces écosystèmes. C’est particulièrement vrai lorsque ce sont des forêts tropicales qui sont abattues pour faire place aux nouveaux terrains agricoles. On estime que le phénomène cause la perte de 5 à 10 millions d’hectares de forêt chaque année. Le ralentissement, puis, finalement, l’arrêt total de l’expansion de l’agriculture constituera le premier pas vers une agriculture plus durable. Mais cela impactera-t-il négativement la production de nourriture? Les analyses des experts indiquent que non: les bénéfices de la déforestation tropicale sont souvent limités, particulièrement à la lumière des dégâts environnementaux qu’ils provoquent. Les régions de l’agriculture tropicale qui ont des hauts rendements – en particulier les cultures de cannes à sucre, d’huile de palme et de soja – contribuent typiquement assez peu aux fournitures caloriques mondiales, particulièrement lorsque les cultures sont destinées aux biocarburants. Les éventuelles pertes caloriques dues à l’arrêt de la déforestation pourraient être compensées par l’amélioration des rendements sur les terres agricoles existantes. Des encouragements économiques pour des solutions écologiquement viables ainsi que des certifications (label en écotourisme par exemple) pourraient permettre d’atteindre cet objectif.
2. Réduire les écarts de rendements (notamment entre le Nord et le Sud)
De récentes analyses ont montré de très importants écarts de rendements même au sein de régions disposant de conditions de culture similaires. Il existe des opportunités significatives d’augmenter les rendements des cultures dans de nombreuses régions d’Afrique, d’Amérique latine et d’Europe de l’Est, où la difficulté d’accès à l’eau et aux engrais est la plus forte. De meilleurs déploiements de variétés existantes, avec une meilleure gestion devraient déjà permettre de réduire de nombreux écarts, tandis que l’optimisation génétique permanente permettra probablement d’augmenter encore les rendements partout à l’avenir. Les analyses des chercheurs ont montré que si on pouvait augmenter tous les rendements à 95% de leur potentiel, la production globale de céréales augmenterait de 2.3 milliards de tonnes, soit 5×1015 kcal, ce qui correspond à une augmentation de 53% de la production totale. Et même si on n’atteignait que 75% du rendement (au lieu de 95%), ça nous ferait toujours une augmentation de 28%, ou 1.1 milliards de tonnes ou 2.8×1015 kcal. Il existe aussi des opportunités significatives du côté des variétés orphelines (qui n’ont pas bénéficié de beaucoup d’attention ou d’optimisations ces dernières années), ce qui contribuerait également augmenter la diversité des cultures. Réussir ce tour de force sans dégradation environnementale passera forcément par de nouvelles approches, comme la réforme de l’agriculture traditionnelle qui devra davantage s’inspirer des méthodes du bio et de l’agriculture intégrée. Cela nécessitera également de régler les problèmes économiques et sociaux que poseront forcément ces réorganisations.
3. Accroître l’efficacité des ressources agricoles
Ici, les chercheurs ont exploré deux problématiques: l’utilisation de l’eau et l’utilisation des engrais.
L’eau d’abord: l’irrigation est actuellement responsable du pompage de 2’800 km3 d’eau douce (nappes phréatiques, lacs et rivières). On l’utilise pour environ 24% des cultures et cela permet de délivrer 34% de la production agricole. En fait, sans l’irrigation, la production globale de céréales chuterait d’une vingtaine de pour cent. Du coup, si on la supprimait, il faudrait plus de terrains encore pour produire la même quantité de nourriture. L’eau nécessaire aux cultures varie énormément selon les régions. On sait que 16 espèces de base demandent moins de 0.3 litres d’eau par kcal fournie; une piste pourrait consister à tenir compte de cela et privilégier la culture de variétés peu gourmandes en eau dans les régions plus sèches. Et là aussi, une meilleure gestion et l’application de certaines techniques simples pourraient grandement aider. Par exemple: réduire l’évaporation hors-champ de l’eau durant son transport et son stockage. Et réduire l’évaporation sur le champ avec un simple paillage ou encore réduire le nombre de labours sont des solutions toutes simples aux effets immédiats.
Sur les engrais maintenant. On observe de grandes disparités au niveau de la planète: tandis que certaines régions manquent d’engrais, d’autres en surconsomment et polluent gravement les ressources. La Chine, le Nord de l’Inde, les Etats-Unis et l’Europe de l’Ouest, typiquement, utilisent trop d’engrais: 10% des cultures mondiales sont responsables de 32% des surplus d’azote et de 40% des surplus de phosphore. Dans ce cas, ce sont des politiques ciblées visant à réduire la surconsommation d’engrais, à améliorer la gestion du fumier et à encourager le recyclage et d’autres pratiques plus durables qui vont permettre de constater une amélioration qui, de fait, aura également un impact sur les qualités des eaux.
4. Améliorer la distribution de la nourriture en changeant les régimes alimentaires et en réduisant le gaspillage
Là, on revient au problème de la viande. Si au lieu de filer les céréales au bétail pour ensuite manger des steaks, on réservait toute la production de 16 souches céréalières essentielles à notre consommation directe, on augmenterait d’un coup les kcalories disponibles de 49%! Ça ne paraît pas très vraisemblable, bien sûr, mais même des petits changements de régime peuvent avoir un effet spectactulaire aussi bien sur les calories à disposition pour le reste de l’humanité que sur l’environnement. Réduire sa consommation à défaut de la supprimer est déjà un progrès important. Troquer un bœuf nourri au grain contre du poulet, du porc, ou un bœuf nourri de pâtures a un effet très important. Des politiques restrictives sur les biocarburants auront également un effet majeur. Et bon… On l’a vu au début du dossier, troquer le steak saignant contre des chenilles juteuses aurait également un gros impact.
Accessoirement, un volume important de nourriture n’est jamais consommé, mais jeté, gaspillé, dégradé ou consommé par des parasites. Une étude récente de la FAO estime que cela concerne quelque 30% de la production. D’autres études parlent de 50%. Les pays en voie de développement perdent plus de 40% de leur production post-récolte en raison des mauvaises conditions de stockage et de transport. Les pays industrialisés perdent moins de leurs productions mais au niveau de la vente au détail et/ou du consommateur final, plus de 40% de la nourriture serait gaspillé (toutes les références à ces études sont disponibles dans l’article de Science).
En clair, réduire ces pertes et gaspillages et repenser les choix alimentaires, énergétiques et agricoles pourrait améliorer de manière substantielle le nombre de kcalories disponibles tout en préservant l’environnement…
A méditer…
Et pour méditer joyeusement, une petite vidéo bonus envoyée par Pierre Kerner au moment de la rédaction de ces dernières lignes du dossier:
Podcast Science 78 - La science face au défi alimentaire 1/2 [ 1:10:06 | 64.21 MB ] Play Now | Play in Popup | Download (1660)Pour ce dossier en deux épisodes, je vous propose le plan suivant: Aujourd’hui, nous allons
- Poser le décor du défi alimentaire
- Survoler l’histoire de l’alimentation humaine du néolithique à nos jours
- Voir les contributions de la science à la sécurité alimentaire d’aujourd’hui
- Explorer les limites du modèle d’agriculture actuel
- Et enfin se faire une idée de ce que l’avenir proche nous réserve
La semaine prochaine, nous examinerons les solutions
- Nous explorerons la piste du bio comme alternative à l’agriculture hyper-intensive d’aujourd’hui
- Et nous verrons quelles pistes la science propose et quelles sont les vraies solutions
Avant de commencer, je souhaite adresser un chaleureux remerciement à Jorj X Mc Kie et Xavier Agnès qui m’ont fourni des tonnes de matériel pour la préparation de ce dossier.
La problématique
Sans vouloir être alarmiste, nous devons faire face à un problème plutôt sérieux si nous voulons enfin nourrir tout le monde sur notre petite planète. En effet, nous serions 7 milliards d’individus sur la planète depuis le 31 octobre 2011. Sur ces 7 milliards, la FAO (L’Organisation des Nations Unies pour l’alimentation et l’agriculture) estimait en 2010 à quelque 925 millions, le nombre de personnes souffrant encore de malnutrition. C’est un progrès par rapport au 1,023 milliard en 2009, mais il y a encore du boulot! (Pour l’anecdote, la FAO ne publie pas de chiffre pour 2011 car elle est en train de revoir sa méthodologie d’évaluation de la faim dans le monde, à la demande du Comité de la Sécurité Alimentaire mondiale. Alors, comme d’habitude, attention aux chiffres qui circulent sur Internet et dans la presse. Les chiffres pour 2011 et 2012 ont de bonnes chances d’être totalement spéculatifs!) Le problème, donc, c’est qu’aujourd’hui, nous n’arrivons déjà pas à nourrir tout le monde, alors que les demandes des pays émergents grimpent sans cesse et que nous abusons déjà allègrement des ressources à disposition.
La transition alimentaire
Notre ami Jorj McKie, que j’ai eu la chance de rencontrer récemment à Paris, a eu la bonne idée de me brancher sur une vidéo très inspirante. Il s’agit d’un cycle de cours sur la gastronomie moléculaire organisé par Hervé This à AgroParisTech. Hervé This a invité un certain Pierre Combris, Directeur de recherche sur les comportements alimentaires à l’Institut National (Français) de la Recherche Agronomique (l’INRA) qui y parlait des différents modèles alimentaires en fonction des revenus. En gros, l’idée est assez simple: on observe la même tendance partout: quand on est pauvre, on bouffe des patates. C’est abordable et ça tient bien l’estomac. Surtout quand on est en permanent déficit de calories. Mais dès qu’on peut s’offrir mieux, on va systématiquement commencer à varier son alimentation et y introduire des aliments moins rentables en termes de nutrition et d’environnement. La première illustration montre les calories par personne et par jour consommées en France entre 1780 et 1980. Au départ, la population était, en moyenne, clairement sous-alimentée, avec un régime à moins de 2000 kcal par jour (la FAO en recommande environ 3000) alors que les besoins étaient sans doute beaucoup plus grands qu’aujourd’hui. On voit que la courbe grimpe progressivement jusqu’à culminer dans les années 1920 et fléchir légèrement après cela sans doute grâce à la généralisation de l’électricité, du chauffage, des transports en commun (je spécule un peu sur ce point, je ne suis pas allé vérifier si toutes les dates coïncidaient). Mais ce qui est intéressant, ce sont les 3 autres courbes du tableau: l’apport calorique issu des céréales et féculents (qui constituaient la majorité de l’apport calorique en 1780) monte en parallèle avec celle des calories totales pendant un siècle. Et dès que la ration moyenne de 3’000 kcal par jour est atteinte, les tendances changent. La courbe des céréales baisse et la courbe des produits animaux, fruits et légumes augmente. Idem pour la courbe des graisses et des sucres. Elle monte aussi au fur et à mesure que la courbe des céréales descend. 
Le tableau suivant, pour la France, toujours, pendant la même période, montre que si la part des protéines reste à peu près stable dans le temps (dans les 11-12%), la part des glucides (c’est à dire les sucres et les sucres lents comme les farines et les pommes de terre) se casse complètement la figure (passant de plus de 70% aux XVIIIe et XIX siècles à moins de 50% en 2000), tandis que la part des lipides (c’est à dire les matières grasses) augmente dans les mêmes proportions. 
Je vous passe les détails de ses explications. Si vous voulez en savoir plus, je vous invite vivement à consulter la vidéo du cours. Ce qui est vraiment fascinant, c’est qu’on découvre que tous les pays développés sont passés par ces mêmes tendances jusqu’à ce que le ratio entre les différents types d’apports ne se stabilise. Et on observe exactement la même tendance partout. Y compris, au Brésil, en Inde et en Chine. Le pouvoir d’achat augmente et on aspire à d’autres types d’alimentation. L’illustration ci-dessous montre les courbes de la Chine de 1960 à 2000. En gros, en 2000, les courbes en étaient au même point que les courbes françaises de 1920, c’est dire s’il y a de la marge. Et en termes d’exploitation des ressources, ça risque de faire mal, car, pour rappel, la Chine, c’est grand! 
L’eau virtuelle
Pourquoi ça va faire mal si les Chinois se mettent à manger comme nous? D’abord parce qu’il faut en moyenne, toujours selon Pierre Combris, 7 kcal d’origine végétale pour produire 1 kcal d’origine animale. Une manière de voir la chose, serait de se dire qu’il faut 7 fois plus d’énergie pour produire un kilo de viande ou de poisson que pour produire un kilo de patates. Une autre explication, peut-être plus évocatrice, est la notion d’eau virtuelle. C’est un concept très intéressant qui associe aux biens de consommation la quantité d’eau nécessaire à leur fabrication. Voici quelques exemples piqués sur Wikipédia:
La production d’un kg de : utilise un volume d’eau de : Lait 790 l Blé 1 160 l Riz 1 400 l Porc 4 600 l Bœuf 13 500 l Un habitant des États-Unis, au régime alimentaire riche en viande, consommerait 5 400 litres d’eau virtuelle par jour, alors qu’un végétarien n’en utiliserait que 2 600 litres.
Cet article de Wikipédia reprend les chiffres d’un rapport de 2004 du Conseil Mondial de l’Eau qui indique en outre les ratios suivants:
La production d’un kg de : utilise un volume d’eau de : Volaille 4 100 l Œufs 2 700 l
On pourrait se dire qu’après tout, on s’en fout, de l’eau, il y en a assez. En fait pas du tout. D’ailleurs, demain 22 mars 2012, c’est la Journée mondiale de l’eau et le thème de cette année, c’est justement “La planète a soif car le monde a faim”. Bruno Parmentier, directeur de l’Ecole Supérieure d’Agriculture d’Angers, dans son livre “Nourrir l’humanité“, nous dit ceci (je me permets de citer, j’espère ne pas avoir de soucis de copyright… C’est pour la bonne cause )
(…) On peut mourir de soif dans de nombreuses régions, et l’on meurt de plus en plus de faim faute d’eau pour pratiquer l’agriculture (…) Si l’eau salée abonde, l’eau douce manque. Elle ne représente en fait que 2.5% des ressources en eau de la planète, dont les deux tiers sont figés dans les glaciers et les neiges éternelles. Au total, l’eau réellement disponible dans les nappes souterraines, les mers intérieures, les lacs et les rivières et qui n’est «ni salée ni gelée» ne représente même pas 1% des réserves de la planète. Pour l’agriculteur, cette eau douce, que l’on croyait très abondante, commence à devenir une denrée de plus en plus rare, en regard des phénomènes de réchauffement de la planète et de croissance de la population mondiale. Les réserves mondiales d’eau douce liquide s’élevaient à 16 800 m3 par personne et par an en 1950. Elles atteignent aujourd’hui 6 800 m3 et devraient tomber à 4 800 m3 en 2025. En fait, 3 milliards de personne ne disposeront que de 1 700 m3 par an (seuil d’alerte pour l’ONU), car cette eau douce est très inégalement répartie sur la planète (…)
Avec ces éclairages, pour ma part, je trouve cette notion d’eau virtuelle nettement moins virtuelle. Et en attendant que je finisse complètement végétarien, je n’hésiterai plus jamais au resto entre bœuf (13’500 l) et poulet (4’100 l)!
Et il n’y a pas que l’eau!
Dans le même ordre d’idée, j’ai déniché dans le rapport Agrimonde qu’il faut par exemple aux Etats-Unis, 2700 kcal d’énergie fossile pour produire 100 kcal de porc et 1600 kcal pour produire 100 kcal de bœuf, car un cochon, forcément, ça ne passe pas sa journée à brouter de l’herbe, ce qui ne simplifie pas les calculs… Bref… Manger des quantités gigantesques de viande commence à nous poser un énorme problème. Mais comment en sommes-nous arrivés là?
Rapide survol historique
On peut dire que notre modèle actuel de production date de la révolution néolithique. A cette époque, plusieurs populations, en différents lieux du globe, sont passées, à peu près simultanément, d’une vie de chasseurs-cueilleurs nomades à une vie plus sédentarisée et agricole. C’est à ce moment-là qu’on a progressivement commencé à domestiquer certaines espèces végétales et animales. 
Selon Marcel Mazoyer, économiste et agronome, professeur émérite à Agro Paris-Tech, ancien expert auprès de la FAO, à cette époque – il y a environ 10’000 ans, donc – la population humaine mondiale comptait 5 millions d’individus. C’était les balbutiements de l’agriculture. Le modèle a été couronné de succès puisque 5’000 ans plus tard, on dénombrait quelque 50-60 millions d’individus. On était quelque 200-250 millions au début de notre ère. 500 millions au Moyen-Âge et… 1 milliard en 1800 quand la révolution industrielle battait son plein en Angleterre. L’économiste britannique Thomas Malthus soutenait que l’agriculture ne pourrait jamais nourrir une population en croissance exponentielle. 
On s’est malgré tout débrouillés pour être 2 milliards en 1925, 6 milliards en 2000, 7 milliards aujourd’hui. Enfin, ça, donc, c’est le compte des humains vivant aujourd’hui… A ce sujet, vous avez sans doute déjà entendu circuler un mème selon lequel 75% des humains ayant jamais vécu sur Terre vivraient maintenant. Eh bien, selon le Population Reference Bureau, c’est tout à fait faux. L’une dans l’autre, nous aurions été, en tout et pour tout, depuis 50’000 ans 108’000’000 d’homo sapiens à vivre sur Terre. 7 milliards sur 108 milliards, ça ne faut pas 75% mais… 6.5%!) Je digresse, je digresse…. Depuis 1945, indique encore Mazoyer, on est bien dans une croissance exponentielle au niveau mondial. Le modèle de croissance anglais du début du XIXe, s’est étendu à toute la planète. La production agricole a augmenté un peu plus vite encore que l’augmentation de la population. Mazoyer, toujours, dans une conférence passionnante du 5 novembre dernier, dont notre ami Xavier Agnès a partagé la vidéo, indique qu’il n’y aura jamais plus de monde sur la planète que l’agriculture ne saura en nourrir et il précise encore que ce parcours n’a pas été synomyme de sécurité alimentaire pour tout le monde: à chaque crise sociale et politique grave, correspond, par corrélation, une période de crise alimentaire. Par exemple, au XIXe siècle en Europe, suivant les lieux, la population avait doublé, triplé, voire quadruplé au cours des 3 siècles précédents relativement prospères et marqués par une révolution agricole médiévale extraordinaire. On s’est retrouvé, dans la moitié Nord de l’Europe en situation de surpopulation rurale relative avec une surexploitation des ressources disponibles. De grandes crises sociales ont suivi, puis un effondrement de la production et de la population, des troubles sociaux extraordinaires, et une réorganisation politique qui a mis un bon siècle à se réaliser avant que la Renaissance ne propose de nouveaux modèles pour repartir de l’avant, finalement, aux XVIII, XIX et XXe siècles. Ce qui m’intrigue dans cette énumération, c’est qu’on soit passés de 2 milliards en 1925 à 6 milliards en 2000. On était déjà 2 milliards, ce qui était complètement improbable un siècle plus tôt et on a réussi à tripler la population. C’est complètement fou quand on y pense. Le phénomène trouve racine dans plusieurs explications: la baisse de la mortalité infantile, la baisse de la mortalité tout court par des mesures d’hygiène appropriées (comme la possibilité de boire de l’eau sans se faire empoisonner par exemple…), l’augmentation de l’espérance de vie. La relative paix dans les pays riches depuis la sortie de la seconde guerre mondiale, les progrès inouïs de la médecine et notamment le miracle des antibiotiques, mais bon, si l’agriculture n’avait pas suivi, tout le monde serait mort de faim. Selon Bruno Parmentier, dans son livre “Nourrir l’humanité” que j’évoquais plus haut, les rendements moyens mondiaux des cultures de maïs, de riz et de blé ont presque triplé entre 1950 et 2000. Alors qu’est-ce qui a donné à ce point-là tort à Malthus?
Le rôle de la science dans tout ça…
On pourrait parler de plusieurs apports de la science dans les technologies agricoles: des techniques de sélection des semences à la mécanisation en passant par l’amélioration des moyens de communication… Les contributions sont nombreuses. Mais selon le journaliste scientifique britannique Fred Pearce (que vous pouvez entendre dans un récent épisode de l’excellent Science Weekly, podcast scientifique hebdomadaire du Guardian), si nous ne devions en retenir qu’une seule, ce serait incontestablement le procédé de Haber-Bosch mis au point par Fritz Haber au début du XXe siècle. La moitié de la population actuelle ne pourrait pas être nourrie sans ce procédé. 
Fritz Haber était un chimiste allemand très ambitieux au tournant du XXe siècle. Juif allemand en période d’antisémitisme, il voulait prouver son dévouement à la patrie de manière spectaculaire. En 1880, il a décidé de nourrir l’Allemagne qui, d’une guerre à l’autre, était menacée de famine. Accessoirement, il y avait environ 1.5 milliard d’êtres humains vivant sur Terre à ce moment-là et on craignait la famine généralisée si le moindre rouage venait à se gripper. Dans les petits milieux renseignés, on savait précisément de quoi on avait besoin. D’un seul élément. L’azote. C’est un composant essentiel des acides aminés et des protéines. Quand on plante une graine dans la terre, si elle se met à pousser, c’est parce qu’elle arrive à extraire l’azote de son environnement pour bâtir les parois de ses cellules. Pas d’azote, pas de vie. Bien sûr, on trouve sans le procédé de Haber-Bosch de l’azote exploitable en agriculture, dans le purin par exemple ou la guano. Mais à l’époque, on n’en trouvait simplement pas assez. L’Espagne et le Pérou sont entrés en guerre pour le guano des îles Chincha comme on entre aujourd’hui en guerre pour le pétrole. 
Le pire, c’est que l’azote est un élément extrêmement fréquent dans la nature. 80% de l’air qui nous entoure est fait d’azote, c’est dire si cette situation de rareté est absurde. Mais le problème, c’est que l’azote sous forme gazeuse ne peut être exploité par les plantes pour leur croissance. Il faut une pression gigantesque pour détacher les atomes d’azote les uns des autres et les lier, par exemple, à des atomes d’hydrogène. Lorsqu’on y parvient, on obtient de l’ammoniac, que les plantes savent utiliser pour leur croissance. Et c’est précisément ce que Fritz Haber a réussi à faire. Aujourd’hui, 100 millions de tonnes d’ammoniac sont produits selon son procédé et si nous pouvons tous bouffer ou presque, c’est incontestablement grâce à lui. (Le procédé s’appelle Haber-Bosch et pas juste Haber, du nom de Carl Bosch, l’ingénieur qui a permis son industrialisation.) Cela vaut la peine de s’arrêter deux minutes sur Fritz Haber. Si d’un côté il a permis de nourrir des milliards de personnes, dont vous et moi, et qu’on a envie de lui dire merci, on n’a pas forcément envie de le serrer dans nos bras non plus. Au moment où il recevait son Prix Nobel en 1918 pour son fameux procédé, il était également poursuivi par les autorités américaines pour crimes de guerre. En effet, son invention lui a également permis de mettre au point les premiers gaz de combat, le chlore gazeux en l’occurrence. Et on sait qu’il prenait plaisir à regarder mourir les jeunes soldats d’en face, qui se noyaient littéralement sous ses yeux en respirant le gaz qu’il avait mis au point. Il supervisait personnellement les agonies et s’en réjouissait, au nom des victoires de la patrie. Bref… Si vous voulez en savoir plus, je vous invite à écouter l’épisode du 9 janvier dernier du formidable podcast Radiolab, qui traite justement de cet insoluble dilemme éthique. Mais revenons à nos moutons… Si tout le monde il est beau tout le monde (ou presque) il est nourri grâce au génial procédé de l’infâme Fritz, alors où est le problème? Ou plutôt les problèmes? Car j’en vois au moins quatre: Le premier problème, c’est que tout le monde n’est pas nourri justement. Le deuxième, c’est que l’agriculture actuelle n’est pas durable: nous ne pourrons pas continuer comme cela éternellement, il y a des limites à l’intensification et il semble que nous les avons allègrement dépassées. Le troisième, c’est qu’il n’y a plus de nouvelles surfaces disponibles pour l’agriculture, il y a aussi des limites à l’expansion. Enfin, le dernier c’est que la demande va croissant alors que les filières sont déjà saturées. En sortant de la pauvreté, les Indiens et les Chinois ont des aspirations alimentaires proches des nôtres, ce qui est totalement légitime, mais qui va nécessiter soit de nouveaux miracles technologiques soit une révision fondamentale de nos régimes alimentaires. On l’a vu, l’impact environnemental de la consommation de viande plutôt que de pommes de terres est juste énorme. Nous verrons la semaine prochaine quelles pourraient être les solutions à cette équation a prioriimpossible, mais aujourd’hui, j’aimerais que l’on creuse un peu l’un des aspects que je viens d’énumérer: l’agriculture actuelle n’est pas durable. En quoi n’est-elle pas durable?
Les impacts environnementaux du modèle actuel
Certains impacts environnementaux de l’agriculture sont dus à son expansion (lorsque, par exemple, on remplace des écosystèmes naturels par des champs de céréales ou des pâtures), et d’autres impacts sont liés à son intensification (lorsque les terrains agricoles sont gérés de manière plus productive, via des méthodes d’irrigation, des engrais, des biocides et la mécanisation).
L’expansion
L’expansion agricole a des impacts sérieux sur les écosystèmes, la biodiversité, les émissions carbone et la qualité des sols. De fait, au niveau planétaire, l’agriculture a déjà converti 70% des prairies, 50% de la savanne, 45% de la forêt tempérée décidue (c’est à dire du biome tempéré peuplé de très grands arbres aux feuilles caduques. Ce type de biome est aujourd’hui localisé principalement en Asie de l’Est, dans une grande partie de l’Europe, et en Amérique du Nord). L’agriculture aujourd’hui poursuit principalement son expansion dans les tropiques, où on estime que 80% des nouvelles terres cultivées remplacent des forêts, ce qui est plutôt inquiétant dans la mesure où les forêts tropicales constituent un riche réservoir de biodiversité et d’écosystèmes-clé. La destruction des forêts tropicales est aussi une source importante d’émission de gaz à effets de serre et on estime que cela produit quelque 1.1 x 1015 grammes de carbone par année, soit 12% des émissions de CO2 par l’homme (ou émissions anthropogéniques).
L’intensification
L’intensification a augmenté de manière spectaculaire au cours des dernières décennies. De manière bien plus importante encore que l’expansion. C’est elle qui est responsable de l’augmentation incroyable des rendements. Au cours des seules 50 dernières années, les surfaces cultivables irriguées ont doublé et l’usage d’engrais a augmenté de 500% (plus de 800% pour le seul azote). L’intensification est également responsable de la dégradation de l’eau potable dans de nombreuses régions, et d’une augmentation globale de la pollution. Ici, ce qui est particulièrement inquiétant, c’est que 70% de l’eau douce exploitée par l’homme l’est à des fins agricoles et dédiée à l’irrigation des cultures. L’utilisation d’engrais, l’application de fumier et la culture de légumineuses (qui acidifient la terre en y fixant l’azote) ont complètement bouleversé les cycles globaux de l’azote et du phospore, avec des conséquences terribles sur la qualité de l’eau, sur les écosystèmes aquatiques et les pêcheries marines. Enfin, aussi bien l’expansion que l’intensification contribuent de manière importante au réchauffement climatique. L’agriculture est responsable de 30 à 35% des émissions de gaz à effet de serre, essentiellement en raison de 1) la déforestation tropicale, 2) des émissions de méthane par le bétail et la culture du riz et 3) par les émissions de protoxyde d’azote émanant des terres fertilisées. Il y aurait pas mal de choses à dire encore sur la surpêche, par exemple, l’utilisation des pesticides ou encore les élevages hyper intensifs, comme les élevages de crevettes qui détruisent tout, très durablement, sur leur passage, ou pire encore, de la demande croissante en biocarburants qui met directement en concurrence les 4×4 américains avec les estomacs mexicains… Mais bon, on ne peut pas parler de tout et le tableau est assez noir comme ça. Mon intention n’était pas de donner dans l’alarmisme, on va essayer de se calmer un peu Si, tiens, à la réflexion… Quand même un mot sur les pesticides issu d’un rapport d’expertise intitulé “Pesticides, agriculture et environnement. Réduire l’utilisation des pesticides et en limiter les impacts environnementaux” rédigé en 2005 par un collectif d’experts de l’INRA et du Cemagref, renommé Irsteadepuis lors.
| Année | 1999 | 2000 | 2001 | 2002 | 2003 | 2004 | Evolution 2001/2004 |
| Herbicides | 42 462 | 30 845 | 32 121 | 28 780 | 24 510 | 26 102 | -19% |
| Fongicides dont cuivre et soufre | 63 021 31 628 | 52 834 31 360 | 54 130 31 692 | 44 444 22 382 | 39 317 20 973 | 37 174 18 755 | -31% -41% |
| Insecticides | 3 612 | 3 103 | 2 488 | 2 316 | 2 223 | 2 469 | -1% |
| Divers | 11 407 | 7 911 | 10 896 | 8 009 | 8 480 | 10 360 | -5% |
| Total (hors cuivre et soufre) | 88 874 | 63 333 | 67 943 | 61 167 | 53 557 | 57 350 | -16% |
| Total | 120 502 | 94 693 | 99 635 | 83 549 | 74 530 | 76 105 | -24% |
En résumé: 24% de réduction de l’utilisation des pesticides en 5 ans sans baisse de rendements. Voilà enfin une bonne nouvelle Mieux, le rapport parle également de l’expérience danoise: ce pays a commencé à réduire son usage de pesticides en 1986 déjà. Après 20 ans, l’opération est un succès: diminution de 50% de l’utilisation des pesticides sans baisse de rendements. Comme quoi des politiques d’encouragement cohérentes peuvent parfois faire des miracles!
Et 9 milliards d’humains?
Je me suis demandé d’où pouvait bien sortir ce chiffre de 9 milliards d’humains en 2050… C’est le département des affaires économiques et sociales de l’ONU qui l’a produit. La plupart des analystes et prospectivistes ont travaillé avec la révision de 2006 du rapport. Le rapport a été encore révisé en 2010 et rendu public en 2011. Il s’appuie sur deux scénarios:
- La variante haute par une fécondité qui n’est supérieure que d’ « un demi-enfant » à celle de la variante moyenne. Cette variante aboutit à une population mondiale de 10,6 milliards en 2050 et 15,8 milliards en 2100.
- La variante basse aboutit, elle, à une population mondiale de 8,1 milliards en 2050, mais qui déclinerait ensuite jusqu’à 6.2 milliards en 2100.
La projection utilisée est la variante intermédiaire ou moyenne qui table sur 9 milliards d’habitants sur Terre en 2050. Ça pourrait être plus, ça pourrait être moins. Je ne crois pas qu’on ait pris en compte par exemple un risque de nouvelle épidémie par exemple (le rapport est un gros pavé et j’ai eu la flemme )… Si une bonne âme se dévoue, je suis preneur Enfin… Quel que soit le scénario, il est indéniable que nous sommes de plus en plus nombreux sur la planète et qu’il va falloir trouver des solutions, rapidement pour nourrir tout le monde de manière intelligente et durable. C’est ce que nous verrons la semaine prochaine. Il y a beaucoup de bonnes idées, et des moins bonnes aussi. Nous parlerons bio, agriculture intégrée et verrons ce que proposent les scientifiques.
Podcast Science 73 - Le transhumanisme [ 1:35:54 | 87.83 MB ] Play Now | Play in Popup | Download (1863)Le dossier de la semaine
Cette semaine, David, alias Xilrian, du Podcast Alife Vie Artificielle nous parle de transhumanisme et de posthumanisme.
Quelques petits liens
Notamment ceux de Pierre Kerner
- sur l’expérience de vers nématodes artificiels: http://www.ppws.vt.edu/~sforza/nematode.html
- sur les cellules souches HeLa: http://www.biopsci.com/2009/01/20/henrietta-lacks-du-cancer-a-limmortalite/ et Radiolab: http://www.radiolab.org/2010/may/17/henriettas-tumor/ (et the Guardian: http://www.guardian.co.uk/science/blog/audio/2010/jun/21/science-weekly-podcast-henrietta-lacks-rebecca-skloot)
Pour les plus parisiens les plus rapides: RDV demain jeudi 16 février à la Taverne du Croissant, 146 rue Montmartre dans le 2e pour le 13e apéro du grand mix sciences & web où Pierre, justement, nous parlera de son projet Strip Science.
http://www.legrandmix.net/apero-sciences-web-13/
Podcast Science y envoie sa petite délégation (Franck et Alan), venez nombreux!
La quote de la semaine
By Ln:
Le principe de l’évolution est beaucoup plus rapide en informatique que chez le bipède. Jean Dion, Journaliste québecois
Rendez-vous la semaine prochain avec Nicotupe, qui nous parlera de l’infini en mathématiques!
Podcast Science 70 - Solaire cherche futur [ 1:00:21 | 55.28 MB ] Play Now | Play in Popup | Download (2235)Un mème circule dans les petits milieux de la promotion des énergies renouvelables. Vous l’avez sans doute déjà entendu: “Le soleil fournit à la Terre assez d’énergie en une minute pour couvrir les besoins énergétiques d’une année. En une journée, le soleil nous fournit de quoi tenir plus de 27 ans.” Je me suis acharné pendant plus d’une heure à tenter de trouver l’origine de la citation (qui n’est jamais mentionnée nulle part) afin de remonter sur une source académique digne de ce nom avant de partager cette avec vous cette comparaison spectaculaire. Et j’ai fini par trouver quelque chose d’approchant. En fait, ce n’est pas en une minute que le soleil nous fournit toute cette énergie, mais en 90! La citation correcte est
In 90 minutes, enough sunlight strikes the earth to provide the entire planet’s energy needs for one year.
En 90 minutes, la quantité de lumière du soleil qui frappe la Terre suffit à satisfaire les besoins de la planète pour une année entière.
C’est l’Agence Internationale de l’Energie qui l’indique dans une étude publiée en décembre 2011 sur l’énergie solaire et ses perspectives.
Ce mème n’est pas la seule information erronée qu’on peut lire sur l’Internet quand on recherche des informations sérieuses concernant les énergies renouvelables. Les militants d’un bord comme de l’autre ne sont pas très regardants quant aux sources, c’est assez effrayant. Honnêtement, jai eu un mal fou à monter ce dossier en vérifiant toutes mes sources, ça m’a pris 3 fois plus de temps que d’habitude.
Pour en revenir à notre petite citation en version erronée ou corrigée, ce que j’en retiens, c’est que le soleil nous fournit une énergie phénoménale et gratuitement par dessus le marché! On a l’impression qu’il n’y a qu’à la collecter pour que tous nos problèmes d’approvisionnement d’énergie (et les conflits qui en découlent!) soient résolus.
Les plantes tirent l’essentiel de leur énergie du soleil, via la photosynthèse. Ne pourrions-nous pas être aussi malins qu’elles et en faire autant?
Est-ce vraiment si simple?
Dans ce dossier, nous allons commencer par poser quelques fondamentaux. Qu’est-ce que le photovoltaïque, comment ça marche. Quel est le mécanisme qui permet de prendre en entrée les photons de la lumière du soleil et produire en sortie des électrons prêts à recharger nos indispensables gadgets? Nous essaierons de comprendre les limitations de la technologie des cellules photovoltaïques – qu’on trouve dans les panneaux solaires – et ainsi comprendre pourquoi nous n’en voyons pas partout. Si le soleil nous envoie effectivement autant d’énergie, pourquoi ne pas recouvrir les zones inhabitées du Sahara de panneaux solaires? Et pourquoi pas carrément des centrales solaires spatiales, pour bénéficier d’un ensoleillement 24 heures sur 24? Finalement, nous nous intéresserons à l’avenir de cette technologie. Les panneaux doivent-ils nécessairement être noirs, rigides, lourds et moches ou les cellules de 2e et 3e génération – qui sortent essentiellement des centres de recherche suisses – promettent-elles autre chose?
Commençons donc par les fondamentaux:
L’effet photovoltaïque
Le phénomène physico-chimique qui a permis l’émergence de cette technologie s’appelle l’effet photovoltaïque. C’est un phénomène très proche de l’effet photoélectrique, observé pour la première fois en 1838 par Antoine-César Becquerel et son fils Alexandre-Edmond, (respectivement grand-père et père d’Henri Becquerel, co-découvreur de la radioactivité aux côtés de Pierre et Marie Curie). Les Becquerel (grand-père et père) s’amusaient à observer le comportement électrique d’électrodes immergées dans un liquide et se sont rendus compte que ce comportement était modifié en présence d’un éclairage. Certains métaux émettaient des électrons lorsqu’ils étaient soumis à la lumière, mais cela ne fonctionnait qu’à certaines fréquences, à partir d’un certain seuil. Ce qui était inexplicable avec les connaissances en physique de l’époque. C’est Albert Einstein qui fut le premier à comprendre le phénomène en remettant fondamentalement en question la lumière. Il a formulé l’hypothèse que le rayonnement électromagnétique était fait de grains de lumières porteurs d’énergie. Ces grains d’énergie, on les a rapidement rebaptisés photons et c’est d’ailleurs pour ces travaux sur la nature de la lumière et l’explication du phénomène photoélectrique qu’Einstein a reçu le prix Nobel de physique en 1921 (et pas pour ses deux théories de la relativité qui ont changé la face du monde à plus d’un titre).
Pour en revenir à nos définitions, l’effet photoélectrique, c’est donc l’émission spontanée d’électrons par un métal lorsque celui-ci est exposé à la lumière ou à un autre rayonnement électromagnétique de fréquence élevée. Concrètement, on s’en sert essentiellement pour des détecteurs, des capteurs vidéo et des systèmes de vision nocturne.
L’effet photovoltaïque est un peu différent, si on en croit notre ami wiki, “L’effet photovoltaïque est obtenu par absorption des photons dans un matériau semi-conducteur qui génère alors des paires électrons-trous (…) créant une tension ou une courant électrique.” Pas super parlant a priori, mais on va décrypter tout ça dans un instant.
La différence entre les deux phénomènes, c’est que dans l’effet photovoltaïque, l’électron passe à travers plusieurs bandes du semi-conducteur où il va accumuler de la tension entre deux électrodes. Les électrodes fournissent un courant électrique continu, directement exploitable pour recharger nos très chers et indispensables téléphones portables.
La cellule photovoltaïque
De l’effet photovoltaïque à la cellule, il n’y a qu’un pas, ou plutôt, deux couches
Si on prend une plaquette de silicium et qu’on l’expose à la lumière, celle-ci va naturellement libérer quelques électrons. Mais bon, à l’air libre, comme ça, les électrons ne nous sont pas d’une grande utilité… Pour exploiter l’énergie solaire, on prend une première couche de silicium, on la dope au phosphore. Elle se retrouve subitement bourrée d’électrons. Notre morceau de silicium devient un semi-conducteur de type “N”, N pour négatif. On prend une seconde couche de silicium, qu’on dope cette fois avec du bore. Elle se retrouve subitement en déficit d’électrons, pleine de trous. Notre deuxième morceau de silicium devient un semi-conducteur de type “P”. P pour… ? Positif bien sûr!
En gros, le coeur d’une cellule photovoltaïque n’est constitué que de ces deux couches de silicium. Excités par les photons, les électrons trop nombreux d’un côté et les trous d’électrons trop nombreux de l’autre n’auront qu’une idée en tête: rétablir l’équilibre en se promenant allègrement entre les deux couches. En plaçant judicieusement un conducteur entre les deux, on récupère le courant électrique, le tour est joué, l’iphone est rechargé, on peut appeler pour dire qu’on est en retard pour le dîner, les inquiétudes retombent, tout le monde est heureux.
Une petite digression, pour souffler un peu… Silicium en français, se dit silicon (sans “e”) en anglais. La Silicon Valley, c’est la vallée du silicium et pas du silicone (qui est un polymère contenant du silicium.)
Les limitations physiques
On améliore sans cesse le rendement des cellules photovoltaïques mais il y a une limite. Elle porte même un nom, c’est la limite de Shockley-Queisser du nom de William Shockley et Hans Queisser qui l’ont calculée en 1961. En gros, le nombre d’électrons qui peut passer dans une jonction P-N est limité. Et l’efficacité d’une cellule solaire de ce type ne peut pas dépasser 33.7% (on pourrait atteindre 86%, mais il faudrait que les rayons soient préalablement compactés au moyen d’un système optique). On atteint gentiment cette limite: si les cellules qu’on trouve sur le marché plafonnent en moyenne à 14-19% d’efficacité, on sait produire en laboratoire des cellules qui atteignent un rendement de 25% (plus très loin des 33.7, donc). Et pour les cellules qui ont plusieurs jonctions P-N, on arrive à plus de 42%.
La puissance-crête et l’emplacement idéal
Quand on parle de rendement, ou d’efficacité, ce qu’on cherche à représenter, c’est la proportion d’énergie reçue qu’on arrive à transformer. Si les rayons du soleil émettent une puissance de 1000 watts par mètre carré par exemple, des panneaux solaires dont la “puissance-crête” est de 15% parviendront à produire 150 watts par mètre carré au meilleur de la journée.
C’est d’ailleurs essentiellement pour optimiser le rendement qu’on place les panneaux solaires sur les toits uniquement et pas sur les trottoirs de nos villes par exemple. Un immense merci à Lucile qui m’a donné un coup de main sur cette partie du dossier et que j’ai le plaisir de citer ici :
Il existe diverses raisons pour lesquelles on privilégie l’installation de panneaux solaires sur les toits.
- Raison pratique : élevée sur un toit, une installation photovoltaïque n’empiète pas sur l’espace vital;
- Raison esthétique : les panneaux solaires sont plus discrets à cet emplacement;
- Raison technique (la principale) : cette position permet d’optimiser le rendement des cellules photovoltaïques
Le rendement d’un panneau solaire varie en fonction de la puissance des cellules mais également selon son exposition aux rayons du soleil. Il est donc primordial avant d’installer une telle structure sur son toit, d’évaluer l’emplacement au niveau duquel le panneau solaire bénéficie d’un maximum de rayons du soleil.
L’exposition du panneau se calcule grâce à l’angle d’incidence. Cet angle est formé par les rayons du soleil et le plan du panneau. Pour exploiter au mieux la ressource solaire, l’angle d’incidence doit être le plus proche possible de 90°. Et pour arriver à un angle d’incidence optimal de 90° il faut respecter les paramètres suivants :
- Une orientation du panneau vers le sud
- Une inclinaison du panneau de 15° à 50° (30° étant l’idéal) par rapport à l’horizontale
De plus, cette inclinaison permet d’éviter l’encrassement du panneau photovoltaïque (ce qui réduirait la production d’électricité).
http://www.tpepanneauxsolaires.fr/rentabilite.html#rec
http://www.energies-nouvelles.net/guide-rendement-photovoltaique-14.html
Les autres limitations
Il y a quelque limitations, mais bon. La lumière du soleil est gratuite et constitue une manne intarissable, en tout cas pour les 5 prochains milliards d’années. D’ailleurs, il est intéressant de relever que, à part le nucléaire, la géothermie et les centrales marémotrices (moulins à marées), pratiquement toutes les autres énergies sont plus ou moins directement issues du soleil. Même le pétrole et le gaz; quand on remonte la filière jusqu’aux origines, sont une forme de stockage de l’énergie du soleil (le soleil a permis la production des composants organiques qui les constituent à un moment ou un autre).
Pourquoi ne tapons-nous pas davantage dans cette source formidable d’énergie?
Et bien parce si la lumière du soleil est (encore?) gratuite, la fabrication des panneaux solaires, leur installation, la transformation et le transport du courant ont un coût. Un coût pas tout à fait négligeable, même s’il on constate une nette baisse depuis que la Chine domine la production des cellules photovoltaïques (selon un rapport de Bloomberg Energy Finance de 2010, les coûts de production des panneaux, pour une puissance égale en watts ou en mégawatts, a chuté de 50% entre fin 2008 et 2009) (Rapport, pdf, 3.6Mo) .
Sur le prix comparé du kilowatt heure d’électricité produite via des installations solaires par rapport aux autres filières, les sources que j’ai pu trouver varient grandement selon qu’elles émanent de partisans du nucléaire, de promoteurs des énergies renouvelables, de fabricants de cellules ou de vendeurs de panneaux. (C’est tout le drame de la préparation de ce dossier!) Tantôt, on prend ou non en compte les compensations carbone des centrales à charbon et le coût du démontage des centrales nucléaires, tantôt pas. Et si on arrivait à se mettre d’accord sur une méthodologie, il faudrait encore prendre en compte les énormes variations régionales: amortir son installation solaire prend forcément plus de temps sous un le ciel britannique qu’australien par exemple, ce qui influe sur le prix de revient du kilowatt/heure. Devant ces difficultés, je préfère renoncer à une comparaison plutôt que raconter n’importe quoi (en gros, selon la perspective, le kw photovoltaïque est entre deux fois moins cher et trois fois plus cher que le nucléaire). No comment.
Par contre, sur un marché donné, la comparaison du prix de l’électricité photovoltaïque avec le prix du courant du réseau est une indication intéressante. Selon un récent rapport de Bloomberg Energy Finance, (juin 2011), la chute vertigineuse des prix de fabrication des panneaux de ces dernières années permet désormais aux installations domestiques, dans les régions bien ensoleillées, d’atteindre la parité par rapport au prix du réseau (20 cents américains par kWh pour le solaire vs 20-25 cents pour le courant du réseau). Et selon le Guardian, qui cite une étude Ernst & Young (malheureusement plus en ligne), le prix des installations va encore baisser de manière significative d’ici 2013 (moitié du prix de 2009), et compte tenu de plein d’autres critères économiques encore (je vous laisserai le soin de lire l’article), dans dix ans, il sera définitivement plus intéressant pour les gros consommateurs de se tourner vers ce type d’installation plutôt que vers les sources traditionnelles d’approvisionnement électrique.
Une énergie vraiment propre?
On peut se poser la question de l’impact environnemental de la production des panneaux solaires. Ils ne tombent pas du ciel, il faut les fabriquer et cela demande de l’énergie et des matériaux plus ou moins polluants. Là aussi, on entend tout et son contraire sur Internet. Heureusement, il y a de temps en temps une publication scientifique contenant des informations vérifiées, j’ai notamment trouvé une étude de chercheurs de New-York et des Pays-Bas qui, en gros, démontre que le cycle de vie complet des panneaux photovoltaïques – même de 1e génération – est l’un des plus propres en comparaison avec toutes les autres technologies de production d’électricité. Les cellules fines – dites de 2e génération – sont plus propres encore. En fouillant un peu plus loin, je me suis rendu compte que le souci n’est pas tellement du côté de la fabrication des cellules, mais plutôt dans le transport et la fin de vie des panneaux. Sur le transport d’abord: les panneaux solaires viennent essentiellement d’Asie (en 2010, les 2/3 de la production mondiale se partageaient entre la Chine, Taiwan et le Japon. La Chine a quintuplé sa production entre 2007 et 2010 pour devenir le n° 1 mondial, loin devant tout le monde, et ce n’est pas fini car la Chine qui avait doublé ses objectifs “solaires” pour 2015 après Fukushima vient de les augmenter de 50% encore fin 2011, les portant à 15GW), bon ceci dit, les panneaux solaires sont également essentiellement consommés en Asie. La Chine seule détenait près de 50% du marché en 2010 déjà et ce n’est pas près de baisser! Ça, donc, c’était pour le transport. Sur l’élimination des panneaux solaires maintenant: jusqu’à récemment, rien n’était organisé – ni par les industriels ni par les autorités – pour la collecte et le recyclage des panneaux solaires. Selon “Usine Nouvelle” (si, si… Sorry…), en Europe en 2010, l’industrie photovoltaïque générait moins de 6’000 tonnes de déchets. Mais avec une croissance de 35% par année en moyenne, et compte tenu de l’espérance de vie moyenne de 25 ans des panneaux, quelque 130 000 tonnes sont attendues en 2030, ce qui peut commencer à devient un souci. Mais bon, il y a un marché pour la récupération du silicium et l’industrie allemande est en train de donner le “la” de la filière du recyclage. Côté français, une réglementation exige depuis le 1er janvier 2012 que tous les aspects du cycle de vie soient pris en compte avant installation.
Pour conclure sur les aspects environnementaux, j’ai trouvé une étude étude (pdf, 339 Ko) du laboratoire national pour l’énergie renouvelable, aux Etats-Unis commandée par le département américain de l’énergie et basé sur des recherches indépendantes néerlandaise et japonaise. Elle indique que le “payback”, en anglais, soit le retour sur l’investissement énergétique est atteint après 1 an pour les meilleures cellules (celles de 2e génération, nous allons voir ça dans un instant) et de 4 ans pour les cellules de 1e génération. En gros, il faut entre 1 et 4 ans aux panneaux solaires pour “rembourser” toute l’énergie nécessaire à leur production, toutes étapes du processus confondues, ce qui est particulièrement intéressant quand on sait que les panneaux ont une espérance de vie de 30 ans environ.
Et pourquoi pas une centrale solaire dans le Sahara?
Un des problèmes, c’est qu’on ne consomme pas toujours l’énergie là où le soleil brille. Prenons la vieille idée de recouvrir les zones inhabitées du Sahara de panneaux solaires. Vieille car elle a été évoquée la première fois par Franck Shuman, un inventeur américain, en 1913. Il a d’ailleurs créé la première centrale thermique solaire en Egypte à cette époque-là (1912-1913), un vrai fou. L’idée est régulièrement classée puis ressortie des tiroirs. Séduisante sur le papier, elle n’a encore jamais mise en pratique pour plusieurs raisons:
- Transporter l’énergie a un coût. Les pertes se limiteraient à quelque 3% par 1’000 kilomètres après conversion en courant alternatif à haute tension. Après 4’000 kilomètres traversés depuis le Sahara, on n’aurait donc paumé 12% du courant ainsi généré;
- Le soleil ne brille que 12 heures par jour au maximum à l’équateur, on aurait quand même un problème la nuit, et c’est là que l’éclairage peut être utile…
- Les panneaux solaires sahariens seraient soumis à des conditions extrêmes. On pense tout de suit aux tempêtes de sable, mais le problème n° 1 serait la chaleur. Pour éviter d’endommager les panneaux solaires, il faudrait les refroidir… Avec de l’eau! On commence à comprendre les soucis
- Et ce n’est pas tout! Le coût n’est pas négligeable. La fondation Desertec qui cherche à mettre en place des solutions de ce type estime que, pour le Sahara, ça coûterait la bagatelle de 500 milliards de dollars;
- Le dernier problème à mon avis, qui ne serait pas des moindres, serait la question du pipeline. On le voit avec les oléoducs et les gazoducs, ils constituent un enjeu géostratégique majeur. Pourquoi en irait-il différemment avec des lignes à haute tension si couper un seul fil permettait de faire la pluie et le beau temps sur la politique internationale?
Dans ce cas, pourquoi pas voir encore plus grand avec une centrale solaire orbitale ?
- Un rayonnement beaucoup plus intensif que sur Terre: hors atmosphère, l’efficacité de la collecte d’énergie serait à 144% du maximum obtenu sur Terre;
- 24 heures d’ensoleillement par jour toute l’année au lieu de 12 en moyenne sur Terre;
- Elimination des problèmes liés à la météo;
- Pas d’interférence avec les plantes et les animaux;
- Transmission possible à différents points de collecte sur Terre, pas forcément toujours le même.
- Acheminer tout cela dans l’espace; les coûts financiers et écologiques des lancements sont exorbitants. J’ai trouvé une simulation intéressante sur la version anglaise de wikipédia:
Pour donner une idée du problème, en admettant que la masse d’un panneau solaire soit de quelque 20 kg par kilowatt (sans compter la structure, l’antenne, les miroirs), une station de 4 GW pèserait quelque 80’000 tonnes. Des conceptions hyper légères pourraient peut-être optimiser tout cela d’un facteur 20. Admettons: 4’000 tonnes pour une station d’une capacité de 4 GW. Il faudrait entre 40 et 150 fusées pour envoyer le matériel en orbite basse où d’autres fusées plus légères prendraient le relais pour les placer en orbite géostationnaire. Ce processus seul coûterait déjà 11 milliards de dollars pour la conception légère, 320 milliards pour la conception classique. Pour 4 GW. En comparaison, les centrales nucléaires ou à charbon reviennent à 3 à 6 milliards par GW (sans inclure les coûts cachés liés à ces centrales)
S’il faut attendre l’ascenseur spatial pour régler le problème, on peut encore rigoler quelques années
- Entretenir l’installation (soumise à des rayonnements violents, à des pluies d’astéroïdes, bref à tout ce dont nous sommes bien protégés sur la Terre ferme);
- Et surtout… Transmettre l’énergie. Ce serait une grande première! Aujourd’hui, qu’on opte pour le laser ou les micro-ondes, on ne sait transmettre de l’énergie que sur quelques kilomètres, avec des pertes importantes.
L’avenir du photovoltaïque
L’avenir du photovoltaïque est peut-être en orbite, mais il est peut-être plus proche de nous. Peut-être dans les centrales solaires thermodynamiques. C’est une approche relativement nouvelle qui consiste à collecter indirectement la lumière du soleil après l’avoir concentrée avec des miroirs. Contrairement aux cellules photovoltaïques, les miroirs ne coûtent pratiquement rien à fabriquer. On obtient de meilleurs résultats sans augmenter le nombre de cellules, c’est plutôt intéressant.
L’avenir se situe peut-être aussi plus près de nous encore, dans nos vêtements ou nos rideaux… En effet, les panneaux solaires ne sont plus condamnés à être noirs, moches et rigides. Enfin, noirs, c’est quand même recommandé… Car c’est la couleur qui absorbe le plus de photons, ce serait dommage de s’en priver.
Les cellules de 2e génération
On appelle les cellules de 2e génération les cellules à couches minces. Elles sont une évolution des cellules de 1e génération: réalisées avec du silicium mais en couches extrêmement fines. Elles peuvent aussi être réalisées avec autre chose que du silicium, du tellurure de cadmium par exemple. La technologie est mûre mais elle ne cesse d’être optimisée. On sait maintenant produire des cellules à nano-structures qui ne dépassent pas les quelques centaines de microns d’épaisseur. Elles présentent deux avantages et un inconvénient par rapport aux cellules de 1e génération: elles sont nettement moins chères à produire (car ne contiennent que très peu de matière première) et esthétiquement beaucoup plus intéressantes, car elles peuvent être installées sur des substrats souples plutôt que sur du verre. Certaines entreprises les conditionnent en nattes assez géniales pour voyager dans les zones reculées; vous les enroulez dans votre sac à dos pendant les déplacements et vous les disposez au soleil pendant les pauses pour recharger les batteries et faire bouillir l’eau du thé. Ça, c’est pour les avantages. Au niveau des inconvénients, les rendements sont encore nettement moins bons. Les cellules de ce type qu’on trouve dans le commerce atteignent des rendements de l’ordre de 9%. Mais ce n’est pas fini, la recherche continue. Les prototypes atteignent 13%. Et en laboratoire, on arrive à des rendements de 20%. Le fer de la lance de la recherche dans le domaine est un laboratoire suisse, le PV-Lab de l’EPFL, dirigé par Christophe Ballif et basé à Neuchâtel en Suisse. Le laboratoire repousse sans arrêt les limites de la technologie. Les chercheurs qui y travaillent viennent par exemple, en décembre dernier, en partenariat avec la R&D d’un industriel, d’atteindre un nouveau seuil dans l’efficacité pour cette technologie en atteignant un rendement de 21%.
Les cellules de 3e génération
Encore plus intéressantes puisqu’elles ont réussi à se débarrasser du silicium et la jonction P-N (et donc de la fameuse limite de Schockley-Queisser). Là, on a essentiellement 3 approches:
- les cellules Grätzel, du nom de leur génial inventeur, le Professeur Michaël Grätzel, de l’EPFL. Ces cellules à pigment photosensible s’inspirent de la photosynthèse, et, même si leur rendement est encore relativement faible (12.3% aux dernières nouvelles), il ne cesse de grimper et pourrait théoriquement atteindre 30%. La cellule n’étant composée que de matériaux low-tech qui ne coûtent rien ou presque à produire, son ratio efficacité/coût bat à plates-coutures celui des cellules en silicium.
- en Suisse encore, à l’EMPA, cette fois, nous avons le professeur Ayodhya Tiwari dont l’équipe a pulvérisé les records l’année dernière avec les cellules CIGS. Ce sont des cellules à couches minces à base de cuivre, d’indium de gallium et de (di)selenide, d’où leur nom. Ces cellules atteignent le rendement hallucinant de 18.7%, les fabricants de panneaux en silicium ont du souci à se faire
- enfin, en Suisse encore, nous avons également le professeur Nüesch qui dirige à l’EMPA également, près de Zürich le laboratoire de polymères fonctionnels. Ses travaux portent sur des cellules organiques. Non seulement, elles se passent de silicium, mais elles se passent carrément du panneau solaire! A partir de là, tout peut devenir solaire: vêtements, écrans souples, stores… Encore assez éloignées du marché leur rendement est assez modeste (quelque 5%) mais l’approche est prometteuse!
Pour conclure…
On aurait pu parler des politiques d’encouragement des énergies renouvelables et de mille choses encore. Mais il aurait fallu faire pour cela un deuxième dossier. Avant de conclure, je voudrais juste mettre un peu les choses en perspective: nous avons parlé du photovoltaïque, mais finalement que représente-t-il en proportion de l’énergie produite et consommée sur Terre? L’agence internationale de l’énergie estime dans un récent rapport (pdf en anglais 2.6Mo) que le photovoltaïque pourrait fournir 5% de l’électricité globalement consommée en 2030 et jusqu’à 11% en 2050. OK, mais aujourd’hui, on en est où?
Une fois encore, ça se gâte pour trouver les chiffres: ceux que l’AIE fournit sur son site web datent de 2007. Ceux de Wikipédia proviennent des stats de BP (pdf) et ne sont pas à jour non plus. Du coup, j’ai renoncé au monde et je me suis rabattu sur les chiffres français (pdf, 922 ko). Un pays comme un autre, en somme… Ce sont les chiffres pour 2010. Et l’intro du rapport nous rapidement la perspective: “Le photovoltaïque triple, mais demeure marginal”. Et effectivement si on regarde la structure de la production totale brute d’électricité en France, le photovoltaïque est beau dernier dans le tableau pour 2010:
Photovoltaïque: 0.1% (ce qui est quand même nettement mieux que les 0.0% pour 2009
Eolien: 1.7%
Thermique classique: 11%
Hydraulique: 11.9%
Nucléaire: 75,3%
Ressources
Une vidéo très sympa de Sci-show que j’ai trouvée pendant la rédaction du dossier. En anglais, excellente présentation, super bien construit, mais attention, à mon avis, toutes les sources n’ont pas été scrupuleusement vérifiées.
Un vieux problème enfin réglé!
Nous sommes heureux de vous annoncer qu’à partir de maintenant, vous trouvez tous les épisodes de Podcast Science dans iTunes, y compris les tous premiers.
Pas que dans iTunes d’ailleurs: ça marche dans tous les agrégateurs de podcasts.
Note pour les geeks: si jamais vous devez un jour contourner pour une catégorie donnée la limitation du nombre de posts par feed sous WordPress, contactez-moi, c’est finalement assez simple.
Merci de votre patience pendant toute la période où le feed n’était pas disponible.
Podcast Science 60 - Les conditions chimiques nécessaires à la vie [ 56:40 | 51.9 MB ] Play Now | Play in Popup | Download (2410)Le dossier de la semaine
- Les conditions chimiques nécessaires à la vie par Mathieu (avec interlude sur l’expérience de Miller par Alan)
L’invité de la semaine
- Jean-Michel Abrassart (du podcast Scepticisme Scientifique) nous parle de l’expérience radiophonique de la Guerre des Mondes, d’Orson Welles et de la panique qu’elle a déclenchée, ou pas. Disponible en version longue sur le blog de Jean-Michel (et dans son balado): http://pangolia.com/blog/?p=903
Retour sur les émissions précédentes
Planètes habitables
- Sonde / Rover Curiosity pour Mars: https://secure.wikimedia.org/wikipedia/fr/wiki/Mars_Science_Laboratory
- Wikipedia: Mars Science Laboratory (MSL) est une mission d’exploration de la planète Mars à l’aide d’une astromobile (rover baptisé Curiosity) développée par le centre JPL de l’agence spatiale américaine de la NASA. La sonde spatiale doit être lancée en 25 novembre 2011 par une fusée Atlas V. va rechercher des traces de vie, analyser la composition minéralogique, étudier la géologie de la zone explorée et collecter des données sur la météorologie et les radiations qui atteignent le sol de la planète. La durée de la mission est fixée initialement à deux années terrestres et le rover est conçu pour parcourir 20 km.
- A signaler aussi que hier (mardi), la sonde Phobos-Grunt a été lancée à destination de Mars par la Russie. Cette mission spatiale russe a pour objectif d’étudier Phobos, un des 2 satellites naturels de la planète Mars et de ramener un échantillon de son sol. Cette sonde russe devrait arriver à destination en octobre 2012. Néanmoins aujourd’hui même, juste après son lancement, il semblerait que la sonde Fobos-Grunt soit restée attrapée en orbite (basse) autour de la Terre, ses moteurs qui devaient l’emmener vers Mars ne seraient pas allumés!
Voici un bon petit lien (Le Cosmographe) plein d’illustrations complémentaires et d’articles variés au sujet du mini système saturnien (Titan et Encelade en vedettes) : http://www.lecosmographe.com/blog/category/astronomie/systeme-solaire-exploration-spatiale/saturne/page/2/
Deux autres liens :
- Le premier concerne la présence d’eau (Sous différentes formes) sur les planètes telluriques du Système solaire et notamment la théorie de la photolyse + l’absorption du dioxygène résultant dans la croûte vénusienne : http://eauetplanetes.free.fr/Venus.htm
- Le second concerne la mission imminente d’un laboratoire d’exploration de la chimie martienne, Mars Science Laboratory autrement connu sous le nom de Mars Curiosity (Décollage prévu ce mois ci !!!) : http://www.nasa.gov/mission_pages/msl/index.html
Une dernière chose, Ganymede (Satellite Galiléen jovien) possèderait lui aussi une couche d’eau liquide sous sa surface glacée. Les planétologues européens trouvent plus intéressant l’exploration de ce satellite plutôt que l’exploration de Europe, car il est presque comparable à une planète tellurique, de par sa taille, son atmosphère ténue, son champ magnétique complexe, etc. (Galilei Galileo à découvert les 4 plus gros satellites joviens en observant leur alignement différent de part et d’autre de la géante gazeuse d’une période d’observation à l’autre) - http://fr.wikipedia.org/wiki/Jupiter_Ganymede_OrbiterJe me demande si, si on considère :
- Jupiter comme une étoile avortée (Composition proche mais masse insuffisante pour permettre une réaction nucléaire en chaine),
- Le Système jovien comme un mini système planétaire (Les lunes tournant autour à différentes distances, quatre d’entres elles étant relativement grandes et rondes, Ganymède pouvant notamment être considérée comme une planète tellurique…),
- Jupiter ne renvoyant pas de chaleur stellaire, ni de vent stellaire, mais produisant tout de même plus de chaleur qu’elle n’en reçoit et produisant un champ magnétique puissant et complexe à rapporter à sa relative proximité d’avec ses lunes,
- … je me demande donc s’il y a déjà eût des recherches pour envisager une zone habitable autour d’une géante gazeuse, même si cette dernière est, en tant que planète, en dehors de la zone habitable du système stellaire auquel elle appartient ?
Pour revenir sur la terminologie concernant Mars, la racine latine est Ares. Donc en français pour décrire la science de la planète Mars ça devrait être aresologie, eh bien non, elle se dit géologie martienne. Mais en anglais aresology existe
Vincent Lebreton: @Guillaume, contribution : On parle aussi d’ aréocroiseur pour un astéroïde croisant l’orbite martienne contre géocroiseur pour celle de la Terre…
Retour sur les neutrinos, suite
Guillaume Bonnot a retrouvé sa source:
Salut !
J’ai enfin retrouve le podcast ou il etait question de la supernova et des neutrinos qui sont arrivés avant les photons, et je dois avouer que j’avais super mal compris, et que effectivement les photons sont arrivés apres car ils ont ete retenus par l’explosion: http://bit.ly/ttGeEa (Ciel est Espace Radio: “Les neutrinos vont-ils plus vite que la lumière ? (2/2)”)
avec Michel Spiro Directeur de l’Institut national de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS
3eme minute :
“La supernova87A avec sa detection par les observatoires de neutrinos en 1987, ça voudrait dire que si certains neutrinos allaient plus vite que la vitesse de la lumiere, on aurait detecter une premiere bouffee avant de voir l’explosion optique de la super nova, c’est exact ?
Oui alors le miracle de la supernova de 1987A, ça a ete la confirmation incroyable de predictions qu’on avait des modeles de supernova, a savoir que les neutrinos devaient arriver un tout petit peu avant la lumiere parce que : ils voyagent en ligne droite alors que la lumiere met un certain temps pour pouvoir sortir de la supernova. Ils sont arrives pratiquement tous en meme temps, c’est le moment de l’implosion de la supernova. Ils sont arrives en quelques secondes, les uns a cote des autres (les trois especes). Tout avait l’air de bien coller, et meme a partir de la, on a pu dire que le masse des neutrinos devait etre tres petite parce que si la masse avait etre beaucoup plus grande, ils seraient arrives beaucoup plus tard. Si on applique le raisonnement d’Opera dans lequel ils iraient plus vite que la vitesse de la lumiere, ils auraient du arriver 1 an avant …”
Bon, j’en ai ecrit plus que ce qu’il fallait, mais en meme temps, je participe au debat : combien de temps les neutrinos auraient du arriver avant si ils allaient plus vite que la lumiere. En plus ce qui est bien, c’est que personne donne les memes chiffres
Mais ce qui nous intéresse c’est :
“les neutrinos devaient arriver un tout petit peu avant la lumiere parce que : ils voyagent en ligne droite alors que la lumiere met un certain temps pour pouvoir sortir de la supernova.”
Cela confirme bien le fait que la lumière soit partie après les neutrinos. Mais ce qui m’a induit en erreur, et qui me gène encore c’est bien le :
“ils voyagent en ligne droite ALORS QUE”
Sous entendu, pas la lumière. Et ce ALORS QUE, il n’a juste pas sa place dans la phrase.
Quelle est l’utilité d’opposer le fait que les neutrinos voyagent en ligne droite et le fait que les photons sont partis plus tard.
Bref, du temps perdu pour rien, vu que je ne sais toujours pas si c’est juste qu’il s’est mal exprimé, ou qu’il a voulu dire 2 choses en meme temps :
- les neutrinos sont partis avant les photons
- les neutrinos voyagent en ligne droite ALORS QUE les photons voyagent en courbe
Un jour peut être on saura.
Bonne continuation
Retour sur le langage chez l’humain
Yannick et Thierry Raeber discutent dans les commentaires du dossier de la langue vietnamienne qui définit un seul mot pour caractériser le vert et le bleu, ainsi que de la dichotomie des courants “innéisme/relativisme”: pour suivre la discussion: http://www.podcastscience.fm/mp3/2011/10/20/podcast-science-57-%E2%80%93-retour-sur-le-langage-mp3/#comments
Départ de Mathieu, suite…
Quel dommage de voir partir Mathieu de la présentation régulière du podcast. Encore merci à lui, en espérant qu’il trouve le temps de partager une quote ou deux l’année prochaine, et à Alan pour ce balado qui fait vraiment aimer la science.
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- Ouverture de Strip Science, le projet de Pierre Kerner et du café des sciences. En deux mots, c’est la science en BD. Lucile y participe bien sûr. A découvrir d’urgence: http://stripscience.cafe-sciences.com/
- Almost last but not least: Truelle a râlé parce qu’il n’y a pas de page sur le site qui permette d’accéder à l’ensemble des épisodes. C’est désormais corrigé grâce à Marco qui s’y est bravement collé. Un grand merci à Truelle et un immense merci à Marco, que nous retrouverons d’ailleurs la semaine prochaine. http://www.podcastscience.fm/liste-episodes-podcast-science/
- Last and least: https://plus.google.com/105951959594997688703/posts Suivez-nous sur Google+
La quote de Mathieu
Si la vie ne tient qu’à un fil je crains le jour où Dieu passera au wifi - @Inzecity
Podcast Science 58 - Retour sur les neutrinos plus rapides que la lumière [ 54:19 | 49.76 MB ] Play Now | Play in Popup | Download (2586)
Strip Science - L'explication d'Usain Bolt, selon Grégory Michnik
Vous vous en souvenez sans doute, la nouvelle a défrayé la chronique le 22 septembre dernier, se propageant à la vitesse de la lumière, bien au-delà des cercles scientifiques: Einstein s’était lamentablement planté; des neutrinos avaient été flashés entre la Suisse et l’Italie, au-dessus de la vitesse limite autorisée par la relativité restreinte! La passion retombée, j’ai bien envie de revenir un peu sur cette histoire qui, je pense, a été présentée n’importe comment dans les médias traditionnels au risque d’écorner une nouvelle fois l’image de la science auprès du grand public. Nous allons commencer par parler de l’expérience à proprement parler (comment elle a été réalisée et l’esprit dans lequel les résultats ont été rendus publics) et nous verrons un peu si et en quoi Einstein s’est planté, s’il s’est planté. 
Avant de parler de l’expérience: qu’est-ce qu’un neutrino?
Mathieu en avait parlé dans son dossier sur la matière noire (Podcast Science 31). Nous en avions reparlé dans le dossier sur le CERN (Podcast Science 43). Un petit retour aux fondamentaux s’impose: lorsqu’on demandait à Richard Feynman, l’un des plus grands physiciens de tous les temps, “quel est le savoir scientifique le plus important de tous?” il répondait simplement “tout est fait d’atomes”. Le mot atome vient du grec ancien “atomos” qui signifie “indivisible”. Sans instruments de mesure adéquats, les Grecs étaient déjà drôlement doués d’avoir postulé l’existence des atomes. Il aura fallu encore quelques milliers d’années pour qu’on s’aperçoive qu’ils ne sont pas, en fait, indivisibles. En effet, les atomes sont constitués d’électrons qui gravitent autour d’un noyau. L’électron est – pour ce qu’on en sait aujourd’hui – effectivement indivisible. Par contre, le noyau, est constitué de particules plus petites: les protons et les neutrons, eux-mêmes constitués de quarks. Je n’aborde même pas la question des bosons. (Si jamais, l’article “Particule élémentaire” de Wikipédia explique tout cela en détail). Revenons à l’électron. Il fait partie d’une plus grande famille de particules élémentaires, les leptons. Et les neutrinos, justement, sont une sorte de leptons. Leur existence a été postulée de manière totalement théorique, en 1930, par Wolfgang Pauli, qui étudiait une forme particulière de radioactivité: la désintégration bêta (Podcast Science 32 si jamais). Et il n’arrivait pas à expliquer le phénomène avec les seules particules connues à l’époque. Ce n’est qu’en 1956 qu’on a pu détecter des neutrinos pour la première fois. Depuis, ils n’ont jamais cessé d’intriguer les chercheurs. On a longtemps cru par exemple qu’ils n’avaient pas de masse. Or on sait aujourd’hui qu’ils en ont une, toute petite, même si on n’arrive pas encore à la mesurer.
Comment intercepte-t-on des neutrinos?
Les neutrinos ont toutes sortes de particularités. Notamment, ils n’interagissent pas avec la matière. Ils traversent tout, rien ne les arrête. Du coup, on a pu se demander comment l’expérience du CERN a bien pu faire pour mesurer leur vitesse: on n’a pas pu les taguer. Et comment mesurer la vitesse de quelque chose qui n’interagit avec rien? Lorsque des coureurs franchissent la ligne d’arrivée, par exemple, ils coupent physiquement le faisceau d’un dispositif photoélectrique pour déclencher le chronomètre. Lorsqu’un radar vous chope en excès de vitesse sur l’autoroute, c’est bien parce que votre carrosserie a fait rebondir son signal radio. Qu’est-ce qui peut bien déclencher le chronomètre lors de l’arrivée de neutrinos, s’ils n’interagissent avec rien? Et bien, ce n’est pas tout à fait vrai qu’ils n’interagissent avec rien. Lorsqu’un neutrino rencontre un atome de chlore, il le transforme en atome d’argon. Ceci dit, ce n’est pas comme ça qu’on mesure la vitesse des neutrinos (cette technique de détection, la plus ancienne, nécessite la présence d’un réservoir rempli de plusieurs tonnes de tétrachlorure de carbone. Après le passage soupçonné des neutrinos, on purge le fluide avec de l’hélium, qui enlève l’argon. En refroidissant l’hélium, on récupère l’argon s’il y en a. Et s’il y en a, c’est qu’un neutrino est passé par là. Un peu archaïque comme méthode de détection. Heureusement, il y en a d’autres, comme le détecteur à film photographique, justement utilisé dans l’expérience OPERA: des couches photographiques sont alternées avec des feuilles de plomb, afin de détecter l’oscillation du neutrino muonique en neutrino tauique (deux des trois saveurs existantes de neutrinos). Le développement des films photographiques permet de reconstruire la topologie de l’interaction. Si certains détails vous échappent, rassurez-vous, vous n’êtes pas les seuls. Mais cela a au moins le mérite de répondre à une question qui en tarabustait sans doute plus d’un et qui m’obsédait légèrement.
Venons-en à l’expérience à proprement parler
Depuis 2006, le supersynchrotron à protons du CERN – un petit accélérateur également nommé SPS, nous en avions parlé dans le dossier sur le CERN - envoie des neutrinos au laboratoire du Gran Sasso, à l’Aquila, dans les Abruzzes, à 130 km au N-E de Rome. Pas besoin de tunnel pour envoyer les neutrinos, puisqu’ils traversent la matière. Par l’autoroute: 940 km (j’ai testé sur Google Maps). Pour les neutrinos, qui traversent en ligne droite sans s’embêter avec la courbure de la Terre: 732 km. 
L’expérience internationale OPERA, qui se déroule dans le laboratoire du Gran Sasso, étudie les oscillations de neutrinos. C’est pour cette raison que le CERN lui fournit les précieuses bêbêtes. En 2009, quelqu’un a eu la bonne idée de se demander à quelle vitesse les neutrinos envoyés depuis Genève circulaient, sans doute pour s’assurer qu’ils n’étaient pas ralentis dans leur course par une interaction quelconque ou des douaniers bégueules. Ralentis, tu parles. Ils sont arrivés plus vite que ne l’auraient fait des photons circulant à la vitesse de la lumière dans un tunnel sous vide. Personne n’a cru au résultat bien entendu. Et c’est là que ça devient intéressant. Le papier publié sur Arxiv.org le 22 septembre par le CERN raconte tout en détail. Il contient tout sauf des airs de triomphe face à une relativité remise en question.
L’esprit de la publication
Les 24 pages que compte l’article du CERN commencent par deux pleines pages de signatures. Pas moins de 174 scientifiques ont participé à l’expérience. 174! Ce n’est pas juste un professeur Tournesol tout seul dans son coin, on parle ici de proportions démentes! Ces 174 chercheurs sont tous partis du principe – commun en sciences – que les résultats étaient invalides et qu’il n’y avait qu’à le démontrer. Si les données donnaient un résultat pareil, c’est qu’il y a avait une erreur dans les données. Pour qu’il y ait erreur dans les données – pourtant systématiquement rigoureusement identiques – il fallait qu’il y ait erreur dans les mesures. Ils ont passé 3 ans à traquer systématiquement toutes les erreurs qui pouvaient expliquer la différence entre les résultats attendus et les résultats observés. On a commencé par équiper les deux laboratoires d’horloges atomiques synchronisées dont la précision a été validée par 3 instituts métrologiques indépendants. On a recalibré tout ce qui oscille ou vibre. On s’est assuré qu’on mesurait bien les faisceaux à partir du bon point de départ jusqu’au bon point d’arrivée, au millimètre près. On a placé les antennes GPS à 10 mètres du point de départ et d’arrivée. On a corrigé les cartes à l’issue d’une campagne géodésique dédiée, s’assurant d’une précision au millième de millimètre. On a tenu compte des marées, des rayonnements cosmiques, du déplacement de la croûte terrestre suite au tremblement de Terre d’avril 2009 dans les Abruzzes… Chacun de ces points a bien sûr été assorti d’une marge d’erreur. Rien n’y a fait: en additionnant toutes les erreurs maximales possibles, on obtient toujours une différence. Les neutrinos arrivent toujours 60 nano-secondes trop tôt, soit 1/40’000e trop vite, malgré une marge d’erreur cumulée de ± 7.4 ns. À ce stade, les chercheurs estiment avoir pensé à tout. Après 16’111 essais, ils n’ont plus aucun boulon à resserrer, plus aucun calibrage à re-régler. Mais ils n’arrivent toujours pas à y croire: il doit y avoir une autre explication. C’est dans cet esprit qu’ils ont livré leurs conclusions à la vindicte de leurs collègues scientifiques du reste du monde: “Nous avons fait tout ce que nous avons pu, merci de prendre le relais si vous avez des idées plus fraîches”.
Les conséquences en termes de communication
Évidemment, ce n’est pas comme ça que les médias grand public ont relayé l’information, mais plutôt à grands renforts de titres sensationnalistes genre “L’univers mis sens dessus dessous! Einstein s’est planté!” comme s’il s’agissait d’une certitude. Et évidemment, quand les chercheurs viennent après ces gros titres en affirmant “en fait, on ne sait pas, on n’est pas sûrs”, ils passent pour des rigolos. D’où l’indignation de certains scientifiques qui estiment que ces résultats n’auraient jamais dû être communiqués, comme l’astrophysicien et cosmologiste Martin Rees de l’Université de Cambridge (l’auteur de “Just 6 Numbers“, un best-seller sur les constantes fondamentales), qui rappelle que toute découverte extraordinaire doit être accompagnée de preuves extraordinaires, ou encore le physicien américain Lawrence Krauss (l’auteur de “The Physics of Star Trek“) qui estime qu’il n’était pas raisonnable de publier ces résultats sans fournir un modèle explicatif.
(D’autres réactions sur http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=ftl-neutrinos)
De nombreux spécialistes considèrent détenir déjà la preuve que ces résultats sont impossibles à cause d’une autre expérience grandeur nature: en 1987, une puissante supernova a inondé la terre de lumière et de neutrinos. Les détecteurs ont observé l’arrivée de neutrinos 3 heures avant l’arrivée de la lumière! Cela est dû à la légèreté des neutrinos qui leur a permis de partir plus tôt en s’échappant du noyau de l’étoile en train d’exploser, tandis que les photons, absorbés et réémis à plusieurs reprises n’ont pas pu prendre cette avance. Si l’effet mesuré par OPERA est réel, eh bien, les neutrinos de 1987 auraient dû avoir 4 heures ans d’avance sur la lumière et pas 3 heures! (Voir l’article de Wired qui récapitule très bien tout ça et merci à Jorj X. McKie d’avoir repéré mon erreur. On parle bien de 4 ans et pas de 4 heures!)
Ceci dit, on a pu lire des choses marrantes depuis l’annonce, comme le physicien Chang Kee Jung qui a annoncé publiquement qu’il ne parierait pas sa femme et ses enfants mais qu’il pariait volontiers sa maison que les résultats sont erronés. Ou plus modeste, le Professeur Jim Al-Khalili de l’Université du Surrey, qui s’est déclaré prêt à manger son caleçon si les résultats sont corrects.
Mais bon, malgré ces anecdotes, un constat s’impose: la communication n’a pas été particulièrement adroite. C’est peut-être les limitations de l’effet d’annonce par Twitter… 160 signes pour donner du contexte, c’est un peu court. (L’annonce originale a été faite via un tweet de Reuters)
Quelles conséquences si les observations sont correctes?
Difficile à dire, évidemment, chacun y va de sa petite hypothèse.
J’aime bien la tentative du Dr Karl, le Monsieur Sciences de la radio australienne. Il n’échappe pas au consensus en estimant qu’il y a 99.9% de chance qu’il y ait une erreur dans les résultats et un 0.1% de chance que ce soit correct. Interrogé sur les conséquences qu’il envisageait si les résultats se vérifient, voici ce qu’il a raconté (dans un podcast de la BBC, à 5 minutes environ du début):
Au début du XIXe siècle, on avait cet énorme problème: en se basant sur les mathématiques et la physique de l’époque, le soleil était plus jeune que la Terre. Plus jeune! C’est fou! Les géologues disaient: “La Terre est vraiment vieille. Elle a bien plus que 6’000 ans. Elle a au moins 20 million d’années! (On sait aujourd’hui qu’elle est bien plus vieille encore que cela) Et les physiciens répliquaient: OK, nous, on connaît la taille du soleil, on connaît sa distance. S’il est fait d’une énergie comme le charbon par exemple, il se serait totalement consumé en 100’000 ans environ.” D’où l’énorme problème, puisqu’on savait qu’il égayait joyeusement la terre de ses rayons depuis au moins 20 millions d’années.” Pour régler ce problème, et comprendre comment fonctionne le soleil, il a fallu découvrir la radioactivité. La radioactivité nous a donné la physique quantique. La physique quantique nous a donné l’électronique. L’électronique nous a donné la situation qui veut que n’importe qui puisse utiliser un satellite pour trouver un bar à pizza le samedi soir. Sans cette découverte – la radioactivité – , on n’aurait pas d’électronique donc pas de GPS. De la même manière, si cette histoire de neutrinos devait déboucher sur une nouvelle physique, cela ouvrirait le monde à un éventail insoupçonné d’applications. Par exemple, cela pourrait être le méta-transfert instantané, d’Europe en Australie. Qui sait? On n’en sait rien… Comme les chercheurs du XIXe, nous ne savons pas encore dans quelle direction chercher, nous n’avons pas encore les bons outils.
En d’autres termes, si on passe à côté de quelque chose, eh bien, par définition, on ne sait pas de quoi il s’agit. Et quand on le saura, on verra le monde avec un regard complètement différent.
Antonino Zichichi, un physicien théorique et professeur émérite de l’Université de Bologne estime quant à lui que si les résultats sont corrects, cela veut peut-être dire que les neutrinos détectés par Opera ont “glissé” à travers des dimensions spatiales supplémentaires avant d’arriver, comme le prévoit la théorie des cordes.
Et Einstein dans tout ça?
La théorie de la relativité restreinte, formalisée en 1905 par Albert Einstein a permis d’établir les liens intrinsèques entre le temps et l’espace. Einstein a pu démontrer que le temps n’est pas une notion absolue mais relative. L’observateur ne subit pas le temps de la même manière selon qu’il se déplace ou non dans l’espace: les horloges ralentissent dès lors qu’elles sont en mouvement. L’exemple le plus frappant est le fameux paradoxe des jumeaux: on prend deux jumeaux, on en envoie un faire un petit tour de la galaxie en fusée à un vitesse proche de la vitesse de la lumière tandis que l’autre reste sur terre. Et bien, au bout de quelques dizaines d’années, quand la fusée revient, l’individu qui a voyagé n’a pris que quelques rides, tandis que son jumeau resté sur terre est déjà un vieillard grabataire. Car le temps ne s’est pas écoulé à la même vitesse pour les deux. (Update: merci à Ethaniel pour son commentaire. Effectivement, le paradoxe ne réside pas là. Mais on en parlera une autre fois; je voulais juste illustrer le fait que le temps passe plus vite pour celui qui se déplace par rapport à celui qui reste en phase avec son référentiel galiléen) Plus on se déplace vite dans l’espace et plus le temps ralentit. Cette théorie a été maintes fois démontrée, ne serait-ce que par le GPS: le temps ne s’écoule pas à la même vitesse selon que l’horloge se trouve sur terre ou en orbite à 20’000 km de celle-ci. La relativité restreinte indique que l’horloge embarquée dans chacun des 24 satellites va retarder par rapport à celle qui se trouve sur terre. Retarder de beaucoup. La relativité générale indique au contraire qu’elle va avancer en raison de la faible gravitation. Avancer d’un tout petit peu. L’une dans l’autre, les horloges doivent être resynchronisées en permanence en tenant compte des calculs des deux théories. Sans cette compensation “relativiste”, le système GPS perdrait en précision de quelque 10 km par jour, ce qui le rendrait tout à fait inutile.
Et bien, pour fonctionner, la théorie de la relativité restreinte prévoit que la vitesse de la lumière est une limite absolue que rien ne saurait dépasser. Et la relativité générale démontre qu’il faudrait à un objet une quantité infinie d’énergie pour dépasser la vitesse de la lumière, ce qui pose un petit problème de ressources.
Ceci dit, ce ne serait pas la première fois qu’une théorie – pourtant vérifiée systématiquement – serait revue et corrigée à la lumière d’un éclairage nouveau. La relativité générale d’Einstein avait déjà supplanté la gravitation de Newton. Ou plutôt, elle l’a intégrée. La gravitation newtonnienne a été englobée dans un modèle plus large. On sait aujourd’hui que la relativité est un modèle suffisant pour expliquer la réalité à une certaine échelle – la nôtre -, mais qu’elle n’est pas compatible avec la mécanique quantique – dans l’infiniment petit – et on ne sait pas très bien comment elle s’articule avec les notions de l’infiniment grand comme l’énergie noire par exemple. On sait depuis longtemps qu’elle est vouée à être remise en question tôt ou tard. La ou plutôt les théories des cordes, la théorie M, la gravité quantique à boucles sont autant de pistes pour expliquer la réalité à toutes les échelles, mais aucune n’a encore pu être formellement démontrée. Il faudra pourtant bien un modèle théorique permettant d’expliquer ce qui est déjà observé aujourd’hui, comme l’intrication quantique soit la communication (update: merci à tous de vos remarques. Il ne s’agit pas de communication, ce qui impliquerait le principe de localité, qu’on n’observe justement pas dans le cas de l’intrication!) l’interaction instantanée entre deux particules, non seulement au niveau quantique, mais également à notre échelle… Quelle que soit la distance qui les sépare. (Par “instantané”, il faut entendre: plus rapide que la lumière…)
Qui sait… Tout cela va peut-être conduire la relativité à se retrouver englobée dans un modèle plus large à son tour. Et peut-être pas… L’avenir nous le dira
La suite des opérations
L’expérience MINOS, du Fermilab près de Chicago, va passer les 6 prochains mois à chercher, de son côté, à reproduire l’expérience de manière complètement indépendante, pour comparer les résultats. On notera toutefois que l’expérience MINOS fut la première, en 2007, à trouver un résultat similaire (les neutrinos sont arrivés plus vite que prévus), mais personne ne s’est acharné à vérifier tous les paramètres, comme au CERN. On a conclu à l’époque à une erreur de mesure et on a classé l’affaire.
L’expérience T2K, au Japon, va également chercher à reproduire l’expérience.
Et bien sûr, l’expérience OPERA se poursuit.
Affaire à suivre, donc. On reviendra sans doute dessus dès qu’il y a du nouveau.
Encore une petite ressource pour la route:
Une vidéo d’Univers Science TV (17 min): Interview de Jacques Marteau (l’un des chercheurs d’Opéra)
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