Bitcoin et écologie : la pollution par les cryptomonnaies
Créé en 2009, le Bitcoin est l’une des cryptomonnaies pionnières, ayant entraîné la création de milliers d’autres. Cette cryptomonnaie est de plus en plus décriée pour ses conséquences sur l’environnement. En effet, si le Bitcoin était un pays, il serait plus énergivore que la Norvège ou l’Argentine. Mais que se cache-t-il vraiment derrière cette monnaie virtuelle à l’impact écologique bien réel ?
Le minage : la source de pollution principale du Bitcoin
Deux facteurs sont responsables de l’impact environnemental du Bitcoin, les transactions et la création de nouvelle monnaie. En réalité, ces facteurs sont étroitement liés car ils résultent tous deux du minage.
Le problème du minage du Bitcoin est sa forte consommation en énergie. En effet, la difficulté grandissante pour générer un Bitcoin (liée au nombre de Bitcoins en circulation) a pour conséquence l’augmentation des ressources énergétiques nécessaires. Au début du Bitcoin, un simple ordinateur était suffisant pour sécuriser des transactions et créer de la cryptomonnaie. Aujourd'hui, pour être rentables, les mineurs doivent s'industrialiser en investissant dans d'immenses fermes de minages. Ces fermes correspondent en réalité à de grands entrepôts s’apparentant à des data centers et contenant des dizaines voire des centaines d’ordinateurs en activité sans interruption pour produire du Bitcoin. Les mineurs industriels de Bitcoin (autrement dit, les entreprises dont c’est l’activité principale) ont alors cherché les pays où l'électricité était la moins chère pour y installer leurs infrastructures.
La Chine, qui était jusqu’à l’été 2021 le principal pays producteur de Bitcoin, menait une guerre contre les cryptomonnaies depuis 2013 sous couvert d’abord d’arguments de régulation financière puis plus récemment d’environnement. Elle a décidé de définitivement interdire le minage de cryptomonnaies en novembre 2021, une mesure s’inscrivant dans l’objectif de neutralité carbone du pays. En réalité, la Chine développe sa propre cryptomonnaie et l'on peut donc s'imaginer qu'elle ne souhaite pas d'autres acteurs sur son marché. Cela a eu pour effet de délocaliser de façon radicale beaucoup de mineurs industriels chinois au Kazakhstan.
Parmi les pays producteurs de Bitcoin figurent la Russie, les États-Unis ou encore, connaissant un gros essor suite à l’interdiction du minage en Chine, son voisin le Kazakhstan. La pollution liée à la production de Bitcoins ne rend pas service à ces pays qui figurent déjà au classement des plus gros pollueurs du monde.
Ces pays proposent une électricité à faible coût car elle est majoritairement produite par des énergies fossiles (les plus polluantes en termes d'émissions de CO2). C'est le cas de 59% de l'électricité russe, également 59% de l'électricité des États-Unis et près de 90% de celle kazhak. Les trois pays cités ont tous signé l'accord de Paris qui, pour rappel, vise à réduire considérablement les émissions mondiales de gaz à effet de serre et à limiter à 2 °C l’augmentation de la température mondiale au cours du siècle. L'installation massive des mineurs dans ces pays a pour effet de forcer certains d'entre eux à mettre en place des mesures afin de réguler le minage des cryptomonnaies.
Un autre atout majeur proposé par ces pays, et parfois décisif dans le choix d’installation d’une ferme de minage, est le climat. En effet, les fermes de minage produisent énormément de chaleur et afin de limiter les coûts et la consommation en énergie d’un système de refroidissement des ordinateurs, un climat froid est très souvent privilégié. Ce critère est pas exemple pris en compte par les mineurs s'installant en Russie, en Islande ou encore en Finlande. Les data centers sont d'ailleurs les principaux responsables de la pollution numérique.
Avec une consommation annuelle de 134 TWh (en janvier 2022) selon une étude conduite par Selectra, si le Bitcoin était un pays, il se placerait comme 26ème plus gros consommateur en électricité. Le Bitcoin a une plus grosse consommation en électricité que des pays comme la Suède ou l’Argentine.
En résumé, la source principale de la pollution générée par le bitcoin, et plus globalement les cryptomonnaies, est la sécurisation des transactions. Cette dernière nécessite une puissance de calcul toujours plus importante et donc de plus en plus de ressources énergétiques. Afin d’obtenir la meilleure rentabilité, les mineurs industriels se dirigent vers des pays dont l'électricité est la moins chère. Le problème étant que cette électricité provient majoritairement d’énergies fossiles et donc très polluantes en termes d’émissions de gaz à effet de serre.
L'empreinte carbone du Bitcoin
Bien que son calcul soit très complexe, il est possible d'estimer l'empreinte carbone du Bitcoin. D'après une étude menée par Selectra, on estime qu'environ 0,55% de la production électrique mondiale est consommée par l'usage du Bitcoin (et son minage). Par ailleurs et à une plus petite échelle, on estime l'impact écologique d'un seul Bitcoin à 168,9 tonnes de CO2. Ce chiffre colossal correspond par exemple à l'empreinte carbone de près de 90 vols Paris vers New-York.
MÉTHODOLOGIE
Afin d'estimer cet impact écologique, nous nous sommes basés sur la valeur d'un Bitcoin au moment de la rédaction de l'article qui était de $60,521. Nous sommes ensuite partis du principe qu'un mineur dépense en moyenne 60% de la valeur d'un Bitcoin en facture d'électricité nécessaire au minage. On obtient ainsi un coût de consommation en électricité par Bitcoin de $36,313. Ramené au prix du kWh, cela nous donne une consommation de 422MWh par Bitcoin. Avec une empreinte carbone moyenne de 0,4kg de CO2 par kWh d'électricité, on obtient une empreinte carbone de 168,9 tonnes de CO2 par Bitcoin.
Voir la méthodologie Masquer la méthodologie
Pourquoi l'impact écologique du Bitcoin ne fait qu'augmenter ?
Le nombre de Bitcoins en circulation est limité. De ce fait, plus on approche de cette limite, plus la création de nouveaux Bitcoins nécessite d'énergie.
Définition du minage
Lorsqu’on parle de minage de Bitcoin, on pense directement par raccourci à de la création de Bitcoins en échange de puissance de calcul d’ordinateurs. Dans les faits, le minage permet bel et bien de générer du Bitcoin mais cela ne se fait pas directement.
Le minage est un procédé de sécurisation de la chaîne de transaction (blockchain) qui se réalise par le biais de la cryptographie grâce à la puissance de calcul d’ordinateurs. Les mineurs sont rémunérés en fragments de Bitcoins pour leur contribution à la sécurisation de la blockchain.
La blockchain : définition
Selon l’ouvrage Des systèmes d'information aux blockchains, “une blockchain est un registre, une grande base de données qui a la particularité d’être partagée simultanément avec tous ses utilisateurs, tous également détenteurs de ce registre, et qui ont également tous la capacité d’y inscrire des données, selon des règles spécifiques fixées par un protocole informatique très bien sécurisé grâce à la cryptographie.”
Utilité et importance du minage
Quelle est l’utilité de la sécurisation de la blockchain ? Tout le fonctionnement du Bitcoin et plus généralement des cryptomonnaies repose dessus. La blockchain est par définition décentralisée, sécurisée et transparente. Ainsi, en vérifiant et en sécurisant chaque transaction, les mineurs contribuent au caractère infalsifiable de la blockchain.
Ces transactions sont regroupées dans des blocs de taille définie et lorsque ceux-ci sont pleins, ils sont “scellés”. On ne pourra ainsi plus revenir sur les transactions contenues dans le bloc une fois que celui-ci est scellé. Le mineur est rémunéré pour chaque bloc scellé en fragments de Bitcoins qui proviennent des Bitcoins nouvellement créés ou de frais des transactions confirmées. Le bloc scellé, et donc la rémunération qui l'accompagne, sont accordés au mineur le plus rapide. Autrement dit, l'ordinateur qui va calculer le plus rapidement l'équation sera récompensé.
Le nombre maximum de Bitcoins en circulation a été défini à la création de la cryptomonnaie et sera de 21 millions (début 2022, il y avait plus de 18,9 millions de Bitcoins en circulation).
De ce fait, la difficulté de minage (autrement dit la complexité des calculs mathématiques utiles à la cryptographie) et donc de génération de Bitcoin est exponentielle. Ainsi, la puissance de calcul nécessaire ne cesse d’être réajustée tous les 2016 blocs de transactions scellés, soit environ tous les 14 jours. Dans le même temps, la rémunération du minage du Bitcoin baisse de moitié environ tous les 4 ans. La pollution lié au Bitcoin augmente nécessairement avec la difficulté de minage qui entraîne une hausse de la consommation d'énergie.
La limite écologique du système de minage du Bitcoin
Dans les faits, toutes les cryptomonnaies ne sont pas aussi polluantes que le Bitcoin. Le problème de cette dernière est l'utilisation d'un système de vérification dit Proof of Work (PoW).
La différence entre le Proof of Work et le Proof of Stake Le système Proof of Work (PoW) utilise une méthode de validation concurrentielle pour confirmer les transactions et ajouter de nouveaux blocs à la blockchain (le mineur le plus rapide à confirmer la transaction remporte la récompense). Le système Proof of Stake (PoS), quant à lui, utilise des mineurs sélectionnés au hasard pour valider les transactions.
Étant donné qu'un seul mineur sera récompensé pour un bloc de transaction scellé, tous les autres ordinateurs essayant aussi d'obtenir la rémunération auront travaillé pour rien. Ils auront tous consommé de l'énergie mais en réalité, un seul ordinateur aura résolu l'équation pour sécuriser la transaction.
A l'inverse, les cryptomonnaies basées sur des systèmes Proof of Stake se montrent beaucoup moins polluantes car, seul le mineur sélectionné va sécuriser la transaction et donc un seul ordinateur va utiliser de l'énergie.
La pollution dérivée du minage du Bitcoin
L’énergie consommée pour la sécurisation des transactions du Bitcoin n’est pas la seule source de pollution de cette cryptomonnaie. Comme il a été évoqué précédemment, les fermes de minage abritent de grandes quantités d’ordinateurs.
Afin d’obtenir toujours la meilleure rentabilité et pour faire face à la puissance de calcul nécessaire en constante augmentation, ces infrastructures s’équipent continuellement de composants informatiques de dernière génération. Ces composants, qui sont des puces informatiques, ont la particularité (dans le cas du Bitcoin) d’être optimisés spécialement pour le minage ce qui les rend obsolètes dès lors qu’ils sont remplacés. De plus, du fait de leur utilisation intensive et sans interruption, leur fréquence de remplacement est particulièrement rapide. Selon une étude publiée fin 2021 de la banque centrale des Pays-Bas, en partenariat avec le MIT, les mineurs les remplacent en moyenne tous les 1,29 ans.
Du fait de leur absence d’utilité autre que le minage de cryptomonnaies, ces puces sont généralement jetées lorsqu’elles ne sont plus utilisées. Selon la même étude, une seule transaction en Bitcoin équivaut à deux iPhone 12 Mini en termes de composants qui sont jetés. Du fait de leur mauvaise prise en charge par la filière de recyclage, ces déchets électroniques sont très polluants.
Retrouvez nos autres articles sur l'empreinte carbone pour comprendre quelles sont nos pratiques au quotidien qui ont le plus d'impact sur le climat.