À QUAND LA FIN DU PÉTROLE? – Futur et énergie

Le pétrole est une énergie fossile naturelle. Il résulte de la dégradation de matières végétales maritimes sur plusieurs millions d’années¹. Cette ressource, et plus généralement les sources d’énergie fossiles, représentent une formidable opportunité pour l’homme et son niveau de vie actuel y est directement lié. C’est une ressource gratuite, fournie par la Terre en quantité abondante dont l’homme a su en tirer profit.

L’essentiel de notre quotidien repose sur des machines utilisant de l’énergie. L’accès abondant à l’énergie a permis à l’homme de substituer son travail manuel par des machines : l’agriculture, l’extraction de minéraux, les industries, les services de transports et nombreux autres services sont aujourd’hui dépendants du pétrole.

Pour parler de la densité énergétique du pétrole, les scientifiques parlent de tonne équivalent pétrole (TEP). C’est une unité de mesure pour comparer les densités énergétiques produites par différents combustibles. Le pétrole a une densité énergétique incroyable : à titre d’exemple, en terme de source d’énergie, une tonne de pétrole équivaut à environ 6,8 tonnes de bois².

En 2017, les énergies fossiles représentaient 85% de l’énergie consommée dans le monde et, à lui seul, le pétrole en représente 34,2%.

Figure 1: Répartition des énergies dans le monde (en %).Source: BP World energy.

En France cette proportion est plus faible (moins de 30%) grâce au nucléaire qui produit la majeure partie de l’électricité française³. Cependant le pétrole reste une ressource essentielle à l’homme. Sans elle, l’économie ne serait pas aussi développée.

Le pétrole est majoritairement utilisé dans les transports, mais pas seulement⁴. En effet, énormément de produits que nous utilisons quotidiennement sont fabriqués à partir de pétrole : la plupart des matières plastiques, solvants, cosmétiques, caoutchoucs, adhésifs et même certains composants de médicaments. Dans les habitations, on utilise souvent le fioul pour le chauffage domestique et le gaz (butane, propane) pour la cuisson des aliments, tous les 3 issus du raffinage du pétrole. Enfin, de nombreux engrais et pesticides sont issus de transformations pétrochimiques, donc à base de pétrole.

Contrairement au charbon, le pétrole n’est pas une ressource équitablement répartie sur la planète. En effet, il est principalement concentré au Moyen-Orient, au Vénézuela, en Russie et en Amérique du nord. En Europe, la quantité de pétrole présente dans les sols est très faible, c’est pourquoi les pays ont besoin d’importer du pétrole de pays exportateurs (majoritairement du Moyen-Orient et de Russie).

Figure 2: Réserve de pétrole par pays.Source: INTERNATIONAL ENERGY STATISTICS.

Il existe deux types de pétrole : le conventionnel (celui qui est aujourd’hui extrait en grande majorité) et le non conventionnel (pétrole de schistes légers, off-shore profond et sables bitumineux lourds⁵). Les pétroles non conventionnels sont de moins bonne qualité que les pétroles dit conventionnels et leur extraction nécessite beaucoup plus d’énergie. En Amérique du Nord (Etats-Unis et Canada), la production de pétrole non conventionnel s’est intensifiée ces dernières années, augmentant les réserves de pétrole dans le monde⁶.

L’exploitation du pétrole et du gaz de schistes est très controversée, notamment à cause de son impact environnemental et ses conséquences sur l’eau : Pendant l’exploitation, les schistes (roches sédimentaires) sont mises sous pression pour récupérer les hydrocarbures qu’ils contiennent. La fracturation du sol ainsi créée atteint parfois des nappes phréatiques et les contamine, mélangeant l’eau de certains foyers à du gaz (rendant l’eau “inflammable”).

Le processus de fabrication du pétrole dure environ 100 millions d’années. A notre échelle, on peut dire que cette ressources est non renouvelable et donc épuisable. La consommation de pétrole, qui part nécessairement de zéro pour finir à zéro, passe ainsi par un extremum appelé pic pétrolier (ou pic de HUBBERT)⁷. On peut donc se demander : quelle quantité nous reste t-il ?

Figure 3: Découverte et production pétrolière depuis 1930. Source: Campbell, Petroleum and People⁸.

Les années 60 ont été marquées par la découverte d’immenses gisements pétroliers dans les golfes de Guinée et Persique. Cependant, alors que la consommation augmente, les nouvelles découvertes de pétrole sont de plus en plus rares : nous avons aujourd’hui cherché partout et arrivons au terme des découvertes possibles. Si l’on en croit les données, il nous resterait encore beaucoup de pétrole à exploiter, mais à quel prix ? Comme mentionné auparavant, il existe différents types de pétrole avec des coûts énergétiques différents. Pour mieux comprendre la notion de coûts énergétiques, les scientifiques parlent de taux de retour énergétique.

Le taux de retour énergétique (TRE) est le rapport entre la quantité énergétique extraite et l’énergie investie dans l’extraction⁹. Par exemple, un TRE de 20 signifie que pour produire vingts barils de pétrole, un baril a été consommé. Pour être énergétiquement rentable, il faut donc avoir un TRE supérieur à 1 (un TRE inférieur à 1 est cependant nécessaire dans quelques applications).

Malheureusement, l’exploitation du pétrole n’est pas à TRE constant. Plus on exploite les gisements, moins ils sont rentables d’un point de vue énergétique. Le premier puit pétrolier exploité avait par exemple un TRE de 100, alors qu’aujourd’hui, ils se situent plutôt entre 10 et 20 selon les exploitations. Des inégalités existent entre les différents types de pétrole : le TRE du pétrole conventionnel est en moyenne de 20, mais celui du non conventionnel est beaucoup plus faible⁹ (4 à 8). Ainsi, extraire du pétrole non conventionnel est moins rentable énergétiquement (et donc économiquement) que du conventionnel.

Le pétrole se raréfie de jour en jour, et se retrouve logiquement toujours plus en profondeur. Par conséquence, les techniques d’extraction sont de plus en plus coûteuses en énergie, ce qui fait baisser le TRE. Le pic du pétrole conventionnel a été dépassé il y a quelques années. Ainsi pour assurer les demandes croissantes mondiales, les extractions de pétrole non conventionnel augmentent¹⁰. Aujourd’hui, seuls les pétroles non conventionnels permettent d’augmenter la production mondiale.

Le pétrole étant un produit de plus en plus rare, le prix du baril devrait progressivement augmenter au fil du temps¹¹. Cependant, ce n’est pas ce qu’on constate, le prix du pétrole fluctue énormément. Nicolas BOULEAU, mathématicien et essayiste, parle de période de mutation dans laquelle les prix fluctuent beaucoup (où aucun prix d’équilibre ne satisfait producteurs et consommateurs)¹².

La demande peut augmenter avec l’élévation de la qualité de vie des pays émergents ou avec la création de nouveaux gadgets énergivores. Elle peut cependant diminuer avec des nouvelles mesures politiques visant à réduire la consommation de pétrole.

De son côté, l’offre peut également augmenter grâce aux nouveaux investissements pétroliers, mais aussi et surtout pour des raisons politiques. En effet, le prix du pétrole a toujours été au centre de conflits géopolitiques importants¹³. Les pays producteurs peuvent décider de modifier les quantités produites pour faire baisser ou augmenter volontairement le prix du baril. En 2014 par exemple, les États-Unis augmentèrent leur niveau de production. Face à cela, les pays OPEP prirent la décision de maintenir leur niveau de production (et non de le baisser pour maintenir de prix du baril) : l’offre surpassa la demande et les prix chutèrent de 110$ à 35$ le baril entre Juin 2014 et Février 2016.

Toutes ces incertitudes engendrent l’instabilité de la balance offre-demande et créent des fluctuations de prix. Le prix du pétrole dépend donc de beaucoup de choses : la contrainte géologique, mais aussi la situation économique et politique des pays. Pour prédire l’évolution du prix du pétrole, il faudrait pouvoir prédire l’évolution de l’offre et de la demande, ce qui est extrêmement compliqué. La chose importante à retenir est que le prix du pétrole ne dépend pas de sa raréfication.

Le prix du pétrole n’étant pas corrélé à sa raréfaction, l’alarme du manque de pétrole ne se fait, pour le moment, pas ou très peu ressentir dans le monde (le prix du pétrole fluctue en effet pour des raisons majoritairement politiques). Aujourd’hui, le pic pétrolier n’a pas encore été atteint (conventionnel et non conventionnel compris). On ne saura qu’il est atteint seulement une fois celui-ci dépassé, lorsque la production de pétrole diminuera. Après cette date, la consommation baissera inévitablement par manque de ressource, entraînant possiblement une contraction de notre niveau de vie.

Aujourd’hui, il est très difficile d’établir une date de fin du pétrole. Pour la connaître, il faudrait prendre en compte tous les facteurs intervenant dans la production (nouvelles découvertes pétrolières, nouveaux investissements dans l’extraction, géopolitiques du pétrole, …) et dans la consommation (amélioration de l’efficacité des machines, part du pétrole dans la production d’électricité ou la consommation des ménages, transports, …).

Il est cependant possible d’estimer environ combien d’année de pétrole il nous reste en émettant quelques hypothèses fortes (que l’on détaillera plus tard). D’après les données de réserves déclarées comme exploitables, voici l’allure des réserves de pétrole mondiales prouvées :

Figure 4: Réserves mondiales de pétrole prouvées (en milliards de barils).Source: BP stats.

Attention, il ne faut pas confondre réserves et ressources : quand les ressources désignent tout le pétrole présent sur Terre, le terme de réserves correspond seulement au volume de pétrole découvert, techniquement et économiquement récupérable. Celles-ci peuvent donc augmenter de plusieurs manières : les découvertes (qui sont minimes aujourd’hui), les améliorations techniques ou l’augmentation du prix. En effet, un puits est considéré comme une réserve exploitable si ce dernier a un coût raisonnable. Si le prix du pétrole augmente, plus de ressources sont économiquement rentables et ainsi la réserve augmente.

D’après la courbe ci-dessus, on observe que depuis quelques années les réserves stagnent à 1700 milliards de barils. Le pétrole non-conventionnel et l’amélioration des techniques d’extraction ont permis de maintenir ce niveau de réserve malgré l’exploitation constante des puits.

Supposons qu’à partir d’aujourd’hui, aucune amélioration technique ne soit faite pour l’extraction de pétrole plus profond et aucun nouveau puit ne soit découvert. D’après les données de BP, il resterait donc 1700 milliards de barils disponibles pour une consommation annuelle de 35,8 milliards de barils (2017) : nous aurions de quoi tenir une petite cinquantaine d’années.

Malheureusement, c’est un peu plus compliqué que cela. Tout d’abord, la consommation mondiale (étroitement liée à la production) n’est pas stable et augmente encore. Ensuite, l’amélioration des techniques d’extraction permet d’aller chercher du pétrole toujours plus profond et donc d’augmenter les réserves. Le prix du pétrole est également un paramètre important : s’il venait à augmenter, les producteurs pourraient alors investir dans l’extraction de pétrole plus en profondeur (initialement non rentable) et ainsi augmenter à nouveau les réserves. Enfin, les données fournies par les pays membres de l’OPEP ne permettent pas d’affirmer avec certitude qu’il nous reste 1700 milliards de barils de pétrole en réserve, elles pourraient être faussées à cause d’enjeux politiques¹⁴ .

Figure 5: Réserves annuelles de pétrole de 5 états membres de l’OPEP entre 1980 et 2017.Source: BP stats.

En 1982, suite au contre-choc pétrolier et la baisse du prix du pétrole, l’OPEP (Organisation des Pays Exportateurs de Pétrole) décida d’adopter un système de quotas pour les pays membres. A partir de cette date, chaque pays reçu un quota d’extraction de pétrole – une production maximale autorisée – proportionnel à leur réserve. Malheureusement, en déclarant simplement des réserves pétrolières plus importantes que la réalité, les pays exportateurs ont pu extraire davantage de pétrole. C’est ce qu’il s’est passé durant les années post-quotas. N’étant pas dotés d’organismes indépendants permettant de vérifier ces réserves, les pays exportateurs ont volontairement surestimé leurs réserves afin de maintenir leur niveau de production. On estime aujourd’hui ces réserves dites politiques à environs 300 milliards de barils, ce qui réduirait les réserves réelles de pétrole mondiales à 1400 milliards de barils (soit environ 40 ans de pétrole assuré pour une consommation annuelle de 35 milliards de barils). Ces spéculations sont bien entendu à prendre avec recul : aucune donnée n’est 100% sûre, compte tenu des enjeux économiques et politiques associés. Il est possible que ces déclarations de réserves soient réelles et aient simplement été cachées.

Ainsi, il est impossible de prédire la date exacte de la dernière goutte de pétrole. Il faudrait pour cela, en plus de connaître la quantité exacte de pétrole dans les réserves mondiales, pouvoir prédire le futur : le prix du baril, la réaction des consommateurs ou encore les nouveaux investissements pétroliers. Ce qui est certain, c’est que, malgré l’augmentation des investissements dans la recherche de nouveaux puits pétroliers, les découvertes diminuent.

L’important n’est pas de savoir la date de la fin du pétrole, mais à partir de quand nous sentirons la baisse de production. Malgré les chiffres plus ou moins rassurants présentés avant, le pétrole inquiète de nombreux scientifiques. En effet, l’augmentation de la production de pétrole est dûe aux nouvelles extractions de pétrole non conventionnel. D’après l’IEA (l’International Energy Agency), il serait nécessaire de multiplier par trois la production de pétrole non conventionnel avant 2025 pour compenser le manque de pétrole conventionnel¹⁵ . Cependant, ils ne prévoient qu’un doublement de cette production : si aucun investissement massif n’est fait, nous devrions ressentir le manque de pétrole à partir de 2025.

L’économie mondiale est étroitement liée à la consommation de pétrole. En effet, selon Gaël Giraud, 60 à 70% de la croissance économique s’explique par la hausse de la consommation d’énergie¹⁶. Plus particulièrement, la mondialisation dépend entièrement des transports, et ce secteur est de loin le plus dépendant de pétrole (98% des transports dans le monde fonctionnent grâce à cette ressource). Étant en voie d’épuisement, le pétrole va devoir être substitué par d’autres sources d’énergie. Le problème du transport est sans doute l’un des défis majeurs auxquels nous allons faire face dans les décennies à venir. Aujourd’hui, plusieurs substituants au carburant issu de pétrole existent :

Le CTL (issu de la liquéfaction du charbon), le GPL (Gaz de Pétrole Liquéfié) ou l’huile de schistes ne font que repousser le problème : l’extraction des ces ressources n’est absolument viable pour l’environnement. Remplacer une énergie fossile (pétrole) par d’autres énergies fossiles est simplement une solution à court terme.

Le biocarburant est issu du mélange d’éthanol (fermentation de sucre et d’amidon) ou d’esters d’huile végétale avec des carburants usuels (essence ou diesel)¹⁷. Des cultures végétales sont donc nécessaires à sa production. Bien que ce substituant réduise la consommation de pétrole, des progrès sont à faire en terme de bilan énergétique et d’émissions de CO2. Aussi, nombreuses sont les surfaces terrestres nécessaires aux récoltes pour ces biocarburants empiètant sur les surfaces agricoles pour l’alimentation humaine. Lorsqu’on observe le manque de nourriture auquel notre planète fait face (les 1/3 de la production qui part à la poubelle est pour le moment malheureusement inévitable), cette solution ne paraît pas viable .

L’hydrogène fourni plus de 3 fois plus d’énergie que la plupart des carburants courants¹⁸. Contrairement aux autres carburants, l’utilisation de l’hydrogène comme vecteur énergétique n’émet pas de gaz nocif, seulement de la vapeur d’eau. Cependant, l’hydrogène produit aujourd’hui est issu à 95% du craquement du méthane, ce qui émet énormément de CO2. Ainsi, rouler à l’hydrogène émet autant, voire plus de CO2 qu’un moteur thermique classique¹⁹, et le coût financier est colossal. Il est également possible de produire de l’hydrogène à partir d’électricité (rendant cette ressource plus propre si l’électricité est bas carbone), mais les coûts énergétiques associés sont très élevés. L’hydrogène est donc pour le moment loin d’être la solution miracle, mais fait l’objet de nombreuses recherches²⁰.

Présentant un coût bien moins élevé que l’hydrogène, l’électricité peut être vue comme une bonne alternative au pétrole mais il faut pour cela qu’elle soit issue de la transformation de ressources non fossiles (sinon, on déplacerait simplement le problème). Dans les pays nucléarisés tels que la France, l’électricité produite est peu émettrice de CO₂, les voitures électriques pourrait être une solution. Evidemment, elles présentent des inconvénients : les batteries électriques sont fabriquées à partir de matériaux rares (par exemple le lithium) et l’extraction de ces métaux nécessite énormément d’énergie.

Pour le moment, il n’existe pas ou peu de solutions techniquement et économiquement rentables à la substitution du pétrole dans les transports. Diminuer la consommation de pétrole dans les transports est donc indispensable et est l’affaire de chacun : utilisation des transport en commun, covoiturage, moyens de transport vert pour les trajets courts par exemple.

Mais le pétrole n’est pas uniquement utilisé dans les transports. Son utilisation dans la pétrochimie avec les plastiques sera une préoccupation aussi importante pour les années à venir.

Notre modèle économique est basé sur la production et consommation de pétrole. Tous les produits étant issus directement ou indirectement du pétrole, sa disparition aura des conséquences sur l’ensemble de nos modes de vie. Pour anticiper ce changement, nous devons changer dès maintenant notre système de production et notre manière de consommer. Il est possible de réduire drastiquement notre consommation de pétrole en améliorant les efficacités énergétiques (bâtiment, transport, etc) et en développant notre sobriété énergétique (solutions répondant à l’incompatibilité entre abondance énergétique et limites environnementales)²¹.

Le pétrole est une ressource qui a permis d’accroître massivement la qualité de vie des hommes dans le monde. Sa concentration énergétique a permis à l’homme de pouvoir en tirer un maximum de profits. Malheureusement, nous arriverons un jour au terme des ressources exploitables. De part sa nature, le pétrole est pour le moment difficilement substituable (causes majoritairement économiques) et fait l’objet d’inquiétudes pour les décénies à venir.

En ce qui concerne les réserves, rien n’est définitif. Elles peuvent augmenter en trouvant de nouvelles ressources par exploration, en améliorant les techniques d’exploitation et de production ou en augmentant le prix (car les réserves dépendent du prix). Théoriquement, nous pourrions tenir, en fonction des hypothèses, des décennies voire des siècles avec les ressources disponibles sur Terre, mais tout cela aura un prix.

Auteur : BRANCHOUX Bastien. Relecteurs : Esther CHAVET, Olivier S., Matthieu P. et Jean-Pierre DIETERLEN.

¹ Philippe GAUTHIER, Comment le pétrole et le gaz naturel se forment ils? Energieetenvironnement.com, 2019.

² Les équivalences énergétiques et la nouvelle méthodologie d’établissement des bilans énergétiques de la France. DGEMP/OE, 2002.

³ Bilan énergétique de la France pour 2017. Commissariat général au développement durable, 2019.

⁴ Site internet de Jean-Marc JANCOVICI, expert en énergies.

⁵ Du pétrole à n’importe quel prix? Energie-developpement, 2013.

⁶ International energy agency.

⁷ Richard G. MILLER and Steven R. SORRELL, The future of oil supply. The Royal society publishing, 2014.

⁸ Colin J. Campbell, Petroleum and People. Population and Environment Vol. 24, No. 2, 2002.

⁹ Charles A.S. Hall n , Jessica G. Lambert, Stephen B. Balogh, EROI of different fuels and the implications for society. Energy Policy, 2014.

¹⁰ Richard Heinberg, New U.S. Record-Level Oil Production! Peak Oil Theory Disproven! Not. Post carbone institute, 2018.

¹¹ Harold Hotelling, Stability in Competition. The Economic Journal, vol. 39, n⁰153, mars 1929, pages 41-57.

¹² N. BOULEAU , Prix mondiaux futurs des ressources épuisables. Connaissance et pluralisme, 2013.

¹³ Matthieu Auzanneau, Or noir : la grande histoire du pétrol. La Découverte, 2015.

¹⁴ ERTHOD Mathias, Les réserves spéculatives de pétrole des pays de l’Opep durant la « bataille des quotas ». Revue française d’économie, 2016.

¹⁵ World Energy Outlook Executive Summary. INTERNATIONAL ENERGY AGENCY, 2018.

¹⁶ Gaël GIRAUD, Lydia BEN YTZHAK, La croissance, une affaire d’énergie. CNRS Le journal, 2015.

¹⁷ Daniel BALLERINI, Les biocarburants: Répondre aux défis énergétiques et environnementaux des transports. TECHNIP, 2011.

¹⁸ Indra Prabh Jain, Hydrogen the fuel for 21st century. International Journal of Hydrogen Energy, 2009.

¹⁹ Mikhail Granovskii, Ibrahim Dincer, Marc A. Rosen, Economic and environmental comparison of conventional, hybrid, electric and hydrogen fuel cell vehicles. Journal of Power Sources, 2006.

²⁰Rodrigo Rivera-Tinoco, Etude technico-économique de la production d’hydrogène à partir de l’électrolyse haute température pour différentes sources d’énergie thermique. École Nationale Supérieure des Mines de Paris, 2009.

²¹ Scénarios négaWatt

Ajout février 2020 : une étude scientifique publiée en décembre dernier dans la revue à comité de lecture de l’Institut français du pétrole énergies nouvelles (IFPEN) confirme les dits au sujet des risques de pénuries de pétrole en 2025.