La barre n’aura pas tenu longtemps. Porté par les annonces de l’entrepreneur star Elon Musk – dont la société Tesla a investi 1,5 milliard de dollars dans la cryptomonnaie –, le bitcoin a dépassé, mardi 16 janvier, la barre des 50 000 dollars (41 500 euros). Une flambée remarquable alors que l’actif numérique s’échangeait aux alentours de 7500 dollars début 2020, et pouvait encore être acquis pour moins de 20 000 billets verts début décembre.
Pour l’instant, les investisseurs semblent donc avoir réussi leur pari à la hausse. Seul problème : le bitcoin, qui se veut l’équivalent virtuel de l’or, a une consommation énergétique et des impacts environnementaux bien réels. Pire : ces derniers augmentent avec le temps et le prix de l’actif. Un constat qui a conduit plusieurs journaux outre-Atlantique à s’interroger sur la pertinence du choix de Tesla pour la lutte contre le réchauffement climatique, voire à fustiger la “stupidité environnementale” du pari d’Elon Musk.
Production annuelle de 19 réacteurs nucléaires
Selon les chiffres du Cambridge Bitcoin Electricity Consumption Index (CBECI) – un projet de suivi des impacts du bitcoin mené par l’université de Cambridge, en Angleterre – la consommation électrique du bitcoin augmente. Si l'on se base sur la consommation des deux premières semaines de février 2021, le cryptoactif consommerait sur plus de 115 térawattheure (TWh) sur un an. L’équivalent de plus d'un cinquième de l’électricité consommée par la France, ou de 0,5% de l’électricité utilisée dans le monde. Soit la production annuelle de 19 réacteurs nucléaires de 900 MW, selon l’unité consacrée.
Cambridge Center for Alternative Finance La courbe de la consommation électrique du bitcoin estimée et annualisée indique une claire tendance à la hausse - Cambridge Bitcoin Electricity Consumption Index
Localisation des serveurs, efficacité des processeurs, origine de l’électricité consommée… Face la difficile traçabilité des impacts physiques du numérique, les estimations varient. Parmi les plus optimistes, une étude publiée fin 2019 dans la revue Environmental Science et Technology, estimait que le bitcoin n’avait consommé que 31 TWh en 2018. Une autre, publiée à l’été 2020 dans Energy Research and Social Science, jugeait au contraire la gloutonnerie énergétique du bitcoin sous-estimée, l’évaluant à 87 TWh par an mi-2019.
“Les estimations varient continuellement, mais toutes oscillent entre 50 et 100 TWh par an. L’ordre de grandeur est très solide”, résume Pierre Boulet. Pour le vice-président de la transformation numérique de l’université de Lille et professeur d’informatique spécialiste des systèmes distribués, “le bitcoin n’est pas soutenable, car sa consommation énergétique vient de manière ultra-majoritaire de son algorithme de consensus, qui est basé sur une preuve de travail”. Autrement dit, la gloutonnerie sans fonds du bitcoin est d’abord liée à la technique.
"Littéralement de l'énergie gâchée"
Concrètement, le bitcoin propose un système d’échange décentralisé, qui ne repose pas sur la garantie apportée par une autorité centrale (comme celle des banques pour la monnaie classique). Il mobilise un protocole pour cela appelé blockchain. Pour éviter les malversations et préserver l’unicité de la monnaie – c’est-à-dire empêcher de dupliquer numériquement un bitcoin malgré son caractère immatériel – chaque transaction effectuée est enregistrée sur une “chaîne de bloc”, possédée et validée par tous les serveurs qui participent au système, appelés des “noeuds”. Ces derniers viennent "miner" des bitcoins. Sur le modèle de l'or, ils doivent "travailler" pour obtenir de la cryptomonnaie. Pour valider les nouvelles transactions (agrégées sous formes de blocs) et les lier à la chaîne de transactions existante, les mineurs doivent résoudre une opération mathématique complexe et très gourmande en puissance de calcul, et sont pour cela rémunérés en bitcoins.
Aujourd'hui, les noeuds ne sont plus des ordinateurs particuliers, dépassés technologiquement. Tout comme les industriels miniers utilisent les meilleurs engins d'excavation à disposition, le monde du bitcoin s'est complexifié. Pour profiter de la manne du bitcoin, "tout un tas de fermes à calcul, des usines à miner en quelques sortes, ont été construites dans le monde, principalement en Chine", décrit Maryline Laurent, professeur spécialiste de la sécurité des réseaux à Télécom SudParis. Une course en avant délétère puisque selon le protocole bitcoin, "plus il y a de puissance de calcul disponible, plus le problème mathématique à résoudre se complexifie automatiquement”, pointe Maryline Laurent.
Pourquoi augmenter artificiellement la puissance de calcul nécessaire pour le minage ? “C’est littéralement de l’énergie gâchée, mais il y a une raison, explique Marc Beunardeau, cryptologue au sein de Nomadic Labs, une entreprise française qui développe la blockchain dite de troisième génération Tezos. Cela permet de tirer au hasard les personnes qui inscrivent les transactions sur la blockchain, ce qui n’est pas trivial car il n’y a pas d’identité sur internet. La solution de bitcoin pour lier la loterie au monde réel a été de se baser sur la puissance de calcul : résoudre l’équation permet de montrer qu’on a la puissance nécessaire pour participer à la loterie.” Autrement dit : pour éviter la multiplication de mineurs virtuels destinés à gagner des chances de minage ou à corrompre les transactions, le protocole incite à jeter de l'énergie par les fenêtres.
Un impact grandissant et sous-estimé
Dès lors, l’équation est économique. “Les mineurs sont payés en bitcoin. Donc quand sa valeur augmente, le potentiel de gain aussi”, résume Marc Beunardeau… De quoi permettre d’acheter davantage de serveurs et de mobiliser toujours plus d’énergie pour tenter de gagner une part du gâteau. “L’augmentation pourrait être significative, mais ne sera pas forcément incontrôlée”, modère Pierre Boulet, qui pointe certains mécanismes de freinage à moyen et long-terme, comme l’apparition de chaînes de niveau deux pour agréger les transactions avant de les inscrire dans le registre bitcoin, ou la diminution progressive de la récompense en bitcoin des mineurs (remplacée par des frais de transaction).
Un mécanisme qui bat aussi en brèche les arguments sur le verdissement du bitcoin. Concrètement, les mineurs se tournent vers les sources d’énergies les moins chères. Si cela les conduit parfois à localiser leurs fermes de serveurs dans l’Arctique pour diminuer les coûts de refroidissement, ou encore à utiliser les surplus d’énergie hydroélectrique disponible dans la province chinoise du Sichuan, comme le rappellent les défenseurs du bitcoin, cette même logique peut aussi favoriser la réouverture de centrales à charbon, l’usage d’équipements obsolètes, ou l’apparition de conflits sur l’usage de l’énergie, pointent ses opposants.
La logique s’étend aussi aux machines de minage. Selon l’Agence internationale de l’énergie (IEA), les mineurs utilisent depuis des années des processeurs ultra-efficients et ultra adaptés aux calculs bitcoin (des Asics), qui ont très fortement augmenté la puissance de calcul et diminué le coût du calcul unitaire. Mais la difficulté de calcul, un indicateur direct de la puissance mobilisée, dépend tout d’abord du prix de l’actif.
Agence Internationale de l'énergie La difficulté du minage augmente avec le prix du bitcoin - Agence Internationale de l’énergie
Si le mix énergétique du bitcoin est mal connu, le site spécialisé Digiconomist estime ainsi que l’usage actuel du bitcoin émet de l’ordre de 37 millions de tonnes de CO2 sur un an. L’équivalent des émissions de la Suisse. Et “il faudrait aussi comptabiliser l’énergie mobilisée et l’extraction des métaux nécessaires à la production des serveurs spécialisés pour le minage”, rappelle Pierre Boulet.
Des alternatives économes en pagaille
La blockchain serait-elle donc incompatible avec la préservation d’un climat vivable ? “Il existe d’autres solutions, dont celle que nous utilisons pour Tezos : la proof of stake [preuve d’enjeu]”, rappelle Marc Beunardeau. “Au lieu de se baser sur la puissance de calcul disponible, la participation à la loterie dépend de la quantité de monnaie déjà possédée par chaque acteur”, détaille le cryptographe. Avec derrière une idée simple : les acteurs les plus riches dans une crypto sont ceux ayant le moins d’intérêt à tricher et à en diminuer la crédibilité. De quoi faire chuter la consommation des protocoles, estiment tous les experts. La vérification des transactions et le stockage de la monnaie restant infiniment moins consommateurs que la dépense somptuaire de la preuve de travail.
“L’écosystème blockchain est très riche, il existe déjà une dizaine de preuves de consensus différentes”, chiffre Maryline Laurent. Mais si certaines crypto-monnaies, comme Ethereum (qui se place en deuxième place derrière le bitcoin en terme de capitalisation) ont récemment entamé un passage de la preuve de travail à la preuve d’enjeu, la spécialiste de la sécurité numérique ne croit pas à une modification du bitcoin. “La preuve de travail conserve un avantage décisif : elle existe depuis longtemps et a déjà prouvé sa robustesse. Elle est donc adaptée dans les cadres où il y a beaucoup d’enjeux là où les autres méthodes sont plus jeunes”. Reste à voir si les grands portefeuilles céderont à l'attrait de l’or numérique ou plieront devant les risques de ternir leur image par un investissement à rebours de la lutte contre le réchauffement climatique.
