Les leçons du père Kaya

Par MD

« Ce n’est que faute de savoir bien
connaître et étudier le présent
qu’on fait l’entendu pour étudier l’avenir »
(Blaise Pascal, lettre à
Mlle de Roannez, décembre 1656).

Introduction.
Kaya est le patronyme de Yoichi Kaya (né en 1934), un économiste japonais spécialisé dans l’énergie et l’environnement, Il a publié son « équation » en 1993. Les travaux de Kaya ont notamment trait aux émissions de CO₂ ; on sait l’importance que la communauté internationale – à tort ou à raison – attache à ce gaz trace indispensable à la vie mais supposé néfaste.
L’équation de Kaya a connu un grand succès, au point d’être utilisée notamment par le GIEC. Elle consiste à énoncer que l’émission de CO₂ d’un pays donné est une fonction de son produit intérieur brut (PIB). C’est cette assertion qui va être examinée et détaillée. Les chiffres qui suivent sont empruntés à la base de données « BP statistical review of world energy (2022) » et à la banque mondiale (WDI). Les émissions prises en compte sont celles qui résultent de la combustion des énergies fossiles (à l’exclusion de celles résultant des changements dans l’utilisation des sols, qui sont d’ailleurs très minoritaires). L’unité d’énergie est désormais le joule (J), unité S.I. particulièrement peu maniable vue sa petitesse au regard des quantités en jeu : les consommations d’énergie sont généralement exprimées, pour les consommations globales en exajoules (EJ=10¹⁸J), et pour les consommations par habitant en gigajoules (GJ=10⁹J). A titre d’ordre de grandeur, l’ancienne tonne-équivalent pétrole (tep) équivaut à 41,87 GJ.

Relation entre produit intérieur brut et émission de CO₂.
Le contenu du PIB en CO₂ est la quantité de CO₂ émise par unité de PIB. Chaque point du nuage ci-dessous, relatif à l’année 2021, représente un pays du monde, caractérisé :
-en abscisse par son produit intérieur brut par habitant exprimé en parité de pouvoir d’achat (PPA) comme il est de rigueur dans les comparaisons internationales (base actuelle : dollar PPA 2011 constant),
-en ordonnées par ses émissions de CO₂ par habitant exprimées en tonnes.
Pour fixer les idées, quelques pays caractéristiques ont été étiquetés. Le point rouge représente la moyenne pour le monde entier (par habitant : 4,3 tonnes de CO₂ pour 17 000 dollars soit 0,25 t / 1 000$), chiffre qu’on retrouvera dans la suite.Compte tenu de la disparité considérable entre les pays, on a préféré ici des échelles logarithmiques pour rendre le graphique plus lisible. Le resserrement (relatif) du fuseau est donc artificiel : en effet, chaque graduation en abscisse et ordonnée représente un doublement de valeur. Ainsi pour une valeur de PIB donnée, les émissions peuvent aller jusqu’à un rapport de 1 à 4 (deux graduations). Cela étant, on voit bien qu’une certaine corrélation entre les deux variables existe, quoiqu’elle soit assez distendue. Les pays les plus riches apparaissent en règle générale comme les plus émetteurs.

Facteurs de Kaya et leurs évolutions dans le temps.
Pour passer du PIB aux émissions de CO₂ (tonnes / dollars), Kaya définit deux facteurs intermédiaires :
– Contenu du PIB en énergie : consommation d’énergie par unité monétaire de PIB (joules / dollars).
– Contenu de l’énergie en CO₂ : émission de CO₂ par unité de consommation d’énergie (tonnes / joules).
L’équation s’exprime ainsi :

(contenu du PIB en énergie) x (contenu de l’énergie en CO2) 
= (contenu du PIB en CO2)

Ces facteurs présentent une dispersion considérable selon les pays. Afin de simplifier l’exposé, on ne considère ci-après que quatre grands ensembles : 1/monde entier, 2/pays appartenant à l’OCDE (les plus développés), 3/pays hors OCDE (la grande majorité), 4/Union européenne (à 27 États membres, dont la plupart appartiennent aussi à l’OCDE d’où un recouvrement partiel). Les trois graphiques ci-dessous illustrent l’évolution de ces facteurs depuis l’année 1990, année choisie universellement comme référence pour les « engagements » des pays en termes d’émissions de CO₂.Dans les pays développés (OCDE et UE) les tendances sont clairement à la baisse. Dans les pays n’appartenant pas à l’OCDE, on note un ressaut en 2002 : si l’on examine le détail par pays, on voit que ce ressaut est dû en grande partie à la Chine (année de sa relance économique et de son adhésion à l’OMC). Depuis au moins une dizaine d’années, les tendances sont de nouveau à la baisse.
En faisant le produit des données précédentes selon l’équation de Kaya, on obtient ce troisième graphique.Après le ressaut de 2002 déjà signalé, la tendance générale est à une diminution généralisée des émissions de CO₂ rapportées au PIB. Les niveaux d’émissions des pays développés sont et restent très inférieurs à ceux du reste du monde, comme l’avait suggéré le premier graphique par pays. Mais cet écart est largement compensé par les différences des niveaux de vie, comme on va le voir. Signalons au passage que le ratio pour la France est de 0,09 tonnes / 1 000$, un des plus faibles du monde.

Voici les chiffres de 2021 pour le monde entier, à titre de vérification (lecture facultative…).

PIB et émissions de CO₂ par habitant.
L’évolution du PIB par habitant est illustrée par le graphique ci-dessous. On observe une croissance généralisée du PIB ainsi que l’écart entre pays développés et reste du monde (remarquer les indentations dues à la crise financière de 2009 et au covid en 2020, visibles surtout pour l’OCDE).On peut ainsi calculer les émissions de CO₂ par habitant présentées dans le graphique ci-dessous.

Les émissions de CO₂ des habitants de l’OCDE sont à la baisse depuis la fin des années 2000, mais elles sont encore 2,4 fois plus importantes que celles du reste du monde, même si l’écart tend à se resserrer. Au niveau du monde entier, on constate une sorte de stabilisation aux environs de 4,5 tonnes de CO₂ par habitant.  On peut en déduire que les émissions totales de CO₂ ont dû croître à peu près proportionnellement à la population mondiale, ce que l’on va vérifier. Cette information reste utile, même si on ne préjuge pas de la poursuite de cette tendance.

Population et émissions totales de CO₂.
La population mondiale croît de façon régulière (environ 80 millions de plus par an), surtout emmenée par les pays en développement.

Les données démographiques permettent de tracer le graphique des émissions de CO₂ qui montre au niveau mondial, comme on pouvait s’y attendre, une croissance sensiblement linéaire depuis une quinzaine d’années (sauf les deux mêmes indentations).

L’année 2022 est encore incertaine. Sur les 7 premiers mois, certains spécialistes ont estimé une augmentation globale de 1,7% par rapport à 2021, ce qui, si la tendance se poursuivait, porterait les émissions annuelles au-dessus de celles de 2019, retrouvant ainsi la tendance des quinze dernières années.

Conclusion.
Les commentaires précédents ont été volontairement réduits au strict minimum, car ces quelques graphiques sont suffisamment éloquents et instructifs, et chacun peut les interpréter à sa guise. Ne préjugeons pas de l’avenir, mais compte tenu des énormes inerties en jeu, il est peu probable que l’on assiste prochainement à des ruptures de tendances spectaculaires comme certains augures de bureau le prédisent ou l’espèrent. Dussions-nous autres « occidentaux » le déplorer, l’essentiel en matière d’énergie et de CO₂ se produira de plus en plus dans le reste du monde, qui doit observer nos obsessions d’un œil amusé.