La numérisation des moyens de communication semble être une tendance bénéfique à la réduction de l'impact environnemental de nombreux secteurs économiques. À première vue, on pourrait penser que la réduction des interactions physiques entraînerait une diminution de la consommation d'énergie, mais la vérité est plus complexe. Nous négligeons souvent les effets néfastes des technologies de l'information (IT) sur notre environnement. Pourtant, ils sont bien plus importants que nous le pensons. Quel est l'impact écologique causé par la simple visite d'une page web ? Comment pouvons-nous, en tant que développeurs et utilisateurs, réduire cet impact ?
Comment l'IT influence-t-elle l'environnement ?
Illustrons la situation avec une situation quotidienne : vous faites défiler votre fil d'actualité Instagram sur votre téléphone. En quoi cela a-t-il des répercussions sur votre empreinte écologique ?
Les matières premières
Production et extraction
Tout d'abord, vous devez savoir que vous utilisez un téléphone qui a été fabriqué avec des matières premières collectées aux quatre coins du monde. Un smartphone de 2022 est composé d'au moins 40 métaux, dont la quantité varie de quelques milligrammes à plusieurs dizaines de grammes.
Architecture d'un smartphone avec ses différents métaux :
Source : Orange Lab, 2017
L'extraction de ces métaux a un impact direct sur l'environnement. Par exemple, 50% du lithium (principalement utilisé dans les batteries) provient des salines du "Triangle du lithium" en Argentine, en Bolivie et au Chili, où de nombreux problèmes ont été identifiés, tels que l'assèchement des lacs et la consommation massive d'énergie.
L'extraction de ces matériaux est extrêmement énergivore. Selon un rapport de The Shift Project, la production d'un smartphone de 140 grammes nécessite environ 700MJ (note 1), contre 85GJ pour une voiture de 1400 kg.
Note 1 :
MJ signifie MegaJoules. 1 Joule représente une quantité d'énergie.
Mega est un suffixe qui ajoute 6 zéros au nombre. Ainsi, 1M correspond à 1 million.
Giga est un suffixe qui ajoute 9 zéros au nombre. Ainsi, 1G correspond à 1 milliard.
À titre d'exemple : Votre bouilloire utilise environ 1000 joules par seconde. Alors 1J, c'est vraiment peu...
Pays produisant les plus grandes quantités de matières premières :
Des matériaux similaires ont été utilisés pour la construction des serveurs d'Instagram, situés aux États-Unis et à Singapour, avec lequel vous communiquez. Un serveur n'est rien d'autre qu'un ordinateur qui se situe à distance, et un ordinateur nécessite les mêmes métaux qu'un smartphone : (aluminium, gallium, indium, tantale, ruthénium, germanium etc...).
Note 2: vous trouverez une liste complète dans la ressource [3] page 25, tableau 5.
Gestion des déchets
Les matières premières utilisées pour fabriquer votre smartphone sont difficiles à recycler. Beaucoup d'entre elles sont recyclées à moins de 1 %, ce qui crée une forte pression sur ce secteur dont la demande ne cesse de croître. Par exemple, la demande de lithium devrait être 40 fois plus importante en 2040 qu'en 2020.
Cette augmentation est en partie due à l'électrification massive de différentes industries mondiales. Dans le secteur de l'énergie, les installations éoliennes et solaires nécessitent des métaux que l'on trouve couramment dans différents appareils électroniques.
Ces métaux sont difficiles à recycler en raison de la façon dont ils sont disposés dans les appareils. À grande échelle, la collecte de tous ces métaux ainsi que leur tri sont très complexes.
Heureusement, grâce à des entreprises comme BackMarket, les appareils peuvent être restaurés et remis sur le marché sans avoir à collecter ou à trier ces métaux.
Consommation énergétique de nos actions numériques
Lorsque vous visitez une page Instagram, votre téléphone utilise de l'électricité pour envoyer la demande au serveur. De son côté, le serveur utilise de l'électricité pour recevoir votre demande, charger les données dont vous avez besoin et les renvoyer à votre smartphone. Si vous communiquez avec un centre de données Instagram situé aux États-Unis, par exemple, nous savons que celui-ci consomme environ 6 millions de kWh par an (et que votre téléphone utilise environ 6kWh par an).
Cette interaction ne nécessite donc que 0,0033 kWh, soit une fraction de l'énergie nécessaire pour faire bouillir une tasse d'eau dans une bouilloire (0,17 kWh).
Bien que ces chiffres ne puissent être considérés comme précis en raison de plusieurs facteurs non pris en compte, tels que la taille des pages et l'utilisation du processeur, ils donnent une indication raisonnable de nos résultats.
Nous explorerons ces facteurs par la suite en tant que vecteurs de solutions pour les développeurs.
Gaz à effet de serre (GES)
Chaque aspect de votre visite de la page Instagram sur un smartphone utilise de l'énergie et libère, par conséquent, des gaz à effet de serre (GES) dans notre atmosphère. L'électricité utilisée est générée à partir de sources qui sont directement corrélées aux niveaux de production de GES.
La quantité de ces émissions de GES dépend de l'emplacement géographique du centre de données et de la prise de recharge que vous utilisez pour votre smartphone, c'est-à-dire qu'elle dépend de la source de l'électricité que vous consommez. En France, environ 70 % de l'électricité est produite à partir de l'énergie nucléaire, qui génère une faible quantité de CO2. Par conséquent, un centre de données en France produit 200 000 kg de CO2 par an (note 3), alors qu'un centre de données aux États-Unis produit 4 000 000 kg de CO2 par an.
Note 3 : Le "e" dans l'unité fait référence aux équivalents CO2. Pour en savoir plus, cliquez ici.
Source: "[Lean ICT Materials] REN", onglet "DER Run Phase". Produced by The Shift Project
Ces chiffres relatifs aux émissions de GES ne tiennent compte que du processus numérique dans l'interaction. Nous n'avons même pas pris en compte la consommation d'énergie pour l'extraction des matières premières et la production des appareils.
Malheureusement, en tant que développeurs et utilisateurs, nous ne pouvons pas agir directement sur cette partie du processus. Nous ne pouvons avoir un impact que sur l'activité "digitale". Nous verrons quelques exemples plus tard.
Par conséquent, la petite interaction que vous avez eue sur votre smartphone, en visitant une page Instagram, a un impact plus important que ce que l'on pourrait imaginer. La visite de cette page web dépend de dispositifs réels, physiques, dont certains ne sont pas visibles lorsque vous les utilisez. Pourtant, ils existent bel et bien.
La part du numérique dans l'impact environnemental
Sachant qu'une batterie au lithium (utilisée dans les smartphones) a été vendue pour la première fois de l'histoire en 1991, les scientifiques s'inquiètent de l'évolution de la demande sur le marché de l'informatique et de la consommation énergétique totale du domaine à l'avenir.
Ces derniers ont élaboré différents scénarios pour tenter de prédire la future dépense énergétique de ce secteur. En 2025, la part de l'informatique pourrait représenter 5% de la consommation mondiale, contre 2% en 2010 [3, 6]. Cette progression est colossale : l'une des plus importantes de l'histoire.
Évolution 2010-2025 de la consommation énergétique des technologies du numérique par rapport à la consommation énergétique mondiale :
Source : Forecast Model [Lean ICT Materials].
Comment réduire notre impact en tant que développeurs ?
Maintenant que nous comprenons mieux le problème, tentons de trouver une solution.
Comme indiqué plus haut, en tant que développeurs, nous ne pouvons ni changer la façon dont un smartphone est produit, ni l'endroit où nous extrayons les matériaux. L'impact que nous pouvons avoir réside dans l'optimisation du procédé numérique de visite d'une page web par un utilisateur.
Quels sont les facteurs sur lesquels il faut se concentrer ?
Il existe sur l'internet de nombreux outils permettant d'estimer la quantité de CO2 émise lorsque vous visitez un site web spécifique. Le principal problème réside dans les équations utilisées dans ces outils, qui ne reflètent pas la réalité. Selon François Zaninotto, tous ces outils ne prennent en compte que des facteurs simples, comme la taille du fichier que vous chargez [8].
Il est essentiel de prendre en compte l'énergie consommée à chaque visite de la page web en kW/h, ainsi que les émissions de CO2 qui en découlent.
Cette énergie est consommée par les éléments suivants :
- Moniteur
- Client CPU
- Réseau
- Serveur
Chargement du réseau
Un aspect important sur lequel nous pouvons nous concentrer en tant que développeurs est la charge réseau que nous imposons à l'utilisateur. Nous pouvons commencer par réduire le poids du contenu que nous développons sur la page.
Environ 60% du trafic internet provient de la diffusion de vidéos, et cela peut aller jusqu'à 80% selon certains opérateurs [9]. Lorsqu'un utilisateur regarde une vidéo de dix minutes sur un smartphone, il utilise l'équivalent de dix jours de consommation de ce smartphone [3]. La première solution est donc d'éviter au maximum les contenus vidéo.
Choix du serveur
Comme nous l'avons vu précédemment, les émissions de GES des centres de données peuvent varier considérablement en fonction de la source d'énergie utilisée pour produire leur électricité. Un serveur aux États-Unis pollue beaucoup plus qu'un serveur en France. En tant que développeurs, nous avons le pouvoir de choisir où stocker le code de notre application et ainsi réduire les émissions de notre site web. (Note 4)
Note 4 :
Agily a abordé ce sujet lors de l'un de nos webinaires sur l'éco-conception.
Cliquez ici pour le voir : Les meilleures pratiques d'éco-conception numérique - Webinar Agily
Utilisation du CPU
Développons un code plus économe ! L'utilisation du CPU, nécessaire à votre navigateur pour exécuter votre site web, joue également un rôle. Il existe de multiples solutions à un même problème et, en tant que développeurs, il nous appartient de trouver la plus légère et la plus efficace d'entre elles.
Pour ce faire, nous pourrions faire prendre conscience de la complexité temporelle de nos algorithmes. La complexité temporelle représente le temps d'exécution d'un algorithme par rapport à la taille des données d'entrée que nous donnons. Plus le temps est long, plus l'énergie utilisée est importante.
De nombreux développeurs n'ont pas étudié ces concepts, et parfois, un petit changement dans un script peut réduire le temps nécessaire par 10 ou même 100 ! Pour en savoir plus, cliquez ici
Mesurer l'impact de votre site web
Pour nous aider à optimiser ces différents éléments, nous devons d'abord savoir où se situent les problèmes.
De nombreux outils existent pour analyser l'impact environnemental d'un site web. En voici une liste non exhaustive :
- Digital Beacon
- Ecograder
- Website Carbon
- GTMetrix
- Pagespeed Insights
- Globemallow browser add-on
- GreenFrame
L'un de ces outils se distingue par le fait que les calculs sont examinés par des scientifiques du CNRS : GreenFrame.
GreenFrame permet d'évaluer en profondeur l'équivalent CO2 de chaque facteur du site web, du moniteur à l'utilisation du CPU. Disposer d'un tel outil pour un développeur est le premier pas vers un développement web durable.
Une valeur d'Agily
Il est de notre responsabilité de créer cette habitude de réflexion sur notre impact. Nous développons des produits dématérialisés, ce qui complique la prise de conscience de notre empreinte réelle par notre cerveau.
Chez Agily, nous nous battons pour le développement durable, et nous commençons à utiliser des outils analytiques pour aider nos développeurs à construire cette conscience.
Notre objectif est de développer pour nos clients des produits légers et robustes qui respectent ces valeurs environnementales. Et nous sommes sur le bon chemin !
