L’impressionnante empreinte écologique du CERN, malgré un long arrêt et une crise sanitaire

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L’impressionnante empreinte écologique du CERN, malgré un long arrêt et une crise sanitaire
Crédits : CERN

Le CERN a beau tourner au ralenti depuis trois ans le temps de réaliser des travaux d’améliorations, il n’en reste pas moins un gros consommateur de ressources. Il vient de publier son second rapport sur l’environnement, qui concerne aussi bien l’électricité, l’eau, le bruit, les déchets ou les émissions de GES.

L'Organisation européenne pour la recherche nucléaire (ou CERN) est un immense laboratoire scientifique, qui revendique être « le plus éminent » du monde en physique des particules. Son instrument emblématique est sans aucun doute le Grand collisionneur de hadrons qui a plus de 10 ans.

Sa consommation en ressources est à la hauteur de ses prétentions : abyssale. Dans son premier rapport sur l’environnement – qui concernait les années 2017 et 2018 –, le CERN donnait quelques chiffres impressionnants : 1 251 GWh d’électricité par an, 223 800 teqCO₂, 3 477 000 m³ d’eau, etc. Comme prévu, le second rapport est désormais en ligne. Il couvre les années 2019 et 2020, particulières à plus d’un titre.

Avant d’entrer dans le vif du sujet, plusieurs rappels importants : « La période 2019-2020 a été marquée par le deuxième long arrêt du complexe d’accélérateurs du CERN. Plusieurs indicateurs environnementaux affichent ainsi des niveaux différents par rapport à la précédente période de rapport (2017-2018) ».

De plus, 2020 n’est pas considérée comme une année représentative du fait de la pandémie de COVID-19. Les changements provoqués par la crise sanitaire sont bien tangibles dans certains indicateurs de l’Organisation.

Des GWh par centaine, des mégalitres par milliers

« En 2019 et 2020, le CERN a consommé respectivement 428 GWh (1 541 TJ) et 442 GWh (1 591 TJ) d’électricité. Pendant cette période, le LHC a connu son deuxième long arrêt (LS2), lors duquel la consommation d’électricité du CERN a été inférieure de 64 % par rapport à celle enregistrée en période d’exploitation ». Il doit reprendre du service début 2022.

L’électricité est évidemment la principale ressource énergétique. Celle consommée par le CERN est « essentiellement produite en France, où le bouquet énergétique est à 87 % à faible émission de carbone ». L’Organisation en profite pour réaffirmer son objectif de « limiter à 5 % la hausse de sa consommation d'électricité d’ici à fin 2024 », avec 2018 comme année de référence (les expériences tournaient alors à plein régime).

D’autres énergies sont également utilisées : le gaz naturel pour le chauffage, l’essence pour les véhicules et du diesel pour les générateurs de secours : « En 2019 et 2020, le CERN a consommé respectivement 68 GWh (246 TJ) et 66 GWh (238 TJ) de combustibles fossiles ».

CERN consommation

N’oublions pas l’eau, utilisée pour refroidir les installations : « En 2019 et 2020, le CERN a consommé respectivement 2 006 et 1 941 mégalitres (ML) d’eau ». Les activités industrielles représentent environ 75 % de la consommation d’eau pendant les périodes d’arrêt, tandis que les 25 % restants sont utilisés à des fins sanitaires.

En 2018, la consommation était de 3 477 mégalitres d’eau, mais les accélérateurs étaient en marche. Rappelons qu’elle était de 15 000 ML en 2000, et a donc été divisée par cinq en vingt ans, tout en améliorant les performances des expériences. Comme dans le précédent rapport, il est précisé que « le CERN n’a connu aucun incident dommageable pour l’environnement passible d’une sanction, financière ou autre ».

Y a-t-il eu des incidents autres ? Ce n’est cette fois encore pas indiqué.

Et voilà le gigawatt-heure par femtobarn inverse (GWh/fb-1)

Le CERN propose un indicateur permettant de juger de l’efficacité de l’installation au-delà de sa seule consommation brute : le GWh/fb-1, ou gigawatt-heure par femtobarn inverse. Il permet de suivre et comparer l’efficacité énergétique dans le temps et donc au fil des améliorations. Pour faire simple, plus il est bas mieux c’est.

Lors de la première période d’exploitation du LHC, la meilleure performance était de 27 GWh/fb-1. Lors du second « run » – c’est-à-dire la seconde phase d’exploitation –, le LHC « a fourni deux fois plus de données par unité d’énergie ». Pour la suite, le CERN « estime que le ratio de performance au démarrage du HL-LHC sera d’environ 5 GWh/fb-1, puis passera plus tard à 2,5 GWh/fb-1 ».

Ainsi, le LHC « multipliera par dix l’efficacité énergétique de l’installation phare du CERN sur 20 ans »… Les travaux pour la haute luminosité se dérouleront en effet entre 2025 et 2027 à l’occasion du 3e long arrêt technique. Il faudra donc probablement attendre 2028 pour sa mise en service. 

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Consommer moins, récupérer plus

Afin de rester dans la limite des 5 % de hausse qu’il s’est fixée, le CERN va déployer trois stratégies : améliorer l’efficacité, consommer moins et récupérer plus. Pour le premier point, les instruments scientifiques ne sont pas les seuls concernés. Même s’ils consomment beaucoup moins les bâtiments ont aussi droit à des améliorations.

Plusieurs chantiers sont mis en avant concernant la récupération : « En 2019, le CERN a signé un accord avec les autorités françaises locales concernant la récupération de la chaleur de ses installations au point 8 du LHC pour chauffer une zone résidentielle située à Ferney-Voltaire ».

Il continue d’étudier les possibilités de récupération de chaleur sur ses autres sites, notamment au point 1 à Meyrin en Suisse. En 2020, l’Organisation « a attribué un contrat pour la conception, la construction, l’exploitation et la maintenance d’un nouveau centre de données, dont la chaleur pourrait être récupérée pour chauffer le site de Prévessin », en France.

Pendant les arrêts techniques, les émissions de GES continuent

Passons aux émissions de gaz à effet de serre (GES). Elles sont « principalement liées à l’utilisation de gaz fluorés (gaz F) pour la détection de particules et le refroidissement des détecteurs dans les grandes expériences du LHC ».

En 2019 et 2020, les GES ont respectivement été de 78 169 et 98 997 tonnes d’équivalent CO₂ (TeqCO₂), soit plus de deux fois moins que par rapport à 2017-2018. Pas de magie ici, mais simplement l’arrêt du Grand collisionneur de hadrons pour son second long arrêt technique.

Les émissions de gaz F proviennent « en majorité de petites fuites dans les détecteurs, de construction nécessairement légère ». Durant la seconde phase d’exploitation, « les expériences ont mené une campagne de réparation de ces fuites. Toutes n’ont pas pu être réparées en raison de la pandémie de COVID-19, mais cela reste une priorité ». Si le LHC est au repos, les émissions ne sont pas nulles, « car le refroidissement est maintenu pendant les longs arrêts afin d’éviter le vieillissement prématuré des détecteurs de particules ».

Comme dans le précédent rapport, l’objectif reste de réduire les émissions de GES de 28 % d’ici à fin 2024.

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Les émissions indirectes : électricité, voyages… et bientôt achats

Fort logiquement, les émissions indirectes liées à la consommation électrique du CERN sont en baisse. Elles sont respectivement de 10 672 et 9 247 teqCO2 pour les années 2019 et 2020.

Une précision : « Sur l’ensemble des émissions indirectes de 2019, 3 075 teqCO2 résultaient de la consommation d’électricité d’un centre de données du CERN situé au centre Wigner, en Hongrie ». Depuis 2020, le CERN n’exploite plus cette installation qui consommait 9,7 GWh (35 TJ) d’énergie en 2019.

Nouveauté de ce second rapport, l’Organisation a mesuré les émissions liées aux voyages professionnels, aux trajets domicile-travail, à la restauration, au traitement des déchets et à la purification de l’eau. Elle a appliqué les facteurs d’émission de l’association Ecoinvent et utilisé « les valeurs du potentiel de réchauffement climatique de 2013 établies par le GIEC », le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat.

Sur la purification de l’eau, les émissions étaient respectivement de 133 et 129 teqCO₂. Concernant les déplacements professionnels, ils étaient de 3 330 en 2019 et « seulement » de 619 teqCO₂ en 2020.

« La plupart de ces émissions découlent des voyages en avion » et le moins que l’on puisse dire c’est que les effets de la Covid-19 avec les mesures de confinement ont des effets plus que tangibles, avec une baisse d’un facteur cinq. En 2020 d’ailleurs, le CERN a actualisé sa « procédure pour les voyages professionnels, encourageant les modes de transport présentant une empreinte carbone réduite ».

On retrouve la même tendance sur les trajets domicile-travail : « En 2019 et 2020, les émissions liées aux trajets domicile-travail s’élevaient respectivement à 5 836 et 1 868 teqCO₂ ». Idem de nouveau sur la restauration : « En 2019 et 2020, les émissions du CERN liées à la restauration étaient respectivement de 738 et 243 teqCO₂. La viande rouge et les produits laitiers représentent plus de la moitié de ces émissions ».

Le CERN reconnait que « les achats représentent la majeure partie » des émissions indirectes, mais il n’en est pas question pour le moment. Ce sont en effet « les plus difficiles à quantifier en raison de la diversité des produits, des fournisseurs et des origines des achats résultant de la nature du travail du CERN et d’une politique d’achats qui s’attache à équilibrer les retours industriels pour tous les États membres et États membres associés ».

Néanmoins, « un projet visant à évaluer la manière d’améliorer l’impact écologique des achats du CERN sont en préparation ». Aucun calendrier n’est précisé. 

Des rayons ionisants au ras des pâquerettes

Les expériences étant en pause pour des opérations de maintenance, les doses de rayons ionisants étaient fortement en baisse et même « inférieure à 0,0002 mSv [millisievert, ndlr] par an, soit 10 000 fois inférieure à celle que nous recevons des rayons cosmiques, du rayonnement terrestre, du radon et de notre alimentation ».

Lors du précédent rapport, elle était supérieure d’un facteur 100 avec 0,02 mSv. Rien d’inquiétant pour autant puisqu’elle restait largement inférieure à la limite de 1 mSv fixé par le Conseil européen. Pour juger avec des données plus parlantes, 0,02 mSv c’est « moins que la dose reçue lors d’un vol Genève-New York du fait des rayonnements cosmiques ».

Bientôt des mesures en temps réel du niveau de bruit

Le bruit, comme les autres secteurs d’activité, est aussi en baisse car les installations sont au repos, mais cela n’empêche pas de dépasser les seuils fixés par le CERN – 70 dB(A) aux abords de son installation pendant la journée et 60 dB(A) la nuit – de manière occasionnelle, notamment à cause des travaux.

Dans le rapport, on apprend qu’il est envisagé « d’adopter un système de mesures en temps réel, permettant d’intervenir rapidement si besoin ». Le bruit est un point important pour l’Organisation, qui a publié une infographie le mois dernier sur ce sujet.

Enfin, sur la question de la biodiversité, le Comité directeur pour la protection de l’environnement du CERN (le CEPS) a créé l’année dernière « un groupe de travail sur la biodiversité afin de définir des actions à mener pour atteindre quatre objectifs : conserver et protéger les espaces naturels sur le domaine ; développer la biodiversité dans les zones clôturées et non clôturées ; intégrer la protection de la biodiversité à tout nouveau projet de développement sur le domaine, et définir des indicateurs de surveillance de la biodiversité au CERN ».

La question des déchets radioactifs

Passons pour finir aux déchets : « En 2019 et 2020, le CERN a généré et éliminé respectivement 5 985 et 4 704 tonnes de déchets conventionnels », dont près de 70 % sont considérés comme non dangereux. Le taux de recyclage s’améliore au fil des années puisqu’il est 59 % en 2020, contre 58 % en 2019 et 57 % en 2018.

Il y a par contre un domaine en augmentation durant cette phase prolongée de travaux par rapport aux périodes d’exploitation : les déchets radioactifs. La raison est simple : « les équipements arrivés en fin de vie ont été démontés ». « En 2019 et 2020, le CERN a produit respectivement 641 et 202 tonnes de déchets radioactifs ».

Afin de limiter ces déchets radioactifs, l’Organisation mise sur le recyclage et la réutilisation des matériaux dits « activés ». « Les éléments de blindage activés sont un bon exemple de réutilisation. Par exemple, en 2019, 3 255 tonnes de structures d’acier et de blocs de fonte et de béton ont été réutilisées (1 060 tonnes en 2020) ».

 

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