Cela permet d’économiser beaucoup de kilowattheures : le Large Hadron Collider est éteint. Administrateur Le CERN est l’un des plus gros consommateurs d’énergie en France. L’organisation de l’accélérateur de particules utilise 1,3 térawattheures d’électricité par an, soit environ un tiers de la consommation électrique annuelle d’Amsterdam.
Le CERN n’est pas seul. Pratiquement toutes les grandes expériences de physique, des accélérateurs de particules aux télescopes (spatiaux), consomment de l’énergie. Ces dernières années, cela a reçu une attention croissante de la part de la communauté elle-même. Cela ressort, entre autres, des publications scientifiques avec des analyses quantitatives du CO2l’empreinte des expériences en cours et des futures installations, qui sont encore en phase de conception. Le CO2l’empreinte est l’émission totale de gaz à effet de serre, convertie en CO2équivalent, où les gaz à effet de serre qui ne contiennent pas de CO2 sont, comme le méthane, convertis en quantité de CO2 qui aurait la même contribution au réchauffement climatique.
Télescopes d’émission
Les auteurs soutiennent que le CO2autant que possible les émissions et les autres impacts environnementaux de la recherche scientifique. « Il est important que les scientifiques agissent », a déclaré l’astronome Annie Hughes lors d’une conférence de presse sur les émissions des observatoires fin mars. « Si nous, en tant que scientifiques, ne répondons pas aux rapports et aux avertissements de notre [klimaatwetenschappelijke] collègues, c’est comme si votre père vous disait de ne pas fumer alors qu’il allume lui-même une cigarette.
Ce qui aide ces partisans, c’est l’augmentation des prix de l’énergie. Cela signifie que le maintien d’une faible consommation d’énergie garantit également une réduction des coûts.
L’étude de Hughes et de ses collègues de l’Institut de recherche en astrophysique et planétologie de Toulouse a révélé que tous les observatoires astronomiques en fonctionnement en 2019 ont produit collectivement environ 20 millions de tonnes de CO2équivalent au cours de leur vie. Ceci est comparable aux émissions annuelles de l’Estonie ou de la Croatie, par exemple. Pour ce calcul, qui est apparu dans Astronomie naturelleles chercheurs ont étudié le CO2les émissions provenant de la construction et de l’utilisation de télescopes sur la Terre et les missions spatiales – qui comprenaient le lancement.
Estimation plus précise
Pour simplifier leur estimation, les chercheurs ont supposé que le CO2émissions des installations est proportionnelle à leur coût ou à leur poids. Plus un télescope est cher ou lourd, plus il y a de CO2les émissions lui ont été facturées. Cela fournit une estimation approximative, reconnaissent les chercheurs. Ils peuvent se tromper jusqu’à 80 %. Par exemple, ils estiment que les émissions du télescope spatial James Webb, lancé l’année dernière, se situent entre 310 000 et 1,2 million de tonnes de CO.2-équivalent. Pour une estimation plus précise, les chercheurs auraient besoin de beaucoup plus d’informations que celles disponibles publiquement.
Les chercheurs appellent donc toutes les institutions de recherche et agences de financement à publier un calcul détaillé du CO total (prévu) pour chaque projet.2empreinte, de la construction à la démolition.
Malgré l’estimation très approximative, selon les chercheurs, le calcul montre que le CO annuel2les émissions des observatoires astronomiques doivent être réduites jusqu’à vingt fois s’ils veulent atteindre les objectifs climatiques.
Données sur les émissions inattendues
Une future expérience nécessitant une telle CO prolongé2-calcul a été réalisé est le projet Giant Array for Neutrino Detection (Grand). Cette expérience détectera des particules cosmiques avec 200 000 antennes des années 1930.
Trois chercheurs, dont deux grands physiciens, ont calculé le CO2l’empreinte de tout ce qui est impliqué : de la construction de l’expérience et du logiciel nécessaire à l’analyse des données, aux émissions du transport des pièces, des déplacements et du stockage des données.
Ils représentent près de 500 tonnes de CO2équivalent par an pendant les quatre premières années, au cours desquelles les trois cents premières antennes sont installées. La deuxième phase de plus de cinq ans, avec dix mille antennes, est bonne pour plus de 1 000 tonnes de CO2équivalent par an. Dans la phase finale, au cours de laquelle l’expérience sera terminée, il y aura plus de 13 400 tonnes de CO2équivalent par an – c’est comparable à la production d’un millier de voitures, écrivent les chercheurs.
Les physiciens fantasment déjà sur le prochain accélérateur de particules
Dans toutes les phases, la technologie numérique, comme les ordinateurs, les logiciels de simulation, le traitement et le stockage des données, s’est avérée responsable d’une grande partie des émissions. « On ne s’attendait pas à ça », répond par e-mail la physicienne Kumiko Kotera de l’Université de Paris. « Nous pensons que les gens sont conscients des émissions causées par les déplacements et la production de l’équipement de mesure, mais oublions que de grandes quantités de données de mesure qui doivent être traitées et stockées peuvent également conduire à d’énormes émissions de CO2empreinte. »
Suite à la publication de Kotera et de ses collègues, un « plan de politique verte » a été élaboré pour Grand. Il précise par exemple que les déplacements doivent être réduits au minimum en faisant réaliser le maximum de travaux sur site par des partenaires locaux. De plus, les données seront stockées dans des centres avec le moins de CO possible2empreinte. Un plan de recyclage des équipements de mesure sera également mis en place.
Une usine de higgs verte
Les physiciens des accélérateurs de particules ne sont pas en reste non plus. Ils fantasment déjà sur un autre accélérateur de particules énergivore d’un milliard de dollars. Avec cela, ils veulent produire des particules de Higgs – qui ont été découvertes en 2012 – sur une chaîne de montage afin de les étudier en détail.
Il existe plusieurs modèles sur la table pour une telle usine de Higgs. Lequel vous choisissez s’avère faire toute une différence pour le CO2empreinte de la machine, découvert deux physiciens des particules qui a examiné cinq modèles en octobre. Deux d’entre eux, comme le LHC, sont circulaires : le FCC au CERN à Genève et le CEPC. Les trois autres sont linéaires : l’ILC du Japon, le CLIC du CERN et le C des États-Unis.3.
Les physiciens des particules ont adopté une approche particulière pour leur comparaison. Ils ont calculé la consommation d’énergie et le CO pour chaque conception2empreinte par particule de Higgs produite. Patrick Janot, physicien des particules au CERN explique : « Nous faisons cela parce que la capacité à faire de la science est directement liée au nombre de higgs : plus il y a de higgs, meilleurs sont les résultats scientifiques.
La FCC fait mieux
Les accélérateurs circulaires arrivent en tête du test de consommation d’énergie car ils produisent des particules de Higgs plus rapidement que les accélérateurs linéaires. La FCC arrive en tête avec 3 mégawattheures d’électricité par boson de Higgs. En bas se trouve le C3 à 16 mégawattheures – plus de cinq fois plus que la FCC.
La FCC fait encore mieux si vous incluez l’origine du pouvoir. Au CERN, 90 % de l’électricité provient du CO2-des sources gratuites, telles que l’énergie nucléaire. En conséquence, le CO2l’empreinte du FCC ne représente que 2 % de celle de l’ILC, l’alternative la moins durable. Cela montre qu’il vaut mieux construire son accélérateur dans un pays où le CO2les émissions liées à la production d’électricité sont faibles.
Si c’est à Janot, le CO2L’encombrement est l’un des critères de décision les plus importants lorsqu’il s’agit de choisir, de concevoir et d’optimiser un accélérateur de particules.
Émissions excessives
« Je ne pense pas que la conception de l’usine Higgs avec le plus petit CO2l’empreinte sera construite par définition », explique le physicien des particules Tristan du Pree, de Nikhef et de l’Université de Twente, qui est impliqué dans la conception du FCC. « Mais ceux qui ont des niveaux exorbitants de CO2les émissions sont exclues. À mon avis, par exemple, CLIC est à proscrire en raison de la consommation d’énergie. »
« Cette analyse est un bon moyen d’entamer la conversation sur le CO2empreinte des accélérateurs de particules », explique la physicienne des particules Caterina Vernieri, qui a participé à la conception de C3. « Mais il y a d’autres aspects, que les chercheurs n’ont pas examinés, que nous devons prendre en compte afin de faire une meilleure estimation du CO2empreinte. »
Le scientifique le plus durable est celui qui ne fait pas de recherche
Vernieri, par exemple, n’est pas entièrement d’accord avec l’hypothèse selon laquelle plus de particules de Higgs sont le meilleur moyen d’obtenir de meilleurs résultats scientifiques. « Dans les accélérateurs linéaires, vous pouvez obtenir plus d’informations à partir des particules de Higgs dont vous disposez, même si vous en produisez moins. Cela n’entre pas dans le calcul. »
De plus, nulle part il n’est mentionné que le C3les physiciens étudient les moyens de construire un parc solaire à côté, par exemple, afin que la machine puisse fonctionner entièrement à l’électricité verte, explique Vernieri. « Et nous travaillons à l’automatisation de manière à ce que peu de personnes aient besoin d’être présentes à l’expérience, ce qui permet d’économiser les émissions liées aux déplacements. »
Janot et son collègue n’ont pas inclus les émissions associées aux déplacements des chercheurs impliqués, à la construction, à l’analyse des données, au stockage des données et aux simulations dans leur estimation. Ils défendent ce choix en fin d’article, où ils montrent que ces émissions sont faibles comparées à celles de l’électricité utilisée pour faire fonctionner un accélérateur. Janot : « Ce dernier domine le CO total2encombrement et est donc le facteur le plus important si vous souhaitez optimiser une machine.
Réduire sur
Ce que ces premières estimations du CO2L’empreinte des expériences et des observatoires est qu’il s’agit de calculs complexes si l’on veut les effectuer avec précision. Il est donc difficile de comparer correctement différents modèles. Mais il est clair que quelque chose doit changer si les physiciens et les astronomes veulent atteindre les objectifs climatiques.
Un moyen relativement simple de sauver le climat, prôné par Hughes et ses collègues, consiste à ralentir le rythme de construction de nouveaux observatoires astronomiques. Et Vernieri considère qu’il est essentiel de commencer à étudier de nouvelles techniques pour les expériences de physique des particules. « Parce que construire des accélérateurs de particules toujours plus grands qui fonctionnent avec des énergies encore plus élevées n’est ni tenable ni durable. »
Les physiciens soulignent que la recherche d’un CO de plus en plus petit2l’empreinte ne doit pas paralyser la recherche. Après tout, le scientifique le plus durable est celui qui ne fait aucune recherche. DuPree. « J’espère qu’un autre accélérateur de particules sera construit dans un avenir proche. »