Quelles sont les conséquences de la 5G sur l'environnement ?

C'est peu de le dire : aujourd'hui, l'impact environnemental de la 5G fait débat, au moins autant que les effets potentiels de la 5G sur la santé. Tant que ces deux questions n'auront pas été tranchées, il y aura toujours des doutes. Mais, au fait, que sait-on réellement de l'impact du nouveau réseau mobile 5G sur l'environnement ? À défaut d'avoir une étude mondiale à ce sujet, nous avons tenté d'y voir plus clair.

5G et environnement : que disent les anti-5G ?

Le 13 septembre 2020, 68 élus écologistes, de gauche et quelques Insoumis, dont des maires de plusieurs grandes villes françaises, ont signé une Tribune et lancé une pétition adressée à Jean Castex, l'actuel Premier Ministre. Dans un texte intitulé "5G, numérique, nous voulons un débat démocratique", ces élus réclament un moratoire sur le déploiement de la 5G jusqu'à l'été 2021.

Parmi leurs arguments : l'impact environnemental de la 5G. Selon eux, "la technologie 5G est conçue pour permettre des débits dix fois supérieurs à la 4G sur les smartphones, mais son déploiement en France aboutira à un "effet rebond" par la hausse de la consommation de données et d'usage des télécommunications, synonyme d'une très forte consommation d'énergie par la sollicitation des antennes et des serveurs". En clair, la 5G est un réseau énergivore.

De son côté, l'astrophysicien Aurélien Barreau, farouchement opposé à la 5G ne dit pas autre chose, comme en témoigne une vidéo qu'il a mise en ligne sur son compte facebook en février 2020 : "On est dans une période où l'économie d'énergie devrait être notre obsession. Or, avec le passage à la 5G, la consommation des opérateurs va être multipliée par 3 en quelques années". Voilà pour le premier point. Ce n'est pas le seul.

Dans cette pétition, les élus expliquent également que "le déploiement de la 5G va exponentiellement accélérer l’exploitation de ressources naturelles non renouvelable, la pollution due à l’extraction des métaux rares, et la génération de quantité de déchet pas ou peu recyclable". Or, poursuivent-ils, "le déploiement de ce réseau mobile va impliquer un renouvellement d'une large part du matériel, augmentant encore l'empreinte écologique et le poids des déchets".

En clair, ils anticipent un épuisement des ressources non renouvelables, une pollution de l'eau et une destruction des sols lors de l'extraction des minerais, conséquences de la fabrication de nouveaux smartphones. Autant d'arguments qui sont également avancés par Aurélien Barreau.

La 5G : un réseau plus efficace que la 4G

À en croire l'opérateur Orange, qui est très disert sur le sujet, un des grands apports des réseaux 5G et d'intégrer les enjeux énergétiques et environnementaux dès leur conception. L'efficacité énergétique de la 5G serait donc l'un des nombreux avantages du nouveau réseau mobile, qui ne représenterait pas une atteinte, ni même une menace pour l'environnement. Pour Orange, la 5G est le premier réseau à avoir été conçu pour une meilleure efficacité énergétique. Chiffres à l'appui. Sur son site Internet, l'opérateur estime que la 5G consommera deux fois moins d'énergie que la 4G à son lancement, 10 fois moins à horizon 2025 et 20 fois moins en 2030.

Pour atteindre cet objectif, Orange, comme les autres opérateurs, vont pouvoir activer plusieurs leviers au fur et à mesure du déploiement et de l'amélioration des équipements. Il va tout d'abord y avoir une montée en charge du réseau, c'est à dire que pour la même consommation d'énergie, la 5G gère une largeur de bande cinq fois plus élevée. Résultat : elle offre des débits jusqu'à dix fois plus élevés, ce qui lui permet de servir un plus grand nombre d'utilisateurs.

Puis, les antennes de la 5G, contrairement à celles de la 4G, émettent un signal ciblé et s'activent à la demande. Elles ont également été conçues pour économiser l'énergie, grâce au mode veille en l'absence de trafic. Avec les générations précédentes de téléphonie mobile, les antennes, qui constituent le plus gros poste de consommation d'énergie du réseau mobile, restent allumées tout le temps, même s'il n'y a pas d’utilisateurs. La 5G utilise des antennes intelligentes qui scannent en permanence leur environnement. Et c'est seulement quand elles détectent un utilisateur qu'elles émettent un faisceau juste le temps de la communication", explique le PDG d’Ericsson France, Franck Bouétard. Ensuite, elles s'éteignent. Enfin, les opérateurs pourront mutualiser leurs infrastructures afin de réduire leur empreinte environnementale.

Aujourd'hui, un équipement 5G consomme jusqu'à 3,5 fois plus d'énergies qu'une antenne 4G, à puissance maximale, selon l'opérateur Huawei. Néanmoins, tout d'abord, "ce rapport devrait passer à 50% à l'horizon 2021 et 25% en 2025", avance Eric Hardouin, directeur du domaine de recherche connectivité ambiante d'Orange. Puis, on vient de le dire, elle permet de prendre un charge un plus grand volume de donnés et un plus grand nombre d'utilisateurs. Aussi, pour un même volume de données traitées, la 5G est plus efficace, c'est à dire qu'elle consomme moins d'énergie. Avec le nouveau réseau mobile, on pourra en effet faire transiter 4 fois plus de données sans que la consommation d'énergie augmente.

La 5G ou l'inéluctable explosion de la consommation d'énergie

Le problème, donc, ce n'est pas tant la technologie 5G mais plutôt notre consommation de données numériques avec un smartphone. Depuis 2016, en effet, la consommation moyenne d'un abonné 4G a triplé, en grande partie à cause du streaming vidéo qui pèse environ 60% du trafic. Elle augmente au rythme de 30% par an. Cette croissance est "inévitable", estimeNicolas Guérin, Président de la Fédération française des télécoms. En 2022, "les réseaux 4G seront saturés", d'où l'intérêt de passer à la 5G. "Soit vous restez sur la 4G qui est moins efficace énergiquement et, dans ce cas là, vous allez surconsommer de l'énergie, soit vous passez à la 5G et vous êtes beaucoup plus efficace énergiquement", explique-t-il. L'argument est implaccable.

Seulement, la 5G va entraîner un effet rebond sur le comportement des utilisateurs. C'est du moins la crainte de nombreux observateurs avisés des télécoms. Ils disent, en substance, que si les clients disposent de plus de débit, de moins de latence et de plus de capacité réseau, ils vont consommer davantage de data et se tourner vers des applications très gourmandes en bande passante comme le streaming vidéo, les jeux vidéo ou la réalité virtuelle et augmentée.

"Plus on a de bande passante, plus on la consomme […] C'est comme lorsqu'on est passé du puits à l’eau courante, la consommation d'eau par habitant s'est envolée", témoigne Frédéric Bordage, spécialiste français du numérique, responsable et fondateur du site Green IT.fr. Expert de la transition énergétique à The Shift Project, un think tank qui oeuvre en faveur de la sobriété numérique et d'une économie libérée de la contrainte carbone, Hugues Ferreboeuf confirme : "Il y a bien un phénomène de créations de consommation par l'offre. Au lieu de regarder des vidéos en basse définition, ou même en HD, on va les regarder en 4K et plus tard en 8K".

À en croire différentes sources, les perspectives ne sont pas encourageantes concernant l'impact de la 5G sur l'environnement. Selon l'opérateur coréen SK télécom, qui a lancé la 5G en avril 2019, les clients ont multiplié par trois le volume de trafic consommé sur le réseau en passant de la 4G à la 5G. Et ce, en quelques semaines. Le constat est le même chez l'équipementier suédois Ericsson, qui a établi un rapport sur le sujet : la consommation de données mobiles augmente en flèche avec la 5G. Dans son rapport, Ericsson estime qu'un utilisateur sur cinq pourrait voir sa consommation de data être multipliée par 10, avec une consommation avoisinant les 200 Go par mois d'ici 2025. Une croissance exponentielle impressionnante qui s'expliquerait par l'usage actuel des données mobiles auquel il faut ajouter les nouvelles possibilités offertes par la 5G.

En effet, les usages en 5G, avec notamment le cloud gaming, ou encore la réalité virtuelle et la réalité augmentée, sont très gourmands en bande passante. D'après les estimations d'Ericsson, avec la 5G, un utilisateur moyen devrait consommer de la data pour une heure de vidéo à 360 degrés, une heure de réalité virtuelle, 1 heure de réalité augmentée et 4 heures de streaming vidéo en 4K par mois. À titre d'exemple, le fait d'utiliser une application de réalité augmentée pendant 10 minutes chaque jour pourrait se traduire par 50 Go de data consommés par mois... Ce qui fait dire à Stéphen Kerkckhove, délégué général de l'association Agir pour l'Environnement que "nous sommes à la veille d'une explosion des transmissions de données, et donc d'une consommation accrue d'électricité et d'un bilan carbone dégradé".

Selon un rapport de The Shift Project, datant d’octobre 2018, le numérique émettrait aujourd’hui 4% des gaz à effet de serre à l’échelle mondiale, et sa consommation énergétique augmente de 9% par an. Avec l’émergence de la 5G, la consommation d’énergie des opérateurs mobiles pourrait être multipliée par 2.5 à 3 dans les cinq années à venir. Cela représente une "augmentation de 2% de la consommation électrique" rien qu’en France. "Donc malgré l’efficacité énergétique du réseau 5G (il a été conçue pour), le résultat final ne va pas dans le bon sens", regrette Hugues Ferreboeuf, pour qui l'impact de la 5G sur l'environnement sera indéniable.

À en croire les partisans de plus de sobriété numérique, le gain en efficacité énergétique du réseau 5G sera donc annulé par une augmentation de la consommation de données. PDG d'Ericsson France, Franck Bouétard, a un avis différent : "Je ne crois pas que cela se traduira par une augmentation de l'énergie, tranche Franck Bouétard. Pour que cela arrive, il faudrait que le trafic augmente par un facteur supérieur à dix. A fur et à mesure de l'extension de la couverture 5G, il y aura un transfert progressif des usages de la 4G vers la 5G. Au final, la consommation d'énergie des réseaux mobiles a toutes les chances de baisser."

Smartphones 5G : quel impact environnemental ?

Pour capter le réseau 5G, il va falloir impérativement changer de smartphone. Les téléphones 4G actuels ne sont pas compatibles avec le nouveau réseau mobile, à l'exception des modèles les plus récents. Il va donc falloir en racheter. Et, c'est une évidence, le renouvellement du parc mobile nécessaire pour passer à la 5G aura forcément des conséquences sur l'environnement. C'est du moins l'avis de Frédéric Bordage, fondateur de GreenIT : "On va avoir une accélération artificielle de l'obsolescence des terminaux 4G qui va se payer très cher d'un point de vue environnemental. Ce sont des milliards de smartphones à l'échelle de la planète".

Pour Hugues Ferreboeuf, "les smartphones représentent à eux seuls 81 % des impacts environnementaux du numérique en France, contre 14 % pour les centres de données et 5 % pour les opérateurs télécoms". "Nous prévoyons une augmentation de la vente de smartphones de l'ordre de 15% dans les années à venir, seulement à cause de la 5G". Or, on sait que 70 à 80 % de l'impact environnemental global d'un smartphone, sur l'ensemble de son cycle de vie, est lié à la phase de fabrication... Et, avec le passage à la 5G, ce sont des millions, voire des milliards de smartphones qu'il faut fabriquer pour équiper les utilisateurs.

Avant d'arriver dans notre poche, notre smartphone a déjà effectué plusieurs tours du monde, car la conception de se fait à un endroit, l'extraction et la transformation des matières premières se fait ailleurs, la fabrication des composants se fait encore ailleurs, de même que l'assemblage. Et, il faut ensuite les distribuer partout dans le monde. Résultat, le smartphones ont une empreinte carbone très importante.

Il y a ensuite l'extraction des métaux et des minerais nécessaires à la fabrication des smartphones qui pose également problème. "Elle entraîne des modifications dramatiques des écosystèmes dûs aux rejets toxiques dans l'environnement. Cela émet des gaz à effet de serre et pollue l'eau, l'air et les sols", déplore l'ADEME, l'Agence de la transition écologique. Plus de 70 matériaux, comme des plastiques, du verre ou différents types de métaux sont utilisés pour la fabrication des smartphones.

D'autre part, "la fabrication des smartphones se fait très souvent dans des conditions de travail déplorables qui violent les droits fondamentaux des êtres humains. L'extraction de ces « minerais de sang » (étain, tantale, tungstène et or) conduit à alimenter des conflits armés aux dépens des populations locales", regrette encore l'ADEME. Selon l'UNICEF, plusieurs dizaines de milliers d'enfants travailleraient dans les mines de cobalt en République démocratique du Congo. Enfin, il y aussi "des impacts environnementaux importants en termes d'épuisement des ressources halieutiques, ce sont les fameuses terres rares, ce sont les métaux critiques", complète Stéphen Kerckhove, délégué général de l'association Agir pour l'Environnement. Par exemple, les smartphones consomment à eux seuls 10 % de la production mondiale de cobalt chaque année.

La fabrication de nouveaux smartphones qui accompagne le passage à la 5G a donc inévitablement un impact environnemental. Mais, ce n'est pas là le seul problème anticipe Stéphen Kerckhove.  "Nous savons bien que sur 40 ou 50 millions de terminaux qui devront être remplacés, ceux qui seront recyclés représentent des quantités anecdotiques. Nous constatons, depuis 20 ans, qu'environ 10 % des portables sont recyclés et que cette proportion n'évolue pas", témoigne-t-il. Par exemple, seul 1% du lithium des batteries est récupéré.

Président de la FFT, Nicolas Guérin tente malgré tout de se montrer rassurant : "On travaille sur le recyclage des terminaux. Car, c'est là qu'on peut agir".

Déploiement 5G : une menace pour l'environnement ?

Pour un opérateur mobile,65% de sa consommation énergétique vient du fonctionnement des équipements. Or, avec la 5G, "il faudra déployer trois fois plus d'infrastructures qu'avec la 4G pour assurer la même couverture", révèle Hugues Ferreboeuf.  Ce à quoi Nicolas Guérin lui répond : "Dans un premier temps, nous installerons les équipements 5G sur les antennes 4G existantes. Il n'y aura donc aucune nouvelle antenne pendant plusieurs années, en dehors de celles prévues dans le cadre du "New Deal Mobile"". Seulement, la mise en place de la 5G sur des supports existants permet uniquement aux opérateurs de réduire leurs coûts d'installation. car, si les opérateurs disposent déjà des pylônes, ils doivent néanmoins installer de nouveaux équipements. Avec quel impact environnemental ?

Ces équipements réseaux ultra-performants nécessitent l'utilisation de matériaux de pointe. Or, "cette étape de fabrication va contribuer à l'épuisement des ressources non renouvelables comme l'eau et les énergies fossiles, à polluer l'eau mais aussi détruire les sols en extrayant des minerais. Cela va enfin produire des émissions de gaz à effet et donc aggraver le réchauffement global", avertit Frédéric Bordage, spécialiste français du numérique et fondateur du site Green IT.fr.

En outre, les équipements 5G "consomment trois fois plus qu'un équipement 4G", met en garde Jean-Marc Jancovici. Et, selon lui, "ajouter des équipements 5G aux sites existants (2G, 3G, 4G) conduira à doubler la consommation du site". Au final, dit-il, avec le déploiement de la 5G, "la consommation d'énergie des opérateurs mobiles serait multipliée par 2,5 à 3 dans les 5 ans à venir". Soit. Mais, cela ne dit rien sur l'efficacité énergétique du réseau. Et, in fine, la 5G est moins gourmande en énergie, car si les équipements 5G sont intrinsèquement plus énergivores, le nouveau réseau mobile, on l'a vu, offre de bien meilleurs débits et peut servir un plus grand nombre d'utilisateurs. On en revient donc à la principale problématique : l'explosion de la consommation de données mobiles.

Et, ce n'est tout, sur la partie réseaux, explique Nicolas Guérin, "il y a un grand nombre d'opérateurs qui a pris des engagements de réductions drastiques de leur empreinte carbone". "Ça devient une de nos exigences majeures", promet-il. Également secrétaire général d'Orange, Nicolas Guérin assure que le positionnement de l'opérateur "est d'avoir un recours accru aux énergies renouvelables, jusqu'à 50 % d'ici 2025". De leur côté, les équipementiers, qui travaillent main dans la main avec les opérateurs sur la partie réseau, promettent une 5G sobre en énergie. Ils mettent en avant le recours à l'intelligence artificielle et l'optimisation des infrastructures matérielles. Nokia, par exemple, promet 30 % d'économie d'énergie sur ses stations 5G grâce à une technologie de refroidissement. Et, c'est sans parler de la nature de ces antennes 5G, dites "intelligentes", 

5G et environnement : quel est le rôle des utilisateurs ?

Si la 5G est gourmande en énergie, ce n'est pas tant le réseau que nos usages qu'il faut pointer du doigt. C'est en tout cas l'avis de Nicolas Guérin. Le président de la FFT, qui représente les opérateurs, rappelle que "l'empreinte carbone du numérique est due à hauteur de 44% à la fabrication des terminaux et aux réseaux. Elle est due aux usages à hauteur de 56%".

Il est vrai que 60% du trafic Internet en France, c'est de la vidéo en streaming. En outre 80% de croissance du trafic vient aujourd'hui de l'usage de vidéos de loisirs. "Les opérateurs ne sont pas responsables de cela, ce ne sont pas eux les fournisseurs de contenu et de services. Les opérateurs fournissent une connectivité, un abonnement qui permet d'accéder à ces services", se dédouane Nicolas Guérin. Quoique vrai, l'argument est un facile, sachant que les opérateurs commercialisent des forfaits mobiles toujours plus généreux en data, avec parfois 100 ou 200 Go, alors même que la consommation moyenne d'un usager en 4G est de 10 Go par mois en moyenne.

"Une brèche a été ouverte avec les forfaits illimités sur les mobiles. Ça a complètement changé notre façon de consommer. Alors que nous faisions très attention quand c'était limité, là nous avons assisté à l'essor de la vidéo en ligne de tout, n'importe quand, pour regarder n'importe quoi, faire des vidéos au lieu de faire des photos, faire de la visio dans la rue plutôt que de s'appeler… C'est ce type de comportement qui fait l'impact du numérique aujourd'hui", souligne Raphaël Guastavi, chef de service Produits et efficacité matière à l'ADEME (Agence de la transition écologique). "Il y a bien un phénomène de créations de consommation par l'offre", confirme Hugues Ferreboeuf, du Shift Project.

Il faut donc craindre que la 5G ne fasse qu'accentuer le phénomène. À moins d'une prise de conscience collective. "Tous les opérateurs sont d'accord pour travailler sur la sobriété numérique et éviter un sur-usage des services. Nous sommes prêts à y travailler", s'engage Nicolas Guérin. Alors, comment faire ? Nicolas Guérin a bien une idée : "Il faut éduquer nos usagers, et travailler avec les gros fournisseurs de contenu pour qu'ils compressent un peu plus leur volume, pour qu'ils injectent moins de qualité exceptionnelle de services. Nous obtiendrons ainsi un impact sur l'empreinte environnementale".

Pour caricaturer, on pourrait dire que cela revient à lancer sur le marché un nouveau réseau mobile, tout en limitant les bénéfices que les utilisateurs peuvent en tirer. "Il ne s'agit pas de revenir à la bougie, mais d'avoir conscience de ses impacts environnementaux", tempère l'ADEME. "Les consommateurs ont un certain pouvoir, chacun doit agir en connaissance de cause", encourage-t-elle, appelant en quelque sorte à la responsabilité des utilisateurs.

Pour se faire, les opérateurs mobiles et Internet vont devoir donner un coup de main à leurs clients. En effet, à partir du 1^er janvier 2022, ils devront indiquer sur notre facture l'impact carbone de nos activités numériques. C'est à dire qu'ils devront calculer combien les consommateurs ont généré comme émissions de CO2 en regardant un film, en envoyant un mail, en partageant un fichier ou en téléchargeant un contenu. L'impact environnemental des appareils devra également être prix en compte.

En tout cas, il y a urgence à agir. Car, l'impact environnemental du numérique ne cesse d'augmenter. Selon le Shift Project, le secteur représente déjà 4% des émissions de CO2 mondiales. Un chiffre qui devrait doubler d'ici 5 ans, notamment avec la généralisation de la 5G.

L'enjeu est de taille : arriver à concilier la sobriété numérique avec le nécessaire progrès technologique.