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La recherche se mobilise pour relever le défi d’un avenir « zéro carbone »

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La recherche sur les énergies propres connaît une croissance rapide : elle est passée de 1 % de l’ensemble des publications en 2001, à 5 % en 2020. Des progrès qui ne doivent pas masquer des challenges à relever. Le nouveau rapport d’Elsevier, « Pathways to Net Zero », vise à mieux comprendre la recherche et l’innovation dans le domaine de l'énergie propre et la manière dont elles contribuent à la réalisation d’un avenir « net zéro ».

La recherche se mobilise pour relever le défi d’un avenir « zéro carbone »
La recherche se mobilise pour relever le défi d’un avenir « zéro carbone »

« Pour parvenir à des émissions nettes de gaz à effet de serre nulles d’ici à 2050, il faut développer et déployer rapidement des technologies énergétiques propres. La recherche est essentielle à la réussite de cette transition vers les énergies propres » : le nouveau rapport d'Elsevier« Pathways to Net Zero : the Impact of Clean Energy Research » présente les tendances émergentes de la recherche et les possibilités de maximiser l’impact de la Recherche sur les énergies propres sur les vingt dernières années, accompagné d’avis d’experts sur les différentes voies à suivre.

Le document, qui s’appuie sur l’analyse plus de 1,6 million d’articles de recherche indexés dans la base de données Scopus d’Elsevier, a été élaboré pour :   

  • Fournir un aperçu de la collaboration en matière de recherche et des transferts de connaissances pertinents pour l’innovation en lien avec l’objectif zéro carbone ;
  • Susciter les discussions sur la recherche et l’innovation “net zéro“ ;
  • Servir de tremplin au débat sur le financement de la recherche et de la collaboration, des choix technologiques et la définition des politiques publiques.

La recherche sur les énergies propres a augmenté rapidement entre 2001 et 2020, passant d'à peine 1 % de l’ensemble des publications à 5 % - soit de 16 000 à 170 000 articles publiés chaque année sur cette période. Ce domaine a également connu un développement plus rapide que la recherche au niveau mondial, toutes disciplines confondues, avec un taux de croissance annuel de 13 % entre 2001 et 2020, tandis que la production mondiale a augmenté d’environ 5 % sur la même période.

Dans le même temps, la recherche publiée sur les technologies appliquées a augmenté de 20 % dans les deux dernières décennies, et plus de 100 000 brevets axés sur les technologies propres ont été déposés dans les trois dernières années.

La production mondiale de recherche sur la thématique « net zéro », parmi une sélection de pays européens - © D.R.
La production mondiale de recherche sur la thématique « net zéro », parmi une sélection de pays européens - © D.R.

1,6 million de publications scientifiques analysées

Préfacé par Ban Ki-Moon, ancien secrétaire général des Nations Unies, cet état des lieux de la recherche sur les énergies propres repose sur l’analyse plus d’1,6 million de publications scientifiques de recherche issues de multiples disciplines et indexées dans la base de données Scopus d’Elsevier, la plus grande base de données de la littérature évaluée par les pairs, de revues scientifiques, ainsi que d’ouvrages et d’actes de conférence.

Le rapport examine également 800 000 brevets publiés entre 2001 et 2020 indexés dans la base de données PatentSight. Pour saisir toutes les facettes de la Recherche, la constitution de la base d’analyse a nécessité de combiner des corpus de publications relatifs aux différents Objectifs de développement durable des Nations Unies.

La recherche tend à se concentrer sur quelques disciplines 

La majeure partie de la recherche sur les énergies propres se concentre sur la propulsion électrique - © D.R.
La majeure partie de la recherche sur les énergies propres se concentre sur la propulsion électrique - © D.R.

« Non seulement l’accent s’est déplacé vers les technologies appliquées, mais on a observé un changement dans les disciplines dans lesquelles la recherche est la plus active. Aujourd’hui, la plus grande partie de la recherche sur les énergies propres est axée sur les technologies de propulsion électrique, le nombre d’articles publiés sur ce sujet ayant doublé dans la dernière décennie, passant de 5 % à 11 %, tandis que la recherche sur l'énergie solaire, l'énergie éolienne et les technologies de données sans fil pour les réseaux intelligents et les dispositifs connectés à l’internet des objets (IoT) a connu une croissance tout aussi spectaculaire », indique le rapport.

« Dans le même temps, des domaines autrefois prometteurs ont reculé. Au début des années 2000, l'énergie de fusion, qui vise à fournir une énergie propre illimitée, était le plus grand sujet de recherche sur les énergies propres, représentant plus de 8 % de l’ensemble de la recherche, contre à peine un peu plus de 1 % aujourd’hui. »

« La recherche sur les énergies propres a tendance à se concentrer sur quelques disciplines, ce qui peut limiter sa capacité à produire les résultats sociétaux nécessaires pour lutter contre le changement climatique », est-il par ailleurs souligné.

Des travaux trop peu interdisciplinaires

Patricia Thornley pointe le manque d’interdisciplinarité des travaux. - © D.R.
Patricia Thornley pointe le manque d’interdisciplinarité des travaux. - © D.R.

Pour Patricia Thornley, directrice de l’Energy and Bioproducts Research Institute d’Aston University, qui intervenait à l’occasion de la conférence de lancement en ligne du rapport : « Ce qui m’a le plus frappée à la lecture de ce rapport a été de constater à quel point les travaux sont très peu interdisciplinaires. Nous constatons que nous ne dépassons pas certains silos et que nous ne savons pas effectuer certaines transitions. Il est pourtant indispensable d’intégrer la terre, les écosystèmes, mais aussi les disciplines d’ingénierie et de l'économie, et de les faire travailler côte à côte. Je pense que cela présente d'énormes avantages lorsque nous devons envisager des solutions durables ».

Pour Leon Clarke, auteur du Groupe d’experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) et membre du groupe consultatif pour ce rapport et directeur de recherche du Centre for Global Sustainability de l’University of Maryland, l’interdisciplinarité est vraiment une question essentielle :

« Je pense qu’il ne s’agit pas seulement de trouver une solution via nos articles et nos recherches, mais aussi de créer une communauté interdisciplinaire de personnes qui comprennent la multiplicité des perspectives, de créer une communauté de chercheurs qui peuvent réellement formuler des orientations, dans une optique interdisciplinaire ».

Les topic clusters les plus diversifiés en termes de disciplines ont trait à la capture du carbone ou à des sujets qui recoupent d’autres préoccupations environnementales liées à l’objectif de développement durable 13 « Changement climatique ».

L’importance de la collaboration internationale

« La collaboration entre les acteurs de la recherche est essentielle pour résoudre les grands défis sociétaux tels que le changement climatique. Il a été clairement démontré que la collaboration internationale conduit à plus d’impact pour la recherche », précise le rapport.

Dans la période 2011-2020, l’Arabie saoudite, Singapour, la Suisse et la France sont les pays qui présentent les niveaux les plus élevés en matière de collaboration internationale.

Globalement, la part de collaboration internationale dans les publications de recherche sur les énergies propres est passée de 31 % en 2011 à 45 % en 2020.

Les thèmes de recherche les plus fréquents en matière de collaboration internationale sont les dispositifs de type « magnétoplasmiques » et Tokamak, qui concernent le développement des réacteurs de fusion.

La Chine à la pointe de la recherche en matière d’énergies propres

Entre 2001 et 2020, la Chine a fait paraître près de 400 000 publications sur la recherche en matière d’énergies propres, soit le chiffre le plus élevé à l’échelle mondiale (24 % de la totalité des publications). Elle est suivie par les États-Unis, avec plus de 280 000 publications (17,2 %), l’Inde (6,4 %), l’Allemagne (5,9 %) et le Japon (5,4 %). Ces cinq pays sont ceux qui produisent le plus de recherche dans ce domaine.

« La Chine est à la pointe de la recherche pour atteindre l’objectif Net zéro, ses organismes de financement soutenant la plus grande part de publications sur les énergies propres, et de loin, entre 2016 et 2020. En outre, les chercheurs chinois publient près de 50 % de publications de recherche en plus que ceux des autres pays. Dans la période 2011-2020, le pays est également en tête pour le dépôt de brevets, la production chinoise de brevets axés sur les technologies d'énergie propre ayant augmenté de 35 % par an, alors qu’aux États-Unis, la production n’a augmenté que de 4 % par an », souligne Elsevier.

Pour Ruzhu Wang, vice-doyen de l'Institut de l'énergie de Shanghai Jiao Tong University, qui s’exprimait lors de la conférence de lancement : 

« On a observé une augmentation considérable de  la recherche sur les énergies propres, et pour les 30 ou 40 prochaines années, nous nous attendons à beaucoup plus encore (…) En Chine, depuis 2016, nous augmentons continuellement les publications (…), cela est principalement dû au soutien des agences nationales et aussi du ministère de l'éducation ».

Et la France ?

Le rapport porte plusieurs enseignements éclairants - et encourageants - pour la performance et le rayonnement de la recherche française :

  • Sur les thématiques de recherche très actives, directement liés à la production durable d’hydrogène telle que Ruthenium | Ligands | Catalystsles publications scientifiques françaises atteignent les meilleurs taux d’impact pondéré en termes de citations. 
  • Sur le champ de recherche à fort momentum que représente Internet | Technology | Radio Frequency Identification (RFID), la France est le leader mondial en termes d’impact de citation de ses publications.
  • La France affiche un taux de collaboration internationale supérieure à la moyenne avec les pays du Sud (19 % des publications comprenant un auteur affilié à une institution d’un pays du Sud). 
  • Le CEA fait partie des organismes de recherche qui détiennent la plus grande part de brevets citant des publications scientifiques relatives au NetZero dans le monde. 

Domination des pays du Nord et faiblesse de la recherche dans les pays du Sud

Les pays du Sud ont contribué à seulement 15 % de la recherche sur les énergies propres, soit moins que les États-Unis ou l’Union européenne. « Cela s’explique en partie par les faibles niveaux de collaboration entre le Nord et le Sud. Alors que la collaboration internationale globale est passée de 30 % en 2011 à 45 % en 2020, les recherches publiées incluant au moins un collaborateur basé dans un pays du Sud ne représentaient que 9 % en 2020 », précise le rapport d’Elsevier.

  • La part des collaborations internationales incluant au moins un auteur issu d’un pays du Sud est passée de 3 % à 9 % entre 2001 et 2020, « une amélioration positive, mais modeste », note Elsevier.
  • L’Arabie saoudite présente le plus grand nombre de publications comprenant un co-auteur basé dans un pays du Sud (38 %), suivie par la France (19 %).
  • Les deux pays qui publient le plus dans le domaine des énergies propres collaborent très peu avec des auteurs issus des pays du Sud : 2 % pour la Chine et 6 % pour les États-Unis.
  • Les recherches menées dans les pays du Sud tendent à être moins reprises par des collègues d’autres communautés scientifiques.

Le rôle des pays du Nord

Basak Candemir (Elsevier) plaide pour une collaboration renforcée du Nord avec le Sud - © D.R.
Basak Candemir (Elsevier) plaide pour une collaboration renforcée du Nord avec le Sud - © D.R.

Pour Basak Candemir, responsable de l’analyse de la recherche (Europe et marchés émergents) chez Elsevier : «  Notre message n’est pas de dire que les pays du Sud n’en font pas assez, car ils sont confrontés à de nombreux défis qui leur sont propres. La discussion à laquelle nous souhaitons contribuer porte sur la manière dont les pays du Nord doivent agir pour soutenir une collaboration accrue avec le Sud, ce qui pourrait ouvrir la voie à une plus grande collaboration Nord-Sud »

Pour Patricia Thornley, « nous devons investir à long terme dans des collaborations de recherche avec les pays du Sud qui permettent de mettre en place des solutions non seulement durables, mais aussi équitables et acceptables ». 

Lesley Thompson, vice-présidente des alliances stratégiques académiques et gouvernementales chez Elsevier conclut : « La communauté mondiale des chercheurs a fait d'énormes progrès dans la lutte contre le changement climatique au cours des deux dernières décennies. Cependant, il reste encore beaucoup à faire, et cela commence par une plus grande coopération, et l’inclusion des pays qui seront les plus touchés par le changement climatique. ».

Pour aller plus loin

• Plus d’informations ici.

• Lire « Turning research into action to achieve a net zero future ».

• Contact : Anne-Catherine Rota, a.rota@elsevier.com.

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