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Blockchain et écologie : l’impact du minage

26 juillet 2021

temps de lecture 4 minutes

avatar-auteurManuel Valente

“Les cryptomonnaies sont un gouffre énergétique qui ne fait que contribuer au réchauffement global” : cette affirmation fréquemment lue repose sur un fond de vérité, mais il est aujourd’hui possible de proposer une vision alternative. Environnement et cryptomonnaies peuvent aller de pair.

Il est bien entendu nécessaire de reconnaître que la consommation énergétique des cryptomonnaies est importante. Un site de l’Université de Cambridge estime que la consommation électrique annuelle du seul minage de Bitcoin avoisine 60 TWh. À titre de comparaison, la consommation électrique annuelle totale en France est d’environ 470 TWh. C’est donc bien évidemment considérable, et il n’est pas étonnant que plusieurs pays, en particulier la Chine, aient envisagé à plusieurs reprises l’interdiction totale du minage sur leur territoire.

Pourquoi Bitcoin consomme-t-il de l’électricité ?

Pour rappel, une blockchain publique a vocation à être un registre d’information immuable : une fois qu’une donnée est enregistrée sur une blockchain, toute modification ou suppression de cette information doit être impossible, ou au moins présenter un coût prohibitif.

C’est là qu’intervient le minage : en résolvant des problèmes cryptographiques complexes, des machines dédiées et fonctionnant en réseau rendent la chaîne immuable. Pour annuler une seule transaction sur la chaîne Bitcoin, il serait nécessaire de fournir au moins autant de puissance de calcul que la moitié du réseau de minage. Plus la puissance de calcul disponible pour sécuriser la chaîne est importante, plus ce genre d’attaque devient coûteuse à mettre en place.

Mieux : plus une transaction est ancienne, plus elle devient immuable. Au bout de quelques heures, même tous les ordinateurs du monde réunis seraient incapables de modifier une seule transaction. 

Or qui dit puissance de calcul, dit consommation électrique.

Alors pourquoi la consommation électrique de Bitcoin fluctue-t-elle ?

Deux impératifs sont à considérer:

D’un côté le protocole Bitcoin prévoit qu’un nouveau bloc de transactions est ajouté à la chaîne Bitcoin toutes les dix minutes en moyenne.

De l’autre les mineurs doivent constamment résoudre une équation à plusieurs inconnues : compte tenu du prix de l’électricité, des coûts fixes des fermes de minage, et surtout du cours de Bitcoin à un moment donné, est-il rentable de faire fonctionner le matériel ?

Or, pour un mineur donné, la probabilité de valider un nouveau bloc, et de recevoir la récompense de 6.25 bitcoins associée, est proportionnelle à la puissance de calcul qu’il déploie. 

Pour augmenter leur rentabilité, les mineurs mettent donc toujours plus de machines en ligne, ce qui augmente la puissance de calcul disponible et réduit progressivement le temps entre chaque nouveau bloc.

La difficulté de minage augmente alors automatiquement afin de ralentir la création des blocs, pour conserver une fréquence d’un bloc toutes les dix minutes. Inversement, si la concurrence diminue, la difficulté diminue également.

In fine la consommation énergétique du Bitcoin dépend donc du niveau de concurrence entre les mineurs, et fluctue proportionnellement à la puissance de calcul de leurs machines.

Il est important de noter que cette consommation électrique ne dépend pas du nombre de transactions à valider : cela ne coûte pas plus de puissance de calcul pour valider une transaction ou 3000. 

Ce n’est donc pas l’usage du Bitcoin qui génère la consommation électrique, mais bien le mécanisme de sécurisation des données, quel que soit leur volume.

Quel type d’électricité est utilisé ?

Heureusement, le tableau énergétique n’est pas totalement négatif. Selon une étude de l’Université de Cambridge, 39% de l’électricité utilisée par les mineurs provient de sources renouvelables et 76% d’entre eux l’utilisent au moins en partie.

Si encore aujourd’hui, la majorité des mineurs réside en Chine, et donc utilise encore beaucoup le charbon comme source énergétique, un nombre croissant d’opérations se développent dans des pays comme les Etats-Unis ou la Russie. La donne est alors bien différente : 63% de l’électricité consommée par les mineurs aux Etats-Unis est renouvelable, généralement issue de la production hydroélectrique

La raison est avant tout économique : lors des saisons pluvieuses, il est fréquent que les réservoirs des barrages soient remplis, générant un surplus de production électrique non consommée faute de demande. Les mineurs s’installent donc juste à côté des centrales, et peuvent ainsi exploiter une électricité quasiment gratuite.

Peut-on faire autrement ?

Même si une part non négligeable de l’électricité consommée par le minage est renouvelable, et même s’il s’agit en partie de surplus qui seraient sans cela gaspillés, l’impact environnemental reste important.

Or il ne faut pas oublier l’essentiel : l’utilité du minage consiste uniquement à valider les transactions sur le réseau Bitcoin et rendre la blockchain immuable. 

Améliorer drastiquement le bilan carbone de l’écosystème blockchain nécessite donc de trouver des solutions alternatives qui permettent d’obtenir les mêmes résultats sans consommer des quantités importantes d’électricité.

La plus intéressante d’entre elles est la preuve d’enjeu, ou Proof of Stake : au lieu de mettre en compétition des mineurs qui utilisent de la puissance de calcul, on désigne une machine sur le réseau qui validera un groupe de transactions donné. Selon le réseau, un algorithme détermine quelle machine est choisie soit de façon aléatoire, soit proportionnellement aux fonds qu’elle détient.

Si la machine en question fait son travail correctement, son gestionnaire est récompensé, exactement comme dans le cas de la preuve de travail. En revanche, si elle accepte des transactions invalides, une partie de ses fonds est prélevée : une amende pour mauvaise conduite. 

La concurrence entre machines est remplacée par un système d’encouragement économique et de surveillance mutuelle. La consommation électrique d’un tel procédé est quasi-nulle.

Ethereum est actuellement en train de basculer vers ce modèle avec sa version 2.0, mais c’est surtout la blockchain Tezos, en preuve d’enjeu depuis sa création, qui retient l’attention d’un certain nombre d’entreprises qui se lancent aujourd’hui dans des projets blockchain. Beaucoup de ces projets privilégient Tezos pour cette approche plus en phase avec les considérations éthiques actuelles en matière de respect de l’environnement.

Il faut malgré tout garder à l’esprit que ce nouveau mode de fonctionnement n’a pas encore été massivement validé comme la preuve de travail et que certains experts remettent en cause sa sécurité.

Par ailleurs, Bitcoin reste la principale cryptomonnaie et représente à ce jour plus de 60% de la capitalisation de l’écosystème. Le minage par la preuve de travail est une véritable industrie qui englobe des centaines d’entreprises et remplit un besoin fort dans l’industrie des blockchains publiques. 

La consommation électrique qui le caractérise reste donc malheureusement indispensable au fonctionnement de ces réseaux et de cette économie. Mais une transition est possible avec une partie de plus en plus conséquente de cette énergie issue de sources renouvelables, et l’émergence de solutions alternatives qui devraient être amenées à prendre de plus en plus d’ampleur dans les années qui viennent.

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