Mathieu Arnoux dans mensuel L'HISTOIRE 408 daté février 2015

Et si une civilisation c'était d'abord un système de récupération et d'usage des énergies ? Introduction à l'histoire des énergies pour éclairer, aussi, la « transition écologique » qui anime les débats aujourd'hui. Et qui a pris des formes multiples depuis le Néolithique. Est-il besoin de longues recherches pour découvrir que l'énergie est une question majeure de l'histoire de l'humanité ? La transition énergétique est l'un des sujets de la politique internationale dont l'impact dans nos vies quotidiennes est le plus évident. Cette question mobilise différentes communautés de recherche, des sciences du climat à la sociologie, en passant par les sciences de l'ingénieur et l'économie. C'est le cas au plan international au sein du Groupe intergouvernemental d'experts sur l'évolution du climat (GIEC) ou en France dans le cadre du débat national sur la transition énergétique de 2013. Personne pourtant ne s'est ému de l'absence des historiens dans un débat portant sur un problème de transition... qui est par définition leur objet ! N'incriminons pas trop vite l'inculture des décideurs politiques et l'étroitesse d'esprit des spécialistes des autres disciplines : si l'histoire est absente des discussions en cours sur les problèmes énergétiques, c'est d'abord parce que les historiens n'ont pas encore fait de l'énergie un de leurs problèmes. Cette constatation peut surprendre : on connaît des historiens des problèmes pétroliers, de l'électricité, du machinisme, de l'aérostation, des transports, thèmes qui tous ont à voir avec des processus énergétiques. De même, il ne sera pas difficile de citer des publications importantes sur l'histoire de la notion physique d'énergie. Pour autant ces recherches sectorielles, portant le plus souvent sur les deux derniers siècles, n'ont pas abouti à la définition d'un nouveau domaine de recherche, pas plus d'ailleurs que l'histoire de l'environnement, aujourd'hui en plein essor, n'a inclu l'énergie parmi ses priorités. Pour poser le problème de façon cohérente, c'est vers les historiens des techniques qu'il faut se tourner. Encore aujourd'hui, les recherches publiées il y a plus d'un demi-siècle par André Leroi-Gourhan, Bertrand Gille et Fernand Braudel restent les meilleures introductions en la matière : les systèmes techniques, dont ils ont exposé les caractéristiques et qui permettent de fonder dans le long terme une histoire des civilisations matérielles, sont en effet avant tout des régimes de récupération et d'usage des énergies. ÉNERGIES PRÉHISTORIQUES Aussi surprenant que cela puisse paraître, ce que nous savons de précis au sujet de nos ancêtres, de l'apparition de l'espèce humaine à la fin du Néolithique (entre 2,5 millions d'années et 3500 av. J.-C.), concerne pour l'essentiel leurs pratiques techniques et leurs caractéristiques énergétiques. Les perfectionnements apportés à la taille du silex, l'invention du manche et du propulseur, la maîtrise du feu, de la céramique et de la métallurgie, la domestication des animaux et la découverte de l'agriculture : tous ces événements qui marquent notre périodisation des époques anciennes de l'humanité peuvent être décrits comme autant d'étapes dans la conquête de performances énergétiques allant au-delà de la force corporelle. D'une manière plus générale, l'énergie tient une place centrale dans toute transformation imposée par l'être humain à son environnement, puisque chacune des actions qu'il entreprend récupère et met en oeuvre une partie de l'énergie emmagasinée ou circulant dans le système physique où il opère. Malgré sa généralité, cette définition qui ne préjuge pas de la nature de l'énergie utilisée permet de poser de façon globale et concrète les problèmes de la consommation humaine de l'énergie. Parmi eux, les substitutions, qui sont en cause dans les transitions énergétiques, doivent attirer notre attention. Un exemple suffira pour le montrer : celui de l'invention de l'agriculture dans les sociétés néolithiques, à partir du XIIe millénaire avant notre ère. En concentrant l'action de photosynthèse du rayonnement solaire sur un espace restreint et sur un lot choisi d'espèces végétales, les premiers agriculteurs mettaient en oeuvre à des fins alimentaires un processus de stockage de produits biochimiques, dont la capacité énergétique latente pouvait être ensuite récupérée par le corps au cours de la digestion. Par rapport aux pratiques de chasse et de cueillette de leurs ancêtres paléolithiques, les cultivateurs parvenaient ainsi à stabiliser leurs ressources alimentaires, mais encore à les augmenter considérablement et ainsi mettre en place les conditions d'une croissance démographique. L'usage des animaux de trait, qui constitue une étape essentielle de la révolution néolithique, constitue un autre progrès énergétique essentiel : désormais, le travail mécanique nécessaire à la culture est délégué à d'autres organismes, permettant ainsi de dépasser la limite que représente la faiblesse du corps humain. Déjà, l'utilisation de peaux et de toisons d'animaux avait accru les capacités d'action des hommes en dépit de variations importantes des températures. Avec la domestication du mouton et l'utilisation de la laine à des fins textiles, débuta de façon continue la fabrication de vêtements, qui engageait elle-même des processus énergétiques subtils pour le filage et le tissage des fibres. Connue à partir du Ier millénaire avant notre ère, la métallurgie du fer déboucha sur la création d'instruments de labour performants, puis l'amélioration encore des performances des bêtes attelées grâce à la ferrure - qui avait peut-être été inventée dès l'Antiquité. L'exercice auquel nous venons de nous livrer n'est pas seulement un jeu intellectuel dont la règle serait de mettre en lumière l'élément énergétique latent dans toute action humaine. S'il existe un progrès à l'oeuvre dans l'histoire humaine, il se découvre dans cette aptitude des hommes et des sociétés à récupérer et à mettre en oeuvre l'énergie, en renforçant progressivement l'efficacité et la sobriété des processus utilisés grâce à des innovations. Une difficulté spécifique à cette histoire de l'énergie, qui est à l'interface entre nature et société, est qu'elle exige du chercheur imagination et curiosité interdisciplinaire. En effet, que la même notion, appelée énergie, puisse caractériser à la fois notre alimentation, nos modes vestimentaires, l'isolation de nos habitations, nos moyens de transport, notre éclairage, ou encore nos moyens de travail, cela n'est pas une idée d'historien mais de physicien. Surtout, cela ne s'inscrit pas dans les institutions ou les pratiques sociales qui donnent naissance à nos sources. De même, la formule appelée « mix énergétique », qui permet de mesurer les unes par rapport aux autres les ressources mises à contribution pour répondre aux besoins en énergie d'une économie, est une invention des dernières décennies. Pour les périodes antérieures, en particulier pour celles qui précèdent la révolution industrielle, il ne faut pas attendre des sources qu'elles informent les chercheurs à son propos : ce mix ne peut apparaître que par un jeu risqué d'hypothèses et d'extrapolations. Dans un schéma d'apparence manichéenne, nous avons pris l'habitude d'opposer deux transitions. La première, inséparable de la révolution industrielle du XIXe siècle, a consisté dans la conversion progressive des économies européennes de l'usage des énergies renouvelables (biomasse, eau, vent) à celui des combustibles fossiles (charbon, pétrole et gaz, uranium) - on connaît désormais ses effets sur l'environnement et le climat. La seconde transition, aujourd'hui présentée comme nécessaire autant qu'inéluctable, implique un retour aux énergies renouvelables, respectueuses de l'environnement et sans impact climatique. La tradition désormais bien établie de représenter cette évolution sous la forme de graphiques de production ou de consommation qui prennent toujours l'allure fatale de courbes exponentielles renforce le schématisme du débat, qui oppose le chaos du monde des combustibles fossiles au long fleuve tranquille des temps du renouvelable. Si l'efficacité pédagogique de cette présentation est indéniable, depuis plusieurs décennies les historiens ont fait plus que nuancer cette opposition, en soulignant par exemple la part de l'énergie hydraulique dans le démarrage industriel de la France et des États-Unis ou en rappelant l'importance du charbon dans l'économie anglaise dès la fin du Moyen Age. Ces recherches ne conduisent pas à récuser les idées acquises mais à les préciser. Si le lien entre démarrage industriel anglais et conversion du combustible végétal au combustible fossile, établi par Tony Wrigley il y a un quart de siècle, n'est pas à remettre en cause, l'histoire de l'industrialisation se révèle plus complexe et plus concrète si l'on prend en compte non seulement la succession des types de combustibles, mais aussi l'innovation dans les usages - l'éclairage au gaz ou à l'électricité par exemple - ainsi que dans la mise au point de nouveaux modes de transport et de distribution des biens énergétiques. Cette démarche met en avant les mécanismes complexes des « effets rebonds », que l'économiste anglais William Stanley Jevons avait signalés dès 1865, en montrant que les gains dans l'efficacité des machines à vapeur n'entraîneraient pas forcément l'économie de charbon espérée mais causaient aussi une augmentation massive de son utilisation. Ce n'est donc plus à une transition, ou même deux, que les historiens ont affaire, mais à des transitions multiples, qui déterminent des processus de développement différents, chacun étant caractérisé par des mix énergétiques mis en oeuvre dans des écosystèmes spécifiques. Porter l'attention sur les formes concrètes de mise en oeuvre de ces ressources permet d'identifier la nature et les conditions des transitions. La recherche sur les moulins, inaugurée en 1935 par un article fameux de Marc Bloch, avait ainsi mis en lumière une transition médiévale vers l'énergie hydraulique1. Les recherches récentes sur les moulins antiques et du Haut Moyen Age conduisent néanmoins à en modifier la chronologie et à réexaminer l'étape du Xe-XIIe siècle. Les Romains avaient mis à profit l'énergie des cours d'eau par une série d'innovations remarquables. C'est plutôt le rôle des moulins dans la construction territoriale des campagnes qui apparaît aujourd'hui comme essentiel pour le Moyen Age. La plupart des cours d'eau furent alors endigués et domptés donnant naissance à une géographie des biefs et des chutes pertinente jusqu'au XIXe siècle. Cette transition ne fut pas un épisode d'invention technique mais surtout un moment d'investissement et d'exploration économique. Certes, les estimations qui ont été faites de la consommation énergétique par tête suggèrent que la part de l'hydraulique et de l'éolien était minime par rapport à celle des animaux de trait et de la biomasse. Mais la prise en compte de la qualité spécifique de cette énergie incite à modérer cette affirmation : si les moulins sont des machines peu puissantes, leur très grande diffusion dans le territoire - et la complémentarité des installations à eau et à vent - leur donne une place de premier plan dans l'approvisionnement alimentaire. LES ÂGES DU FER Pour mettre en valeur les grandes étapes de cette histoire de l'énergie, le mieux est de suivre un de ses personnages majeurs dans la longue durée. Le fer se prête bien à ce rôle. Élément chimique le plus abondant de notre planète, il se trouve au coeur des systèmes techniques du Vieux Continent depuis le Ier millénaire avant notre ère. Présent le plus souvent dans le sol sous forme d'oxyde, il n'est pas difficile à réduire : il suffit pour cela de chauffer le minerai et de le placer en présence de carbone dans un fourneau en argile. La température requise n'est pas très élevée (environ 900 °C) et le charbon de bois peut servir de combustible. On obtient ainsi un métal pur ou sous forme aciérée, c'est-à-dire avec une part minime de carbone. L'excellence des produits dépend de la capacité du forgeron à faire alterner chauffage et martelage. Dès avant notre ère, armes et outils de fer et d'acier sont largement répandus. La place prise par le métal dans les systèmes agraires est absolument décisif pour comprendre la croissance européenne. La capacité de l'araire et de la charrue à retourner la terre des champs est déterminée par la quantité et la qualité du métal qui compose le soc et le coutre. Seul un acier de qualité peut ainsi résister à l'abrasion et aux chocs qu'implique le labour d'une pièce de limon mal épierré. Au cours du XIIe siècle, dans les régions céréalières d'Europe du Nord, le remplacement des bovins d'attelage par des chevaux, rapides et puissants, inaugure une transition énergétique de très grande portée. Un train de culture mené par deux hommes est capable de mettre en culture chaque année entre 12 et 15 hectares de terre, dont le produit permettra de nourrir plusieurs dizaines d'individus - beaucoup pourront alors se livrer à d'autres activités que le travail de la terre. Les bonnes années, une partie de l'avoine produite permettra même de nourrir les animaux et de renforcer encore leur efficacité. La consommation en métal est l'une des limites du système : à la fin de l'Ancien Régime, la mise en culture d'un hectare de terre s'accompagnait de la déperdition d'environ un kilo de fer, par abrasion ou rupture des outils et des ferrures. A l'échelle des millions d'hectares défrichés et cultivés, ce sont des dizaines de milliers de tonnes de métal qui partaient dans le sol chaque année ! La pression qui s'exerçait alors sur les forgerons se traduit par une multiplication des forges et mines de fer à travers l'Europe. C'est cette augmentation de la demande qui explique le processus d'innovation qui a conduit, entre le XIIIe et le XVIe siècle, à la mise au point d'une sidérurgie moderne. Dans ses étapes initiales, l'application de l'énergie hydraulique au martelage d'abord, à la ventilation des soufflets ensuite, a permis de dépasser le seuil de la force corporelle des ouvriers, qui constituait la principale limitation à la production. C'est chose faite entre le début et le milieu du XIIIe siècle, dans plusieurs régions d'Europe : des marteaux de grande taille produisent rapidement des pièces de métal de plus en plus importantes, tandis que des soufflets en bois de grande dimension réduisent de fortes quantités de minerai. Mais la dynamique de l'innovation ne s'arrête pas à cette étape : la ventilation mécanique permet aussi d'atteindre des températures plus élevées, en particulier celle de fusion du métal (1 535 °C). Les hauts-fourneaux, attestés dès la fin du XIIIe siècle, permettent de récupérer la totalité du métal présent dans le minerai sous forme de fonte. Réchauffés et martelés, ces blocs de fer fondu, les gueuses, sont transformés en fer et acier, prêt à l'emploi. A chaque étape du processus d'innovation, l'énergie est en jeu dans la puissance, l'efficacité et la productivité des installations, qu'il s'agisse de l'énergie hydraulique mise en oeuvre pour ventiler les fourneaux et foyers d'affinerie ou pour mettre en mouvement des marteaux, ou encore de la biomasse, consommée sous forme de charbon de bois. A notre échelle, ces installations sont apparemment de puissance limitée. A l'aube de la révolution industrielle, c'est en dizaines de tonnes que se mesure la production d'une forge au procédé indirect - rien à voir avec une aciérie moderne, où l'on compte en milliers de tonnes ! Le raisonnement sur le prélèvement imposé à l'environnement change pourtant si l'on considère qu'elles fonctionnent en énergie renouvelable. Vers 1750, une forge de bonne taille peut mouvoir jusqu'à six roues hydrauliques disposées en parallèle, dont l'approvisionnement en eau implique la présence en amont de trois ou quatre étangs de réserve. Le site ainsi équipé occupe la place de plusieurs moulins à blé et des dizaines d'hectares de prairies de fond de vallée, les terres les plus productives et les plus chères. Mais c'est surtout la consommation en combustible qui pose problème. Un haut-fourneau de capacité moyenne peut consommer annuellement jusqu'à 1 000 hectares de taillis réglé à vingt ans, monopolisant ainsi l'usage d'une forêt de 20 000 hectares, qui est donc soustraite aux autres consommateurs. Cela correspond à peu près à ce que brûle une ville de 10 000 habitants en un an. Pour les centaines de hauts-fourneaux présents en Europe au XVIIIe siècle, ce sont des millions d'hectares de bois qui sont nécessaires, pour lesquels les maîtres de forges sont en concurrence avec la construction navale, les verreries, les manufactures de céramiques, les salines et les mines, au moment en outre où la consommation des villes atteint un sommet - environ 1 million de stères de bois par an pour approvisionner Paris - et où la demande croissante de nourriture entraîne le défrichement de larges espaces de forêts. Une situation analogue s'était présentée dans la première moitié du XIVe siècle. Mais, en 1348, la grande peste noire y avait apporté une solution radicale en divisant de moitié la population, et donc la demande. La réflexion des physiocrates, des caméralistes et des économistes classiques sur les économies de combustible et la nécessité de trouver des énergies de substitution (cf. p. 12) n'est pas, à de nombreux points de vue, sans évoquer celle des débats actuels. Il y a beaucoup à apprendre de nos prédécesseurs. Il faut pour cela admettre qu'en matière d'usage des ressources renouvelables, les connaissances contenues dans la littérature scientifique et technique à notre disposition ne tirent parti que d'une faible part des expériences menées depuis le Néolithique. Livres oubliés, documents d'archives inédits et sites archéologiques encore à découvrir sont à la disposition des hommes d'aujourd'hui pour dresser l'inventaire des risques affrontés, des échecs subis et des solutions inventées, dont certaines sont aujourd'hui oubliées. L'invention à venir d'un mode de développement durable comprend une part essentielle de raisonnement sur le passé. Mais pour que ce débat puisse être mené, il conviendra que les historiens se dotent des instruments de réflexion nécessaires et se convainquent eux-mêmes que leur contribution compte.