Réduire l’empreinte carbone des cryptomonnaies: Enjeux énergétique et de protocole

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Réduire l’empreinte carbone des cryptomonnaies: Enjeux énergétique et de protocole
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Guillaume Menuet
26/7/22

Face à l'impact environnementale de la Blockchain, des solutions existent dans les protocoles utilisés et les ressources employées.

Au cours des trois dernières années, la Blockchain et les produits l’utilisant (cryptomonnaies, NFT…) ont connu une croissance exponentielle. En effet, le nombre de projets, de sociétés ou encore de fonds utilisant ou ayant parié sur cette technologie, témoignent de son importance croissante. Cependant, force est de constater que parallèlement à cette croissance, un problème énergétique majeur s'est créé. Face à cette technologie qui s'ajoute à toute l'industrie existante et qui semble devoir exister pour les décennies à venir grâce à ses nombreux cas d'usage, il est indispensable de trouver des solutions concrètes pour résoudre la question de son empreinte carbone. C'est pourquoi Kimpa vous propose une nouvelle série d'articles dédiés aux crypto-monnaies, au programme aujourd’hui : Quelles alternatives pour réduire l'empreinte carbone des crypto-monnaies ?


LE PROOF OF WORK (PoW)


Le Proof of Work (POW), aussi appelé Preuve de Travail est un protocole qui, par son fonctionnement, requiert une puissance de calcul très importante.


Cette forte consommation est expliquée par 2 facteurs.


  • D’une part, les mineurs travaillent tous en concurrence pour résoudre les mêmes puzzles cryptographiques, dans le but d’obtenir des récompenses en retour. En bout de chaîne, seul le premier mineur résolvant le puzzle est récompensé et la quasi-totalité des mineurs ont donc travaillé et consommé pour rien. En termes de chiffres, la sécurisation de la blockchain Bitcoin requiert 100 à 200 TWh par an, soit autant que la consommation totale annuelle d’un pays comme la Norvège.


  • D’autre part, pour optimiser leur chance de s’imposer, les mineurs doivent disposer de la puissance de calcul la plus élevée, ce qui requiert l’achat fréquent de nouveau matériel.


Le protocole de Proof of Work à pour vocation de garantir l'intégrité des transactions sans l'intervention d'un tiers de confiance. Si l'on prend l'exemple de Bitcoin, sa très forte décentralisation et l'absence de personne physique assurant le soutien du projet, garantit au projet un niveau de sécurité des plus élevé.


Cependant il s’avère qu’à grande échelle ce protocole requiert une puissance de calcul considérable nécessitant des ressources en énergie proportionnelles.

C’est la raison pour laquelle le Proof of Work et son impact environnemental sont de plus en plus montrés du doigt.

Enfin, ce protocole limite grandement le nombre de transactions effectuées simultanément.


Graphique: différence de consommation par transaction entre Bitcoin (Proof of Work) et Etherum (Proof of Stake)


LE PROOF OF STAKE (POS)


Lourd de ce constat, on observe de plus en plus de cryptomonnaies se tourner vers le protocole de Proof of Stake, bien moins énergivore et nettement moins onéreux que le Proof of work.


C’est nottament le cas d’Ethereum qui travaille encore à sa transition en Proof of Stake.

Et les chiffres attendus sont édifiants, en effet, le passage d’Ethereum de Proof of Work au Proof of Stake devrait permettre de réduire de 99% sa consommation énergétique.


" Le nouveau protocole d'Ethereum devrait être environ 7 000 fois plus efficace sur le plan énergétique que le bitcoin " Xcoins


Mais alors comment expliquer un tel écart de consommation et quid de l’impact sur la décentralisation et la sécurité?


Contrairement au Proof Of Work, impliquant que tous les mineurs travaillent à résoudre une somme complexe et où le gagnant est la personne qui a le plus de puissance, le modèle de Proof of Stake utilise un processus différent pour confirmer les transactions en choisissant au hasard le gagnant en fonction du montant qu'il a misé.


Le système du Proof of Stake utilise bien un algorithme cryptographique, mais l'objectif du mécanisme est différent. L’individu désigné pour créer le block suivant est choisit sur le montant de cryptommonaies qu’il détient.

Ainsi, les chances de gagner la récompense (frais de transaction) sont donc liées au pourcentage total de monnaie détenu,  et plus vous pariez, plus vous avez de chance de gagner.


" Vous décidez de miser des pièces pour gagner des récompenses de preuve d’enjeu. Si la blockchain a un total de 1000 unités en circulation et vous achetez 100 unités et les misez, vous aurez misé 10% du total des pièces en circulation et et aurez donc 10% de chances de gagner chaque récompense."


Le deuxième enjeu le plus souvent mis en avant est la notion de décentralisation propre au protocole mais auquel, encore une fois, le Proof of Stake apporte une réponse.


En effet, il semble logique que les personnes investissant sur une cryptommonaies utilisant le protocole Proof of Stake (POS) veuillent aider à sécuriser le réseau en prenant part à la sécurisation du réseau.

Si un faussaire parmi eux tentait de pirater le réseau ou de traiter des transactions malveillantes, il perdrait alors la totalité de sa mise. Cette mise en jeu du capital permet d'assurer le bon comportement des utilisateurs.


Fonctionnement Proof of Work Vs Proof of Stake



LA QUESTION ÉNERGÉTIQUE DE LA BLOCKCHAIN :


Au-delà du protocole utilisé, la question énergétique de la Blockchain peut aussi trouver des réponses dans l'emploi de l’énergie utilisée en amont et l'utilisation de l'energie libérée en aval, du protocole.


En amont :


Face au gouffre énergétique particulièrement pour les Blockchains utilisant le protocole Proof of Work, les mineurs cherchent à réduire leur facture et se tournent donc vers les énergies renouvelables.


D'après l'étude publiée par la Cambridge Academy for Alternative Finance, 76 % des mineurs et entreprises de minage utilisent des énergies renouvelables pour leurs activités. Parmi lesquels 62 % pour l’hydraulique, 17 % pour l’éolien et 15 % pour le solaire.


Cependant, ces 76 % de mineurs n’utilisent pas les énergies vertes de manière permanente pour leur activité. Dans les faits, seulement 39 % de l’énergie totale utilisée pour des fins de minage proviendrait des énergies renouvelables.



Energies renouvelables utilisées pour le minage


Le Salvador a par exemple décidé d'utiliser la chaleur de son volcan Santa Ana pour générer de  l'électricité grâce à la géothermie afin d'alimenter des Data Centers.


En aval :


Des sociétés proposent désormais de réutiliser l'énergie dégagée par les datas cen


ters en récupérant la chaleur émise par ces derniers. Source d'énergie jusque là inutil'énergie

C’est le cas de la compagnie de cryptominage britanno-colombienne MintGreen, qui propose de  réutiliser l’énergie produite par le minage de cryptomonnaie pour approvisionner de nombreux foyers en chaleur.

Un premier test au Canada, avec la compagnie Lonsdale Energy Corporation devrait fournir de l’eau chaude et du chauffage à plus de 50 000 habitants.


96% de l’énergie produite par le minage de bitcoins pourrait ainsi être utilisée. Cette innovation permettrait d’éviter la production de près de 20 000 tonnes de gaz à effet de serre.  Colin Sullivan - Directeur général de Mint Green


Face au développement croissant de cette classe d'actifs, la dimension énergétique et environnementale doit être prise en compte. Certaines solutions apportant des réponses concrètes à cette problématique, semblent déjà se dessiner.

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