Le potentiel de substitution faible (voire inexistant) des métaux menace notre modèle actuel de développement
Quatre chercheurs se sont intéressés à la substituabilité des principaux matériaux (notamment métaux) qui sont actuellement utilisés massivement pour notre vie quotidienne. Ils aboutissent à une conclusion inquiétante : La complexité croissante des produits qui conduit à mêler différents métaux va rendre rapidement la tâche des scientifiques terriblement ardue pour maintenir le même niveau de performance, ou tout simplement pour continuer à user des mêmes procédés, dans le cadre d'une future pénurie de certains métaux. Pourquoi ? Parce le potentiel de substitution de ces métaux, qui pourrait pallier à d'éventuelles pénuries, est faible ou inexistante pour tous les produits étudiés dans l'étude !!
Référence : T. E. Graedel, E. M. Harper, N. T. Nassar, and Barbara K. Reck On the materials basis of modern society PNAS 2013 (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America)
- La complexité des objets que nous utilisons chaque jour est ahurissante par rapport à l'époque où l'on utilisait que le bois, la pierre, le fer, le cuivre, l'or et l'argent... Cette complexité croissante qui culmine dans nos appareils high-tech (60 matériaux différents dans un smartphone) pose de graves problèmes de dépendance quant à certains de ceux-ci (comme l'a montré le moment où la Chine a décidé de restreindre ses exportations de métaux rares) Néanmoins, en cas de disparition ou d'épuisement d'un ou plusieurs de ces éléments, reste la possibilité de substituer un matériau, un alliage ou une combinaison de divers éléments à ce métal. La substituabilité des principaux matériaux était mal connue. Maintenant qu'elle l'est, nous avons souci à nous faire et les scientifiques vont devoir se creuser la tête...
- Aujourd'hui tout va bien, nous disposons de tous les matériaux souhaitables, qui sont utilisés pour des fins auxquelles ils pourvoient parfaitement. "Nous avons étudié le potentiel de substitution pour 62 différents métaux dans leurs usages les plus importants et étudiés la performance des substituts dans ces applications. Comme nous le montrons ici, pour une douzaine de différents métaux les substituts potentiels sont inadéquats ou n'existent pas. En outre, pas un seul des 62 métaux ne dispose d'un substitut adéquat pour ses principales utilisations." Les douze métaux les moins substituables sont : le "rhenium, rhodium, lanthanum, europium, dysprosium, thulium, ytterbium, yttrium, strontium, thallium, magnesium and manganese"
- Les secrets d'affaires ont empêché de postuler précisément quelle quantité de quoi est utilisée chaque année pour fabriquer quoi et dans quelles proportions... Les auteurs ont utilisé une estimation conservatrice (80% de ce qui est extrait, produit et recyclé chaque année).
- Déterminer le substitut n'est pas évident dans la mesure où les caractéristiques des métaux sont souvent uniques mais on peut les trouver écrit un des auteurs de l'étude bien que cela réduise souvent les performances.
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L'étude de la littérature scientifique, l'analyse des déclarations des acteurs, l'interview d'ingénieurs et de scientifiques a conduit à obtenir les données (utilisation, substitution, efficacité du substitut pour 62 métaux...) et le résultat est un "important appel au réveil". Ces résultats sont synthétisés dans le tableau suivant
- Alors que les économistes, sur la base d'expériences passées (ne concernant pas les métaux) ont postulé qu'une pénurie d'un élément conduirait au développement de solutions alternatives rapidement, les scientifiques estiment que dans le cas des métaux cela sera particulièrement complexe du fait de leurs propriétés uniques qu'il est très difficile d'imiter.
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L'un des moyens de représenter à quel point ces métaux sont critiques a été de développer une représentation 3D qui combine, le risque d'approvisionnement, les implications environnementales et la vulnérabilité à une restriction de l'offre et qui se présente ainsi :
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Pas la peine d'espérer que nous atteignons des pics de consommation (comme c'est actuellement le cas pour le fer ou l'aluminium). La conclusion est ici sans appel, pas la peine d'espérer un pic pour ces métaux rares, même avec un recyclage bien supérieur.
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En dehors de la Chine, une poignée de pays, dont les Etats-Unis, l'Afrique du Sud, l'Australie, le Congo, et le Canada, détient les plus grandes réserves des métaux les plus divers et "une catastrophe nationale ou une agitation politique prolongée dans l'un d'eux se répercuterait de manière significative à travers le monde matériel dans lequel nous vivons", a déclaré Graedel.
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Voici les dernières lignes de l'étude :
"What does this enhanced understanding of metal demand and metal use say to the “if we run short, the market will produce a substitute” argument ? The first thing to say is that for some materials and for some final products, we know of no suitable substitute. In other cases, product performance would suffer markedly under substitution. These arguments can, of course, be trumped by new and transformative technologies, many of which are under active investigation : advanced composite materials (30), bulk metallic glasses (31), and structural biological materials (32), to name a few. Transformations are unlikely to happen rapidly, however : a recent study by the European Parliament (33) states “The majority of substitutions are currently in the research and development stage, and market-ready solutions are rarely available.” Thus, the outstanding efforts of materials scientists over the last few decades appear to have effectively decoupled substitution from price in many cases, because often no suitable substitute can be found no matter what price is offered without performance and function being seriously compromised"
It thus appears that society will need to pay more attention to the acquisition and maintenance of nonrenewable resources than has been the case in the past. Growing populations, growing affluence, and the materials diversity of modern technologies are straining the resource capacities on which we draw. The situation need not inspire panic, but should instead stimulate more diligent and more comprehensive approaches to the balance between supply and demand across the entire periodic table."
Conclusion : Bien qu'il ne soit pas question de "paniquer", on peut se poser légitimement et philosophiquement quelques questions ? Sommes-nous sur la voie pour épuiser une certaine configuration technologique destinée à un confort d'une certaine partie de la population mondiale ? Devrons nous découvrir de nouvelles propriétés à certains métaux pour imaginer de nouvelles manières de vivre, de nouveaux objets, aux nouvelles propriétés et utilisations plus respectueuses des disponibilités de ces métaux ? Que se passera-t-il en cas de pénurie soudaine d'un métal non substituable ? ...
Paru initialement sur Points de vue alternatifs : http://www.points-de-vue-alternatifs.com/2013/12/m%C3%A9taux-leur-potentiel-de-substitution-en-cas-de-p%C3%A9nurie-est-tr%C3%A8s-faible-voire-inexistant.html
27 réactions
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Ruut
9 décembre 2013 10:30
Faux problème.
Sur terre, rien ne se crée, rien ne se perd, tout se transforme.
C’est la règle d’OR.-
Robert Biloute
9 décembre 2013 11:11
Ce que vous dites là rejoint le premier principe de la thermodynamique.
Malheureusement pour nous, il y a un deuxième principe, qui lui stipule bien que quelquechose se créé (l’entropie) et quelque chose d’associé se perd (de l’information) à chaque transformation.
A l’heure actuelle, c’est une des lois physique la plus fondamentale (la plus fondamentale selon Einstein)
Donc oui, on peut tout transformer, mais à un côut de plus en plus élevé (que ce coût soit chiffré en monnaie, en énergie, en pollution...). Nous avons besoin d’un « réservoir d’ordre » (néguentropie) pour continuer nos activités, qui elles augmentent inevitablement le désordre (entropie).
Cette ordre, qu’il soit l’agencement électronique d’un atome de terre rare ou la structure assemblée d’une barre de cuivre, est une ressource fossile en quelque sorte : s’il n’y en a plus sur terre, il faudra en trouver ailleurs. -
Robert Biloute
9 décembre 2013 11:33
oui c’est terriblement restrictif, mais c’est fondamental.
Même s’il n’y avait pas de problèmes de coût (et j’ai bien précisé que je ne parle pas que de monnaie), il y aurait d’autres problèmes tout aussi fondamentaux à régler, comme la répartition des richesses, la philosophie face à la vie, ou le mystère éternel de la relation homme-femme...
Le problème c’est que j’ai dit l’inverse de ce que vous interprétez : d’après un des piliers de la science actuelle, le deuxième principe de la thermo, nous ne pourrons pas éternellement « continuer la même chose ». -
Croa
15 décembre 2013 11:24
Je n’irais pas, pour ma part jusqu’à dire que c’est un faux problème, mais assurément il en existe de bien plus graves. Le recyclage ainsi que moins d’exigences dans les caractéristiques permettra longtemps de pourvoir aux véritables besoins, aujourd’hui majorés par un gaspillage éhonté !
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Mycroft
9 décembre 2013 11:35
Merci pour cette article, qui rappel une évidence importante : les « vérités » des économiste, ça ne vaut rien.
Oui, le marché ne « trouve » rien, ne « provoque » rien. Oui, quand on est face à une pénurie, soit les scientifiques trouvent une solution (ce qu’ils ont fait au cour du siècle passé) soit on entre dans une phase de régression. Et ce n’est pas les incantations du marché qui y changent quoi que ce soit.
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Ruut
9 décembre 2013 11:44
Et si nous exploitons les métaux de l’espace (astéroïdes, planètes).
C’est quand même immense (l’infiniment grand), il doit bien y avoir des ressources utiles ?
Il est peut être l’heure pour l’humain de sortir de son berceau (la terre) et d’explorer et coloniser l’univers.C’est a mon avis plus utile que de s’envoyer des bombes sur la tête.
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Kiergaard
9 décembre 2013 12:43
Dans l’idée je n’ai rien contre, et j’aurais pu appuyer un peu plus sur l’idée que c’était justement un encouragement à la recherche plutôt qu’une raison de désespérer ou de paniquer. Néanmoins dans le même temps, je ne peux qu’être gêné avec l’idée selon laquelle il nous aura suffit de quelques générations d’utilisation intensive pour nous mettre déjà dans cette position...
Cela doit faire moins d’un siècle que nous commençons réellement à avoir conscience du potentiel de notre planète (en termes de potentialités de ses ressources) et nous en serions déjà à penser aux autres planètes ? aux étoiles etc... -
nenyazor
9 décembre 2013 17:23
Et a votre avis, quel est le cout énergétique pour aller miner dans l’espace ?
C’est possible d’aller exploiter les métaux ou autre hors de la terre, mais si l’énergie nécessaire est trop grande par rapport à l’énergie disponible sur terre, ca vaut pas le cout... -
Mmarvinbear
11 décembre 2013 02:46
Et a votre avis, quel est le cout énergétique pour aller miner dans l’espace ?
Cela dépends. En fait le plus difficile est de concevoir des matériaux qui résistent au froid et au vide de l’espace.Mais sinon l’exploitation des métaux lunaires constituera la première étape de l’exploitation de l’espace.En fait, l’établissement des mines spatiales forcera à relever des défis d’ingénieries, ce qui aura forcément des répercussions sur l’ économie terrestre.En ce qui concerne l’exploitation proprement dite, la tâche sera certainement confiée à des machines, avec une présence humaine minimale et confinée aux salles de contrôle et d’entretien.L’ envoi des minerai vers la Terre ne sera pas le plus compliqué : la faible gravité lunaire permet l’usage de canons électromagnétiques, alimentés par panneaux solaires. Les convois formés pourront être repris en orbite terrestre et ensuite parachutés comme de vulgaires Soyouz.Plus loin, on peut imaginer l’exploitation des astéroïdes, une fois détournés de leurs orbites pour être placés en orbite autour de la Terre.Cela posera encore des milliards de problèmes à résoudre mais on est assez doués pour cela quand on veut s’en donner la peine. -
Pepe de Bienvenida (alternatif)
11 décembre 2013 05:36
Oh la la le boulet !
Dans la S-F de gare c’est sûr, y’a open bar sur le chéquier et il suffit de caquer des doigts pour résoudre les problèmes technologiques !
nenyazor pose la bonne question : le rapport coût/bénéfice est et restera faramineux. Nous sommes rivés à cette planète et délirer sur des chimères nous fera connaître le destin de la petite fille aux allumettes. Ce qui est dommage c’est que des émules de Cheminade et Larouche entraînent des naïfs dans leur sillage. -
Mmarvinbear
11 décembre 2013 13:26
Faut pas s’en faire pour le chéquier.
Quand on fait miroiter les bons chiffres, les investisseurs n’hésitent pas à sortir le pognon. Ils préféreront prendre des risques spatiaux plutôt que de rester à ne rien faire et voir leurs revenus se tarir ici.
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gogoRat
9 décembre 2013 12:14
« Un homme commun s’émerveille de choses rares ; un homme sage s’émerveille de la banalité. » Confucius
Il aura peut-être été nécessaire à l’Homme futur d’avoir exploré la rareté jusqu’à son comble ( ie :la banaliser dans nos « produits » High-tech, par exemple ) ... pour arriver enfin à revenir de cette fascination pour savoir d’autant mieux goûter la magie du banal.
Le savant Georgescu Roegen nous avait mis sur la piste d’une sorte « d’entropie de la matière » ... en nous faisant remarquer que les flux de matières entre notre planète Terre et le reste de l’Univers sont fort limités en regard de nos activités actuelles ...
Voir le texte suivant et sa conclusion :
http://thibaultdelamotte.wordpress.com/2010/06/13/le-principe-d%E2%80%99entropie-comprendre-l%E2%80%99heresie-de-goergescu-roegen/  ; :
« nous ne sommes pas en dehors de la nature, notre espèce est aussi soumise à ses lois. »Comment pouvons-nous courir après une « mondialisation » tout en refusant d’élargir notre conscience de villageois, puis de citadins ... à une conscience de passagers embarqués sur le vaisseau Terre ( Les villages peuvent se détériorer et disparaître ... les planètes aussi !
- et rien ne prouve encore que le génie humain soit un talisman suprême nous permettant le luxe de se payer tous les excès ) -
Ronny
9 décembre 2013 15:01
@auteur
Je suis surpris de voir que l’indium ne rentre pas dans la catégorie à très haut risque, alors que nous nous dirigeons - si ne nous y sommes pas déjà - vers une pénurie de ce métal...
Article intéressant par ailleurs !
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Edmont
9 décembre 2013 15:19
Bonjour,
Nous avons en effet de nombreux défis devant nous :-Surpopulation-Vieillissement démographique-Réchauffement climatique-Raréfaction des énergies fossiles-Raréfaction des ressources naturellesAujourd’hui, on ne sait qu’encourager l’augmentation de la population (par l’immigration) pour augmenter le PIB.Ce sont les vieux qui sont au pouvoir et qui votent, nous sommes en gérontocratie couplée à une ploutocratie car ce sont les vieux qui possèdent toute la richesse.Malgré le réchauffement climatique évident, rien ou quasiment rien n’est fait au niveau mondial alors que les conséquences pourraient être catastrophiques.Le pic pétrolier est déjà atteint dans bon nombre de pays producteurs de pétrole.Les terres rares nous ont donné un petit avant goût des tensions géopolitiques qui vont arriver avec la raréfaction des ressources naturelles.Pour expliquer tout ça, le film d’animation « Sans lendemain » est vraiment exceptionnel, ludique et percutant :Heureusement, quelques solutions se dessinent notamment pour le problème des énergies fossiles avec le développement du film photovoltaïque et des supercondensateurs...-
nenyazor
9 décembre 2013 17:28
Ou la solution du retour à une vie plus locale, plus sobre et plus proche de la nature.
Toute les nouvelles technologies nécessitent un cocktail de métaux rares qui sont le plus sujets à une pénurie rapide, donc les scientifiques peuvent faire les recherches qu’ils veulent sur le film photovoltaïque ou les supercondensateurs, si c’est pour rester à l’état de prototype faute de métaux pour les construire en serie, ca sert à rien... -
nenyazor
9 décembre 2013 17:30
(la solution du retour à une vie plus sobre, etc nécessitant néanmoins quelques très gros sacrifices, notamment en terme de volume de population et d’espérance de vie sans doutes)
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Edmont
9 décembre 2013 17:47
Les supercondensateurs à haute densité seront sans doute produits à base de graphène qui n’est rien d’autre que du carbone. Ils seront donc fabriqués à partir d’une ressource abondante et seront peut-être totalement biodégradables (cf : le super supercondensateur). Les supercondensateurs pourront alors stocker de grandes quantités d’électricité et permettre de recharger une voiture électrique en une ou deux minutes.
La production d’électricité solaire à partir de films photovoltaïques nouvelle génération permettra de produire une électricité bon marché en utilisant un minimum de ressources. L’utilisation d’un procédé de fabrication roll-to-roll (rouleaux d’impression) permettra de produire un film photovoltaïque très fin et flexible à un faible coût.
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nenyazor
9 décembre 2013 18:17
Beaucoup de futurs, de « peut-être » et de « sans doutes ».
Sur l’article que vous citez, il est dit aussi que tout ca ne vaut que « lorsque la densité d’énergie du supercondensateur sera décuplée ». Aucun doutes n’est d’ailleurs émis sur la possibilité de réaliser cela...Sur le supercondensateur , être a base de graphène, ne veut pas dire ne contenir aucun métal rare indispensable a son fonctionnement. De plus, son utilité n’est réelle que si une production électrique suffisante est possible et dépend donc fortement du film photovoltaique.
Le film photovoltaïque, quant à lui, est-il fait de graphène ? Je ne pense pas. Donc nécessité de métaux rares et ainsi développement obligatoirement restreint.
Bref, des solutions non généralisables donc pas vraiment utiles a mon avis.
Après, je me trompe peut-être, mais je pense qu’il serait plus constructif de réapprendre a faire pousser des patates plutôt que d’essayer a tout prix de pousser encore un peu plus loin.
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Edmont
9 décembre 2013 19:06
Il suffit de faire des recherches dans le site supercondensateur.com pour s’assurer que la densité d’énergie des supercondensateurs va effectivement être décuplée. De nombreux prototypes de supercondensateurs très performants sont créés en laboratoire. Il faut juste du temps pour voir ces supercondensateurs arriver sur le marché.
Vous n’émettez aucun doute sur le fait que le film photovoltaïque est composé de métaux rares. Alors que les films photovoltaïques les plus prometteurs sont des films organiques qui ne contiennent pas de métaux rares.Avec 7 milliards d’habitants, il faut mieux travailler sur des solutions alternatives, ne pas faire cet effort, c’est s’adonner à un véritable génocide. Même s’il faudrait aussi inciter à faire moins d’enfants... -
nenyazor
9 décembre 2013 21:31
Dans la somme des futurs possibles, j’avoue que celui que je trouve le plus probable est celui ou la catastrophe malthusienne a lieu.
C’est simple : production de nouriture, energie pour la transporter, extraction des métaux et autres éléments fossiles, fabrication des médicaments, chauffage,... tout dépend d’une seule et unique substance, le pétrole. Le pic est là et aucune alternative réelle n’existe qui prendrait en charge l’ensemble.
Si par dessus, on ajoute l’érosion des sols, la bétonisation des terres agricoles, la pollution, la disparition des abeilles, et bien d’autres problèmes, je n’arrive juste pas a être optimiste. La croyance en un (ou plusieurs) progrès scientifique qui viendrait résoudre tout ca d’un coup me semble plus qu’improbable. C’est d’autant plus improbable qu’on est dans une période qu’on appelle communément « la crise » et ou les finances tendent a se concentrer encore plus dans les quelques poches qui n’en n’ont pas besoin pour leur permettre d’en avoir toujours plus et son donc moins disponibles pour ce qui pourrait adoucir la chute.
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viva
9 décembre 2013 18:37
En 1993 ce n’est pas nouveau, on nous annonçais que nous étions d’atteindre une limite au niveau de la fréquence d’horloge des PC. Nous avons vu.
Au sujet des métaux rares, il conviendrait plutôt de dire métaux peu exploités.Les ressources dites rares ne le sont pas nécessairement, ils sont sous exploités ce qui les rend rare.L’exemple des terres dites rares est symptomatique de cela, il y a là confusion entre quasi monopole et absence de la ressource.En réalité ces métaux sont très abondants, il suffit de les exploiter.A force de crier au loup chacun sait ce qui arrive. -
spartacus
9 décembre 2013 19:10
Pas un réel problème.
Dans une économie de marché, la destruction créatrice assure les transitions.La rareté entraîne l’augmentation des prix, l’augmentation des prix entraîne 3 effets1-La substitution, elle consiste a prendre un produit différent qui substitue bien que différent en remplacement. La chicorée remplace le café.2-La découverte de nouveaux gisements.La taille des « réserves connues » augmente, les prix permettant l’ouverture de technologie d’exploitation et de découvertes de gisements. Les réserves d’étain, de minerai de fer et de plomb ne cessent d’être découvertes.3- L’abandon de la ressource.Trop cher, l’homme s’en passe et passe à d’autres centres d’intérêts.-
sylvie
9 décembre 2013 19:42
« Dans une économie de marché, la destruction créatrice assure les transitions. » alors là c’est un must ! ya vraiment des gens qui pensent cela ???? j’espère qu’ils sont très éloignés des manettes.... mais je rêve peux etre
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Edmont
9 décembre 2013 19:46
La destruction créatrice n’est pas pour tout le monde. Les banques trop grosses pour faire faillite, on les fait fusionner et on paie toujours plus grassement leurs dirigeants qui ont pourtant participer à plonger le monde dans la plus grande crise économique après 1929.
C’est à pleurer de voir que malgré la crise, rien n’a changé... -
spartacus
9 décembre 2013 21:05
@sylvie
En général ceux qui ne le voient pas, vivent en économie administrée.Ils croient que la demande fait l’offre. En réalité c’est l’offre "qualité/prix qui fait la demande.@EdmondLes banques ne sont pas trop grosses pour faire faillite.C’est parce qu’il y a eu des mesures interventionnistes et que la loi du marché n’a pas été respectée que les banques ont étés sauvées. -
Edmont
10 décembre 2013 00:33
Dans l’absolu tu as raison, la destruction créatrice assure les transitions. Mais en 1929, les conséquences de la crise ont été une guerre mondiale. C’est pour éviter ça qu’on a pas laissé les banques faire faillite, ce qui aurait fait imploser le système monétaire international.
Ce n’est pas très malin de soutenir un système qui implique des transitions qui peuvent être des guerres, des famines, une pauvreté extrême. En fait c’est même ignoble. Mais encore faut-il avoir conscience de tout ça, mais je doute que tu sois seulement poser la question de quelle tournure peut prendre la période de transition. Le vrai libéralisme tient plus du fanatisme religieux que d’une pensée économique.
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Zeb_66
24 décembre 2013 18:29
Destruction créatrice... et salvatrice...
C’est pourtant ce qu’ont entrepris depuis plus de quarante ans les 3 ou 4 types
qui gouvernent le monde :
Créer un chaos monstre planétaire par le biais de la finance qu’ils contrôlent
totalement aujourd’hui.
Après ce gigantesque coup de torchon, les quelques centaines de millions de
survivants auront encore des milliers d’années de réserves en pétrole, charbon,
métaux, etc.. Donc avec du temps devant eux pour découvrir de nouvelles énergies,
de nouvelles méthodes, et aussi atteindre une réelle capacité à voyager dans le
cosmos.
Tout ceci bien entendu, dirigé, maîtrisé, canalisé, par la même petite élite qui
aura enclenché patiemment, savamment, sournoisement et monstrueusement
toute l’affaire.
Sur le plan philosophique, ça se tient, cette issue est peut-être la seule chance
de survie de l’humanité.
La conjonction de la surpopulation, de la diminution des terres arables et leurs
appauvrissements, la diminution rapide des réserves de pétrole et de gaz, ainsi
que de nombreux minerais, tout ceci aggravé par les désordres climatiques dont
l’humanité est au final assez peu responsable, tout converge vers une gigantesque
crise qu’aucune organisation ou groupement d’organisations internationales ne
semble pouvoir gérer.
Devant une planète gorgée de bombes thermonucléaires et de stocks de virus
militarisés, on voit bien comment le chaos peut se développer et imaginer
la fin... de l’humanité...
Certes, ces gens cherchent à canaliser le cours des événements et à éviter à
terme, l’extinction, probable, de l’espèce humaine.
Seuls des monstres absolus semblent capables d’organiser un tel sacrifice,
mais si ce projet aboutit, je pense que l’humanité survivante sera en
« pole position » pour naviguer parmi les étoiles.Ces monstres sont sans doute animés par une foi titanesque en l’avenir de l’homme ?