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L'AVENIR DE L'ÉNERGIE REQUIS POUR LE MONDE.pdf

F
Faga1939

Cet article vise à présenter ce que l’avenir exigerait en matière de production et de consommation d’énergie dans le monde basée sur l’utilisation d’énergies propres et renouvelables. Pour éviter l'avenir catastrophique prévu pour l'humanité résultant du réchauffement climatique, il est impératif, entre autres mesures, de réduire les émissions mondiales de gaz à effet de serre en remplaçant la matrice énergétique mondiale actuelle basée fondamentalement sur les combustibles fossiles (charbon, pétrole et gaz naturel) et dans l'énergie nucléaire, par une autre matrice énergétique mondiale structurée à partir de ressources énergétiques renouvelables (hydroélectricité, biomasse, énergie solaire, éolienne et hydrogène) pour éviter ou minimiser le réchauffement climatique et, par conséquent, l'apparition de changements catastrophiques du climat terrestre. Quelles que soient les différentes solutions qui peuvent être adoptées pour éliminer ou atténuer les causes de l'effet de serre, l'action la plus importante est sans aucun doute l'adoption de mesures qui contribuent à l'élimination ou à la réduction de la consommation de combustibles fossiles dans la production d'énergie, ainsi que l'utilisation plus efficace de l'énergie dans les transports, l'industrie, l'agriculture et les villes (résidences et commerces), étant donné que l'utilisation et la production d'énergie sont responsables de 57 % des gaz à effet de serre émis par l'activité humaine. En ce sens, la mise en œuvre d’un système énergétique durable est essentielle. Un système énergétique durable ne sera possible que si, outre l’abandon des combustibles fossiles, l’efficacité énergétique est également considérablement améliorée.

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L'AVENIR DE L'ÉNERGIE REQUIS POUR LE MONDE
Fernando Alcoforado*
Cet article vise à présenter ce que l’avenir exigerait en matière de production et de
consommation d’énergie dans le monde basée sur l’utilisation d’énergies propres et
renouvelables.L'énergie est un intrant essentiel pour les êtres vivants et pour le
développement économique et social. On peut dire que le besoin le plus fondamental des
êtres vivants est la recherche d’énergie pour maintenir le fonctionnement de leur corps.
Cet aspect, la satisfaction des besoins physiologiques, a prédominé dans l'histoire de
l'humanité jusqu'à ce qu'on découvre qu'elle pouvait contrôler des formes d'énergie qui
lui seraient utiles, comme le feu, qui représentait une étape très importante dans la
domination des êtres humains utiliser l'énergie thermique pour pouvoir cuire leurs
aliments et les garder au chaud. Il y a quelques millénaires, les énergies renouvelables
représentées par le bois et les maigres énergies hydrauliques et éoliennes étaient
également utilisées. La domestication des animaux a fourni à l’humanité de l’énergie
mécanique pour le transport, l’agriculture, etc. Cependant, ce n’est qu’avec l’avènement
de la révolution industrielle, il y a environ trois siècles, que l’utilisation et la production
d’énergie ont joué un rôle fondamental dans le remplacement des hommes et des animaux
par des machines.
Depuis la domination du feu il y a 750 000 ans jusqu’à l’avènement de la révolution
industrielle, il n’y a pas eu d’évolution majeure dans la manière dont l’humanité utilisait
l’énergie. Cependant, avec la révolution industrielle survenue en Angleterre en 1786 et le
processus d'industrialisation et le développement des moyens de transport qui en a résulté,
le besoin en énergie a augmenté et de nouvelles sources primaires, avec une plus grande
densité énergétique, ont été introduites. L’utilisation du charbon minéral comme source
d’énergie a marqué la fin de l’ère des énergies renouvelables représentées par le bois et
les maigres énergies hydroélectrique et éolienne, pour ouvrir l’ère des énergies non
renouvelables, l’ère des combustibles fossiles. L’utilisation de l’électricité et l’invention
des machines électriques au XIXe siècle, ainsi que l’introduction des véhicules
automobiles, ont jeté les bases de l’introduction de la société de consommation moderne,
caractérisée par une intensité énergétique jamais vue dans l’histoire de l’humanité.
Avec l’avancée du processus d’industrialisation et le développement des moyens de
transport, de nouveaux carburants dotés d’une plus grande puissance énergétique étaient
nécessaires, le pétrole étant le carburant qui réunissait ces propriétés. Ainsi commença
une nouvelle phase dans l’utilisation des combustibles liquides, qui se poursuit encore
aujourd’hui. Plus récemment, après la Seconde Guerre mondiale, l'énergie nucléaire
semblait être une alternative prometteuse pour produire de l'énergie électrique, mais elle
a subi un revers majeur en raison des accidents nucléaires de Tchernobyl en 1986 en
Ukraine et de Fukushima au Japon en 2011. Il ne fait aucun doute que l'humanité les
activités sur Terre provoquent des changements dans l’environnement dans lequel nous
vivons. Bon nombre de ces impacts environnementaux proviennent de la production, de
la manipulation et de l’utilisation de l’énergie.
La principale raison de l'existence d'impacts environnementaux liés à la production, à la
manipulation et à l'utilisation de l'énergie réside dans le fait que la consommation
mondiale d'énergie primaire provenant de sources non renouvelables (pétrole, charbon,
gaz naturel et nucléaire) correspond à environ 88 % de la consommation totale, dont
seulement 12 % proviennent de sources d’énergie renouvelables. Cette énorme
dépendance à l'égard des sources d'énergie non renouvelables a conduit, outre l'inquiétude
2
permanente quant à l'épuisement de ces sources, à l'émission de grandes quantités de
dioxyde de carbone (CO2) dans l'atmosphère. Conséquence de l'utilisation excessive de
combustibles fossiles, la teneur en dioxyde de carbone de l'atmosphère a progressivement
augmenté, ce qui amène de nombreux experts à considérer que l'augmentation de la
température moyenne de la biosphère terrestre, observée depuis quelques décennies, est
due aux émissions de CO2 et d’autres gaz présents dans l’atmosphère, déjà génériquement
appelés « gaz à effet de serre ».
Pour éviter l'avenir catastrophique prévu pour l'humanité résultant du réchauffement
climatique, il est impératif, entre autres mesures, de réduire les émissions mondiales de
gaz à effet de serre en remplaçant la matrice énergétique mondiale actuelle basée
fondamentalement sur les combustibles fossiles (charbon, pétrole et gaz naturel) et dans
l'énergie nucléaire, par une autre matrice énergétique mondiale structurée à partir de
ressources énergétiques renouvelables (hydroélectricité, biomasse, énergie solaire,
éolienne et hydrogène) pour éviter ou minimiser le réchauffement climatique et, par
conséquent, l'apparition de changements catastrophiques du climat terrestre.
Il ne fait aucun doute que les activités humaines sur Terre modifient l’environnement
dans lequel nous vivons. Bon nombre de ces impacts environnementaux provenant de la
production, de la manipulation et de l’utilisation d’énergie utilisant des combustibles
fossiles. La principale raison de l'existence de ces impacts environnementaux réside dans
le fait que la consommation mondiale d'énergie primaire provenant de sources non
renouvelables (pétrole, charbon, gaz naturel et nucléaire) correspond à environ 88 % du
total, dont seulement 12 % provenance de sources renouvelables d'énergie. Cette énorme
dépendance à l'égard des sources d'énergie non renouvelables a conduit, outre l'inquiétude
permanente quant à la possibilité d'un épuisement de ces sources, à l'émission de grandes
quantités de dioxyde de carbone (CO2) et d 'autres gaz à effet de serre dans l'atmosphère.
Tout porte à croire que, si la tendance actuelle de la consommation énergétique se
maintient, la part des combustibles fossiles (pétrole, charbon et gaz naturel) dans la
matrice énergétique mondiale atteindra 80 % en 2030. Le pétrole occupe une position
dominante parmi les sources d'énergie. Le pétrole, le charbon et le gaz naturel sont
aujourd’hui, dans l’ordre, les sources d’énergie les plus utilisées dans la consommation
finale mondiale d’énergie. Les pays industrialisés de l'OCDE (Organisation de
coopération et de développement économique) sont les plus gros consommateurs
d'énergie, suivis par la Chine, la Russie et d'autres pays d'Asie. Selon l'Agence
internationale de l'énergie, le pétrole et le charbon sont les principaux responsables des
émissions de CO2 dans l'atmosphère, dont les plus gros émetteurs sont les pays
industrialisés de l'OCDE et China [1].
L'Agence internationale de l'énergie (AIE) a prévenu que « le monde se dirigera vers un
avenir énergétique non durable » si les gouvernements ne prennent pas « des mesures
urgentes » pour optimiser les ressources disponibles. Quelles que soient les différentes
solutions qui peuvent être adoptées pour éliminer ou atténuer les causes de l'effet de serre,
l'action la plus importante est sans aucun doute l'adoption de mesures qui contribuent à
l'élimination ou à la réduction de la consommation de combustibles fossiles dans la
production d'énergie, ainsi que pour son utilisation plus efficace dans les transports,
l'industrie, l'agriculture et les villes (résidences et commerces), étant donné que
l'utilisation et la production d'énergie sont responsables de 57 % des gaz à effet de serre
émise par l'activité humaine [2]. En ce sens, la mise en œuvre d’un système énergétique
durable est essentielle.
3
Dans un système énergétique durable, la matrice énergétique mondiale ne devrait
s'appuyer que sur des sources d'énergie propres et renouvelables (hydroélectrique, solaire,
éolienne, hydrogène, géothermique, marémotrice, houlomotrice et biomasse), et ne
devrait donc pas reposer sur l'utilisation de combustibles fossiles (pétrole, charbon et gaz
naturel) et l’énergie nucléaire. Exceptionnellement, elle pourrait utiliser le gaz naturel car
c'est l'énergie fossile la moins polluante et les centrales nucléaires car ce sont des sources
d'énergie propre en phase de transition. Jusqu'à atteindre la condition idéale, la matrice
énergétique mondiale devrait passer par une phase de transition dans laquelle coexisteront
des sources d’énergie renouvelables et non renouvelables. Les technologies sont déjà
disponibles pour entamer cette transition énergétique historique qui ne se produit qu’avec
des changements fondamentaux dans la politique énergétique dans la grande majorité des
pays [3].
La science et la technologie sont déjà disponibles pour entamer cette transition
énergétique historique qui ne se produit qu’avec des changements fondamentaux dans la
politique énergétique dans la grande majorité des pays. La transition de la matrice
énergétique actuelle basée sur les combustibles fossiles à la matrice énergétique basée sur
l´énergie propre et renouvelable nécessite, dans un premier temps, l'adoption de
changements dans la politique énergétique mondiale, qui consiste à réorienter les
politiques gouvernementales d'un grand nombre de pays afin qu'ils visent à atteindre les
objectifs centraux de l'efficacité énergétique et de la réduction de l'utilisation des
combustibles fossiles. Par exemple : récompenser l'acquisition de véhicules à moteur et
de véhicules électriques efficaces par des taxes réduites sur ceux-ci, encourager des
alternatives de transport de masse à grande capacité sur rails telles que les métros et les
VLT pour remplacer les automobiles, mettre en œuvre des chemins de fer pour remplacer
l'utilisation de camions dans le fret longue distance, restructurer les industries pour utiliser
des énergies propres et renouvelables et augmenter les taxes sur les combustibles fossiles.
Les sources d’énergie propres et renouvelables à utiliser de préférence sont
l’hydroélectricité, le solaire, l’éolien, l’hydrogène, la géothermie, les marées, les vagues
et la biomasse. Exceptionnellement, l'énergie nucléaire peut être utilisée comme source
d'énergie, ce qui serait soumis à des restrictions en raison des risques qu'elle représente,
ainsi que le gaz naturel, car il s'agit de l'énergie fossile la moins agressive pour
l'environnement. Les sources d’énergie propres et renouvelables sont déjà une réalité
partout dans le monde. L’avenir du secteur énergétique dans le monde passera
nécessairement par l’utilisation de sources d’énergie propres et renouvelables. Les
énergies propres et renouvelables constituent une alternative concrète pour lutter contre
la dégradation de l’environnement et la mauvaise utilisation des ressources naturelles de
la planète. L’utilisation d’énergies propres et renouvelables est sans aucun doute la
manière rationnelle de garantir la durabilité de la planète Terre pour les générations
actuelles et futures.
L'utilisation de l'énergie solaire et d'autres énergies renouvelables entraînera des
changements de grande ampleur à travers la planète, notamment la création d'industries
complètement nouvelles, le développement de nouveaux systèmes de transport et la
modification de l'agriculture et des villes. Le grand défi auquel nous sommes confrontés
aujourd’hui est de continuer à faire progresser la science et la technologie afin d’exploiter
efficacement l’énergie et d’utiliser de manière économique les ressources renouvelables.
Il s’agit du scénario énergétique alternatif qui pourrait remplacer le scénario dans lequel
prévaut l’utilisation de sources d’énergie non renouvelables, évitant ainsi de
compromettre l’environnement mondial. Cela signifie que de profonds changements dans
la politique énergétique mondiale doivent être mis en pratique pour réduire la
4
consommation de combustibles fossiles, qui représentent 80 % des approvisionnements
énergétiques mondiaux.
Lorsqu’on parle d’alternatives aux énergies fossiles, on retrouve souvent l’hydrogène, un
élément chimique qui constitue environ 75 % de l’Univers. Située principalement dans
les étoiles et les planètes géantes, elle constitue une source d’énergie considérable. Les
premières expériences liées à l'hydrogène ont été observées au début du XIXème siècle,
notamment avec l'électrolyse de l'eau et plus tard avec le développement des piles à
combustible avec stockage de l'hydrogène. Il est tout de même important de noter que ce
carburant n’a refait surface que récemment. En fait, c’est la politique de transition
énergétique menée dans plusieurs pays du monde qui a conduit à considérer cette source
d’énergie comme une alternative au remplacement des énergies fossiles.
L’hydrogène est une source d’énergie importante pour l’avenir. Une molécule
d'hydrogène libère environ trois fois plus d'énergie que son équivalent essence. Il faut
savoir que l’hydrogène n’est pas une énergie, mais un vecteur énergétique. L’hydrogène
est un vecteur qui n’est pas présent à l’état pur dans la nature. Il faut donc utiliser de
l'énergie pour l'extraire de l'eau. D'un point de vue moléculaire, le H20 est présent sur
toute notre planète. Pour rappel, l'eau est constituée d'un atome d'oxygène et de deux
atomes d'hydrogène (H2O). Il est important de noter que H2O représente près de 90 %
des atomes (en nombre) présents sur notre planète [4].
L’urgence climatique favorise l’émergence des énergies renouvelables (solaire et
éolienne). Ces moyens de production d'énergie sont remis en cause car intermittents. Ils
ne produisent de l'électricité que lorsque les conditions le permettent. L'utilisation de
l'hydrogène peut cependant être une solution pour faire face à l'intermittence de
l'utilisation des énergies renouvelables en les utilisant dans le processus de production et
de stockage de l'hydrogène, qui consiste à réaliser les étapes suivantes [4] :
• 1ère étape : grâce au processus d'électrolyse, produire de l'hydrogène à partir de l'eau.
En fait, l’eau est composée de molécules d’hydrogène et d’oxygène (H2O). En utilisant
le courant électrique avec l’utilisation de l’énergie solaire et éolienne ou d’une autre
source d’énergie, il est possible de séparer les molécules d’eau et ainsi de stocker
l’hydrogène pour l’utiliser dans la production d’électricité et à d’autres fins. Dans
l’électrolyse de l’eau pour obtenir de l’hydrogène, il y a deux électrodes, une positive et
une négative. L'électrode négative est alimentée par de l'hydrogène, tandis que l'électrode
positive reçoit de l'air. Au niveau de l'électrode négative, une substance sépare les
molécules d'hydrogène en protons et en électrons. Pendant que les électrons quittent
l’électrode négative et génèrent un flux d’électricité, les protons se dirigent vers
l’électrode positive avec de l’air. Là, ces protons se mélangent à l’oxygène et, dans le
sens inverse de l’électrolyse, génèrent de l’eau et de la chaleur. C’est ainsi que ce type de
carburant génère de l’énergie sans combustion, en produisant uniquement de la vapeur
d’eau.
• 2ᵉ étape : Une fois l'hydrogène stocké, les usages sont multiples. Avec l’hydrogène
stocké, il est possible de produire de l’électricité grâce à une pile à combustible. Associée
à une pile à combustible, cette énergie n'émet pas de CO2. L'eau est le seul résidu d'une
pile à combustible usagée. La pile à combustible est un dispositif électrochimique qui
convertit l'énergie chimique contenue dans l'hydrogène en énergie électrique et en eau.
La pile à combustible à hydrogène est un type de batterie dans laquelle la réaction globale
du processus utilisant l'hydrogène est : 2H2(g) + O2(g) => 2H2O + énergie. Les
applications de l’hydrogène sont nombreuses, comme la décarbonation de l’industrie, le
5
stockage de l’électricité, le transport routier, maritime ou aérien, la fourniture d’électricité
dans les bâtiments et les sous-marins. Il peut également être utilisé dans les véhicules
spatiaux, dans l'énergie de secours, dans la production d'énergie des véhicules (véhicules
électriques et hybrides), dans la production stationnaire dans les industries et les foyers et
dans la production portable pour alimenter les téléphones portables et les ordinateurs
portables.
L’un des enjeux climatiques les plus importants est celui du secteur des transports. En
fait, aujourd’hui, la plupart des transports fonctionnent aux combustibles fossiles. Le
secteur des transports représente environ 33 % des émissions de gaz à effet de serre au
Brésil, 30 % en France et 20 % dans le monde. L’une des solutions envisagées pour
décarboner ce secteur est donc l’hydrogène. On peut imaginer des véhicules fonctionnant
à l’hydrogène. La combustion de ce gaz ne produit que de l’eau, cette propriété en fait un
candidat sérieux comme carburant du futur. Les moteurs des véhicules seraient alimentés
à l'hydrogène. Il existe la possibilité d'installer une pile à combustible pour équiper les
véhicules. De nombreux constructeurs s'intéressent à la possibilité d'installer une batterie
qui alimente la voiture en électricité. À l’intérieur de la batterie, l’énergie hydrogène est
ensuite convertie en énergie électrique. Dans ce scénario, l’hydrogène résout le problème
de l’autonomie des véhicules électriques. Le rendement de l'hydrogène dans une pile à
combustible est de près de 50 %, ce qui est exceptionnel [4].
Il existe plusieurs façons de produire de l’hydrogène à partir de l’électrolyse de l’eau.
Certains d’entre eux consomment des énergies fossiles. Aujourd’hui, l’essentiel de la
production initiale d’électricité ou d’hydrogène (selon le procédé choisi) est d’origine
fossile. La transition énergétique doit nous permettre de réduire nos émissions de CO2,
c'est pourquoi nous devons privilégier une source d'énergie renouvelable (hydraulique,
solaire, éolien et biomasse). C’est pourquoi on distingue plusieurs « types » d’hydrogène
[4] : 1) l’hydrogène vert qui est fabriqué par électrolyse de l’eau avec utilisation initiale
d’électricité issue de sources renouvelables (hydraulique, solaire et éolienne) ; et 2)
l’hydrogène gris produit par des processus chimiques impliquant l’utilisation de
combustibles fossiles. L’hydrogène vert doit être considéré comme une priorité car c’est
le carburant qui aiderait nos sociétés à se décarboner face à l’urgence climatique.
L’hydrogène en tant que carburant est considéré comme un élément important d’un avenir
neutre en carbone. Mais sa transformation du gaz en carburant nécessite une grande
quantité d’énergie. Il est donc important de prêter attention à la source de cette énergie
afin que le produit final soit ce qu'on appelle l'hydrogène vert.
Bien que l’utilisation la plus connue de l’hydrogène soit probablement celle des véhicules
automobiles, il existe de nombreuses autres utilisations possibles. Les piles à combustible
peuvent servir d’unités fixes de production d’électricité pour les bâtiments. Dans certains
cas, ils peuvent également fournir de la chaleur. Les piles à combustible sont considérées
comme des sources d’énergie potentielles pour les avions. Il est possible, par exemple, de
les utiliser comme système de générateur de secours. De plus, ils peuvent servir de groupe
motopropulseur auxiliaire pour l’avion dans son ensemble. L'hydrogène peut fournir
l'énergie nécessaire à la propulsion du navire. Mais cette utilisation en est encore aux
premiers stades de test et de développement. Cependant, son utilisation comme source
d’énergie embarquée est déjà plus avancée. Il existe un projet norvégien qui vise à créer
un bateau de croisière propulsé à l'hydrogène. Il est également possible d’utiliser
l’hydrogène pour alimenter des véhicules de service tels que des chariots élévateurs et
des camions, ainsi que des bus et des trains [4].
6
Un système énergétique durable ne sera possible que si, outre l’abandon des combustibles
fossiles, l’efficacité énergétique est également considérablement améliorée. Un système
énergétique durable ne sera possible que si l’efficacité énergétique est considérablement
améliorée. Il faudrait avant tout que le monde produise des biens et des services avec un
tiers à la moitié de l’énergie qu’il utilise actuellement. Des technologies sont désormais
disponibles qui permettraient de quadrupler l'efficacité de la plupart des systèmes
d'éclairage et de doubler celle des nouvelles automobiles [5]. Des améliorations de
l'efficacité électrique pourraient réduire les besoins énergétiques de 40 à 75 %. Les
besoins de chauffage et de refroidissement des bâtiments peuvent être réduits à une
fraction encore plus petite des niveaux actuels grâce à des équipements de chauffage et
de climatisation améliorés [5].
La biomasse et l'énergie hydroélectrique fournissent environ 13 % de l'énergie mondiale.
La biomasse couvre à elle seule 35 % des besoins des pays capitalistes périphériques et
semi-périphériques. La conversion directe de l’énergie solaire en électricité et en chaleur
sera probablement la pierre angulaire d’un système énergétique mondial durable.
L’énergie solaire est non seulement disponible en grande quantité, mais elle est également
plus largement distribuée que toute autre source d’énergie. Dans quelques décennies, le
Soleil pourra utiliser son énergie pour chauffer la majeure partie de l’eau nécessaire, et
les nouveaux bâtiments pourront profiter du chauffage et du refroidissement naturels pour
réduire leur consommation d’énergie de plus de 80 %. Utiliser l’électricité et brûler
directement des combustibles fossiles pour chauffer l’eau deviendra rare dans les
décennies à venir [5].
L'utilisation de l'énergie solaire et d'autres énergies renouvelables entraînera des
changements de grande ampleur à travers la planète, notamment la création d'industries
complètement nouvelles, le développement de nouveaux systèmes de transport et la
modification de l'agriculture et des villes. Le grand défi auquel nous sommes confrontés
aujourd’hui est également de continuer à faire progresser la science et la technologie afin
d’exploiter efficacement l’énergie et d’utiliser de manière économique les ressources
renouvelables. C’est le scénario énergétique alternatif qui pourrait éviter de compromettre
l’environnement mondial.
LES RÉFÉRENCES
1. G1.GLOBO. AIE: mundo se encaminha para futuro energético insustentável.
Disponible sur le site Web <http://g1.globo.com/mundo/noticia/2011/11/aie-diz-que-
mundo-se-encaminha-para-futuro-energetico-insustentavel.html>), 2011.
2. LASHOF, D.A. & TIRPAK, D.A.orgs. Policy options for stabilizing global climate.
Washington, DC, Environmental Protection Agency, 1989.
3. ALCOFORADO, Fernando. Energia no mundo e no Brasil. Curitiba: Editora CRV,
2015.
4. SIRENERGIES. L'hydrogène, énergie du futur? (Hidrogênio, energia do
futuro?). Disponible sur le site Web
<https://www.sirenergies.com/article/hydrogene-energie-du-futur/>, 2022.
5. ALCOFORADO, Fernando. Aquecimento global e catástrofe planetária. S. Cruz
do Rio Pardo: Viena Gráfica e Editora, 2010.
* Fernando Alcoforado, 83, a reçoit la Médaille du Mérite en Ingénierie du Système CONFEA / CREA,
membre de l'Académie de l'Education de Bahia, de la SBPC - Société Brésilienne pour le Progrès des
Sciences et l'IPB - Institut Polytechnique de Bahia, ingénieur de l'École Polytechnique UFBA et docteur en
Planification du Territoire et Développement Régional de l'Université de Barcelone, professeur d'Université
(Ingénierie, Économie et Administration) et consultant dans les domaines de la planification stratégique,

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  • 1. 1 L'AVENIR DE L'ÉNERGIE REQUIS POUR LE MONDE Fernando Alcoforado* Cet article vise à présenter ce que l’avenir exigerait en matière de production et de consommation d’énergie dans le monde basée sur l’utilisation d’énergies propres et renouvelables.L'énergie est un intrant essentiel pour les êtres vivants et pour le développement économique et social. On peut dire que le besoin le plus fondamental des êtres vivants est la recherche d’énergie pour maintenir le fonctionnement de leur corps. Cet aspect, la satisfaction des besoins physiologiques, a prédominé dans l'histoire de l'humanité jusqu'à ce qu'on découvre qu'elle pouvait contrôler des formes d'énergie qui lui seraient utiles, comme le feu, qui représentait une étape très importante dans la domination des êtres humains utiliser l'énergie thermique pour pouvoir cuire leurs aliments et les garder au chaud. Il y a quelques millénaires, les énergies renouvelables représentées par le bois et les maigres énergies hydrauliques et éoliennes étaient également utilisées. La domestication des animaux a fourni à l’humanité de l’énergie mécanique pour le transport, l’agriculture, etc. Cependant, ce n’est qu’avec l’avènement de la révolution industrielle, il y a environ trois siècles, que l’utilisation et la production d’énergie ont joué un rôle fondamental dans le remplacement des hommes et des animaux par des machines. Depuis la domination du feu il y a 750 000 ans jusqu’à l’avènement de la révolution industrielle, il n’y a pas eu d’évolution majeure dans la manière dont l’humanité utilisait l’énergie. Cependant, avec la révolution industrielle survenue en Angleterre en 1786 et le processus d'industrialisation et le développement des moyens de transport qui en a résulté, le besoin en énergie a augmenté et de nouvelles sources primaires, avec une plus grande densité énergétique, ont été introduites. L’utilisation du charbon minéral comme source d’énergie a marqué la fin de l’ère des énergies renouvelables représentées par le bois et les maigres énergies hydroélectrique et éolienne, pour ouvrir l’ère des énergies non renouvelables, l’ère des combustibles fossiles. L’utilisation de l’électricité et l’invention des machines électriques au XIXe siècle, ainsi que l’introduction des véhicules automobiles, ont jeté les bases de l’introduction de la société de consommation moderne, caractérisée par une intensité énergétique jamais vue dans l’histoire de l’humanité. Avec l’avancée du processus d’industrialisation et le développement des moyens de transport, de nouveaux carburants dotés d’une plus grande puissance énergétique étaient nécessaires, le pétrole étant le carburant qui réunissait ces propriétés. Ainsi commença une nouvelle phase dans l’utilisation des combustibles liquides, qui se poursuit encore aujourd’hui. Plus récemment, après la Seconde Guerre mondiale, l'énergie nucléaire semblait être une alternative prometteuse pour produire de l'énergie électrique, mais elle a subi un revers majeur en raison des accidents nucléaires de Tchernobyl en 1986 en Ukraine et de Fukushima au Japon en 2011. Il ne fait aucun doute que l'humanité les activités sur Terre provoquent des changements dans l’environnement dans lequel nous vivons. Bon nombre de ces impacts environnementaux proviennent de la production, de la manipulation et de l’utilisation de l’énergie. La principale raison de l'existence d'impacts environnementaux liés à la production, à la manipulation et à l'utilisation de l'énergie réside dans le fait que la consommation mondiale d'énergie primaire provenant de sources non renouvelables (pétrole, charbon, gaz naturel et nucléaire) correspond à environ 88 % de la consommation totale, dont seulement 12 % proviennent de sources d’énergie renouvelables. Cette énorme dépendance à l'égard des sources d'énergie non renouvelables a conduit, outre l'inquiétude
  • 2. 2 permanente quant à l'épuisement de ces sources, à l'émission de grandes quantités de dioxyde de carbone (CO2) dans l'atmosphère. Conséquence de l'utilisation excessive de combustibles fossiles, la teneur en dioxyde de carbone de l'atmosphère a progressivement augmenté, ce qui amène de nombreux experts à considérer que l'augmentation de la température moyenne de la biosphère terrestre, observée depuis quelques décennies, est due aux émissions de CO2 et d’autres gaz présents dans l’atmosphère, déjà génériquement appelés « gaz à effet de serre ». Pour éviter l'avenir catastrophique prévu pour l'humanité résultant du réchauffement climatique, il est impératif, entre autres mesures, de réduire les émissions mondiales de gaz à effet de serre en remplaçant la matrice énergétique mondiale actuelle basée fondamentalement sur les combustibles fossiles (charbon, pétrole et gaz naturel) et dans l'énergie nucléaire, par une autre matrice énergétique mondiale structurée à partir de ressources énergétiques renouvelables (hydroélectricité, biomasse, énergie solaire, éolienne et hydrogène) pour éviter ou minimiser le réchauffement climatique et, par conséquent, l'apparition de changements catastrophiques du climat terrestre. Il ne fait aucun doute que les activités humaines sur Terre modifient l’environnement dans lequel nous vivons. Bon nombre de ces impacts environnementaux provenant de la production, de la manipulation et de l’utilisation d’énergie utilisant des combustibles fossiles. La principale raison de l'existence de ces impacts environnementaux réside dans le fait que la consommation mondiale d'énergie primaire provenant de sources non renouvelables (pétrole, charbon, gaz naturel et nucléaire) correspond à environ 88 % du total, dont seulement 12 % provenance de sources renouvelables d'énergie. Cette énorme dépendance à l'égard des sources d'énergie non renouvelables a conduit, outre l'inquiétude permanente quant à la possibilité d'un épuisement de ces sources, à l'émission de grandes quantités de dioxyde de carbone (CO2) et d 'autres gaz à effet de serre dans l'atmosphère. Tout porte à croire que, si la tendance actuelle de la consommation énergétique se maintient, la part des combustibles fossiles (pétrole, charbon et gaz naturel) dans la matrice énergétique mondiale atteindra 80 % en 2030. Le pétrole occupe une position dominante parmi les sources d'énergie. Le pétrole, le charbon et le gaz naturel sont aujourd’hui, dans l’ordre, les sources d’énergie les plus utilisées dans la consommation finale mondiale d’énergie. Les pays industrialisés de l'OCDE (Organisation de coopération et de développement économique) sont les plus gros consommateurs d'énergie, suivis par la Chine, la Russie et d'autres pays d'Asie. Selon l'Agence internationale de l'énergie, le pétrole et le charbon sont les principaux responsables des émissions de CO2 dans l'atmosphère, dont les plus gros émetteurs sont les pays industrialisés de l'OCDE et China [1]. L'Agence internationale de l'énergie (AIE) a prévenu que « le monde se dirigera vers un avenir énergétique non durable » si les gouvernements ne prennent pas « des mesures urgentes » pour optimiser les ressources disponibles. Quelles que soient les différentes solutions qui peuvent être adoptées pour éliminer ou atténuer les causes de l'effet de serre, l'action la plus importante est sans aucun doute l'adoption de mesures qui contribuent à l'élimination ou à la réduction de la consommation de combustibles fossiles dans la production d'énergie, ainsi que pour son utilisation plus efficace dans les transports, l'industrie, l'agriculture et les villes (résidences et commerces), étant donné que l'utilisation et la production d'énergie sont responsables de 57 % des gaz à effet de serre émise par l'activité humaine [2]. En ce sens, la mise en œuvre d’un système énergétique durable est essentielle.
  • 3. 3 Dans un système énergétique durable, la matrice énergétique mondiale ne devrait s'appuyer que sur des sources d'énergie propres et renouvelables (hydroélectrique, solaire, éolienne, hydrogène, géothermique, marémotrice, houlomotrice et biomasse), et ne devrait donc pas reposer sur l'utilisation de combustibles fossiles (pétrole, charbon et gaz naturel) et l’énergie nucléaire. Exceptionnellement, elle pourrait utiliser le gaz naturel car c'est l'énergie fossile la moins polluante et les centrales nucléaires car ce sont des sources d'énergie propre en phase de transition. Jusqu'à atteindre la condition idéale, la matrice énergétique mondiale devrait passer par une phase de transition dans laquelle coexisteront des sources d’énergie renouvelables et non renouvelables. Les technologies sont déjà disponibles pour entamer cette transition énergétique historique qui ne se produit qu’avec des changements fondamentaux dans la politique énergétique dans la grande majorité des pays [3]. La science et la technologie sont déjà disponibles pour entamer cette transition énergétique historique qui ne se produit qu’avec des changements fondamentaux dans la politique énergétique dans la grande majorité des pays. La transition de la matrice énergétique actuelle basée sur les combustibles fossiles à la matrice énergétique basée sur l´énergie propre et renouvelable nécessite, dans un premier temps, l'adoption de changements dans la politique énergétique mondiale, qui consiste à réorienter les politiques gouvernementales d'un grand nombre de pays afin qu'ils visent à atteindre les objectifs centraux de l'efficacité énergétique et de la réduction de l'utilisation des combustibles fossiles. Par exemple : récompenser l'acquisition de véhicules à moteur et de véhicules électriques efficaces par des taxes réduites sur ceux-ci, encourager des alternatives de transport de masse à grande capacité sur rails telles que les métros et les VLT pour remplacer les automobiles, mettre en œuvre des chemins de fer pour remplacer l'utilisation de camions dans le fret longue distance, restructurer les industries pour utiliser des énergies propres et renouvelables et augmenter les taxes sur les combustibles fossiles. Les sources d’énergie propres et renouvelables à utiliser de préférence sont l’hydroélectricité, le solaire, l’éolien, l’hydrogène, la géothermie, les marées, les vagues et la biomasse. Exceptionnellement, l'énergie nucléaire peut être utilisée comme source d'énergie, ce qui serait soumis à des restrictions en raison des risques qu'elle représente, ainsi que le gaz naturel, car il s'agit de l'énergie fossile la moins agressive pour l'environnement. Les sources d’énergie propres et renouvelables sont déjà une réalité partout dans le monde. L’avenir du secteur énergétique dans le monde passera nécessairement par l’utilisation de sources d’énergie propres et renouvelables. Les énergies propres et renouvelables constituent une alternative concrète pour lutter contre la dégradation de l’environnement et la mauvaise utilisation des ressources naturelles de la planète. L’utilisation d’énergies propres et renouvelables est sans aucun doute la manière rationnelle de garantir la durabilité de la planète Terre pour les générations actuelles et futures. L'utilisation de l'énergie solaire et d'autres énergies renouvelables entraînera des changements de grande ampleur à travers la planète, notamment la création d'industries complètement nouvelles, le développement de nouveaux systèmes de transport et la modification de l'agriculture et des villes. Le grand défi auquel nous sommes confrontés aujourd’hui est de continuer à faire progresser la science et la technologie afin d’exploiter efficacement l’énergie et d’utiliser de manière économique les ressources renouvelables. Il s’agit du scénario énergétique alternatif qui pourrait remplacer le scénario dans lequel prévaut l’utilisation de sources d’énergie non renouvelables, évitant ainsi de compromettre l’environnement mondial. Cela signifie que de profonds changements dans la politique énergétique mondiale doivent être mis en pratique pour réduire la
  • 4. 4 consommation de combustibles fossiles, qui représentent 80 % des approvisionnements énergétiques mondiaux. Lorsqu’on parle d’alternatives aux énergies fossiles, on retrouve souvent l’hydrogène, un élément chimique qui constitue environ 75 % de l’Univers. Située principalement dans les étoiles et les planètes géantes, elle constitue une source d’énergie considérable. Les premières expériences liées à l'hydrogène ont été observées au début du XIXème siècle, notamment avec l'électrolyse de l'eau et plus tard avec le développement des piles à combustible avec stockage de l'hydrogène. Il est tout de même important de noter que ce carburant n’a refait surface que récemment. En fait, c’est la politique de transition énergétique menée dans plusieurs pays du monde qui a conduit à considérer cette source d’énergie comme une alternative au remplacement des énergies fossiles. L’hydrogène est une source d’énergie importante pour l’avenir. Une molécule d'hydrogène libère environ trois fois plus d'énergie que son équivalent essence. Il faut savoir que l’hydrogène n’est pas une énergie, mais un vecteur énergétique. L’hydrogène est un vecteur qui n’est pas présent à l’état pur dans la nature. Il faut donc utiliser de l'énergie pour l'extraire de l'eau. D'un point de vue moléculaire, le H20 est présent sur toute notre planète. Pour rappel, l'eau est constituée d'un atome d'oxygène et de deux atomes d'hydrogène (H2O). Il est important de noter que H2O représente près de 90 % des atomes (en nombre) présents sur notre planète [4]. L’urgence climatique favorise l’émergence des énergies renouvelables (solaire et éolienne). Ces moyens de production d'énergie sont remis en cause car intermittents. Ils ne produisent de l'électricité que lorsque les conditions le permettent. L'utilisation de l'hydrogène peut cependant être une solution pour faire face à l'intermittence de l'utilisation des énergies renouvelables en les utilisant dans le processus de production et de stockage de l'hydrogène, qui consiste à réaliser les étapes suivantes [4] : • 1ère étape : grâce au processus d'électrolyse, produire de l'hydrogène à partir de l'eau. En fait, l’eau est composée de molécules d’hydrogène et d’oxygène (H2O). En utilisant le courant électrique avec l’utilisation de l’énergie solaire et éolienne ou d’une autre source d’énergie, il est possible de séparer les molécules d’eau et ainsi de stocker l’hydrogène pour l’utiliser dans la production d’électricité et à d’autres fins. Dans l’électrolyse de l’eau pour obtenir de l’hydrogène, il y a deux électrodes, une positive et une négative. L'électrode négative est alimentée par de l'hydrogène, tandis que l'électrode positive reçoit de l'air. Au niveau de l'électrode négative, une substance sépare les molécules d'hydrogène en protons et en électrons. Pendant que les électrons quittent l’électrode négative et génèrent un flux d’électricité, les protons se dirigent vers l’électrode positive avec de l’air. Là, ces protons se mélangent à l’oxygène et, dans le sens inverse de l’électrolyse, génèrent de l’eau et de la chaleur. C’est ainsi que ce type de carburant génère de l’énergie sans combustion, en produisant uniquement de la vapeur d’eau. • 2ᵉ étape : Une fois l'hydrogène stocké, les usages sont multiples. Avec l’hydrogène stocké, il est possible de produire de l’électricité grâce à une pile à combustible. Associée à une pile à combustible, cette énergie n'émet pas de CO2. L'eau est le seul résidu d'une pile à combustible usagée. La pile à combustible est un dispositif électrochimique qui convertit l'énergie chimique contenue dans l'hydrogène en énergie électrique et en eau. La pile à combustible à hydrogène est un type de batterie dans laquelle la réaction globale du processus utilisant l'hydrogène est : 2H2(g) + O2(g) => 2H2O + énergie. Les applications de l’hydrogène sont nombreuses, comme la décarbonation de l’industrie, le
  • 5. 5 stockage de l’électricité, le transport routier, maritime ou aérien, la fourniture d’électricité dans les bâtiments et les sous-marins. Il peut également être utilisé dans les véhicules spatiaux, dans l'énergie de secours, dans la production d'énergie des véhicules (véhicules électriques et hybrides), dans la production stationnaire dans les industries et les foyers et dans la production portable pour alimenter les téléphones portables et les ordinateurs portables. L’un des enjeux climatiques les plus importants est celui du secteur des transports. En fait, aujourd’hui, la plupart des transports fonctionnent aux combustibles fossiles. Le secteur des transports représente environ 33 % des émissions de gaz à effet de serre au Brésil, 30 % en France et 20 % dans le monde. L’une des solutions envisagées pour décarboner ce secteur est donc l’hydrogène. On peut imaginer des véhicules fonctionnant à l’hydrogène. La combustion de ce gaz ne produit que de l’eau, cette propriété en fait un candidat sérieux comme carburant du futur. Les moteurs des véhicules seraient alimentés à l'hydrogène. Il existe la possibilité d'installer une pile à combustible pour équiper les véhicules. De nombreux constructeurs s'intéressent à la possibilité d'installer une batterie qui alimente la voiture en électricité. À l’intérieur de la batterie, l’énergie hydrogène est ensuite convertie en énergie électrique. Dans ce scénario, l’hydrogène résout le problème de l’autonomie des véhicules électriques. Le rendement de l'hydrogène dans une pile à combustible est de près de 50 %, ce qui est exceptionnel [4]. Il existe plusieurs façons de produire de l’hydrogène à partir de l’électrolyse de l’eau. Certains d’entre eux consomment des énergies fossiles. Aujourd’hui, l’essentiel de la production initiale d’électricité ou d’hydrogène (selon le procédé choisi) est d’origine fossile. La transition énergétique doit nous permettre de réduire nos émissions de CO2, c'est pourquoi nous devons privilégier une source d'énergie renouvelable (hydraulique, solaire, éolien et biomasse). C’est pourquoi on distingue plusieurs « types » d’hydrogène [4] : 1) l’hydrogène vert qui est fabriqué par électrolyse de l’eau avec utilisation initiale d’électricité issue de sources renouvelables (hydraulique, solaire et éolienne) ; et 2) l’hydrogène gris produit par des processus chimiques impliquant l’utilisation de combustibles fossiles. L’hydrogène vert doit être considéré comme une priorité car c’est le carburant qui aiderait nos sociétés à se décarboner face à l’urgence climatique. L’hydrogène en tant que carburant est considéré comme un élément important d’un avenir neutre en carbone. Mais sa transformation du gaz en carburant nécessite une grande quantité d’énergie. Il est donc important de prêter attention à la source de cette énergie afin que le produit final soit ce qu'on appelle l'hydrogène vert. Bien que l’utilisation la plus connue de l’hydrogène soit probablement celle des véhicules automobiles, il existe de nombreuses autres utilisations possibles. Les piles à combustible peuvent servir d’unités fixes de production d’électricité pour les bâtiments. Dans certains cas, ils peuvent également fournir de la chaleur. Les piles à combustible sont considérées comme des sources d’énergie potentielles pour les avions. Il est possible, par exemple, de les utiliser comme système de générateur de secours. De plus, ils peuvent servir de groupe motopropulseur auxiliaire pour l’avion dans son ensemble. L'hydrogène peut fournir l'énergie nécessaire à la propulsion du navire. Mais cette utilisation en est encore aux premiers stades de test et de développement. Cependant, son utilisation comme source d’énergie embarquée est déjà plus avancée. Il existe un projet norvégien qui vise à créer un bateau de croisière propulsé à l'hydrogène. Il est également possible d’utiliser l’hydrogène pour alimenter des véhicules de service tels que des chariots élévateurs et des camions, ainsi que des bus et des trains [4].
  • 6. 6 Un système énergétique durable ne sera possible que si, outre l’abandon des combustibles fossiles, l’efficacité énergétique est également considérablement améliorée. Un système énergétique durable ne sera possible que si l’efficacité énergétique est considérablement améliorée. Il faudrait avant tout que le monde produise des biens et des services avec un tiers à la moitié de l’énergie qu’il utilise actuellement. Des technologies sont désormais disponibles qui permettraient de quadrupler l'efficacité de la plupart des systèmes d'éclairage et de doubler celle des nouvelles automobiles [5]. Des améliorations de l'efficacité électrique pourraient réduire les besoins énergétiques de 40 à 75 %. Les besoins de chauffage et de refroidissement des bâtiments peuvent être réduits à une fraction encore plus petite des niveaux actuels grâce à des équipements de chauffage et de climatisation améliorés [5]. La biomasse et l'énergie hydroélectrique fournissent environ 13 % de l'énergie mondiale. La biomasse couvre à elle seule 35 % des besoins des pays capitalistes périphériques et semi-périphériques. La conversion directe de l’énergie solaire en électricité et en chaleur sera probablement la pierre angulaire d’un système énergétique mondial durable. L’énergie solaire est non seulement disponible en grande quantité, mais elle est également plus largement distribuée que toute autre source d’énergie. Dans quelques décennies, le Soleil pourra utiliser son énergie pour chauffer la majeure partie de l’eau nécessaire, et les nouveaux bâtiments pourront profiter du chauffage et du refroidissement naturels pour réduire leur consommation d’énergie de plus de 80 %. Utiliser l’électricité et brûler directement des combustibles fossiles pour chauffer l’eau deviendra rare dans les décennies à venir [5]. L'utilisation de l'énergie solaire et d'autres énergies renouvelables entraînera des changements de grande ampleur à travers la planète, notamment la création d'industries complètement nouvelles, le développement de nouveaux systèmes de transport et la modification de l'agriculture et des villes. Le grand défi auquel nous sommes confrontés aujourd’hui est également de continuer à faire progresser la science et la technologie afin d’exploiter efficacement l’énergie et d’utiliser de manière économique les ressources renouvelables. C’est le scénario énergétique alternatif qui pourrait éviter de compromettre l’environnement mondial. LES RÉFÉRENCES 1. G1.GLOBO. AIE: mundo se encaminha para futuro energético insustentável. Disponible sur le site Web <http://g1.globo.com/mundo/noticia/2011/11/aie-diz-que- mundo-se-encaminha-para-futuro-energetico-insustentavel.html>), 2011. 2. LASHOF, D.A. & TIRPAK, D.A.orgs. Policy options for stabilizing global climate. Washington, DC, Environmental Protection Agency, 1989. 3. ALCOFORADO, Fernando. Energia no mundo e no Brasil. Curitiba: Editora CRV, 2015. 4. SIRENERGIES. L'hydrogène, énergie du futur? (Hidrogênio, energia do futuro?). Disponible sur le site Web <https://www.sirenergies.com/article/hydrogene-energie-du-futur/>, 2022. 5. ALCOFORADO, Fernando. Aquecimento global e catástrofe planetária. S. Cruz do Rio Pardo: Viena Gráfica e Editora, 2010. * Fernando Alcoforado, 83, a reçoit la Médaille du Mérite en Ingénierie du Système CONFEA / CREA, membre de l'Académie de l'Education de Bahia, de la SBPC - Société Brésilienne pour le Progrès des Sciences et l'IPB - Institut Polytechnique de Bahia, ingénieur de l'École Polytechnique UFBA et docteur en Planification du Territoire et Développement Régional de l'Université de Barcelone, professeur d'Université (Ingénierie, Économie et Administration) et consultant dans les domaines de la planification stratégique,
  • 7. 7 de la planification d'entreprise, planification du territoire et urbanisme, systèmes énergétiques, a été Conseiller du Vice-Président Ingénierie et Technologie chez LIGHT S.A. Entreprise de distribution d'énergie électrique de Rio de Janeiro, coordinatrice de la planification stratégique du CEPED - Centre de recherche et de développement de Bahia, sous-secrétaire à l'énergie de l'État de Bahia, secrétaire à la planification de Salvador, il est l'auteur de ouvrages Globalização (Editora Nobel, São Paulo, 1997), De Collor a FHC- O Brasil e a Nova (Des)ordem Mundial (Editora Nobel, São Paulo, 1998), Um Projeto para o Brasil (Editora Nobel, São Paulo, 2000), Os condicionantes do desenvolvimento do Estado da Bahia (Tese de doutorado. Universidade de Barcelona,http://www.tesisenred.net/handle/10803/1944, 2003), Globalização e Desenvolvimento (Editora Nobel, São Paulo, 2006), Bahia- Desenvolvimento do Século XVI ao Século XX e Objetivos Estratégicos na Era Contemporânea (EGBA, Salvador, 2008), The Necessary Conditions of the Economic and Social Development- The Case of the State of Bahia (VDM Verlag Dr. Müller Aktiengesellschaft & Co. KG, Saarbrücken, Germany, 2010), Aquecimento Global e Catástrofe Planetária (Viena- Editora e Gráfica, Santa Cruz do Rio Pardo, São Paulo, 2010), Amazônia Sustentável- Para o progresso do Brasil e combate ao aquecimento global (Viena- Editora e Gráfica, Santa Cruz do Rio Pardo, São Paulo, 2011), Os Fatores Condicionantes do Desenvolvimento Econômico e Social (Editora CRV, Curitiba, 2012), Energia no Mundo e no Brasil- Energia e Mudança Climática Catastrófica no Século XXI (Editora CRV, Curitiba, 2015), As Grandes Revoluções Científicas, Econômicas e Sociais que Mudaram o Mundo (Editora CRV, Curitiba, 2016), A Invenção de um novo Brasil (Editora CRV, Curitiba, 2017), Esquerda x Direita e a sua convergência (Associação Baiana de Imprensa, Salvador, 2018), Como inventar o futuro para mudar o mundo (Editora CRV, Curitiba, 2019), A humanidade ameaçada e as estratégias para sua sobrevivência (Editora Dialética, São Paulo, 2021), A escalada da ciência e da tecnologia e sua contribuição ao progresso e à sobrevivência da humanidade (Editora CRV, Curitiba, 2022), est l'auteur d'un chapitre du livre Flood Handbook (CRC Press, Boca Raton, Floride, États-Unis, 2022), How to protect human beings from threats to their existence and avoid the extinction of humanity (Generis Publishing, Europe, Republic of Moldova, Chișinău, 2023) et A revolução da educação necessária ao Brasil na era contemporânea (Editora CRV, Curitiba, 2023).