Systèmes alimentaires : quelle est la protéine qui produit le moins d'empreinte carbone ?

Trouver des aliments riches en protéines et bons pour le climat peut s'avérer complexe. Isabelle Gerretsen se penche sur les données pour comprendre quels choix alimentaires peuvent nous aider à réduire les émissions.

Lorsqu'il s'agit de réduire nos émissions de carbone individuelles, l'une des mesures les plus efficaces que nous pouvons prendre est de manger de manière plus durable.

La production alimentaire mondiale est responsable de 35 % de toutes les émissions de gaz à effet de serre d'origine humaine. Si les produits animaux représentent la majeure partie de nos émissions alimentaires, ils ne fournissent que 20 % des calories de la planète.

Les produits d'origine animale, tels que les produits laitiers, les œufs, le poisson et la viande, sont connus pour être de bonnes sources de protéines, dont l'apport est essentiel à la croissance et à la réparation de notre organisme (en savoir plus sur la quantité de protéines que nous devons réellement consommer).

Pour ceux qui souhaitent adopter un régime alimentaire à faible teneur en carbone tout en étant nutritif, il peut être difficile de trouver le bon niveau de protéines. La situation est compliquée par l'énorme éventail de produits disponibles, dont beaucoup affirment être "neutres en carbone" ou "durables" sans toujours étayer ces affirmations.

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Alors, à quoi ressemblerait réellement un régime riche en protéines et pauvre en carbone ? Dans quelle mesure la viande et les produits laitiers sont-ils néfastes pour le climat ? Dans quelle mesure est-il plus durable de ne consommer que des protéines d'origine végétale, comme le tofu, les pois chiches et les pois ? Est-il préférable de supprimer le fromage ou le poulet ? Quelles sont les alternatives sans animaux qui produisent le moins d'émissions ?

BBC Future a tenté de répondre à ces questions en utilisant les données de la plus grande analyse des systèmes alimentaires jamais réalisée, compilée par Joseph Poore, chercheur à l'université d'Oxford, et Thomas Nemecek, qui étudie le cycle de vie des aliments à l'institut de recherche suisse Agroscope.

La viande

Selon l'analyse, le bœuf génère 49,9 kg d'équivalent CO2, ou CO2e, pour 100 g de protéines, soit la quantité contenue dans quatre steaks. Les protéines dont l'empreinte en matière de gaz à effet de serre (GES) est la plus élevée sont l'agneau et le mouton, qui génèrent 19,9 kg de CO2e par 100g.

"On met tellement l'accent sur le bœuf que les gens oublient souvent les autres types de viande et leurs impacts", explique Anne Bordier, directrice des régimes alimentaires durables à l'Institut des ressources mondiales.

Les vaches, les moutons et les chèvres sont tous des ruminants, c'est-à-dire des animaux dotés de plus d'une chambre stomacale qui crachent du méthane lorsqu'ils digèrent leur nourriture. Bien que sa durée de vie dans l'atmosphère soit plus courte, le méthane est un gaz très puissant dont l'impact sur le réchauffement climatique est 84 fois supérieur à celui du dioxyde de carbone (CO2) sur une période de 20 ans.

Outre la forte production de méthane par le bétail, des gaz à effet de serre sont émis pour produire et transporter les aliments pour animaux et faire fonctionner les exploitations d'élevage, explique Sophie Marbach, physicienne et chercheuse au Centre national de la recherche scientifique en France, qui a réalisé une analyse de l'empreinte carbone de la viande et des protéines laitières en 2021.

La viande issue d'un troupeau laitier a une empreinte de gaz à effet de serre plus faible que la viande issue d'un troupeau bovin, car vous obtenez plus de nourriture en échange de toutes les ressources que vous investissez dans la vache (aliments pour animaux, terre, eau et engrais), explique M. Bordier. "[En plus de la viande bovine], ces vaches produisent du lait, qui tend également à être utilisé comme nourriture [pour d'autres animaux].... C'est donc globalement plus efficace", poursuit-elle.

Les vaches laitières produisent généralement des rendements laitiers élevés pendant environ trois ans, après quoi elles sont abattues et leur viande est utilisée pour le bœuf.

La viande provenant de petits animaux non ruminants, comme le poulet, la dinde, le lapin et le canard, a une empreinte GES beaucoup plus faible que le bœuf et l'agneau. Le poulet, par exemple, a une empreinte GES près de neuf fois inférieure à celle du bœuf - il génère 5,7 kg de CO2e pour 100 g de protéines.

C'est "assez faible", estime Sarah Bridle, professeur d'alimentation, de climat et de société à l'université de York, au Royaume-Uni. "C'est vraiment similaire aux poissons et aux œufs d'élevage".

L'empreinte GES du porc (7,6 kg) est environ 6,5 fois inférieure à celle du bœuf et 1,4 fois supérieure à celle de la volaille (5,7 kg).

Les produits laitiers

C'est le fromage, et non le poulet ou le porc, qui génère les troisièmes plus fortes émissions de l'agriculture, après l'agneau et le bœuf.

Il existe un consensus selon lequel "être végétarien, c'est bien", mais nous oublions que le fromage est en fait un produit à forte intensité carbonique", explique M. Marbach, en précisant que cela est dû à la production élevée de méthane par les vaches et au fait qu'elles ont besoin de "beaucoup d'intrants pour peu de résultats".

L'empreinte GES du fromage (10,8 kg de CO2e pour 100 g de protéines) est presque deux fois plus élevée que celle du poulet et également plus élevée que celle du porc et des œufs (4,2 kg de CO2e).

Les émissions alimentaires peuvent varier considérablement en fonction du type de fromage que vous consommez. Les fromages à pâte dure, comme le parmesan, ont une intensité carbonique plus élevée que les fromages à pâte molle, car ils sont fabriqués avec plus de lait, explique M. Bridle. Les fromages à pâte molle contiennent plus d'eau - il y a 50 % d'eau en plus dans le fromage blanc que dans le cheddar, par exemple, dit-elle.

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L'empreinte GES du fromage de vache est similaire à celle des fromages de chèvre ou de brebis "car ce sont tous des ruminants", explique Mme Bridle. "Mais le fromage de vache est probablement le plus efficace parce que les vaches laitières produisent de grandes quantités de lait."

Selon les données du ministère britannique de l'environnement, de l'alimentation et des affaires rurales, une vache laitière a produit en moyenne 8 200 litres (1 800 gallons) l'année dernière.

Le yaourt, quant à lui, est étonnamment pauvre en carbone, avec 2,7 kg de CO2e pour 100 g de protéines, car il ne faut pas beaucoup de lait pour le produire (beaucoup moins que dans le cas du fromage) et il existe un certain nombre de sous-produits, tels que la crème et le beurre, ce qui signifie que l'empreinte GES est répartie sur de nombreux produits alimentaires, explique M. Marbach.

Les plantes

Les produits animaux sont responsables de 57 % des émissions mondiales liées à l'alimentation, contre 29 % pour les aliments d'origine végétale.

Le comité britannique sur le changement climatique (CCC) a recommandé une réduction de 20 % de la consommation de viande et de produits laitiers d'ici à 2030, puis de 35 % d'ici à 2050 pour la viande, afin d'atteindre les objectifs climatiques du pays.

L'option la moins polluante serait d'adopter un régime végétalien et de supprimer totalement la viande et les produits laitiers. Selon une étude de l'Oxford Martin School de l'université d'Oxford, si le monde entier devenait végétalien, les émissions mondiales liées à l'alimentation diminueraient de 70 % d'ici à 2050.

Un régime riche en pois, légumineuses et noix peut être incroyablement faible en carbone. La production de 100 g de protéines à partir de pois n'émet que 0,4 kg de CO2e. C'est près de 90 fois moins que pour obtenir la même quantité de protéines à partir de viande de bœuf.

D'autres légumineuses, comme les lentilles, ont une empreinte GES de 0,8 kg de CO2e. La production de tofu, quant à elle, génère 2,0 kg de CO2e pour 100 g. Ces émissions sont principalement liées au défrichage des terres pour la production de soja, explique M. Bridle.

En croisant des pois chiches sauvages avec des variétés cultivées, la société américaine Nucicer a créé une poudre de pois chiches à haute teneur en protéines, qui, selon elle, réduit également l'équivalent CO2 de la culture. Cette poudre peut être utilisée comme farine sans gluten dans les pâtes et les produits de boulangerie.

En augmentant la teneur en protéines, Nucicer est en mesure de produire plus de protéines par acre et de réduire la quantité globale d'énergie et d'eau nécessaire, explique Kathyrn Cook, directrice générale et cofondatrice de la société. "Cela contribue vraiment à réduire l'impact environnemental de nos sources de protéines", dit-elle. Les pois chiches sont également très économes en eau et fixent l'azote de l'air dans le sol, ce qui est vital pour la croissance des plantes, ajoute-t-elle.

Les poissons et fruits de mer

En ce qui concerne le poisson et les fruits de mer, il est plus difficile de calculer l'empreinte GES. Elle peut varier considérablement en fonction de l'espèce et de la façon dont elle est pêchée.

Les crevettes d'élevage ont une empreinte beaucoup plus élevée (18,2 kg de CO2e pour 100 g) que les poissons d'élevage (6,0 kg de CO2e). Cela s'explique par le fait que les forêts de mangroves, qui stockent d'énormes quantités de carbone, sont souvent détruites et converties en élevages de crevettes.

Mais les bivalves d'élevage, notamment les moules, les huîtres, les coquilles Saint-Jacques et les palourdes, ont un GES beaucoup plus faible, environ six fois moins que les crevettes d'élevage et environ 3,5 fois moins que les poissons d'élevage, explique Jessica Gephart, professeur adjoint en sciences de l'environnement à l'American University de Washington DC.

En 2021, Mme Gephart et ses collègues ont analysé l'impact environnemental des fruits de mer à travers une série de facteurs, dont les émissions de gaz à effet de serre, la pollution et l'utilisation d'eau douce.

Les bivalves d'élevage ont obtenu les meilleurs résultats dans tous les domaines. Toutefois, les bivalves capturés dans la nature sont loin d'être aussi performants en ce qui concerne les émissions de gaz à effet de serre : ils émettent cinq à dix fois plus d'émissions que leurs homologues d'élevage, explique Mme Gephart.

Les bivalves d'élevage n'ont pas besoin de nourriture pour les animaux, car ils filtrent les nutriments de l'eau et peuvent être récoltés sans grande dépense d'énergie. Les bivalves sauvages sont souvent capturés par dragage, ce qui implique de remorquer de grands filets rigides sur le fond marin. Il s'agit d'un processus à forte intensité de carbone qui perturbe le carbone stocké dans les sédiments et entraîne la libération de CO2, lequel acidifie l'océan.

Une étude estime que le dragage des fonds marins produit jusqu'à un milliard de tonnes de CO2 par an, soit l'équivalent des émissions de l'aviation mondiale et plus que celles de l'Allemagne.

Des protéines cultivées en laboratoire

De la viande cellulaire, qui utilise des cellules prélevées sur des animaux vivants, à la viande végétale fabriquée à partir de protéines de soja ou de pois, en passant par les produits laitiers sans vache obtenus par fermentation de précision, nous disposons aujourd'hui d'un large éventail d'alternatives à la viande et aux produits laitiers si nous souhaitons éviter les produits animaux.

Mais comment se comparent-elles à la viande et aux produits laitiers traditionnels en termes d'émissions ?

Selon une étude réalisée en 2020 par Raychel Santo, chercheur au Center for a Livable Future de Baltimore, la viande végétale génère 1,9 kg de CO2e pour 100 g, tandis que la viande cellulaire en produit 5,6 kg, contre 25,6 kg pour le bœuf. Si les émissions de la viande cellulaire sont nettement inférieures à celles de la viande traditionnelle, elles sont cinq à 21 fois plus élevées que celles des protéines végétales, telles que les légumineuses, le tofu et les pois, selon les recherches de Santo.

Une grande partie de l'empreinte de la viande cellulaire provient de l'énergie nécessaire à la fabrication des produits, explique Santo. Les cellules prélevées sur les animaux sont cultivées dans des bioréacteurs, qui consomment beaucoup d'énergie.

"Les substituts de viande d'origine végétale ont une empreinte GES plus faible que la plupart des viandes d'élevage et de la viande cellulaire, mais le thon sauvage (1,2 kg), les insectes (0,9 kg), le tofu (1,2 kg) et les légumineuses (0,4 kg) et les pois (0,3 kg) moins transformés ont l'empreinte la plus faible de tous les aliments riches en protéines", explique M. Santo.

L'empreinte de la viande cellulaire est nettement inférieure à celle du bœuf et de l'agneau, selon les recherches de Hanna Tuomisto, professeur associé en systèmes alimentaires durables à l'université d'Helsinki en Finlande.

Selon l'analyse de Tuomisto, le remplacement complet de la viande traditionnelle par de la viande de culture entraînerait une réduction massive de 78 à 98 % des émissions de GES, une réduction de 99 % de l'utilisation des terres et une réduction de 45 % de la consommation d'énergie.

Selon M. Tuomisto, les protéines sans animaux produites par fermentation de précision produisent moins d'émissions que celles de la viande de culture. La fermentation de précision - également connue sous le nom de production de protéines recombinantes - consiste à insérer des séquences d'ADN spécifiques dans des cellules non animales, telles que des bactéries, des levures ou d'autres champignons, qui leur permettent de produire des protéines identiques à celles que l'on trouve dans les produits laitiers et la viande traditionnels.

Ces micro-organismes sont plus simples que les cellules animales utilisées dans la viande cellulaire, explique M. Tuomisto, ce qui entraîne plusieurs avantages. Ils ont un métabolisme plus rapide et "produisent plus de protéines avec moins d'intrants", dit-elle, ajoutant que, contrairement à la viande de culture, ils n'ont pas besoin d'être chauffés car ils produisent eux-mêmes de la chaleur en se dupliquant. Cela signifie que leurs émissions globales de gaz à effet de serre sont nettement inférieures.

La société américaine Perfect Day utilise cette technologie pour produire des substituts laitiers sans animaux, notamment des glaces et du lait. Le lactosérum produit par Perfect Day a une empreinte GES de 0,3 kg de CO2e pour 100 g de protéines, soit 35 fois moins que les protéines du lait (9,5 kg de CO2e), explique Liza Schillo, directrice de la durabilité et de l'impact social de l'entreprise.

Selon une analyse du cycle de vie, par rapport à la protéine totale du lait, la protéine de lactosérum de Perfect Day est de 91 à 97 % plus faible en émissions de GES, dont une partie est due à une demande énergétique inférieure de 29 à 60 %.

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"Si notre protéine de lactosérum sans animaux était utilisée dans seulement 5 % des produits laitiers sur les étagères américaines aujourd'hui, nous économiserions l'équivalent des émissions de gaz à effet de serre de 140 000 vols aller-retour entre San Francisco et New York et suffisamment d'énergie pour alimenter Washington DC pendant six ans", affirme M. Schillo.

Il existe également des entreprises, comme Solar Foods, qui produisent des substituts de viande à partir de bactéries nourries à l'hydrogène. La société finlandaise a produit une poudre protéique jaune à partir de microbes nourris aux gaz, dont le CO2, l'hydrogène et l'oxygène, qui sera utilisée comme additif dans les aliments ou comme milieu de culture de la viande.

Ces protéines fermentées au gaz sont les alternatives à la viande qui émettent le moins de carbone, "pour autant qu'elles utilisent des énergies renouvelables", explique M. Tuomisto. La production d'hydrogène à partir d'eau, comme le fait Solar Foods, nécessite de grandes quantités d'électricité. Si des énergies renouvelables sont utilisées pour produire l'électricité, les émissions globales de GES des protéines fermentées au gaz seraient très similaires à celles des protéines végétales, ajoute-t-elle.

Cette enquête a révélé qu'il existe bien d'autres moyens de réduire les émissions de vos choix alimentaires tout en obtenant de grandes quantités de protéines. Si la réduction de la quantité de produits d'origine animale dans votre alimentation est un moyen efficace de réduire les émissions, il existe d'autres échanges qui font également la différence.

Si l'on ne veut pas renoncer entièrement aux protéines animales, par exemple, le mieux serait d'adopter un régime consistant uniquement à manger des petits animaux (poulet, canard, lapin), des œufs et des yaourts, selon les recherches de Marbach.

En s'en tenant à ce "régime à faible teneur en CO2 et à forte teneur en protéines", une personne peut réduire son empreinte carbone individuelle jusqu'à 50 %, selon Marbach. L'adoption d'un régime végétarien, qui contient beaucoup de produits laitiers, en particulier du fromage, est loin d'être aussi efficace que l'option "faible taux de CO2", selon Marbach. Selon son analyse, elle ne réduira l'empreinte GES de l'alimentation d'une personne que de 20 %.

Mais il est clair que le fait de minimiser notre dépendance aux produits d'origine animale contribuera à réduire notre empreinte globale. En fait, le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) des Nations unies estime qu'il s'agit d'un élément essentiel pour que le monde atteigne ses objectifs climatiques à long terme et limite le réchauffement de la planète à 1,5°C.

Malgré l'offre pléthorique de produits de supermarché prétendant être durables, il existe quelques choix dont nous pouvons être sûrs qu'ils seront bénéfiques pour le climat. En remplaçant le bœuf et l'agneau par du tofu ou des pois chiches, ou en vérifiant comment sont pêchés les poissons et les fruits de mer que nous mangeons, nous pouvons être sûrs que nos choix alimentaires contribuent réellement à réduire les émissions.