Impact sanitaire et environnemental de la 5G

L'impact sanitaire et environnemental de la 5G est l'ensemble des problématiques de santé et écologiques liées à l'introduction de la technologie 5G. La 5G doit permettre un saut de performance par rapport au débit, le délai et la fiabilité de transmission. Cependant elle suscite de nombreuses craintes. Les principaux problèmes sont liés essentiellement à l'accroissement du nombre des stations de bases et d'antennes relais émettant des ondes millimétriques. Ces ondes sont caractérisées par leur longueur courte ce qui limite leur propagation (1 km de portée pour une antenne 5G de 3,5 GHz et 500 mètres pour une antenne 5G de 26 GHz). De plus, elles traversent mal les constructions et les végétations denses, car elles peuvent aussi être absorbées. Cette prolifération peut induire de nombreux problèmes sanitaires et environnementaux. Ces ondes possèdent un effet thermique qui peut endommager les tissus par chauffage. De plus, puisque la 5G rend possible l’utilisation de beaucoup plus d’objets connectés, cela va augmenter considérablement l'empreinte numérique sur l'environnement.

Contexte

Avec l'avènement de la technologie 5G, de nombreux efforts et de nombreuses idées révolutionnaires ont été proposés et explorés dans le monde entier. De très importants progrès technologiques, tels que : la virtualisation des fonctions de réseau, un spectre d'ondes millimétriques, un MIMO massif, une ultra-densification du réseau, le big data et le cloud computing mobile, l'Internet des objets évolutif, une connectivité appareil à appareil à haute mobilité, une communication verte et de nouvelles techniques d'accès radio apporteront une vraie renaissance dans le domaine des réseaux et des communications sans fil.[non neutre]

Comme suggéré par la Federal Communications Commission (FCC) et de nombreux groupes de recherche du milieu universitaire et de l'industrie, l'onde millimétrique montre un grand potentiel pour permettre d'atteindre le gigabit par seconde, grâce à la grande quantité de bande passante disponible. L'onde millimétrique fait généralement référence aux bandes de fréquences de 30 à 300 GHz. Selon les chercheurs, ajouter les bandes de fréquences centimétriques proches de 24 GHz à 28 GHz est en discussion[1].

Effets présumés sur la santé de l'exposition aux RF émis par la 5G

Il est difficile de connaître avec certitude l'impact de la 5G par rapport à des solutions de connectivité précédente telles que la 4G[2]. La recherche des effets des radiofréquences sur la santé est caractérisée par un foisonnement d’hypothèses, de sources d’expositions, de protocoles, de mécanismes biologiques et d’effets étudiés.

Les effets biologiques des champs électromagnétiques dépendent du niveau d'énergie absorbé dans les tissus humains. La profondeur de pénétration dans les tissus humains dépendent de la fréquence et de la conductivité des tissus.

Cependant, des études récentes ont montré que la DP n’est pas aussi utile que le DAS ou la température dans l’évaluation de l’exposition aux champs électromagnétiques, car le SAR peut afficher le niveau d’énergie des champs électromagnétiques qui est réellement «absorbé» dans le corps contrairement à la DP. De plus, le DAS est une mesure plus adéquate que la température car il peut être directement calculé à partir de PD, ce qui est plus facile à calculer.

En outre, l'effet de la température est susceptible d'être dispersé sur la longue distance dans les liaisons descendantes. Par conséquent, cette raison sélectionne le DAR comme mesure principale qui mesure le niveau d'exposition aux champs électromagnétiques humaines dans les liaisons descendantes de la 5G.

Les technologies 5G sont beaucoup moins étudiées pour les effets humains ou environnementaux. On fait valoir que l'ajout de ce rayonnement 5G haute fréquence ajouté à un mélange déjà complexe de fréquences plus basses contribuera à un résultat négatif pour la santé publique à la fois du point de vue de la santé physique et mentale[2].

Les métriques de mesure

Du point de vue du risque pour la santé, nous nous intéressons généralement à la quantité de puissance par fréquence électromagnétique (EMF) absorbée par les tissus biologiques, car elle est en grande partie responsable des effets de chauffage.

En dessous d'environ 6 GHz, où les champs électromagnétiques pénètrent profondément dans les tissus (et nécessite donc la prise en compte de la profondeur)[3], il est alors utile de le décrire en termes de «taux d'absorption d'énergie spécifique» (SAR), qui est la puissance absorbée par unité de masse (W kg-1). À l'inverse, au-dessus de 6 GHz, où les champs électromagnétiques sont absorbés plus superficiellement (ce qui rend la profondeur moins pertinente), il est utile de décrire l'exposition en termes de densité de puissance absorbée sur la surface (W m-2), que l'on appelle "puissance absorbée densité".

PD et SAR sont les deux paramètres les plus largement acceptés pour mesurer l'intensité et les effets de l'exposition aux champs électromagnétiques[4]. La FCC suggère la PD comme une métrique mesurant l'exposition humaine aux champs électromagnétiques générés par des appareils fonctionnant à des fréquences supérieures à 6 GHz, alors qu'une étude récente a suggéré qu'une directive définie dans la PD n'est pas efficace pour déterminer les impacts sur les problèmes de santé, en particulier lorsque les appareils fonctionnent très près du corps humain.

La profondeur de pénétration PD dépend des propriétés diélectriques du milieu, ainsi que de la fréquence. À mesure que la fréquence augmente, la profondeur de pénétration diminue et se situe principalement dans les tissus de surface à des fréquences supérieures à environ 6 GHz[5]. Le débit d’absorption spécifique (SAR) est mesuré lorsque cet appareil fonctionne à pleine puissance et dans les pires conditions d'utilisation. Le DAS s’exprime en Watt par kilogramme (W/kg) pour les ondes pénétrantes (l’avènement du 26 GHz, avec des ondes restant en surface des tissus, amène des DAS exprimés en W/m2)[6].

Il faut noter qu'une augmentation de la puissance du signal reçu chez un utilisateur entraîne une augmentation de l'énergie électromagnétique imposée à l'utilisateur. On identifie trois caractéristiques techniques adoptées dans la 5G, qui pourraient accroître davantage la préoccupation de l'exposition aux champs électromagnétiques (CEM)[4]:

  • Des fréquences porteuses plus élevées (par exemple, 28, 60 et 70 GHz);
  • Un plus grand nombre d'émetteurs en raison de l'introduction de petites cellules;
  • Une concentration plus élevée d'énergie EMF due à l'adoption de la formation de faisceaux.

La durée d’exposition est un autre paramètre observé, en effet les effets sur la santé les plus graves sont observés avec des expositions chroniques prolongées, même si les intensités sont très faibles[7]

Cancer

En 2013, l’Agence nationale de Sécurité sanitaire de l’Alimentation, de l’Environnement et du Travail (Anses) notait, dans son avis relatif aux effets des radiofréquences sur la santé, qu’on ne peut pas exclure le fait que, dans certaines conditions, l’exposition aux radiofréquences puisse favoriser l’oxydation ou induire des cassures de l’ADN, toutefois sans effet pérenne sur la perte d’intégrité de l’ADN [8]. Sur la base des preuves d'études menées jusqu'à 2020 par le programme national de toxicologie des États-Unis, l'italien Ramazzini étudie l'étude EU Reflex et un nombre croissant de scientifiques affirment que les ondes électromagnétiques sont un «cancérogène pour l'homme»[8].

Effets sur la peau

Des doses élevées d'exposition aux radiofréquences absorbées peuvent provoquer une sensation de chaleur dans la peau, provoquant de légères brûlures cutanées. Cette conversion s’opère a priori quelle que soit l’intensité de l’énergie électromagnétique apportée par le rayonnement[9]. Tant que la quantité d’énergie convertie est faible par rapport aux capacités d’adaptation de l’organisme (thermorégulation), aucun effet macroscopique local ou systémique n’est observé. Dans le cas d’une exposition localisée, si la chaleur produite ne peut être évacuée, la température des tissus concernés augmente.

Métabolisme du glucose

Des résultats montrent qu'après exposition du cerveau aux ondes, il y a eu des effets régionaux importants. Le métabolisme du glucose dans le cerveau entier a augmenté de manière significative de (35,7 contre 33,3 µmol/100 g par minute pour les conditions marche/arrêt, respectivement; différence moyenne, 2,4 [IC à 95%, 0,67–4,2]; P=.004). Ces résultats prouvent que le cerveau humain est sensible aux effets des radiofréquences provenant d'expositions[10].

Fertilité masculine

Plusieurs facteurs environnementaux sont suspectés de contribuer au déclin de la qualité du sperme rapporté dans certaines études en Europe et aux États-Unis, parmi lesquels l’exposition au champ électromagnétique de radiofréquence (CEM-RF) émis par les téléphones portables. Les preuves expérimentales comme épidémiologiques sont toutefois limitées et les effets observés sur les différents paramètres examinés sont souvent discordants[11].

Selon un sous-ensemble d'études, des niveaux élevés d'exposition aux radiofréquences peuvent être associés à des effets négatifs sur la santé reproductive en termes de capacité de fertilisation du sperme. Cependant, le lien de tels effets avec l'exposition aux radiofréquences des équipements de communication n'est pas scientifiquement prouvé[12].

Sur l'environnement

Consommation l’électricité

L’un des intérêts majeurs de la 5G est d’avoir intégré la problématique de la consommation énergétique dès le début de sa conception. Des optimisations spécifiques de l’interface radio ont ainsi été définies au cours de sa normalisation au 3GPP 15, notamment pour permettre des modes de mise en veille avancés des équipements radio lorsqu’ils n’ont pas de trafic à transmettre.

Ces mécanismes ont été décrits dès les premières versions de la norme (releases 15 et 16). Cela étant dit, la consommation énergétique ne dépend pas que de la norme mais également des choix de déploiement, des optimisations ou encore des progrès réalisés dans les différentes technologies associées. Ces mécanismes devraient conduire dès 2025 à une efficacité énergétique de la 5G améliorée d‘un facteur 10 par rapport à la 4G, pour une amélioration supplémentaire à terme. Sur les terminaux, certains constructeurs annoncent pouvoir réduire la consommation de moitié.

Les progrès sur les technologies utilisées, notamment l’intégration et la densification des composants de l’antenne, vont permettre de réduire significativement la consommation de ces antennes actives à faisceaux orientables de −7 % et −14 % pour une augmentation annuelle du trafic de +30 % et +50 % respectivement[13]. Mais comme il faudra plus de cellules pour couvrir la même surface, cela annihile les gains en valeur relative. En effet, plus une fréquence radio est élevée et moins elle porte loin, donc plus il faut d’antennes pour couvrir la même surface. Cela ne compte pas l’effet rebond qui peut se traduire par une augmentation très significative de la consommation électrique globale[14].

Le protocole serait meilleure que la 4G et que les antennes 5G n'émettraient que si c'est nécessaire et seraient autrement en « mode veille ». Cette particularité de mise en veille sera compensée par l'accroissement de l'utilisation, on parle d'effet rebond[15].

Renouvellement du matériel

La 5G n’est pas compatible directement avec les smartphones, voitures ou autres équipements électriques et électroniques de 2020. C’est aussi le cas des infrastructures des réseaux : dans un premier temps, les antennes 4G vont être adaptées aux nouveaux réseaux, mais un fonctionnement plénier de la 5G suppose l’installation de nouvelles antennes technologiques MIMO. Outre le coût que cela représente, le développement de tous ces supports émetteurs et récepteurs implique une augmentation de l’extraction des ressources (minerais, métaux, terres rares) nécessaires à la fabrication de ces équipements.

Alors que seulement 15 % des téléphones en fin de vie sont collectés pour être recyclés, l’arrivée de la 5G peut inciter à renouveler prématurément des équipements en état de marche[14],[16].

Réchauffement global gaz à effet de serre

La 5G peut induire des émissions de gaz à effets de serre (GES) qui doivent être anticipées. Ces émissions vont dépendre de plusieurs facteurs : les modalités de déploiement retenues par les opérateurs, le renouvellement des terminaux 5G, ou encore l’évolution de l’offre de services numériques et des usages potentiels maîtrisées. L’empreinte carbone du numérique s’élève aujourd’hui en France à environ 15 Mt éqCO2 par an, soit 2 % de l’empreinte totale (749 Mt éqCO2), aux trois-quarts dus à la fabrication des terminaux, réseaux et centres de données, et un quart lié à son utilisation. Le déploiement de la 5G peut induire des émissions directes (construction et déploiement des infrastructures) ou indirectes par effet rebond (mise à disposition de nouvelles infrastructures, terminaux et services pour les usages de la 5G, qui génèrent des émissions de GES pour leur fabrication et leur utilisation). Selon l’intensité du déploiement, l’impact carbone de la 5G pourrait ajouter entre 2,7 Mt éqCO2 et 6,7 Mt éqCO2 en 2030 à l’empreinte carbone du numérique, dont 1,8 Mt éqCO2 à 4,6 MtéqCO2 provenant des émissions importées, et 0,8 Mt éqCO2 à 2,1 Mt éqCO2 provenant de l’augmentation de l’utilisation d’électricité[17].

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Articles connexes

Références
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