Pour obtenir le résultat souhaité, c’est-à-dire la réalisation de l’optimum, la taxe doit être optimale, c’est-à-dire équivalente au dommage social marginal (le coût externe). On peut exprimer ce raisonnement d’une autre manière : faisons ici l’hypothèse que la quantité de pollution varie proportionnellement à la quantité de bien produite et que le récepteur engage des coûts de dépollution (traitement de l’eau, par exemple) variant en fonction de la quantité de pollution émise par le pollueur. La droite Bm du graphique dit de « Turvey » représente le profit marginal du pollueur ; la droite CmE, le coût marginal externe (le préjudice que subit le récepteur), égal au coût marginal de dépollution, dont on suppose qu’il augmente linéairement avec la quantité du bien produite (représentée en abscisse).
Cherchant à maximiser son profit, l’émetteur produit jusqu’au point où son profit marginal devient nul. Il produira la quantité Q1 et son profit total sera égal à la surface 0P1Q1. Cette situation correspond au préjudice le plus élevé que subit le pollué. Le coût total de dépollution (qu’elle soit entreprise par l’émetteur ou le récepteur) correspond en effet à l’aire du triangle 0RQ1 (en gris).
Du point de vue de l’intérêt général, qui se réduit ici au bien-être de deux agents, cette situation n’est pas optimale, car la richesse totale n’est pas maximisée au point Q1 mais au point Q0 : la richesse totale étant égale au profit du pollueur moins le coût de dépollution du récepteur (soit l’aire 0P1Q1 - 0RQ1, soit encore l’aire 0P1N – NRQ1), on obtient le gain le plus élevé en Q0, car l’aire NRQ1 est alors égale à 0 (son bénéfice marginal sera nul à ce point).
Pour que la poursuite de l’intérêt privé du pollueur conduise spontanément au niveau optimal Q0, celui-ci doit prendre en compte le coût externe engendré par sa production du bien, et doit donc être soustrait à son bénéfice marginal. La taxe collectée, d’un montant t*, égal ici à Q0N, sur chaque unité de pollution émise, sera payée par l’agent à l’origine de l’externalité négative. Sa droite de bénéfice marginal passe à Bm’.
Une nouvelle fois, on voit bien que l’analyse économique de la pollution ne préconise pas de supprimer la totalité de la nuisance, autrement dit de tendre vers la pollution zéro, mais vers le niveau économiquement optimal de pollution, qui égalise le bénéfice marginal privé du pollueur au coût marginal externe que subit le pollué.
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