D’une société du tout jetable à un modèle économique circulaire

Par Juline Campo, Naomie Naiken, Elise Sieffert & Lucie Taraska, étudiantes ESTA Belfort, 05/2021  

Mots clefs : #économie #linéaire #circulaire #surconsommation #consommation  

Le vingtième siècle a vu se développer, suite à l’optimisation des modes de production durant la révolution industrielle, une société de consommation qui a multiplié par dix sa ponction de ressources naturelles. En effet, les acheteurs, avides de confort et de bien-être, sont incités à consommer des produits et des services de manière abondante, voire excessive. 

D’après une étude menée par le Programme des Nations unies pour l’environnement (PNUE), la combinaison de l’évolution démographique et de la croissance exponentielle du mode de consommation des pays développés va très rapidement pousser le stock de ressources naturelles à épuisement complet. Le niveau de consommation de ces dernières sera d’ailleurs déjà inacceptable d’ici le milieu du 21ème siècle. C’est pour cette raison que le modèle économique actuel, dit linéaire, doit être revu rapidement, sous peine d’encourir de nombreux risques environnementaux, puisqu’il n’est plus viable sur le long terme.  

Nous verrons dans cet article quel est l’impact réel du modèle économique linéaire sur l’environnement. Nous soulignerons le fait qu’une prise de conscience générale est en marche : les différents états ainsi que les consommateurs réfléchissent à de nouveaux modes de consommation. Enfin, nous définirons le modèle économique circulaire, modèle qui pourrait sauver les pots cassés ou du moins, limiter les dégâts actuels.  

Le modèle économique linéaire, qu’est-ce-que c’est?  

C’est un modèle qui se caractérise par un mode de consommation simple et concis, que l’on peut résumer en quatre mots :   

Figure 1 : Schéma représentant l’économie linéaire en 4 mots 
Source : personnelle 

Tout au long de ce schéma de consommation, d’importantes quantités de ressources naturelles et d’énergies sont converties en déchets (Fonds FMOQ 2019).  

Une surconsommation chiffrée  

Depuis la moitié du vingtième siècle, les dépenses liées à la consommation finale des ménages sont en forte croissance à travers le monde. En effet, pour tous les secteurs confondus, ces dépenses sont passées d’une moyenne de 6000 euros par personne et par an (1960) à un total de 17000 euros (2010). Le logement, les loisirs, les transports, l’alimentation et l’équipement des ménages sont considérés comme les postes les plus coûteux et dans lesquelles la société dépense le plus (Figure 2). A noter que la moyenne a légèrement diminuée entre 2010 et 2014 en raison du développement d’un nouveau modèle économique : l’économie circulaire, qui sera décrite par après. 

Figure 2 : Évolution des dépenses de consommation finale des ménages par poste de 1960 à 2014  
Source : Pierre Galio (2018) “Impact de notre consommation sur l’environnement, une vaste étude fait le point” (Consulté le 10/04/2021)  

L’impact environnemental d’un tel mode de consommation  

Ce modèle économique est un véritable fléau pour l’environnement. En effet, dans celui-ci, l’épuisement des ressources naturelles et des énergies fossiles n’est pas pris en considération alors que leur utilisation augmente constamment jusqu’à en devenir problématique.   

De plus l’économie linéaire est l’une des principales causes de la surproduction croissante des déchets. Il est important de mentionner que la majeure partie des ressources utilisées dans le cadre de l’économie linéaire sont transformées en déchets.   

Finalement ce modèle de consommation engendre une dégradation massive des écosystèmes. La production des biens et des services du monde entier pollue l’eau par des composés azotés ou phosphatés, l’air par des particules fines soufrées, les mers par des plastiques et les sols par différents polluants.  

Ce modèle engendre aussi des répercussions nuisibles au niveau de la santé, dues aux substances nocives contenues dans les produits et l’exposition aux polluants présents dans l’environnement.   

La surconsommation des différents postes ménagers a un fort impact sur l’environnement, surtout en termes d’émissions de gaz à effet de serre.

Figure 3 : L’impact de l’économie linéaire sur l’environnement 
Source : Personnelle 

Un ménage peut être composé de 2,5 tonnes d’équipements, notamment de meubles et d’appareils électroménagers. Pour leur fabrication, il a été nécessaire de mobiliser 45 tonnes de matières premières. Cela représente l’émission de 6 tonnes de dioxyde de carbone ou l’équivalent de 6 allers-retours entre Paris et New York (Firmino Mylan, 2017).   

Une prise de conscience globale  

Depuis plusieurs années, une idée s’est développée à travers le monde : celle de la consommation responsable. L’idée est simple : en consommant mieux (produits locaux, intégrité, produits de seconde main, matières premières écologiques…), on peut faire évoluer le système économique actuel et faire la transition vers un modèle plus durable.  

Certes, la prise de conscience de la nécessité d’une consommation responsable se répand de plus en plus. La plupart des consommateurs comprennent la nécessité de changer de modes de consommation, à la fois pour l’environnement mais aussi pour l’amélioration des impacts social et économique. 

Figure 4 : La prise de conscience traduite en chiffres 
Source : personnelle 

Le problème est que, malgré cette volonté affichée, les progrès de la consommation responsable sont jusqu’à aujourd’hui quasi nuls. La norme reste, pour la majorité des consommateurs, la surconsommation, la consommation de masse, la production industrialisée non locale et non durable. En cause ? Le passage à l’acte d’achat responsable, qui s’avère plus difficile que prévu (Clément Fournier, 2018).

Cependant, ce sont avec les gestes de chacun, petit comme grand, que le modèle économique actuel pourra tendre vers un modèle plus sain, stable et durable. On parle très fréquemment d’une économie circulaire, qui représenterait tout le contraire des modes de consommation actuels.  

L’économie circulaire, qu’est-ce que c’est ?

L’économie circulaire est une approche systémique du développement économique conçue pour bénéficier aux entreprises, à la société et à l’environnement. Elle a pour objectif principal de concilier la minimisation des impacts des activités humaines sur l’environnement et la création de valeur indispensable au développement. 

En opposition à l’économie linéaire, l’économie circulaire est l’idée d’essayer de boucler les flux de matières et d’énergie : dans ce système, les déchets d’aujourd’hui deviendraient les ressources de demain. 

Dans une économie circulaire, l’activité économique construit et reconstruit la santé globale du système. Ce concept reconnaît l’importance de l’économie qui doit fonctionner efficacement à toutes les échelles, pour les grandes et les petites entreprises, pour les organisations et les individus, au niveau mondial et local.   

En synthèse, on peut dire que l’économie circulaire est un système régénératif autonome ayant pour buts :  

  • D’augmenter la création de valeur économique de la consommation de ressources,  
  • De conserver les produits et les matériaux en usage,  
  • D’étendre la durée de vie des produits et d’augmenter leur utilisation pendant leur cycle de vie,  
  • De renouveler le capital naturel, par la réduction des extractions de ses ressources et par la mise en œuvre du cycle biologique,  
  • D’éliminer les déchets et la pollution,  
  • De limiter les gaspillages de ressources et de préférer l’utilisation de ressources renouvelables.  

Le diagramme Papillon, base de l’économie circulaire  

L’économie circulaire, appliquée au monde réel, peut être représentée par le « diagramme papillon » établi par la fondation Ellen MacArthur. Ce diagramme, qui consiste en l’implémentation combinée de plusieurs boucles, repose sur 2 principes fondamentaux : l’éco-conception et l’économie de fonctionnalité. 

Figure 5 : le diagramme Papillon, base de l’économie circulaire  
Source : Personnelle 

Ce diagramme définit les relations entre produits intrants et produits extrants.  

Il représente à la fois les flux de produits techniques liés à l’économie de fonctionnalité et les flux de produits biologiques liés à l’éco-conception.  

Les boucles techniques représentent les solutions de mutualisation, de maintenance, de reconditionnement et de recyclage, qui permettent de restaurer la matière.  

On distingue : 

  • Les boucles internes, qui permettent d’augmenter l’intensité d’utilisation du produit, 
  • Les boucles secondaires, qui augmentent la durée de vie du produit : ces boucles permettent aux industriels de réaliser de grandes économies car l’extraction et la transformation des matières premières peuvent représenter jusqu’à 80% de l’énergie utilisée dans la fabrication d’un produit, 
  • Et la boucle externe qui permet la création de nouveaux composants en limitant l’utilisation de nouvelles matières premières (Chloé Desquirez, 2019).  

Les boucles biologiques, quant à elles, sont basées sur la chimie verte. Il s’agit de produits sains qui permettent une régénération des sols et une valorisation énergétique. Le but étant de restituer la matière biologique à la biosphère pour construire un capital naturel.  

Les boucles internes et secondaires, sont à prioriser car moins consommatrices de ressources du fait de l’utilisation maximale des produits, ce qui permet de minimiser les coûts globaux de traitement et de conserver la valeur des équipements circulants (Aurelien Tramoy, 2021). 

En effet, l’économie circulaire se démarque des logiques de la compensation carbone ou de réductions « à la marge » des émissions de GES. Lorsqu’elle est adoptée au cœur du modèle d’affaire des entreprises, les études de cas permettent d’observer des réductions allant jusqu’à – 34% d’émissions de GES par rapport à un système de production linéaire (Vincent Aurez, Adrian Tan, Adrian Deboutière, Laetitia Carré et Nicolas Schnebelen, 2015). 

Une transition vers un nouveau business model ?  

L’économie circulaire, qui nécessite la mise en place de nouveaux flux pour supporter ses boucles, implique une transition vers un nouveau business model où le consommateur n’achète plus le bien en lui-même, mais seulement le service qu’il lui rend, comme un système de location. Cela signifie donc que le producteur reste propriétaire et responsable du produit jusqu’à sa fin de vie tout en vendant au client l’utilisation des fonctions produits. Ceci permet notamment d’augmenter le nombre de retours des produits finis usagés. Ce business model se caractérise par la gestion de la logistique permettant : 

  • La collecte et la segmentation des produits retournés, 
  • La remise à neuf, 
  • Le recyclage et les contrôles qualité, 
  • L’adaptation des moyens de financement de l’entreprise pour supporter les investissements de la Supply Chain, 
  • De nouveaux indicateurs de performance et l’instauration de standards 
  • Et enfin, de nouveaux modes d’innovation et de collaboration à travers toute la chaine de valeur.  

Impact et bénéfices du passage à un nouveau modèle économique  

L’économie circulaire a aujourd’hui un fort impact macroéconomique et gagne en popularité auprès des entreprises et des gouvernements. Ce modèle permet d’augmenter de manière progressive la croissance économique des produits intrants et d’encourager l’innovation. Au sein des entreprises, cela permettra une réorientation des activités en fonction des principes de l’économie circulaire. Ces avantages comprennent la création de nouvelles opportunités de profit, la réduction des coûts en raison de la diminution des besoins en matières vierges et le renforcement des relations avec les clients.  

En outre, les avantages du passage à une économie circulaire vont au-delà de l’économie et touchent l’environnement naturel. En éliminant les déchets et la pollution, en maintenant les produits et les matériaux en usage et en régénérant les systèmes naturels au lieu de les dégrader, l’économie circulaire contribue fortement à la réalisation des objectifs climatiques mondiaux.  

Ce nouveau modèle en quelques chiffres   

L’économie circulaire est, depuis peu, devenue un concept important pour la Commission Européenne. C’est un objectif pour la société actuelle de basculer vers une économie circulaire sur le long terme. Les objectifs de cette transition sont les suivants :  

Figure 6 : Objectifs de la transition vers un modèle économique circulaire 
Source : personnelle 

Suite à ces décisions, l’Europe accordera un budget de 25 % du budget Européen dédié à la mise en place de nouveaux objectifs pour favoriser l’économie circulaire (Laurence Haeusler et Martin Guyot, 2020).   

Dans les entreprises, qui sont les acteurs les plus polluant de notre société, l’ADEME (Agence De l’Environnement et de la Maitrise Ecologique) a défini 7 leviers de l’économie circulaire associés à un 8e levier transversal (Sortez Tout Vert, 2018). Ces leviers sont présentés avec le pourcentage des engagements de chacun par les acteurs :  

Figure 7 : Les leviers de l’économie circulaire en pourcentage d’engagements de chacun 
Source (pour les pourcentages) : Pierre Pringuet et Jean-Louis Chaussade (2017) “Entreprises qui se mobilisent pour 100 engagements” (Consulté le 07/04/2021)  

Grâce au respect des leviers, la dynamique de l’économie circulaire commence à prendre beaucoup d’ampleur et à faire évoluer notre société.   

L’économie circulaire traduite en exemples   

L’industrie textile fait partie des plus polluantes au monde. La production d’un vêtement a un impact écologique très important : Rien que pour fabriquer un t-shirt il faut compter 2700 litres d’eau. Encore pire, un jean nécessite entre 7000 et 11 000 litres d’eau. De plus, lorsqu’il arrive dans les boutiques, le jean a déjà parcouru plus de 63000 km soit une fois et demie le tour de la terre. (Élise Hildenbrand & Félix Koegler, 2020). Il est donc intéressant de se demander comment réduire cet impact écologique, que ce soit par les consommateurs et/ou par les entreprises textiles.  

Pour le consommateur, plusieurs actions peuvent être mises en place pour passer d’une économie linéaire a une économie circulaire. Dans un premier temps, l’achat. Afin d’éviter de rentrer dans une dynamique de fast fashion, il est intéressant de favoriser les achats de vêtements dans des boutiques locales ou directement dans les friperies. En passant par les friperies, le consommateur est déjà dans une dynamique d’économie circulaire puisque ce sont des vêtements de seconde main.   

Une fois le vêtement acheté, l’objectif d’une économie circulaire est de prolonger au maximum sa durée de vie. Pour cela, le consommateur peut mettre en place différentes solutions :   

  • Réparer les vêtements en cas de déchirure, en le faisant sois même où en faisant appel à des professionnels,  
  • Donner ou vendre les vêtements qu’il ne porte plus, à une personne de son entourage, en passant par des plateformes de vente en ligne (qui sont de plus en plus nombreuses), ou encore pas l’intermédiaire d’une friperie ou d’un organisme spécialisé,  
  • Transformer les vêtements qui ne plaisent plus ou qui sont abimés en nouveaux vêtements ou en objet utiles du quotidien (napperons, torchon, coton éco-responsable…).   

Dans les industries, il faudrait penser à la fabrication de vêtements éco-responsables. Pour cela, il faudrait que la consommation de masse soit stoppée. Qu’entend-t-on par consommationde masse ? Certaines enseignes renouvellent leur collection jusque 6 fois par année. Pire, la marque ZARA propose 12 000 vêtements différents par an (Elise Hildenbrand & Félix Koegler, 2020). En diminuant drastiquement la production de vêtements, l’industrie deviendrait alors beaucoup moins polluante.  

Il serait intéressant de penser à utiliser des matières premières issues du recyclage d’anciens vêtements. Cette idée n’est pas encore applicable car il faudrait passer par des industries spécialisées dans le défibrage des anciens vêtements. Il s’agit ici d’entreprises qui déchiquettent les vêtements en les ramenant à l’état de fibres et les refilent pour en faire de nouveaux tissus.  

 Une autre industrie dans laquelle l’économie circulaire est très utilisée est celle des nouvelles technologies, puisqu’environ 30% de la population française achète ou a déjà acheter un produit électronique reconditionné (ordinateurs, tablettes, montres connectées…). Aujourd’hui, plusieurs entreprises, telle que Back Market, sont spécialisées dans la vente de produits high-tech reconditionnés.   

Si certaines personnes préfèrent l’achat de téléphones neufs, d’autres préfèrent acheter des produits de seconde main, qui sont toujours utilisables car peu usés. En effet le principe de ce type d’entreprises est de redonner vie aux produits high-tech en les réparant et en les remettant à neuf dans le but de les vendre à de nouveaux utilisateurs. Ainsi les téléphones et ordinateurs ne meurent jamais et sont vendu bien moins chers.  

Le modèle économique actuel a donc un gros impact sur l’environnement. Il pousse la société à la surconsommation des ressources naturelles, qui s’épuisent de plus en plus rapidement.  

La situation est préoccupante et très inquiétante. Cependant, il y a de l’espoir puisqu’une prise de conscience générale sur la problématique de nos modes de consommation est en route. Nous espérons qu’il sera bientôt possible de passer totalement à un modèle économique circulaire, plus durable et peu demandeur de ressources puisqu’il prend en compte le recyclage des produits consommés. Cependant, cela dépendra du niveau d’implication et de prises d’initiatives de notre société au complet…  

Références

Elise Hildenbrand et Félix Koegler (2020), “Fast-Fashion : Et si la planète changeait de look aussi vite que nous ?”, disponible sur https://laconsciencedesetudiants.fr/2020/05/27/fast-fashion-et-si-la-planete-changeait-de-look-aussi-vite-que-nous/ (Consulté le 23/04/2021) 

Vincent Aurez, Adrian Tan, Adrian Deboutière, Laetitia Carré et Nicolas Schnebelen (2015), “L’économie circulaire, une trajectoire clé pour la lutte contre le dérèglement climatique”, disponible sur : https://institut-economie-circulaire.fr/wp-content/uploads/2018/01/etude_ec_climat-7.pdf  (Consulté le 23/04/2021) 

Fonds FMOQ (2019), “De l’économie linéaire à l’économie circulaire : un passage obligé”, disponible sur : www.fondsfmoq.com/de-leconomie-lineaire-a-leconomie-circulaire-un-passage-oblige/  (Consulté le 10/04/2021)  

Firmino Mylan (2017), “Qu’est ce qui diffère entre l’économie linéaire et circulaire ?”, disponible sur : https://blog-travaux.primesenergie.fr/economies-energie/eco-gestes/economie-lineaire-circulaire#:~:text=Jusqu’%C3%A0%20aujourd’hui%2C,courant%20de%20l’ann%C3%A9e%202020  (Consulté le 10/04/2021)  

Pierre Galio (2018), “Impact de notre consommation sur l’environnement, une vaste étude fait le point” , disponible sur : https://theconversation.com/impact-de-notre-consommation-sur-lenvironnement-une-vaste-etude-fait-le-point-103931   (Consulté le 10/04/2021)  

Sortez Tout Vert (2018), “Economie circulaire VS Economie linéaire”, disponible sur :https://sorteztoutvert.fr/economie-circulaire-vs-economie-lineaire/  (Consulté le 10/04/2021)  

Chloé Desquirez (2019), “Economie circulaire, l’émergence d’un nouveau business model ?” , disponible sur : www.axoma-consultants.com/economie-circulaire-lemergence-dun-nouveau-business-model/ (Consulté le 10/04/2021)  

Laurence Haeusler et Martin Guyot (2020), “Déchets : chiffres-clés” , disponible sur :  www.ademe.fr/sites/default/files/assets/documents/dechets-chiffrescles-edition2020-3-010692.pdf  (Consulté le 10/04/2021)  

Institut National de l’économie circulaire (2019), « L’économie circulaire et les entreprises », disponible sur : https://institut-economie-circulaire.fr/economie-circulaire/ec-et-entreprises/  (Consulté le 10/04/2021)

Pierre Pringuet et Jean-Louis Chaussade (2017), “Entreprises qui se mobilisent pour 100 engagements” , disponible sur : https://afep.com/publications/economie-circulaire-33-entreprises-se-mobilisent-avec-100-engagements/  (Consulté le 07/04/2021)  

Clément Fournier (2018), “Consommation responsable : difficile passage à l’acte” , disponible sur : https://youmatter.world/fr/consommation-responsable-difficile-pratique/  (Consulté le 07/04/2021)  

SupplyChain247 (2018), “Circular Supply Chain – The Missing Link” , disponible sur: www.supplychain247.com/article/circular_supply_chain_the_missing_link/Circular_Economy  (Consulté le 07/04/2021)  

Aurelien Tramoy (2021), “Au fait, c’est quoi l’économie circulaire ?” , disponible sur : http://circulotopia.fr/au-fait-cest-quoi-leconomie-circulaire/  (Consulté le 05/04/2021)  

Ellen MacArthur Foundation (2017), “The circular economy in detail”, disponible sur : www.ellenmacarthurfoundation.org/explore/the-circular-economy-in-detail  (Consulté le 05/04/2021)

À quoi ressemblera l’avion de demain ?

Par Florian Bernhard, Victor Dimofski, Jean Klugesherz, Timothé Jost & Armand Houillon, étudiants ESTA Belfort, 05/2021

Mots-clés : #aviation #futur #transport #environnement #emission

L’aviation aujourd’hui

À elle seule, le domaine de l’aviation est responsable de 2 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre. Le secteur de l’aéronautique a pour objectif de réduire d’ici 2050 ses émissions de CO2 de 50% par rapport à leur niveau de 2005. 

L’aviation est en tête du classement des modes de transport les plus polluants. Pour calculer son impact climatique, les chercheurs utilisent comme ordre de grandeur les émissions de CO2 par voyageur au kilomètre.

Il est possible d’affirmer qu’un kilomètre en avion est 45 fois plus polluant qu’avec un train à grande vitesse, selon les données de l’Agence de l’Environnement Il faut préciser que la distance moyenne parcourue en avion est de 2 400 kilomètres contre 300 kilomètres pour les autres transports. 

Par trajet, l’avion émet en moyenne 125 fois plus de dioxyde de carbone qu’une voiture individuelle, un chiffre qui monte à 1 500 pour les trains. En plus du CO2, l’avion répand également de l’ozone, un gaz à effet de serre, et des cirrus qui ont un effet réchauffant.

Figure 1 : Comparatif émission en gramme de CO2 par personne par kilomètre
Source : https://blogs.alternatives-economiques.fr/gadrey/2018/10/13/pour-sauver-le-climat-faut-il-renoncer-a-l-avion-2-quelles-mesures-de-sobriete

Il est clair que dans le futur, les transports aériens devront subir de nombreux changements pour répondre de la meilleure façon aux changements climatiques. Les émissions des avions actuels sont beaucoup trop élevées, et de plus en plus de monde commence à comprendre réellement l’impact de ce mode de transport. 

À quoi ressemblera le futur du transport aérien ?

Que ce soit Boeing ou Airbus, les leaders mondiaux du marché des avions sont déjà lancés dans la course aux avions du futur. Des projets sont en cours et nous savons déjà quelle énergie utiliser : L’hydrogène. Comme exemple, nous allons nous pencher sur le cas d’Airbus, entreprise française donc le siège mondial basé à Blagnac, à côté de Toulouse.  Airbus a dévoilé le 21 septembre trois concepts d’appareils n’émettant pas d’émission de CO2 qui pourraient être mis en service en 2035.

Figure 2 : Prototype Airbus, avion à hydrogène ZEROe
Source : https://www.challenges.fr/entreprise/aeronautique/que-valent-les-futurs-avions-a-hydrogene-d-airbus_728207

Dans un modèle à pile à combustible, l’avion dispose de réservoirs d’hydrogène sous pression qui permettent d’alimenter la pile, laquelle produit à son tour de l’électricité par recombinaison du dihydrogène avec l’oxygène ; cette électricité alimente enfin les moteurs électriques de l’avion. Une fois l’hydrogène produit au sol, le seul rejet de cette combustion est de la vapeur d’eau, donc aucun rejet de CO2 ou autre gaz à effet de serre.

Les compagnies aériennes sont déjà intéressées par cette révolution, notamment EasyJet qui souhaite être parmi les premiers à équiper sa flotte d’avion à hydrogène sans émission de CO2.

Tout cela est en phase de projet, les idées ne manquent pas et des découvertes sont faites tous les jours. Une chose est sûre, c’est à Airbus et/ou Boeing de dévoiler les avions du futur d’ici 5 ans pour tenir la Deadline de 2035.

L’avion à hydrogène, c’est un mode de fonctionnement connu et fiable. Cependant, c’est dans son stockage et son transport à bord que résulte la difficulté de l’hydrogène aux jours d’aujourd’hui. « L’hydrogène a le même rendement énergétique que le kérosène pour un tiers du poids mais nécessite un volume quatre fois supérieur », d’autant qu’il doit être liquéfié à -253 degrés. 

Alternative à l’hydrogène

Le monde aéronautique doit aussi tenir les engagements pris par l’Union Européenne qui sont de de réduire de 60 % d’ici 2050 leurs émissions de CO2, de 90 % celles d’oxydes d’azote et de 75 % leur pollution sonore. Ces chiffres ne rassurent pas les compagnies aéronautiques, « ces objectifs ne sont pas réalisables avec les technologies actuelles », annonce Airbus. 

De nouvelles technologies sont en marche comme par exemple un prototype d’avion à propulsion hybride, mi-électrique, mi-classique développé par Airbus en collaboration avec Siemens depuis 2017. Ce prototype n’étant pas alimenté entièrement en électricité permet cependant de réduire l’utilisation du kérosène de l’appareil considérablement.  

Figure 3 : Prototype de l’E-Fan X développé par Airbus et Siemens
Source : https://pbs.twimg.com/media/DPtc5yiWAAAvTpo?format=jpg&name=medium

Pour cela, l’utilisation de carburants non fossiles doit représenter près de la moitié des gains attendus, l’amélioration des moteurs et des avions afin qu’ils consomment moins et d’une meilleure gestion du trafic aérien sont aussi des améliorations à prendre en compte.

Selon l’Association du transport aérien international, les carburants durables peuvent réduire les émissions de CO2 de 80% par rapport au kérosène sur tout leur cycle d’un vol. Les carburants durables proviennent de la biomasse. Ils peuvent être fabriqués à partir d’huiles végétales, de cuisson, de graisses animales, de sucres et d’amidons, de certaines algues ou de lignocellulose provenant de résidus de bois et de certaines plantes non comestibles. Ces biocarburants peuvent actuellement être mélangés à 50% avec le kérosène d’aviation et le secteur de l’aérien compte avoir la capacité de voler avec 100% de carburant durable d’ici 2030. 

La principale limite des carburants durables reste toutefois leur coût et leur faible disponibilité. Selon l’Iata, la production actuelle de carburants durable est de 50 millions de litres par an. L’aviation commerciale a consommé 360 milliards de litres de kérosène en 2019.

Les aéroports se mettent aussi au vert

La chaîne d’aviation tout entière pourrait fournir des efforts pour faire de l’aéronautique un secteur plus vert. Les avions sont la principale source de pollution de ce secteur mais les aéroports ont également un rôle majeur dans cette transition écologique. Certains aéroports pensent déjà avoir un meilleur impact pour la planète.

Le nouvel aéroport dans le capital de la chine qui a été inauguré en 2019, à penser à implémenter de la géothermie ainsi que des panneaux photovoltaïques dan celui-ci. Les matériaux choisis sont également des matériaux innovants et verts dans la construction de l’édifice, l’autre touche en faveur de l’écologie de ces aéroports sont le choix des véhicules électriques. Tous ces gestes permettent de réduire significativement l’empreinte carbone de l’aéroport de Pékin.

Le second exemple qui permet d’illustrer cette transition écologique est l’aéroport de Baltra situé aux îles Galapagos, qui est 100% écologique. Il est significativement plus petit que celui de Pékin mais il a la particularité d’avoir été construit avec des matériaux réutilisables, il a aussi été pensé de tel sorte d’avoir de grandes ouvertures qui lui permet de bénéficier d’une aération naturelle. La dernière touche qui permet de faire de lui un aéroport 100% écologique sont ses panneaux solaires qui lui fournissent l’énergie pour ce complexe.

En France également il y a un aéroport qui se transforme pour être plus vert, c’est l’aéroport de Toulouse-Blagnac qui vient d’annoncer la construction d’un site de production et la distribution d’hydrogène. Il sera utilisé notamment pour tous les services de transport de cet aéroport.

Figure 4 : Pékin – les secrets de construction du plus grand terminal aéroportuaire au monde
Source : https://www.lepoint.fr/monde/pekin-les-secrets-de-construction-du-plus-grand-terminal-aeroportuaire-au-monde-26-09-2019-2337922_24.php

L’engagement du groupe Airbus :

Airbus travaille depuis cinq ou six ans sur les différents types d’appareils du futur à travers le programme Airbus UpNext1 :

  • Le taxi autonome avec un décollage vertical, propulsé par des hélices, dont la maquette a été testée 150 heures en vol au-dessus de l’Orégon aux USA.
  • Plus proche de l’avion classique : l’E-Fan X. un avion régional à propulsion hybride électrique. Ses derniers vols ont été annulés avec la crise mais les données techniques sont complètes. 
  • Maveric, présenté en février dernier à Singapour. Un appareil au look de raie manta avec une aile unique, et des moteurs intégrés au fuselage. Pour ce petit dernier, on en est au stade de la maquette, mais il est présenté comme l’appareil qui pourrait remplacer l’A320 Neo.

Le groupe travaille sur ces différentes recherches pour l’évolution du groupe et de l’aviation mais également car dans les 15 ans qui viennent (2035), Airbus doit proposer un modèle d’avion « décarboné », c’est-à-dire produisant zéro émission carbone.

C’est ce que prévoit le plan d’aide à la filière aéronautique présenté 1,5 milliard d’euros mobilisés sur trois ans. Une somme qui sera consacrée à la recherche et au développement et gérée par le (CORAC) le conseil pour la recherche aéronautique et civile.

Airbus n’a pas attendu pour plancher sur un avion toujours plus économe en carburant et émission de gaz à effet de serre. L’A320 Néo ou l’A350 XWB en sont les derniers exemples en date. Leurs fuselages fabriqués avec des matériaux composites plus légers, un design plus aérodynamique, permettent d’abaisser la consommation de carburant de 20% à 25% par rapport aux appareils classiques. Ils étaient devenus grâce à cela un best-seller avant la crise du Covid-19. L’avion vert est une autre étape, bien avancée, si l’on en croit le constructeur européen.

Références

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Marie Bordet (2019) Pékin, les secrets de construction du plus grand terminal aéroportuaire du monde [online].  [Viewed 08 April 2021]. Available from: https://www.lepoint.fr/monde/pekin-les-secrets-de-construction-du-plus-grand-terminal-aeroportuaire-au-monde-26-09-2019-2337922_24.php

Stéphanie Mora, France Bleu Occitanie, France Bleu (2020) Plan aéronautique : où en est-on de l’avion du futur à Toulouse ? [online].  [Viewed 08 April 2021]. Available from : https://www.francebleu.fr/infos/transports/plan-aeronautique-ou-en-est-de-l-avion-du-futur-a-toulouse-1591794600

Wikipédia (2018)  Avion à Hydrogène [online].  [Viewed 08  April 2021]. Available from : https://fr.wikipedia.org/wiki/Avion_à_hydrogène

Microplastiques et océans, comment notre négligence nous amène-t-elle à nous empoisonner nous-même ?

Par Anton Favre-Marquis, Léo Leber, Elisa Thomas, Vincent Thouvenin & Zoé Verdure, étudiants ESTA Belfort, 05/2021

Mots clés : #Microplastiques, #Océan, #Plastique, #Poissons, #Pollution, #Septième continent

Aujourd’hui le plastique est omniprésent dans nos vies. Mais l’utilisons-nous correctement ?

Le plastique est fabriqué en usine puis utilisé en tant qu’emballage, produit ou contenant. Il se retrouve dans nos magasins et ensuite dans nos placards. Une fois son rôle rempli, nous le jetons à la poubelle. Il arrive ensuite au centre de tri, puis est recyclé. Hélas, tous les plastiques ne suivent pas ce chemin bien tracé et nombreux sont ceux qui se retrouvent dispersés dans la nature. Certains d’entre eux sont emmenés par le vent, la pluie, les écoulements d’eau vers les rivières et les fleuves, pour se retrouver dans nos mers et nos océans.

Quel est l’impact de ces plastiques sur climat, sur l’environnement et sur notre santé ?

Le plastique, de sa fabrication à sa dégradation dans les océans

Le plastique un produit issu du pétrole. Il est constitué de monomères (motif de base du plastique entre 2 à 7 carbones) qui après une polymérisation deviennent de longue chaine de carbone.

Figure 1 : Exemple de la polymérisation de l’éthylène en polyéthylène
Source : Vincent THOUVENIN (2021)

On peut classer les plastiques dans deux catégories différentes : les thermoplastiques et les thermodurcissables (figure 2). Ces appellations viennent de leur chaine de carbone. Un thermoplastique possède de longues chaines de carbone linéaires entremêlées. Sous l’action de la chaleur, le processus de polymérisation peut être inversé en démêlant le polymère et en brisant les chaines de carbone. Il est possible de revenir au monomère. Ces thermoplastiques sont donc recyclables facilement. Ils sont cependant sensibles à la chaleur et peu résistants mécaniquement. Les thermodurcissables quant à eux possèdent de longues chaînes de carbones réticulés. La polymérisation s’effectue dans tous les sens, on obtient donc un ensemble rigide lié chimiquement. Contrairement aux thermoplastiques les thermodurcissables sont issus d’un procédé irréversible. En effet, sous l’effet de la chaleur les thermodurcissables se dégradent il est donc impossible de les recycler par des procédés classiques. Ils présentent néanmoins des avantages, ils sont plus résistants à la chaleur et offrent une meilleure rigidité.

Figure 2 : représentation de la chaine polymère (a) thermoplastique (b) thermodurcissable sous l’action de la chaleur
Source : Protolabs, Thermoplastique vs thermodurcissable : que se passe-t-il sous l’action de la chaleur ?, disponible sur : https://www.protolabs.fr/ressources/conseils-de-conception/thermoplastique-vs-thermodurcissable/

Le plastique était inexistant dans nos vies il y a encore quelques années (1907 découvertes de la bakélite premier plastique totalement synthétique fabriqué en série par : Leo Baekeland). En effet, depuis les années 50 la production mondiale de plastique a subi une énorme augmentation en affichant une moyenne de croissance annuelle de 8,9% depuis 1950 (figure 3).

Figure 3 : Graphique représentant l’évolution de la production mondiale de plastique
Source : Roland Geyer,Jenna R. Jambeck, Kara Lavender Law (2017), Production, use, and fate of all plastics ever made disponible sur : https://advances.sciencemag.org/content/3/7/e1700782.full

Si nous utilisons autant le plastique, c’est pour les multitudes de propriétés que ce dernier peut avoir. Selon sa composition et sa catégorie (thermoplastique, thermodurcissable) on peut retrouver le plastique quasiment partout autour de nous :

Figure 4 : la répartition des types d’usage du plastique
Source : : Lili Fuhr, Matthew Franklin (2020). L’Atlas du plastique 2020 1 [10/04/2021]. Disponible sur : https://fr.boell.org/sites/default/files/2020-03/Atlas%20du%20Plastique%20VF_0.pdf

Près de la moitié de nos utilisations de plastique concerne les emballages qui sont généralement à usage unique et qui ne sont souvent malheureusement pas recyclés et finissent par se retrouver dans nos mers, et océans.

Dégradation du plastique

Lorsque les plastiques arrivent en mer, leur longue dégradation commence. Dans l’océans, il existe différents processus de détérioration du plastique.

Lorsque par exemple une bouteille en plastique se retrouve en mer, elle va flotter à la surface et va donc être en contact avec les rayons du soleil, et plus particulièrement les UV. L’action des UV sur le polymère va rompre des liaisons. Cela va entrainer une cassure dans la chaîne, et former des radicaux libres, c’est-à-dire de plus petits polymères indépendants. Cette réaction est également accentuée par la chaleur du plastique.

Après cette photodégradation, la surface du plastique est décomposée en petits radicaux libres de plastique. La profondeur de pénétration des UV sur les polymères usuels est de 25 à 50 microns. Cela veut dire que la bouteille va être fragilisée sur 25 à 50 microns de profondeur et va avoir une surface rugueuse. Cela va entrainer sa fragilisation et elle sera moins résistante aux forces mécaniques qui vont agir sur elle (vagues).

Les radicaux libres de polymères vont ensuite se propager dans l’océan. Leur taille est variable. Ils peuvent aller de quelques millimètres à quelques micromètres.

Après cette première phase de dégradation physique et chimique, la dégradation biologique peut commencer. Ce sont les bactéries qui vont s’occuper de dégrader les plastiques. Dans l’océan, les bactéries sont les organismes vivants les plus nombreux avec environ 100 millions de bactéries par litre d’eau et elles jouent un rôle majeur dans la reminéralisation du carbone.

Toutes les bactéries ne peuvent pas dégrader du plastique. Seuls certains types de bactéries le peuvent, comme les bactéries hydrocarbonoclastes*.

Le plastique ayant d’ores et déjà été dégradé en partie par les rayons UV, la surface des microplastiques et plastiques et érodée et n’est plus lisse. Cela va permettre aux bactéries de former un biofilm*. Les bactéries ayant adhérées au plastique sont d’espèces différentes et vont continuer de le dégrader. Certaines espèces bactériennes vont, via le fonctionnement de leur métabolisme, produire des acides qui vont réagir avec le polymère et continuer la dégradation chimique de ce dernier.

Figure 5 : Biofilm de bactéries sur un morceau de microplastique observé au microscope électronique
Source : Youtube, (2016), Océans, le mystère plastique, Vincent Perazio. Arte. Disponible sur : https://www.youtube.com/watch?v=aqI8X7whQqI

Ensuite, les bactéries vont produire des enzymes extracellulaires (1) et vont les relâcher dans leur environnement. Ces enzymes sont des par exemple des oxydoréductases. Elles vont oxyder le polymère (adjonction d’un oxygène (1)), puis le casser en polymères (2) plus petits. Les polymères de taille inférieure à 600 Daltons (environ 600 g.mol-1) vont pouvoir rentrer dans les bactéries (3). Ils vont ensuite être dégradés, et les déchets non utiles au métabolisme de la bactérie vont être rejetés à l’extérieur de la cellule (4). Les molécules rejetées dans l’océan sont du CO2, N2, CH4, H2O.

Figure 6 : Schéma de la dégradation d’un polymère (plastique) par une bactérie
Source : Zoé VERDURE (2021)

Cependant, c’est un processus lent. En effet, il dépend du temps que va mettre une bactérie à dégrader le plastique, mais aussi du temps que va mettre la bactérie à se multiplier, et ce type de bactérie se multiplie lentement. Il y a donc trop de plastiques pour que, à elles seules, les bactéries puissent le reminéraliser.

Plastique et océans

Chaque année, notre consommation de plastiques augmente, cette consommation a un impact direct sur nos océans. En effet, chaque année ce sont entre 8 et 10 millions de tonnes de déchets plastiques qui finissent dans les océans amenés à cause de la pluie, du vent et par les cours d’eau. On estime à 300 millions de tonnes, le plastique présent dans nos mers. Ce sont en partie des bouchons, des flacons, des sacs plastiques, des bouts de polystyrène. Le plastique se retrouvant dans les océans est entraîné par les courants marins, à cause de la rotation de la Terre, les courants ne se déplacent pas en lignes droites. Ils se déplacent de façon circulaire suivant le sens des aiguilles d’une montre dans l’hémisphère Nord et dans le sens inverse dans l’hémisphère Sud. Cela forme donc d’immenses vortex que l’on appelle gyres océaniques qui rassemblent les déchets en continents de plastiques, ce sont donc entre autres des terminaux où les déchets finissent leur course.

Quand on parle de plastiques dans les océans, on pense tout de suite au 7ème continent, un continent entièrement constitué de plastiques. Il se situe à mi-chemin entre la côte californienne et l’île d’Hawaï et représente une superficie de 3 millions de km², soit 6 fois la superficie de la France, il peut par endroit atteindre 30 mètres de profondeur. Cependant, en parlant du 7ème continent, on “embellit” un peu la vérité, en effet, il existe 4 autres continents ou masse de plastiques identiques à celui présent aux abords de la côte californienne qui sont eux aussi dû aux gyres océaniques. Les autres gyres et donc continents de plastiques plus petits, sont situés dans le Pacifique Sud, l’Atlantique Nord, l’Atlantique Sud et dans l’Océan Indien.

Figure 7 : Carte des cinq gyres principaux
Source : Par NOAA — Domaine public, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3830157

Cependant, la concentration en matières plastiques des continents ne représente que 1% des déchets qui pénètrent dans les océans sur 1 an. La concentration de plastiques dans les gyres est constante au fil des années, les scientifiques ont remarqué que les déchets disparaissent de la surface de l’eau au fil du temps, ce qui pourrait expliquer en partie, pourquoi on ne retrouve qu’une infime partie de déchets. Une fois en mer, il est quasiment impossible de collecter le plastique car on a tendance à perdre sa trace. Le site « Plastic Adrift » (disponible sur : https://plasticadrift.org/) permet de simuler le trajet d’une matière plastique jetée dans l’océan pour comprendre comment les plastiques se retrouvent concentrés aux mêmes endroits.

Une exploration avec le sous-marin Nautile a permis de conclure que les fonds marins étaient également pollués. En effet, ils ont retrouvé des amas de bouteilles plastique datant des années 1960, à plus de 2km de profondeur. Les déchets s’accumulent dans des canyons sous-marins ce qui rend le recensement de ces déchets très compliqué car déjà plus de 80% des fonds marins restent encore inexplorés et les canyons sont pour certains très difficiles d’accès. La quasi-totalité du plastique dans l’océan sont des microplastiques, plastiques dégradés avec un diamètre inférieur à 5mm. Ils sont si petits qu’il est difficile voire impossible de les retrouver dans les filets des scientifiques recensant le nombre de plastiques dans les océans, ce qui explique également pourquoi on ne recense qu’une infime partie de déchets. Les deux types de plastiques les plus présent sont le polyéthylène, utilisé dans la fabrication de bouteilles, de flacons, de boîtes en plastique ou encore de jerricans, et le polypropylène qui rentre dans la composition d’emballages alimentaires.

En faisant plusieurs recherches en Arctique, les scientifiques se sont aperçus que beaucoup de microplastiques ont été détecté dans des carottes de glace, des échantillons prélevés dans la banquise. Ces déchets se sont échoués sur la banquise puis en gelant se sont mêlés à celle-ci. Si la banquise était amenée à fondre avec le réchauffement climatique, ce ne serait pas moins de 100 milliards de déchets qui seront rependus dans les océans, ce qui aggraverait la situation.

Ingestion du plastique par la faune marine et ses répercussions

Dans certaines zones océaniques où la concentration en plastique est élevée, les microplastiques issus de ces dégradations sont en concentration égale avec la concentration en Zooplancton. Il a été établi que en 2012, la ratio microplastiques zooplancton était entre 1/10 et 1/2 selon les zones. Certes ce plastique n’est plus visible à l’œil, mais il est toujours bien présent et représente un danger pour les espèces marines.

La consommation de plastique chez les espèces marines a doublé au cours de la dernière décennie. On estime aujourd’hui à 2% par an l’augmentation de l’ingestion de plastique par la faune marine.

Selon une étude parue en février 2021 dans le magazine « Global Change Biology », sur 555 espèces provenant des océans et des estuaires, 386 avaient des traces de plastique dans leur système. A noter que 210 d’entre-elles sont des espèces pêchées dans un but commercial. Cela représente au total ¾ des espèces marines consommées par l’Homme.

Le plastique ingéré par les animaux marins est essentiellement constitué par des particules inférieures à 5mm. En dessous de ce seuil, il est alors considéré comme du microplastique et n’est presque plus visible à l’œil nu et est difficilement récupérable.

La grande majorité de ces microplastiques sont en fait des microfibres extraites lors du lavage de nos vêtements.

Il a été prouvé en laboratoire que le plastique ingéré par les poissons causait chez eux des tumeurs précoces. De plus, ingéré dès le plus jeune âge, le plastique a pour conséquence de les rendre plus petits, moins rapide et réduit leur intelligence.

« Ce n’est pas la peine de jeter les sacs en plastiques, assaisonnez-les et mangez-les directement. A un moment donné, il va revenir dans votre assiette sous une forme ou sous une autre ! » – Pr. Gaby GORSKY, chercheur au laboratoire d’Océanographie.

Les microplastiques sont ingérés par les espèces marines de la même manière qu’ils ingèrent du plancton. Ainsi, la présence de microplastique dans les océans réduit, parfois de manière très importante, la proportion de nourriture ingérée.

Selon une étude menée par le Pr. Colin Janssen, la concentration en PCB associée aux microplastiques dans les moules que nous consommons serait 1 000 à 10 000 fois inférieure aux recommandations de l’OMS. Ainsi, un très gros mangeur de moules ingèrerait, dans le pire des cas, 60 particules de microplastiques passeraient des moules à la paroi intestinale. Dans cette même étude, il a été prouvé que, pour la moule, le plastique était capable de passer au travers de la paroi intestinale. Les effets sur la santé ne sont pas encore connus. Une étude est en cours pour déterminer si de tels phénomènes se produisent chez l’Homme.

On ne connait pas encore la nocivité du plastique sur l’organisme Humain !

Les répercussions sur l’environnement et le climat

La présence de microplastiques dans l’océan a un lourd impact sur l’environnement. En effet, de nombreux mammifères marins ou poissons confondent les plastiques avec leur nourriture et s’empoisonnent.

On sait aujourd’hui que sur les plastiques et microplastiques présents dans l’océan se trouve différentes espèces d’algues, de crustacés et de bactéries. Cela pose un problème environnemental. En effet, ces espèces originaires d’une région spécifique, vont se fixer sur un plastique et ensuite voyager de manière aléatoire sur le globe tout en se multipliant. De ce fait, de nombreuses espèces se reproduisent et colonisent des zones géographiques où elles n’ont pas de prédateurs et bouleversent l’écosystème local. Au Canada plus de 120 espèces marines Japonaises ont été retrouvées sur un bout de plastique.

Cela nous montre également que tout un nouvel écosystème est présent sur ces bouts de plastiques. Des algues, des crustacés et des bactéries cohabitent sur de minuscules bouts de plastiques. Des symbioses* ont même été observées sur certains microplastiques.   

Les microplastiques ont également un effet négatif sur le climat. Le premier facteur est la fabrication du plastique qui produit beaucoup de gaz à effet de serre. Mais la pollution ne s’arrête pas là. Le plastique s’étant décomposé dans l’eau grâce à l’action des UV, mais aussi des bactéries se retrouve dans l’eau sous forme de carbone. Et cela vient perturber les pompes à carbone biologiques.

Les pompes à carbone océaniques sont constituées de phytoplancton et de bactéries qui s’occupent de transformer le CO2 en O2. Le carbone restant est ensuite relâché dans l’océan. Ces pompes à carbone produisent plus de la moitié de l’oxygène que nous respirons et participent au maintien d’un équilibre.

Figure 8 : Schéma des pompes à carbone
Source : Brivaëla Moriceau, (2017). La pompe biologique de carbone, régulatrice du climat. IUEM. [10/04/2021]. Disponible sur : https://www-iuem.univ-brest.fr/la-pompe-biologique-de-carbone-regulatrice-du-climat/

Or, avec l’augmentation des gaz à effet de serre, ces pompes à carbone se retrouvent perturbées. De plus, l’apparition des microplastiques et chaînes carbonées solubilisées dans l’océan, ces pompes à carbone sont de plus en plus sollicitées et perturbées. Elles ne seront plus suffisantes pour “recycler” tout ce carbone présent en excès dans notre atmosphère, mais aussi bientôt dans nos océans.

Des solutions à créer ou des actions existantes ?

Pour être vraiment efficace et améliorer la situation de manière pérenne, des solutions doivent être apportées à plusieurs niveaux : sur la création de déchets, la gestion de ces déchets et la dépollution des déchets déjà présents dans la nature.

Figure 9 : Des axes de solutions pour diminuer la quantité de déchets dans les océans
Source : Anton Favre Marquis (2021)

Un premier axe de solutions serait de produire moins de déchets.

Près de la moitié des déchets plastiques sont des emballages. Diminuer le suremballage et changer la matière de l’emballage aurait un impact déjà très fort sur la création de déchets plastiques. Utiliser des matières dégradables rapidement (sacs biodégradables des supermarché) permettrait aussi de décomposer plus vite ces déchets.

Développer des alternatives de consommation permettrait aussi de faire changer les choses. Ainsi, l’association « Ma bouteille s’appelle revient » propose un système de consigne mis en place sur les bouteilles en verre qui sont récupérées puis revendues aux producteurs après nettoyage. Il faudrait allier cela avec un changement dans nos habitudes, en essayant de réutiliser le plus possibles tous nos achats (tels que les sacs de lins ou de jute proposés en supermarché).

Un second axe de solutions serait une mutualisation de méthodes de tri des déchets ainsi que le développement du recyclage. En France, les méthodes varient selon les villes, les déchets plastiques ne sont pour la plupart pas recyclés. Selon le JDD, 250.000 tonnes de plastique a été exporté par la France en 2017 vers des pays moins développés (notamment en Asie du Sud-Est), qui enterrent les déchets ou les amassent dans d’immenses décharges. Ces déchets finissent par atteindre les océans. Il paraît assez pragmatique pour les pays développés de réfléchir à des solutions pour mieux gérer leurs déchets plutôt que de les exporter et simplement déplacer le problème. Il y a une limite à cet axe cependant : le recyclage requiert une grande quantité d’énergie pour transformer le déchet en matière réutilisable et enfin en produit fini, cela a donc un impact non négligeable sur la dégradation du climat.

Le dernier axe est la dépollution des mers et océans pour faire diminuer le nombre de déchets présents. C’est une tâche compliquée car les surfaces sont vastes, il est difficile de dépolluer les côtes et les endroits où l’écosystème est fragile, et les déchets ne sont pas tous en surface.

La pollution des mers et océans par des déchets plastiques provient essentiellement des fleuves et des rivières (Le CNRS estime que 10 millions de tonnes de plastiques sont déversées en mer chaque année, dont 80 % provient des terres). Intercepter les déchets à cette étape reviendrait à réduire drastiquement le flux de déchets s’accumulant dans les océans.

La fondation The Ocean Cleanup a développé “The interceptor”, un bateau de collecte de déchets, actuellement mis en place sur des cours d’eau (principalement en Asie du Sud-Est) pour récupérer les déchets plastiques flottants avant qu’ils n’atteignent l’océan. Il est équipé de barrages modulaires flottants (Bolina Booms) pour capturer facilement les déchets.

Figure 10 : Photo de The interceptor n°2 monté avec le barrage Bolina Booms en activité sur la rivière Klang en Malaisie
Source : The Ocean Cleanup (2021) [12/04/2021], disponible sur : https://theoceancleanup.com/rivers/

The SeaCleaners est une autre association avec pour projet la construction de The Manta, une usine de tri de déchets directement installée dans un catamaran récupérateur de déchets allant jusqu’à 10 mètres de profondeur. Il a pour objectif de collecter 5 à 10 000 déchets par an. Le navire puiserait son énergie dans le vent, les panneaux solaires de son toit et la combustion des déchets récupérés non recyclables.

Figure 11 : Maquette du projet The Manta de SeaCleaners
Source : Article de Fabrice Pouliquen (20min) [26/01/2021], Disponible sur : https://www.20minutes.fr/planete/2962303-20210126-pollution-plastique-manta-yvan-bourgnon-imagine-camion-poubelle-mers

D’autres associations organisent des collectes et des sensibilisations telles que Wings of the Ocean, Project Rescue Ocean, Mare Vivu, la Coopérative T.É.O.

Conclusion

Le plastique est un problème pour l’environnement, pour le climat, pour les écosystèmes marins, mais aussi pour notre santé. Cela ne veut pas dire qu’il ne faut plus en utiliser mais qu’il faudrait mieux gérer sa consommation et son retraitement, trouver de nouvelles solutions et multiplier les actions afin de stopper la création de nouveaux continents de plastique.

Lexique

Hydrocarbonoclastes : bactéries pouvant dégrader des hydrocarbures.

Biofilm : Un biofilm est un ensemble de microorganisme (ici des bactéries) qui vont adhérer à une surface via la production d’une matrice adhésive.

Symbiose : Association biologique, durable et réciproquement profitable, entre deux organismes vivants.

Références

(2020). Combien De Temps Faut-Il Au Plastique Pour Se Dégrader ?. 365 Reusable. [05/04/2021]. Disponible sur : https://365reusable.com/blogs/365reusable/combien-de-temps-faut-il-au-plastique-pour-se-degrader

(2021) Ocean Clean-up (the). Disponible sur : https://theoceancleanup.com/

Andrés Cózar, Fidel Echevarría, J. Ignacio González-Gordillo, Xabier Irigoien, Bárbara Úbeda, Santiago Hernández-León, Álvaro T. Palma, Sandra Navarro, Juan García-de-Lomas, Andrea Ruiz, María L. Fernández-de-Puelles, and Carlos M. Duarte, (2014). Plastic debris in the open ocean. Disponible sur : https://www.pnas.org/content/111/28/10239

Anne T, (2014). R63 La dégradation des plastiques en mer, par C. Dussud et J-F. Ghiglione. sfe2. [05/04/2021]. Disponible sur : https://www.sfecologie.org/regard/r63-plastiques-en-mer-dussud-et-ghiglione/

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Bolina Booms. Disponible sur : https://www.bolinabooms.com/fr/news/ocean-cleanup-utilise-bolina-lfb600/

Brivaëla Moriceau, (2017). La pompe biologique de carbone, régulatrice du climat. IUEM. [10/04/2021]. Disponible sur : https://www-iuem.univ-brest.fr/la-pompe-biologique-de-carbone-regulatrice-du-climat/

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Cours de polymère ESTA 2019/2020.

Emmanuelle Vibert, L’info Durable. « Ma Bouteille s’appelle Reviens » : la Drôme et l’Ardèche misent sur la consigne du verre ! [01/07/2019]. Disponible sur : https://www.linfodurable.fr/conso/ma-bouteille-sappelle-reviens-la-drome-et-lardeche-misent-sur-la-consigne-du-verre-10006

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L’enjeu climatique des rizières, du riz blanc pas si propre

Par Rémi Bertaux, Hugo Bonnet, Emile Jouffe, Antoine Paire & Julien Schalck, étudiants ESTA Belfort, 05/2021  

Mots clés : #riziculture #agroécologie #durable #canard #méthane

Les émissions de méthane (CH4) contribuent fortement aux changements climatiques. C’est la majeure incidence des rizières, principale activité génératrice de ce gaz à effet de serre. Suivant la forte croissance démographique des gros pays consommateurs de riz comme l’Inde et la Chine, les quantités de riz produites devront augmenter de 60% en 30 ans. Relever l’enjeu climatique sur ce segment consisterait-il à réduire la production mondiale de riz au détriment des besoins alimentaires ? Une technique de production biologique conceptualisée depuis 1988 par Takao Furuno, un agriculteur japonais, pourrait se positionner comme une excellente alternative à ce scénario.

La production de riz dans le monde

Le riz est actuellement la troisième céréale la plus produite au monde devant le maïs et le blé avec une production annuelle d’environ 500 millions de tonnes en équivalent usiné.

La moitié de cette production est couverte par la Chine et l’Inde, et 75% sont couverts par des pays d’Asie.

Figure 1: Consommation de riz dans le monde en 2018/2019
Source : Statista (2021)

La demande mondiale de riz augmente d’environ 5 millions de tonnes par an selon les estimations de la FAO.
C’est notamment en Afrique que la consommation annuelle de riz a connu la plus forte hausse (3,92 %), en comparaison de l’Asie (1,01 %). Sur les deux continents, la consommation de riz a dépassé la production.

Figure 2: Prévisions de croissance démographique en 2014
Source: ONU

Selon les estimations de l’IRD (Institut de Recherche pour le Développement), pour nourrir la population mondiale, la production de riz doit encore augmenter de 60 % en 30 ans. Cette donnée est particulièrement préoccupante au vu des importantes émissions de méthane et de protoxyde d’azote des rizières.

La rizière est une préoccupation climatique majeure

Pour comprendre l’importance des rizières dans les émissions de gaz à effet de serre mondiales, nous allons dans un premier temps nous préoccuper des différentes activités responsables de ces émissions.

Figure 3: Emissions de GES par activité
Source : Citepa, rapport Secten 2020

Aujourd’hui le domaine agricole est le second plus gros émetteur de gaz à effet de serre après le transport routier.

Intéressons-nous à la part des émissions mondiales de gaz à effet de serre qu’occupe le méthane :

Figure 4: Emissions de GES mondiales par gaz en 2010
Source: GIEC, 2014

Parmi les émissions mondiales de gaz à effet de serre en 2010, la part du méthane était évaluée à 16% sachant que le méthane à un pouvoir réchauffant 28 fois supérieur à celui du CO2.

En 2017, les activités d’origine anthropique étaient responsables à 60% des émissions mondiales de méthane contre 40% d’origine naturelle.

Figure 5: Emissions mondiales de méthane d’origine humaine
Source: CDIAC, 2011

Les rizières émettent 60 millions de tonnes de méthane (CH4) par an soit 1,4 milliards de tonnes équivalent CO2. Elles participent à 7% des émissions mondiales de méthane d’origine anthropique en 2010 selon le GIEC. Produire un kilo de riz revient à émettre 120 g de méthane.

On sait que 60% des 16% totaux de méthane compris dans les rejets de GES viennent d’activités anthropiques.
On peut observer sur le troisième graphique que la deuxième activité anthropique la plus productrice de méthane est la riziculture juste après le bétail. Il nous semble intéressant d’observer comment les rizières peuvent, à l’avenir, produire moins de méthane.

Principes de production du méthane dans les rizières

Une formation importante de méthane se produit par le manque d’oxygénation dans les sols constamment immergés. Pour comprendre la formation du méthane dans les rizières, il nous faut considérer deux bactéries.

Les bactéries méthanotrophes doivent vivre en condition aérobie (en contact avec une source d’oxygène). Elles consomment donc du méthane par un système de membranes internes au sein de laquelle une oxydoréduction contrôlée du méthane se produit.

La décomposition aérobie traduit la présence de dioxygène et la décomposition anaérobie traduit son absence.

Les bactéries méthanogènes émettent du méthane par leur respiration anaérobie. La disponibilité en carbone organique dans le sol va favoriser leur développement. La clé de l’enjeu pourrait donc consister à réfléchir aux moyens d’oxygénation de l’eau utilisée dans les rizières.

Voici la formule de méthanogenèse :

C6H12O6 –> 3CO2 + 3CH4

Le protoxyde d’azote quant à lui, est généré lorsque le sol est immergé puis asséché de façon intermittente.

Les différentes solutions


Figure 6: Phases de croissance du riz avec les quantités d’eau utilisées
Source: FAO

Plusieurs drainages ont lieu au cours de la culture du riz et certains acteurs scientifiques se questionnent quant à leur impact sur les émissions de méthane des rizières.

D’après des études de l’IRRI, utiliser deux fois le drainage au cours de la culture du riz permettrait de diminuer de 80% les émissions de méthane. Cette forte diminution serait principalement due à la consommation du méthane par des micro-organismes ainsi qu’à l’inhibition partielle de la production du CH4.

Il existe différentes solutions permettant de réduire ces émissions comme l’utilisation de canards.

Lorsque les canards sont déployés dans les rizières, les mouvements de leurs palmes oxygènent l’eau et influent sur la production de méthane. Cette oxygénation de l’eau favorise une décomposition aérobie au préjudice de la décomposition anaérobie. Les canards permettent également la suppression de nuisibles et d’adventices, ces dernières étant également responsables de la production du méthane.

L’utilisation d’une bactérie est une solution à évaluer également, il s’agit des bactéries « câbles ».

Ces bactéries permettent de maintenir la quantité de sulfate élevée réduisant ainsi l’activité des micro-organismes producteurs de méthane. Déverser du sulfate dans les rizières permet de réduire cette production de méthane mais l’utilisation de cette bactérie pourrait être plus judicieuse de fait de son origine naturelle.

Lors du drainage, il serait possible de récupérer l’eau dans des bassins équipés d’aérateurs et de filtres pour réinjecter une eau oxygénée et dépourvue de substances nuisibles.

Conclusion

Ces solutions présenteraient de réels impacts sur les émissions de méthane mais pourraient présenter également certains inconvénients comment l’utilisation supplémentaire d’énergies et d’infrastructures.

Il est important d’étudier plus en profondeur ces solutions afin de connaître les réels avantages et inconvénients pour pouvoir ensuite démocratiser de nouvelles façons de cultiver le riz, tout en maintenant de bons rendements.

Figure 7: Les solutions à étudier : canards, bactéries, fréquence et nombre de drainages, pesticides

Les émissions de gaz à effet de serre causées par la culture du riz sont importantes et le riz est majoritairement produit en Asie. Envisager des modes de consommation plus sains avec des circuits de distribution plus courts, en choisissant par exemple du riz provenant de France lorsqu’il est consommé en France. Aussi, il est possible de substituer le riz par d’autres céréales ou d’autres aliments ayant des propriétés nutritionnelles similaires.

Références

http://www.fao.org/3/y2778f/y2778f04.htm#TopOfPage

https://www.nature.com/articles/s41467-020-15812-w

https://www.insee.fr/fr/statistiques/2015759

http://www.fao.org/fileadmin/user_upload/spid/docs/Senegal/APRAO_Senegal_FicheTechniqueRiziculture.pdf

http://pierre-armand-roger.fr/publications/pdf/208_coursch4.pdf

https://www.ademe.fr/expertises/produire-autrement/production-agricole/chiffres-cles-observations/dossier/qualite-sols/sols-changement-climatique

https://www.connaissancedesenergies.org/gaz-effet-de-serre-dou-proviennent-les-emissions-de-methane-170104

https://www.sauvonsleclimat.org/fr/base-documentaire/riziculture-et-methane

Mobilité hydrogène : la France sur l’autoroute H2

Par Nicolas Gerhard, Quentin Guettaf, Vincent Merlo, Sacha Ponsart, Vincent Roy & Kévin Sattler, étudiants ESTA Belfort, 05/2021

Mots clés : #hydrogène #mobilité #france #automobile #climat #poidslourds

Apparue dans les années 1800 la technologie de la pile à combustible est arrivée quasiment en même temps que le moteur thermique, pourtant celle-ci est bien moins utilisée. En effet sa production et sa mise en service nécessitait plus de moyen et n’était pas souvent très rentable. Néanmoins avec les nouvelles technologies actuelles, un changement du parc automobile français à l’hydrogène, que ce soit pour l’automobile privé ou pour le transport de marchandises, pourrait être une solution pour pallier les inconvénients de la voiture électrique notamment en termes d’autonomie et ainsi réduire notre consommation d’énergie fossile et notre emprunte carbone.  Depuis plusieurs années, la France accélère sa révolution H2 et en fait un de ses objectifs majeurs de son plan de relance national. Sachant que les transports représentent le quart des émissions mondiales, la mobilité hydrogène sera-t-elle le futur de nos déplacements ? 

Application de l’hydrogène dans la mobilité

L’usage de l’hydrogène se place comme une piste majeure en vue de la réduction de l’empreinte carbone des transports. Les technologies en fonction des moyens de transport ne sont pas toutes avancées au même stade, en effet les recherches sur la mobilité terrestre sont les plus avancées avec deux grandes familles : d’un côté les véhicules légers (berlines et citadines), et de l’autre les véhicules lourds de transport de marchandises ou de personnes (camions, bus, trains…). 

En 2014, Toyota a été le premier constructeur à commercialiser la voiture à hydrogène suivi de près par Hyundai qui a proposé à son tour un SUV à hydrogène. Comme l’ensemble des véhicules à hydrogène, elle associe un réservoir rempli d’H2 à une pile à combustible qui va permettre de combiner l’hydrogène à l’oxygène de l’air pour produire de l’électricité. Leur commercialisation a été limitée à cause de leur coût (entre 50 000 et 80 000 €), la rareté des stations de recharge et la taille des réservoirs qui empiète sur l’habitacle. C’est pourquoi, de nombreux équipementiers ont investi dans le stockage de l’hydrogène pour apporter de meilleures solutions.

Figure 1 : Toyota, l’hydrogène au prix de l’hybride d’ici 10 ans
Source : CARADISIAC

Dans le transport de marchandises par camions, l’hydrogène pourrait, au cours du temps, remplacer le diesel. Le remplissage est rapide, l’autonomie est importante, le poids limité. Hyundai a déjà mis sur route ses premiers prototypes suivis de très près par Toyota, Volkswagen ou encore General Motors. 

Le train à hydrogène pourrait être une option alternative au diesel afin de circuler sur les lignes non-électrifiées. ALSTOM, a mis à disposition de l’Allemagne plusieurs prototypes de train à Hydrogène en automne 2018 : le Coradia Ilint. La Région Bourgogne Franche-Comté a également acheté en 2021, 3 trains à hydrogène à Alstom pour le transport de passagers. Leur mise en circulation est prévue pour 2023. Le fret ferroviaire à hydrogène est aussi un axe de développement majeur pour le constructeur français ALSTOM.

Figure 2 : Nouveau Cordia ILINT d’ALSTOM
Source : ALSTOM

En France, une ligne « 100% hydrogène » est déjà en service à Pau, et ce depuis décembre 2019. Des bus à hydrogène circulent également à Lens et Versailles. La liste des villes qui s’intéressent à cette énergie pour les transports en commun s’agrandit de plus en plus. 

Le secteur aérien mise beaucoup sur l’Hydrogène pour limiter ses émissions de gaz à effet de serre. Pour le moment, deux options sont à l’étude : la première vise à utiliser l’hydrogène directement comme carburant dans le réacteur et la seconde est de produire un carburant d’aviation durable. L’avantage est que la combustion de l’hydrogène ne dégage que de la vapeur d’eau mais plusieurs barrières technologiques se posent à l’heure actuelle. 

La France a mis sur la table 1.5 milliards d’euros pour arriver à fabriquer un « avion vert » d’ici à 2030. Bien évidemment, les questions de sécurité sont plus importantes pour l’aviation et le naval même si des cargos à hydrogène sont prévus pour les années futures, ainsi que des bateaux de plaisance créés sur commande par Hynova Yachts depuis le 1er octobre 2020.

Figure 3 : Le concept d’aile volante à propulsion hydrogène présenté par Airbus
Source : Challenges

Les moyens de production

De nos jours, 95% de l’hydrogène est issu d’énergies fossiles et de bois. On retrouve de l’hydrogène en abondance sur Terre, mais il reste très peu présent à l’état naturel. Il faut pour cela l’extraire d’autres composés organiques accessibles plus facilement comme le méthane (CH4) ou l’eau (H2O) en rompant les liaisons présentes entre eux. Pour ce faire, de nombreuses réactions chimiques dans des conditions bien spécifiques sont nécessaires. Il existe actuellement trois méthodes de production : 

La première appelée « Reformage » consiste à faire réagir du méthane avec de la vapeur d’eau pour obtenir un gaz de synthèse appelé syngas (=CO +3H2) contenant de l’hydrogène.

Formule vaporeformage = CH4(g) + H2O(g) = CO(g) + 3H2(g)

Sous l’action de la vapeur d’eau et de la chaleur, les atomes carbonés (C) du méthane (CH4) se séparent et se réarrangent pour obtenir d’un côté du dihydrogène (H2), et de l’autre du monoxyde de carbone (CO). Cette technique est utilisée en grande majorité dans la production industrielle et permet déjà de réduire de plus de 30% les émissions de gaz à effet de serre par rapport à une flotte de véhicules classiques. 

Figure 4 : Emission de CO2 de différents véhicules
Source : Kévin SATTLER

La figure 4 démontre que l’hydrogène est une source d’énergie bien plus écologique que celle que nous utilisons actuellement. Mais pour que l’hydrogène se range du côté des énergies vertes, il faut impérativement que sa production soit la plus propre possible. De cette façon, le CO2 émis lors du processus de reformage est de plus en plus souvent capturé et réutilisé ; réduisant davantage l’impact de la production en termes de gaz à effet de serre, au dépend d’un coût qui s’en retrouve fortement augmenté. 

La seconde méthode, appelée la « gazéification », consiste à bruler à haute température (environ 1200°C) du charbon ou de la biomasse de seconde génération, transformant ainsi un de ces composés solides en gaz riche en hydrogène. Si le bois (via le charbon de bois) est l’élément le plus concerné, des déchets végétaux seront également convenables. Cette méthode reprend le principe du reformage, mais elle a la particularité d’utiliser des biogaz, permettant ainsi de passer d’un gaz issu des énergies fossiles à un gaz issu de la décomposition des déchets. Cette méthode utilise des énergies renouvelables permettant d’améliorer le bilan carbone de la production.

La troisième et dernière méthode, nommée « l’électrolyse de l’eau », est une autre manière d’obtenir de l’hydrogène décarboné. Elle consiste à décomposer l’eau à l’aide d’un courant électrique pour obtenir du dioxygène (O2) d’un côté et du dihydrogène (H2) de l’autre. Ce procédé est intéressant car il permet d’obtenir assez facilement un hydrogène pur à condition d’utiliser de l’électricité « verte », mais son coût est environ 4 fois supérieur à celui du principe de reformage. Cette méthode ne représente que 1% de l’électrolyse produite en France, mais des études sont menées pour diminuer les coûts de production. A titre de comparaison pour produire l’ensemble de l’hydrogène requis pour alimenter l’ensemble du parc automobile français en hydrogène issus d’énergie verte il faudrait plus de 1 750 000 km² de panneaux solaires. Dans le même registre, l’on devrait installer 62 200 éoliennes terrestres ou plus de 18 600 éoliennes offshores pour assurer l’ensemble de la production d’hydrogène vert nécessaire pour tout le parc automobile en France.

D’autres méthodes comme la photosynthèse par l’utilisation d’algues marines ou encore l’extraction de l’hydrogène du sol existent, mais ne sont pas industrialisées pour le moment.

La place de la France

La France a fait partie des premiers pays à avoir identifier tout le potentiel de la molécule H2 et les opportunités que l’hydrogène présente pour réduire les émissions de gaz à effet de serre.  

La stratégie de la France pour le développement de la filière hydrogène est un axe majoritaire et prioritaire d’investissement. En effet, le gouvernement a débloqué 7 milliards d’euros, dans le cadre du plan France Relance, pour développer cette filière et se placer comme un acteur mondial dans l’hydrogène d’ici 2030.  

Les trois principales priorités de cette stratégie sont de : 

  1. Décarboner l’industrie et faire émerger une filière française autour de l’électrolyse : la France dispose d’industriels très prometteurs et se fixe un objectif de 6.5 GW d’électrolyseurs installés à l’horizon 2030. 
  2. Développer une mobilité lourde en hydrogène décarboné : L’hydrogène s’adapte à la mobilité lourde avec une capacité de stockage de l’ordre de celle des batteries électriques. Il s’adapte également aux fortes motrices et à l’inverse des véhicules électriques, l’autonomie est plus longue. L’objectif final étant la décarbonation des mobilités « lourdes ».
  3. Apporter son soutien à la recherche, l’innovation et le développement de compétences pour les usages de demain : la France propose de nombreux outils et se place au côté des industriels pour accélérer la R&D en hydrogène et renforcer sa place de leader à l’international.  
Figure 5 : France Relance
Source : économie.gouv.fr

Cela fait déjà trois années que le soutien de l’état Français est très important et décisif. Le Programme d’Investissement Avenir a permis de mobiliser 110 millions pour soutenir la mise en œuvre de démonstrateurs. L’Agence Nationale de la Recherche a également apporté son soutien en mobilisant, elle aussi, 110 millions d’euros au cours des 10 dernières années. L’ADEME a apporté à son tour 80 millions d’euros pour la mobilité hydrogène. BPI France et la banque des territoires sont aussi des relais majeurs et des facilitateurs pour accélérer les projets d’innovation et de développement en matière d’hydrogène.  

L’ambition du gouvernement Français est clairement affirmée, se positionner comme le leader sur les technologies de l’Hydrogène. Une étude réalisée par le conseil Mondial de l’hydrogène a permis d’affirmer l’importance de la France dans cette filière, elle se place dans le trio de tête dans la stratégie hydrogène au côté de l’Allemagne, de la Chine et du Japon. 

À l’échelle du Nord Franche-Comté, un réel écosystème est en train de se construire autour de l’hydrogène. Les industriels, les laboratoires, les collectivités, les universitaires avancent main dans la main et de réelles synergies se créent entre tous les acteurs pour faire de ce territoire, le centre d’excellence mondial en matière d’hydrogène.  

En ce qui concerne les bus à Hydrogène, ceux-ci devraient apparaitre dans les prochains mois sur les routes de la cité du Lion. L’ADEME subventionne OPTYMO pour la mise en place d’un parc de 7 bus fonctionnant à l’hydrogène et rechargeables dans une future station hydrogène construite à Montbéliard. Pour les véhicules de maintenance, l’entreprise GAUSSIN a fait la présentation d’une flotte de véhicules fonctionnant à l’hydrogène notamment pour des applications portuaires et logistiques. Tout autant prometteuse, la société belfortaine Avion MAUBOUSSIN s’est lancée dans le développement d’un système hybride à hydrogène destiné aux avions assurant des liaisons interurbaines.  

Sans oublier l’acteur incontournable FAURECIA qui a décidé d’installer son centre de recherches sur les réservoirs hydrogène et une ligne de production dans le Doubs.

Figure 6 : Système de stockage à hydrogène fabriqué chez FAURECIA, Bavans (25)
Source : Site officiel de FAURECIA

Les avantages et les limites de l’hydrogène

L’hydrogène peut être une solution viable et durable pour l’avenir mais malgré ses avantages cette solution a des limites à l’état actuel. Pour commencer même si lors de son utilisation il n’entraîne que le rejet de vapeur d’eau, évitant ainsi tout production de gaz carbonés comme le monoxyde de carbone (CO) ou encore le dioxyde de carbone (CO2), gaz en grande partie responsable du dérèglement climatique, il faut considérer son coût de production.  

En effet l’hydrogène ne pourra être considéré comme une énergie verte que lorsque sa fabrication sera entièrement issue d’autres énergies renouvelables notamment pour le processus par électrolyse de l’eau qui serait le plus propre et renouvelables. Malheureusement cette technique nécessite des améliorations puisque qu’elle utilise plus d’électricité que l’hydrogène n’en produit lors de son utilisation dans la pile à combustible.

Un autre avantage que présente l’hydrogène est le fait que ce n’est pas une énergie fossile comme le pétrole ou le gaz du fait de sa présence dans l’univers. Bien qu’il ne soit que très peu présent à l’état naturel sur Terre, sa production à partir d’autres sources comme l’eau, les hydrocarbures et autres matières organiques en fait une énergie renouvelable. 

Pour ce qui est de son utilisation automobile l’hydrogène pourrait être la meilleure alternative pour remplacer l’essence et les véhicules électriques actuels. D’une part les rendements de l’hydrogène sont presque trois fois supérieurs à ceux de l’essence. En effet, 1 Kg de dihydrogène permet de produire autant d’énergie que 2,75 Kg d’essence. Et d’autres part pour ce qui est des véhicules électriques à batterie conventionnelle, l’utilisation d’une pile à combustible (ou plus précisément une pile à hydrogène) permet une plus grande autonomie ainsi qu’une meilleure transition puisque son stockage et son utilisation, semblable à un carburant comme l’essence, permettrait de conserver le parc de station-service en France. Avec des modifications pour accueillir des pompes à hydrogène l’utilisation de cette énergie pourrait s’assimiler à faire le plein d’un véhicule classique et ne représenterait pas la barrière psychologique qu’est le chargement long d’un véhicule électrique classique. 

Malgré cela l’hydrogène reste un gaz très inflammable et explosif. D’ailleurs plus l’hydrogène (combustible) et le dioxygène (comburant) se trouvent dans les bonnes proportions pour être efficace, (deux molécules de dihydrogène pour une molécule de dioxygène) plus cette explosion est intense ce qui limite encore une fois son déploiement. Une solution serait des réservoirs de dihydrogène assez étanches pour éviter toute fuite, bien qu’en cas d’accident, ceux-ci devraient laisser s’échapper rapidement le gaz pour éviter tout risque d’explosion.  

Enfin pour améliorer la rentabilité de la pile à combustible il est nécessaire d’augmenter sa durée de vie de quelques milliers d’heures, l’objectif actuel serait de mener cette durée de vie à un minimum de 20 000 heures. Mais il faudrait aussi modifier la composition de la pile à hydrogène qui contient du platine agissant comme un catalyseur mais c’est un métal rare et cher, limitant encore une fois un déploiement industriel et bon marché de cette technologie. Une fois toutes ces limites franchies les véhicules pourront représenter une solution viable pour notre avenir. 

Que ce soit à l’échelle locale et nationale, la France met toutes les chances de son côté pour se placer en tant que leader en termes de mobilité hydrogène. De réelles synergies se créent pour accélérer la transition énergétique et écologique des territoires et faire de la révolution H2 un vecteur de développement stratégique. Bien que les obstacles technologiques et économiques restent importants, la France avance à grand pas dans le développement de cette nouvelle technologie.  

Références

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Poncin, J.L., (2020). Le premier yacht à hydrogène dévoilé à Monaco [en ligne]. H2 mobile. [Consulté le 01 Avril 2021]. Disponible via: https://www.h2-mobile.fr/actus/premier-yacht-hydrogene-devoile-monaco/

La revalorisation de matière plastique recyclée dans nos processus industriels

Par Maxime Fixaris, Julie Vivant, Maxence Lamaze, Valentin Picard, Léo Suzon & Timothée Cambon, étudiant.e.s ESTA Belfort, 05/2021

Mots clés : #matières plastiques recyclées #revalorisation des déchets #filière du recyclage #pollution plastique

Entre 1950 et 2017, 9.2 milliards de tonnes de plastiques ont été produites dans le monde. Le plastique est principalement utilisé pour fabriquer des produits à usage unique et des emballages. Aujourd’hui, à peine 10% de ces matières ont été recyclées et la durée de vie d’un produit en plastique est seulement d’un mois.

Il y a donc un réel enjeu pour l’ensemble de cette filière. Dans cet article, nous vérifions la viabilité de cette pratique tant sur un plan écologique, économique qu’énergétique. Nous traiterons aussi l’aspect législatif et l’implication des industriels à cette pratique relativement nouvelle.

L’impact de la pollution plastique sur l’environnement

On le trouve dans nos emballages, nos textiles, nos véhicules ou encore dans nos appareils électroniques : le plastique nous entoure. Sa production mondiale est passée de moins de 100 millions de tonnes en 1980 à plus de 450 millions de tonnes en 2019, soit un taux d’évolution de 350% en 40 ans.

Malheureusement, cette augmentation considérable de production de plastique engendre de nombreux effets néfastes sur l’Homme et son habitat naturel : la Terre.

En effet, une étude menée par la WWF démontre qu’en 2016, sur les 310 millions de tonnes de déchets plastiques générées, plus d’un tiers a fini dans la nature.

Particulièrement touchés, les océans et nos mers sont devenues de véritables décharges à plastique, impactant l’entièreté de l’écosystème. On estime qu’environ chaque année 8 millions de tonnes de déchets plastiques arrivent de l’intérieur des terres vers nos océans et qu’à certains endroits du globe le plastique représente jusqu’à 95% des déchets marins.

La particularité du plastique dans ces déchets marins est sa fragmentation en microparticules sous l’effet des UV provenant du soleil et de l’activité bactérienne. À l’heure d’aujourd’hui ce ne sont pas moins de 5000 milliards de particules plastiques qui  composent nos océans. Pour la plupart, ces nanoparticules s’échouent sur les côtes et ne bénéficient pas d’un traitement adapté. Selon plusieurs spécialistes, ces nanoparticules pourraient également s’évaporer dans l’air, puis retomberaient sous forme de gouttelettes et seraient ainsi ingérées de façon hebdomadaire.

Un autre des ravages que provoque le plastique dans les océans est la mort de mammifères via l’indigestion de ceux-ci. Selon le spécialiste Jean-François Ghiglione (Directeur de recherche CNRS au laboratoire d’océanographie microbienne de Banyuls), plus de 1,4 million d’oiseaux meurent et plus de 14 milles mammifères par an.

Malheureusement cette pollution aux microplastiques affecte également tous les écosystèmes terrestres. Moins largement étudiés, ceux-ci restent pourtant une part très importante de la pollution globale. Ce sont majoritairement nos sols qui contiennent ces particules de plastiques, ces mêmes sols qui permettront une agriculture massive et mondiale. Au même titre que pour les animaux marins et terrestres, c’est toute la biodiversité qui est impactée.

Selon une étude publiée dans nature, on peut trouver dans toute la chaîne alimentaire terrestre, des traces de microplastiques.

Tout dernièrement, une analyse réalisée sur une carotte de glace a révélé la présence de 96 particules de microplastiques provenant de 14 types de polymères différents dans les glaces de l’Antarctique. Jusqu’ici considéré comme un terrain vierge et où l’impact de la pollution n’avait pas encore frappé, les résultats du prélèvement d’une équipe de l’université de Tasmanie en Australie a fini par semer le doute. Y’aurait-il encore un endroit sur terre où l’on puisse ne pas trouver de plastique ?

La perception du recyclage par les industriels

Vers les années 1950, la découverte de ce nouveau matériau a poussé les industriels à exploiter au maximum cette nouvelle ressource. En effet, la production annuelle globale de plastique est passée à ses débuts de 2.3 millions de tonnes, à 359 millions de tonnes en 2018. Des estimations ont été faites et montrent que ces chiffres continueront à augmenter dans les années à venir.

Figure 1: Evolution de la production mondiale d’emballages plastiques exprimée en tonnes

Quelques décennies plus tard, des études (Cf. références, partie 2) prouvent l’impact néfaste que peut avoir cette nouvelle matière première sur l’environnement. Les plus grandes entreprises multinationales étant également les plus gros producteurs de déchets plastiques, ceux-ci décident de s’engager à réduire leur impact sur cette pollution.

Figure 2: Production annuelle d’emballages plastiques exprimée en tonnes

Prenons l’exemple de Coca-Cola, dans les années 1990, celui-ci s’était fixé comme objectif de fabriquer des bouteilles avec au moins 25% de plastique recyclé. Aujourd’hui, ces mêmes bouteilles revendiquées plus “green” en contiennent toujours 10%.

La fondation Changing Markets, a mis en lumière ces “fausses promesses” des industriels concernant la valorisation et recyclage des déchets plastiques via une enquête. Les lobbys du plastique sont également pointés du doigt par l’association. Ceux-ci utiliseraient la crise sanitaire du Covid-19 comme excuse pour promouvoir leurs produits. Ils vont en effet mener des études douteuses pour jeter le doute sur la réutilisation de ce matériau, renverser la tendance de la consigne et les interdictions de plastiques à usage unique.

On observe alors que les plus gros pollueurs mettent en place des “stratégies” pour “retarder, éloigner et détourner” toute législation en leur défaveur ; les coûts de recyclage étant trop élevés.

Cependant, grâce aux différentes réglementations liées à la valorisation et au recyclage des déchets plastiques, les industriels sont tenus de trouver des alternatives plus vertes au risque de recevoir des pénalités. En France, chaque entreprise de plus de 20 salariés ou administration produisant des déchets doit légalement réaliser un tri et une collecte à la source. Autrement dit, elle est tenue d’avoir en son sein un système de tri organisé en vue d’une collecte “multi-déchets” : bois, papier, plastique, verre et métal.

Figure 3 : Traitement des déchets plastiques en Europe

En Europe, on observe une avancée dans le traitement des déchets plastiques ; environ 70% sont recyclés ou incinérés permettant de profiter du potentiel énergétique de ces plastiques et ainsi générer de l’électricité. On remarque que les 30% restants sont simplement entreposés en décharge. Des objectifs à atteindre ont été fixés : recycler 50% des déchets plastiques en 2025 et 55% en 2030.

Figure 4 : Production de déchets plastiques en Europe

Pour aboutir à ces objectifs, les grosses firmes européennes devront faire la part des choses entre le gain de rentabilité et la préservation de planète. Il est également nécessaire de développer des technologies de recyclage ou de valorisation des déchets efficaces, non polluantes, adaptées à différents types de plastiques et à des coûts réduits.

L’énergie consommée par la filière du recyclage

La revalorisation des matières plastiques est un vrai enjeu sur lequel travaillent de plus en plus d’industriels. Outre l’aspect écologique qui nous a été longuement répété, nous sommes en droit de nous demander si ce recyclage est réellement durable d’un point de vue énergétique. En effet, on oublie souvent l’aspect énergétique dans la grande équation de la revalorisation de nos déchets. Alors quand on sait qu’il faut collecter, acheminer, trier, traiter, réexpédier et reconditionner les produits plastiques, peut-on réellement parler de modèle durable et écologique ? C’est la question à laquelle nous essayons de répondre dans cette partie.

Il existe actuellement deux types de plastiques qui sont recyclés : le Polytéréphtalate d’éthylène (PET ou PETE) et le polyéthylène haute densité (PEHD). Le PET est très largement utilisé dans l’industrie et notamment dans la fabrication des bouteilles plastiques (bien que certains le considèrent comme toxique). Quant au PEHD, il présente une très bonne résistance aux différentes contraintes mécaniques d’où son utilisation pour produire des canoës-kayaks, des bidons d’huile moteur, des bouteilles de lait, etc… Focalisons-nous sur une bouteille en plastique PET d’un litre. Pour la produire, il faut en moyenne 2 litres d’eau, 100 mL de pétrole, 42 litres de gaz et 80 grammes de charbon. Ainsi, nous constatons qu’il faut 280kW/h pour fabriquer la bouteille à partir des composés pétrochimiques mentionnés ci-dessus.

Figure 5: Quantité d’énergie pour fabriquer une bouteille en plastique

D’après une étude menée en 2017 par l’ADEME et la FEDEREC, nous avons pu établir le tableau suivant et déterminer qu’il faut 1000 fois moins d’énergie pour produire une bouteille 100% recyclée.

Figure 6: Quantité d’énergie pour fabriquer une bouteille en plastique recyclé

Alors, oui, sur le papier le recyclage apparaît comme la solution à nos problèmes de ressources pétrochimiques finies. Le problème c’est que le recyclage dégrade les différentes propriétés du PET. Pire, l’autorité européenne de sécurité des aliments a statué que la santé des consommateurs n’est pas remise en cause si le PET est recyclé seulement une fois…

Face à ce constat, nous sommes obligés de nous demander si la revalorisation des matières plastiques n’est pas un moindre mal qui ne fait que repousser l’inévitable ?

L’impact de la revalorisation des déchets plastiques sur notre économie

Il n’y a pas qu’un seul intérêt à recycler ses déchets, la plupart des matières qui seront revalorisées seront ensuite réintroduites dans le processus industriel. Ces matières usagées utiles peuvent donc être vendues à des grossistes.

En 2015, les matières plastiques recyclables étaient reprises à environ 250€ la tonne de déchets. Le prix de ces matières recyclables est en hausse depuis, et sont désormais aux alentours de 1000€ la tonne de matière.

Le décret n° 2021-254 du 9 mars 2021 qui vise à obliger l’utilisation de matière recyclées dans la fabrication d’articles, va obliger les entreprises à utiliser cette nouvelle matière. Celle-ci étant produite en moins grande quantité que la matière première “neuve”.

On peut facilement projeter encore une hausse du prix de rachat de ces matières dans le futur.

Évidemment, le modèle économique ne doit pas être basé sur la revente de déchets pour les industries l’utilisant comme matière première, mais en plus de faire un geste solidaire, cela permet, si l’entreprise dispose de matière à recycler en grande quantité, d’avoir une nouvelle entrée d’argent.

Cependant les entreprises produisant cette nouvelle matière première vont être de plus en plus sollicitées, elles vont donc devoir trouver davantage de déchets à revaloriser pour pouvoir produire suffisamment.

Outre la question du gain économique à la revente de ces matériaux, ceux-ci sont tout aussi rentables à être utilisés.Notamment au niveau de l’économie circulaire. Cette économie, au lieu d’être linéaire, qui prévaut : extraire, fabriquer, consommer, jeter; l’économie circulaire vise à intégrer une exigence écologique à tous les niveaux, de la conception, en passant par la production, jusqu’au recyclage.

Figure 7 : Schéma Economie Circulaire

Le développement de l’économie circulaire permet de créer de nouveaux emplois sur un territoire, ainsi que de nouvelles activités, principalement dans le domaine de l’éco-conception.

L’économie circulaire permet également de sécuriser les approvisionnements. Elle permet de s’approvisionner en ressources naturelles de plus en plus rares, de répondre à de nouveaux modes de consommation et de réduire les coûts.

Face à l’augmentation des besoins en ressources premières de la population, et pour faire face à la raréfaction de celles-ci, certaines entreprises sécurisent leur approvisionnement en recyclant leurs déchets, en collectant de nouveaux, et en les revalorisant.

Et si vous participiez à ce challenge national ? 

Cette dernière décennie, nous avons réellement pris conscience de l’impact environnemental de notre consommation à outrance des plastiques. En particuliers ceux à usage unique.

Pour tenter d’endiguer ce phénomène d’ampleur, la France à mis en place la loi anti-gaspillage pour une économie circulaire visant à réduire l’utilisation du plastique jetable et à favoriser le développement d’emballages réutilisables ou recyclés.

Elle s’est également fixé pour objectif de réduire de 50 % la production de bouteilles en plastique à usage unique d’ici à 2030.

Pour mutualiser les efforts dans la lutte contre la pollution plastique, la France et 13 pays européens et une cinquantaine d’entreprises du secteur se sont engagés en signant le “Pacte plastique européen”.

Cet engagement vise à réduire leurs déchets plastiques, à utiliser moins de plastique dans leurs processus de fabrication, à améliorer leurs processus de recyclage ainsi que le réemplois de ces matières.

Cet engagement aussi bien public que privé sur l’ensemble de la chaîne de valeur industrielle démontre une réelle ambition commune : atteindre une économie circulaire et sobre au niveau européen.

Les quatre engagements principaux des signataires du Pacte d’ici 2025 sont les suivants :

  1. Réutilisation et recyclabilité : rendre tous les emballages plastiques et les produits en plastique à usage unique réutilisables et recyclables d’ici 2025.
  2. Utilisation responsable des plastiques : réduire les produits et emballages plastiques vierges d’au moins 20 % (en poids) d’ici 2025 par rapport à 2017, la moitié (10%) de cette réduction provenant d’une réduction absolue des plastiques.
  3. Augmenter le niveau de collecte, tri et capacité de recyclage de 25% d’ici 2025.
  4. Atteindre une incorporation de plastiques recyclés d’une moyenne d’au moins 30% de plastiques recyclés (en poids) dans chaque nouveau produit conçu.

Les moyens pour parvenir à ces objectifs sont encore insuffisants. La concurrence économique au sein du secteur de la plasturgie rend les matières plastiques recyclées trop peu attractives …

De plus, la crise sanitaire due au COVID-19 est venue fragiliser ce secteur qui peinait à se développer. En effet, cette crise a creusé l’écart de compétitivité entre les matières recyclées et les résines plastiques vierges.

Et ce plus particulièrement au sein de la chaîne de valeur et celui du maillon du recyclage des plastiques qui impact directement les recycleurs et régénérateurs de plastiques.

Pour permettre à la France d’atteindre ces objectifs, le gouvernement a mis en place un ingénieux système d’aide au financement et d’appel à projets pour relancer l’activité économique du secteur.

Dans le cadre du plan France Relance et de la loi anti-gaspillage pour une économie circulaire, le ministère de la Transition écologique et l’ADEME annoncent un nouvel appel à projets ORPLAST : Objectif Recyclage PLASTiques.

Il vise à soutenir financièrement les activités économiques permettant la réintégration de matières plastiques recyclées au sein des PME utilisatrices de matières plastiques, qu’elles soient productrices ou transformatrices de matières.

Cette aide servira principalement à prendre en compte les financements d’adaptations techniques des processus industriels existants, et ainsi intégrer plus de matières plastiques recyclées au sein des chaînes de production de nos industries.    

Cette dynamique devrait permettre à la France de consolider dès maintenant sa position dans le secteur qui ne cessera de prendre de l’ampleur dans les décennies à venir.

Vous pouvez retrouver toutes les informations concernant ces aides au financement et appel à projet sur le site internet de l’ADEME.

Références

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Et si tous les besoins mondiaux d’électricité étaient fournis par le Sahara ?

Par Arno Cicutta & Antoine Ruesz, étudiants ESTA Belfort, 03/2021

Mots clés : #énergies renouvelables #panneaux solaires #Sahara

Afin de répondre aux besoins mondiaux en énergie, plusieurs pays décident de mettre en place une transition énergétique. Cette transition doit permettre d’atteindre des objectifs énergétiques décisifs pour le futur de notre planète, il faut absolument réduire nos consommations d’énergies et nos émissions de co2. En effet, la consommation mondiale ne cesse d’augmenter et nos réserves d’énergies, au contraire, ne cessent de diminuer. En additionnant à cela une forte croissance de la population mondiale, il est urgent d’agir en matière d’énergie et de se remettre en question.

Les énergies renouvelables sont donc le pilier de cette transition énergétique. Cependant la part de production d’énergies renouvelables ne représente qu’une petite partie du « mix énergétique » d’environ 25%.

L’énergie solaire qui est l’énergie renouvelable la mieux connue et la plus utilisée à différentes échelles, pourrait être utilisée dans des projets innovants pouvant répondre aux problématiques citées ci-dessus.

Un des projets qui pourrait voir le jour dans un futur proche consisterait en le fait d’utiliser le désert du Sahara comme zone de production de masse d’électricité à l’aide de panneaux solaires. 

Pourquoi les énergies renouvelables ont-elle du mal à se développer?

En 2017, la demande mondiale d’énergie était de 18 térawatts. La production mondiale d’électricité en 2017 était issue à environ 64% des combustibles fossiles, à environ 10% du nucléaire et à environ 26% des énergies renouvelables. Parmi ces 26% de production issue des énergies renouvelables, 16,2% proviennent d’hydroélectricité, 4,8% proviennent de l’éolien, 2,1% proviennent du solaire, 1,9% de la biomasse et 0,3% de la géothermie. Le solaire ne représente que 2,1% ! Nous pouvons nous demander pourquoi nous n’utilisons pas plus l’énergie solaire, et de manière générale les énergies renouvelables dans notre « mix énergétique » ?

Figure 1. Evolution de la production mondiale d’électricité par source 2016-2017, Connaissance des Énergies d’après AIE.

La principale raison de cette faible production s’explique par deux facteurs :

D’une part les énergies renouvelables sont des énergies à intermittence et d’autre part le stockage de l’électricité fait face à des problèmes technologiques latents.

En effet, personne ne peut gérer le soleil ou le vent, et ces aléas météorologiques se traduisent par une production d’électricité extrêmement variable. Cet aspect de la production est un gros problème pour l’utilisation de l’électricité.

Le réseau électrique doit être équilibré entre l’offre et la demande de manière constante pour pouvoir assurer une fréquence constante à 50Hz (Le stockage de l’électricité, Article de la conscience des étudiants). Pour pouvoir assurer un équilibre il est important de suivre l’évolution des consommations d’électricité pour pouvoir ajuster la production. C’est là que les énergies renouvelables qui sont confrontées à une forte intermittence pose des problèmes. Il est très difficile d’ajuster leur production d’électricité.

On pourrait se dire qu’il suffit de stocker l’énergie produite en surplus, puis de l’envoyer dans le réseau électrique lorsque la consommation augmente. Mais là encore on est confronté à un problème… D’un point de vue technologique, nous ne sommes pas capables de stocker l’électricité à l’échelle de la consommation mondiale.

Pourquoi le désert du Sahara pour les panneaux solaires?

Le désert du Sahara représente un énorme potentiel pour les panneaux solaires. En effet c’est le désert le plus grand du monde avec une superficie d’environ 9 millions de km². De plus, c’est l’un des endroits les plus chaud et les plus ensoleillé de la planète ! Ces deux atouts géographiques et climatiques permettent l’installation d’un gigantesque parc solaire, parmi les plus performant en termes de production !

D’après une étude menée par l’Université du Maryland on estime que seulement ¼ de la surface serait nécessaire à une production répondant aux besoins mondiaux d’électricité. Ils estiment que ces énormes parcs solaires pourraient permettre de produire 82 térawatts d’électricité.

De plus le désert du Sahara offre d’autres avantages. Etant constitué principalement de sable, il serait facile et utile d’extraire ce sable pour en faire du silicium qui est le matériau utilisé par les panneaux solaires pour créer de l’électricité.

Enfin, ce projet trouve tout son sens dans le fait que cette zone de la planète est fortement ensoleillée presque toute la journée et tous les jours de l’année. L’intermittence est donc beaucoup moins présente et impact donc beaucoup moins la production ! En effet, avec des panneaux solaires qui produiront de l’électricité de manière constante, il sera beaucoup plus facile d’ajuster les productions en fonction des consommations. Cela pourrait se faire par le biais de volets roulants qui diminueraient la production lorsqu’il est nécessaire de le faire ou au contraire de l’augmenter.

On pourrait donc construire un nouveau réseau électrique véhiculant une production d’électricité faite à partir d’énergies renouvelables, tout en étant équilibré entre l’offre et la demande.

Des projets ont déjà vu le jour notamment au Maroc où de grandes fermes solaires ont été installées (fig.2), utilisant différentes techniques de production pour pouvoir les analyser et à termes choisir les techniques les plus performantes pour des projets futurs.

Depuis que le Maroc n’est plus producteur de pétrole, il importe 94 % de son énergie. Grâce à ce projet, le désert sera la première source d’énergie du pays et cela pourra permettre au Maroc d’être autosuffisant et de réduire ses émissions de carbone.

Une avancée écologique considérable…

Figure 2. Maroc, Centrales solaires d’Ouarzazate

Les impacts sur l’environnement, la faune et la flore

Installer autant de panneaux solaires dans le désert pourrait certainement subvenir aux besoins de l’humanité, mais quel serait l’impact sur la faune et la flore ?

Dans un premier temps il faut comprendre l’effet que va créer l’installation de ces panneaux solaires. Le sable du désert est de couleur clair et reflète donc beaucoup la lumière du soleil, ce qui le maintien à une température suffisamment basse pour servir d’abris à une multitude d’espèces. Installer autant de panneaux conduirait à deux phénomènes : le premier consisterait au réchauffement du sable. Les panneaux solaires sont plus sombres que le sable et empêchent une partie de l’énergie solaire d’être reflété vers le ciel. (4-5)

Le sol va donc prendre en température et cela pourrait avoir un impact sur des espèces d’animaux ou de végétaux pour qui le sable fonctionne comme une protection. Dans un second temps, cette augmentation de la température du sol pourrait provoquer l’apparition de pluie jusqu’alors très rares dans cette région.

Ce phénomène est dû au fait que, le sol étant plus chaud, il va également relâcher de l’air plus chaud, et cet air va alors se mélanger avec de l’air plus froid présent dans le ciel et créer de la condensation. (4-5) La condensation va permettre des précipitations et donc, l’arrivée de la pluie.

Le fait de créer des précipitations va permettre d’améliorer les conditions climatiques du désert. Elle va permettre une meilleure diversification des végétaux, une plus grande prolifération qui va aussi créer un environnement plus propice à d’autres espèces qui n’en avaient pas la possibilité avant. Certaines espèces qui utilisaient le sable à leur avantage, comme la vipère du désert, qui en porte la couleur pour mieux se camoufler, vont devoir s’adapter à un nouvel environnement, se déplacer vers une autre partie du désert au risque de disparaître.

Néanmoins ces précipitations profiteraient à beaucoup plus d’espèces et les impacts sur le climat régional serrait plus bénéfique que nuisible. La végétation pourrait évoluer de 20% dans les zones d’installations. (6)

On remarque (fig.1) que des changements climatiques, représentés par Δ (en Kelvin ou millimètres de précipitations par jour), vont directement impacter les zones couvertes par des panneaux solaires, représentés en gris.

Figure 3: Impacts des parcs solaires au Sahara sur la température moyenne de l’air à proximité de la surface (kelvin) et les précipitations (millimètres par jour).
Source : Yan Li et al., (2018). Climate model shows large-scale wind and solar farms in the Sahara increase rain and vegetation, consulté en 2021.

La question de l’éthique

Le fait d’installer autant de panneaux solaires sur un continent comme l’Afrique constitue un réel défi socio-économique. En effet, en raison de la situation actuelle du continent, il faudrait se poser la question de la légitimité de cette énergie. Réussir à éviter des conflits qui se sont déjà répétées par le passé et qui rendraient la situation encore plus complexe qu’elle ne l’est déjà. Si des étrangers venaient à financer ces installations sur un pays qui ne leur appartient pas, il faudrait réussir à trouver une juste répartition de l’énergie. Les pays aux alentours, en voie de développement, doivent pouvoir en profiter pour accélérer ce développement et ne pas se contenter de prendre la totalité de cette énergie pour la stocker et continuer à maintenir les prix des marchés occidentaux. Un tel projet avec un aussi gros enjeu environnemental ne doit pas entraîner de conflits politiques. Si cela venait à arriver, il serait facile pour les pays voisins de venir détruire les installations mises en place, à moins d’installer une surveillance en continue ce qui rendrait le projet beaucoup plus complexe (7). Si tous les pays en profitent à part égale, cela pourrait être bénéfique pour tout le monde en plus de réduire considérablement les émissions CO2. De plus, le transport de l’électricité en Europe engendrerait beaucoup de pertes en termes de rendements, et les pays voisin ne possèdent pas forcément des infrastructures viables, permettant un bon acheminement de l’électricité. (7)

Pour conclure, il s’agit ici d’un projet d’une envergure colossale et les plus gros obstacles à sa réalisation résident dans les conflits qu’il pourrait engendrer, autant sur le plan social qu’environnemental. Il est important cependant de se rendre compte que, technologiquement, nous pourrions répondre aux besoins en électricité de la planète et se débarrasser progressivement des énergies fossiles.

Références

Louis lebrun & Adrien marion. (2020). Le stockage de l’électricité, La conscience des étudiants, [en ligne]. [Consulté le 16 Février 2021]. Disponible à partir de :  Le stockage de l’électricité – la conscience des étudiants (laconsciencedesetudiants.fr)

IEA. (2020). Donnée consommation d’électricité. International Energy Agency [en ligne]. [Consulté le 14 Février 2021]. Disponible à partie de : https://www.iea.org/data-and-statistics?country=WORLD&fuel=Energy%20consumption&indicator=TFCbySource

Fabrice, P, (2018). Sahara : De gigantesques fermes éoliennes et solaires dans le Sahara pour favoriser la pluie dans le désert ? 20 minutes planète [en ligne].[Consulté le 15 Février 2021]. Disponible à partir de : dans le désert ? (20minutes.fr)

Yan Li et al., (2018). Climate model shows large-scale wind and solar farms in the Sahara increase rain and vegetation, Sciences [en ligne], 1-5. [Consulté le 17 Février 2021]. Accessible à: doi: 10.1126 / science.aar5629

Sciences et Avenir., (2018). Sahara : éoliennes et centrales solaires pourraient modifier localement le climat, Sciences et Avenir avec AFP [en ligne], 1-2. [Consulté le 16 Février 2021]. Disponible à partir de : https://www.sciencesetavenir.fr/nature-environnement/climat/sahara-eoliennes-et-centrales- solaires-pourraient-modifier-localement-le-climat_127292

SYMPA., (2019). Et Si le Désert du Sahara Était Recouvert de Panneaux Solaires ? [en ligne] Réalisé par SYMPA. [12 février 2021]. Disponible à partir de : https://www.youtube.com/watch?v=bDx3_DDyY6Q&ab_channel=SYMPA

Et Si – What If Français., (2021). Et si on recouvrait le Sahara de panneaux solaires ? [en ligne] Réalisé par Et si. [17 Février 2021]. Disponible à partir de : Et si on recouvrait le Sahara de panneaux solaires ?

Une mine d’or bleu

Par Bérénice D’Alfonso & Titouan Prod’hon, étudiants ESTA Belfort, 03/2021

Mots clés : #energies #renouvelables #mers #oceans

Depuis maintenant plusieurs dizaines d’années, les énergies renouvelables ne cessent de se développer pour espérer remplacer les énergies fossiles et remporter le pari de la transition écologique. Certaines sources d’énergies sont déjà bien exploitées et bénéficient de technologies d’exploitation relativement avancées. Cependant d’autres sources d’énergies sont pour l’instant très peu exploitées malgré un potentiel qui semble à première vue énorme.

Les mers et océans couvrent 70% de la surface totale de la Terre. Ils possèdent une immense quantité de flux énergétiques, qui sont de nos jours, encore peu exploités par l’homme, mais pourraient représenter une énergie d’avenir. Les différents flux énergétiques des mers et des océans proviennent de :

  • L’énergie solaire, qui est à l’origine des vents, de la houle, des grands courants marins et des différences de température de la mer
  • La variation de la gravitation due aux positions respectives de la Terre, de la Lune et du Soleil qui provoquent les marées.

Mais alors quels sont les différents types d’énergies que l’homme peut exploiter grâce aux mers et océans ? Quelles solutions techniques permettent de les exploiter ? Quelle est leur utilisation ? Leurs avantages et inconvénients ? En quoi l’exploitation de ces ressources énergétiques est plus compliquée que d’autres ?

Pour faire simple : les énergies océaniques sont-elles réellement une énergie d’avenir ?

Pour le savoir nous allons nous intéresser aux 4 grands types d’énergies qui proviennent des océans :

L’énergie des marées et courants marins

L’énergie marémotrice, comme son nom l’indique, provient des mouvements de l’eau créés par les marées grâce aux forces de gravitation de la Lune et du Soleil. Cette énergie peut être exploitée de deux manières :

On peut utiliser l’énergie potentielle causée par l’élévation du niveau de la mer pendant les marées, grâce aux centrales marémotrices. Ces centrales sont donc construites dans des zones où les variations de la hauteur du niveau de la mer sont importantes pour optimiser la production d’électricité. Le but est de créer un bassin, en installant un barrage dans un bras de mer. Le barrage sera doté de vannes, dont certaines seront munies de turbines. On peut ainsi décider de fermer le barrage à marée haute, puis d’ouvrir les vannes à marée basse pour que le bassin, resté à niveau haut, se vide progressivement en actionnant les turbines. On peut également faire l’inverse, ou même utiliser les deux techniques pour optimiser la production d’électricité.

Dans le monde, nous trouvons uniquement cinq centrales en exploitation : une au Canada, une en Corée du Sud, une en Russie et une en Chine.  En France nous disposons également d’une de ces centrales, dans l’estuaire de la Rance, dans le Nord Est de la Bretagne. Elle fait partie des plus grandes usines marémotrices du monde, avec une production annuelle d’électricité d’environ 500GWh, soit la consommation d’une ville de 225 000 habitants comme Rennes.

Figure 1 : Schéma d’une centrale marémotrice
Source : Connaissances des énergies (2015)

Cette technologie représente un gros avantage : les marées sont une source d’énergie renouvelable, mais surtout inépuisable et prévisible. Cependant de nos jours, seules quelques zones peuvent être propices à l’installation de ce genre d’usine. Il n’y en a qu’une en France et peu dans le monde. Toutefois, on estime que le potentiel de l’énergie marémotrice dans le monde est d’environ 380TWh par an, soit 1,5 à 2% de la production d’énergie mondiale.

Le principal inconvénient causé par les centrales marémotrices est la modification de l’écosystème. Dans les environs de l’estuaire de la Rance, l’écosystème a été profondément perturbé depuis la mise en service de la centrale. Certaines espèces ne peuvent plus passer l’estuaire à cause du barrage, modifiant ainsi la faune et la flore.

C’est pourquoi une autre alternative de production d’électricité grâce aux courants marins se développe de plus en plus : les hydroliennes. Il s’agit en général d’une roue à aubes ou d’une hélice constituée de pales montées sur un arbre dont la rotation (créée par le courant marin) entraîne une génératrice électrique. Elles peuvent être installées sur un mât ou bien sur un tripode posé dans les fonds marins. L’impact visuel est donc quasi nul puisque l’hydrolienne est immergée dans l’eau. De plus, les courants marins sont une source d’énergie inépuisable.

Figure 2 : Une hydrolienne
Source : futura-sciences.com (2018)

Cependant, l’implantation de ces machines reste limitée car plusieurs critères doivent être réunis pour un fonctionnement optimal : les hydroliennes doivent en général se trouver à une profondeur de 30 à 40 mètres, dans des zones de fort courant, à proximité des côtes pour tirer un câble sous-marin de raccordement au réseau. Une telle installation bénéficie en général d’un rendement global de 40 à 50%. Elles ont besoin d’une maintenance régulière pour lutter contre la corrosion et l’encrassement biologique, mais cette maintenance est rendue difficile de par l’implantation en profondeur de ces hydroliennes.

Il est également possible de profiter du mouvement de l’eau provoqué par le vent : les vagues et plus particulièrement la houle.

Les houlomotrices

Les vagues créées par le vent provoquent de la houle qui transporte de l’énergie cinétique. L’oscillation de la houle à la surface de l’eau entraîne l’oscillation de flotteurs en série qui entraîne à leurs tours l’arbre d’un générateur d’électricité. Il existe différents procédés existants ou à l’étude comme la chaîne flottante articulée, la paroi oscillante immergée, la colonne à oscillation verticale, le capteur de pression immergé, la colonne d’eau et le piège à déferlement. Le choix final du modèle tiendra compte de la robustesse du système, de son envergure en relation avec sa puissance et du prix de revient prévisionnel du MWh d’électricité produite. La figure suivante rassemble des schémas explicatifs du fonctionnement de quelques-unes des technologies existantes :

Figure 3 : Compilation de schéma de quelques types de centrales houlomotrices
Source : Petit guide des énergies marines renouvelables (2018)

Cette énergie renouvelable est la plus dense, avec un potentiel de production immense. Ses caractéristiques en font une ressource qui pourrait atteindre une capacité de production théorique proche de la production nucléaire mondiale. Mais dans la pratique il est impossible d’exploiter tout le potentiel de cette source énergétique, qui demanderait des investissements et une maintenance colossale. De plus, l’exploitation de cette énergie empêche les activités nautiques et les transports maritimes dans la zone d’exploitation. En prenant en considération également le fort inconvénient esthétique, cette énergie renouvelable sera vite limitée et ne pourra être développée qu’à certains endroits adaptés.

Mais nous allons maintenant voir que la houle n’est pas l’unique source d’énergie qui dispose d’un énorme potentiel.

L’énergie thermique des mers (ETM)

Il est en effet possible de produire de l’électricité grâce à l’énergie thermique des mers et des océans. Le principe est d’exploiter la différence de température entre les eaux de surface (25°C) et les eaux profondes (5°C). Cette différence de température existe naturellement dans les mers tropicales où les rayons solaires sont absorbés par l’océan de façon optimale car ils touchent perpendiculairement la surface de l’eau. Cette technologie révolutionnaire permet donc de produire de l’électricité 24h/24 toute l’année. Pour cela, on utilise des générateurs thermoélectriques transformant directement l’énergie thermique en énergie électrique par effet Seebeck (utilisation de la différence de potentiel).

Une unité d’ETM est constituée d’un ensemble évaporateur turbine / condenseur, et de conduits et pompes d’alimentation en eau chaude et eau froide pompée en surface et en profondeur.

Figure 4 : Principe de fonctionnement de l’ETM
Source : Connaissances des énergies (2012)

Cette technologie possède un bon nombre d’avantages : elle ne rejette aucun composant polluant et assure une production continue avec une très bonne prédictibilité. De plus, elle pourrait même participer à l’accroissement de la production biologique en ramenant à la surface des nutriments riches base de la nourriture de la faune maritime.

Sa mise en service nécessite cependant de très gros investissements, avec des conduites qui doivent descendre à plus de 1000 mètres de profondeur, le tout pour un rendement assez faible. De plus, cette solution technologique ne pourra être utilisée uniquement dans les zones tropicales du globe. Mais elle pourrait à terme remplacer l’énergie fossile et répondre aux besoins croissant en électricité des territoires situés dans les Tropiques et à contribuer ainsi à leurs futures autonomies énergétiques.

Il existe une dernière source d’énergie, qui est sûrement la moins connue du grand public.

L’énergie osmotique issue de la salinité

Il est en effet possible de produire de l’électricité grâce à la différence de salinité entre l’eau de mer et l’eau douce. L’énergie osmotique consiste à utiliser une hauteur d’eau ou une pression créée par la migration de molécules d’eau à travers une membrane semi-perméable. La pression d’eau en résultant assure un débit qui peut alors être turbiné pour produire de l’électricité.

Pour ce faire, il faut construire une centrale osmotique aux bords des côtes qui comprendra :

  • une membrane semi-perméable séparant les réservoirs d’eau salé et d’eau douce
  • des pompes et conduites acheminant l’eau dans les réservoirs
  • un échangeur de pression pressurisant l’eau salé en amont
  • une station d’épuration et des équipements de lavages des membranes permettant d’éviter leur encrassement
  • la turbine productrice d’électricité
Figure 5 : Principe et fonctionnement d’une centrale osmotique
Source : futura-sciences.com (2018)

Là encore, une telle installation assure une production en continue, très facile à prévoir et respectueuse de la biodiversité. Mais tout comme l’exploitation de l’ETM, les coûts initiaux et de production sont très onéreux, le tout pour un faible rendement, et la construction de la centrale doit se faire sur l’espace côtier à l’embouchure d’un fleuve.

Comme on a pu le constater, l’énergie des océans est potentiellement considérable mais elle est difficile à collecter, surtout en s’éloignant des lieux de consommation. Mise à part les centrales marémotrices, les technologies océaniques en sont au stade de la démonstration et de projets pilotes.

On peut donc se poser la question suivante :

Comment cette source d’énergie, qui pourrait sembler infinie, est-elle exploitée par l’homme ? Son exploitation peut-elle réellement satisfaire les besoins de l’humanité ?

Il convient maintenant de se rendre compte du potentiel énergétique global de ces différentes sources d’énergie, pour les comparer aux besoins actuels dans le monde. Comme on peut s’en douter, il y a une différence très importante entre le potentiel théorique et le potentiel techniquement ou économiquement exploitable. Théoriquement, ce potentiel se chiffrerait en millions de TWh par an. Mais selon un article paru sur le site Futura planète en janvier 2021, le potentiel réellement exploitable serait de l’ordre de 100 000 TWh par an. Pour mémoire, la consommation totale d’énergie dans le monde est d’environ 140 000 TWh par an, dont une production d’électricité de 27 000 TWh en 2019. Le tableau suivant regroupe les différentes sources d’exploitation des énergies marines avec leur potentiel énergétique :

Figure 6 : Tableau des potentiels énergétiques en fonction des différentes sources d’énergie
Source : Compilation réalisée par les auteurs à partir de toutes les sources

Les variables les plus incertaines sont celles de la houle et de l’ETM. Tous les scientifiques s’accordent à dire que le potentiel de la houle est très élevé, mais les chiffres d’une valeur concrète varient beaucoup d’une source à une autre. Il en est de même pour l’ETM. De manière générale, cette source pourrait représenter entre 10 000 et 100 000 TWh par an. Selon l’Irena (Agence Internationale pour l’Energie Renouvelable), ce potentiel pourrait atteindre 44 000 TWh par an. A titre de comparaison, en 2018, la production mondiale d’électricité nucléaire était de 2 710 TWh, soit 10% de la production mondiale d’électricité.

En prenant en compte les autres sources d’énergies marines, on peut donc estimer le potentiel allant de 65 000 TWh par an, à 120 000 TWh par an. On constate alors que le potentiel énergétique des mers et océans pourrait totalement remplacer notre production électrique actuelle, et pourrait couvrir une bonne partie de la consommation totale de l’humanité.

Conclusion

Il est important de noter que malgré l’abondance des énergies marines, leur potentiel qui semble infini à la première approche, n’a rien de démesuré quand on le compare à la consommation mondiale. On constate que ce potentiel est déjà inférieur à la consommation totale et qu’il le sera de plus en plus dans les années à venir, dans la mesure où notre consommation ne cesse d’augmenter chaque année, notamment avec la croissance démographique. De plus, il faut garder en tête que même si les chiffres laissent prétendre que les énergies marines peuvent répondre à une bonne partie de notre consommation, il faut prendre en compte la contrainte technique de la collecte et la distribution de l’électricité produite. Par exemple, même si l’ETM représente un gros potentiel, elle ne peut être exploitée que dans les zones maritimes tropicales.

A l’heure actuelle, seules les énergies utilisant le vent en mer (éoliennes offshore) se développent de manière conséquente. D’ailleurs, les éoliennes flottantes offrent des perspectives intéressantes notamment pour la France sachant qu’elle dispose du deuxième domaine maritime mondial avec 11 millions de kilomètres carrés d’espace océanique sous sa juridiction. L’exploitation des énergies des courants (marées et houles) en sont à leur début et font encore face à beaucoup de problèmes : coût, maintenance, modification de l’écosystème (exemple des centrales marémotrices). L’exploitation des Énergies Thermiques des Mers est encore en phase d’expérimentation et de développement. La Corée sera la première à mettre en service sa centrale ETM en 2021, tandis que d’autres sont en phase d’expérimentation à la Réunion, en Chine, à Hawaï et au Japon.

Références

Actu environnement., (© 2003 – 2021) L’énergie thermique des mers : un potentiel théorique dans les DOM TOM [en ligne]. Actu environnement. [Vu le 07 Février 2021]. Disponible auprès de : https://www.actu-environnement.com/ae/dossiers/energies-marines/energie-thermique-mers.php4

Christophe Le Visage., (2017) Les énergies renouvelables marines [en ligne]. Christophe Le Visage. [Vu le 07 Février 2021]. Disponible auprès de : https://www.leesu.fr/jse/IMG/pdf/3-jse-2017-le-visage-presentation-2017-01-31.pdf

Connaissances des énergies., (© 2011 – 2021) Energies marines [en ligne]. Connaissances des énergies. [Vu le 07 Février 2021]. Disponible auprès de : https://www.connaissancedesenergies.org/fiche-pedagogique/energies-marines

Connaissances des énergies., (© 2011 – 2021) Hydroliennes [en ligne]. Connaissances des énergies. [Vu le 07 Février 2021]. Disponible auprès de : https://www.connaissancedesenergies.org/fiche-pedagogique/hydroliennes

Futura planète., (©2001 – 2021) Quel est le potentiel énergétique des énergies marines ? [en ligne]. Futura sciences. [Vu le 12 Février 2021]. Disponible auprès de : https://www.futura-sciences.com/planete/questions-reponses/energie-renouvelable-potentiel-energetique-energies-marines-962/

Le club des Argonautes., (© 2021) Dossier Energies Marines [en ligne]. Le club des Argonautes. [Vu le 12 Février 2021]. Disponible auprès de : https://argonautes.club/dossier-energies-marines.html

Notre-planete-info., (© 2001 – 2021) L’énergie des océans [en ligne]. Notre-planete.info. [Vu le 07 Février 2021]. Disponible auprès de : https://www.notre-planete.info/ecologie/energie/energie_oceans.php

Révolution énergétique., (© 2021) Energie thermique des mers : les abysses recèlent un potentiel énorme [en ligne]. Révolution énergétique. [Vu le 13 Février 2021]. Disponible auprès de : https://www.revolution-energetique.com/energie-thermique-des-mers-les-abysses-recelent-un-potentiel-enorme/

Total direct energie., (© 2021) Découvrir l’énergie osmotique [en ligne]. Total.dircet-energie. [Vu le 13 Février 2021]. Disponible auprès de :https://total.direct-energie.com/particuliers/parlons-energie/dossiers-energie/comprendre-le-marche-de-l-energie/decouvrir-l-energie-osmotique

L’impact du réchauffement climatique sur l’économie mondiale

Par Gaëtan Bernard, Soulaimane Tachroun & Réza Zafar, étudiants ESTA Belfort, 03/2021

Mots-clés : #Réchauffement #Climat #Économie #Eau #Tourisme #Migration

Un PIB en déclin de 5% pour une augmentation de la température de 4 °C

L’augmentation de la température moyenne globale à l’échelle de la terre qui pourrait atteindre jusqu’à +7 degrés d’ici 2100 a principalement été amorcée depuis la première révolution industrielle, avec l’utilisation généralisée du charbon, du pétrole et du gaz. [1], [2]

Selon le Groupe intergouvernemental d’experts sur l’évolution du climat (GIEC), le PIB mondial pourrait diminuer de quelques points de pourcentage avec une augmentation de la température moyenne de 2 à 3 degrés. Des pertes nettes plus importantes encore se produiraient avec les scénarios les plus pessimistes. 

Suite à cette augmentation de la température, des conséquences économiques graves seront visibles rapidement. Selon le rapport du GIEC toujours, les pertes économiques moyennes à l’échelle du globe pourraient être de l’ordre de 1 à 5 % du PIB pour 4°C de réchauffement de la température moyenne de surface par rapport aux niveaux de 1980 à 1999. 

On constate par ailleurs que les effets économiques, sociaux et environnementaux du réchauffement climatique sont inégalement répartis entre les pays, selon leur situation géographique et leur niveau de développement économique. Cette constatation ne cessera de s’amplifier.  

Ainsi, les pays en développement seront davantage affectés du fait de leur position géographique (au niveau des tropiques ou dans les régions désertiques). Leur structure économique, et notamment la place importante de l’agriculture dans la production nationale et l’emploi, représente un net désavantage.  

Figure 1 : Hétérogénéité de l’effet à court-terme du réchauffement climatique local sur le taux de croissance du PIB.
Source : Burke, M. & Tanutama, V., 2019. Climate constraints on aggregate economic output. NBER Working Paper Series n°25779
Figure 2 : Exposition des pays aux risques liés au changement climatique
Source : Données Climate Change Vulnerability Index 2013, Infographie lemonde.fr

Parallèlement, le réchauffement climatique pourrait être avantageux pour les pays les plus nordiques tels que le Canada ou la Russie du fait de la réduction consécutive des coûts d’énergie et de l’augmentation potentielle des rendements agricoles qui compenseraient largement les désavantages. 

Les impacts, multiples, concernent aussi bien les secteurs marchands (agriculture, accès et gestion de l’eau, demande en énergie, tourisme, assurances) que les secteurs non marchands (érosion côtière, biodiversité et santé).

Au travers de cet article, nous avons cherché à évaluer l’impact économique du réchauffement climatique au travers de trois axes principaux : la montée des eaux, les flux migratoires et l’impact sur le tourisme de masse, et l’aspect socio-économique.

L’impact économique de la montée des eaux

Ici, nous allons ensemble tenter d’aborder un aspect de notre problématique en illustrant ce propos par la montée des eaux. Tout d’abord, il est important de noter que la montée des eaux n’est pas un phénomène que l’on pourrait qualifier de nouveau. Depuis le début de l’existence de la Terre, l’eau est toujours montée à cause de phénomènes climatiques divers et variés tels que la fonte de calotte glaciaire par exemple. Mais aujourd’hui, cette montée des eaux ne se fait plus de manière naturelle de par son industrialisation, la mauvaise gestion de ces déchets et d’autres facteurs l’a accélérée. À en croire monsieur Robert Kopp, professeur adjoint au département des sciences de la Terre de l’université Rutgers,« La montée des eaux a été extraordinaire comparé aux trois derniers millénaires et la montée des océans s’est même accélérée ces 20 dernières années ». Les graphiques tendent à confirmer les propos de monsieur Robert Koop. [3]

Figure 3 :  Évolution du niveau des océans (niveau de référence : année 1993)
Source : http://www.statista.com/infographie/15700/hausse-du-niveau-de-la-mer/, NASA, par Tristan Gaudiaut, février 2021.

Comme le démontre ce document fourni par l’agence statista : en 1993, on prend en référence 0 cm et l’on constate qu’on est à 9,70 cm en septembre 2020. Mais alors en quoi tout cela est-il problématique ? Quelles sont les conséquences de la montée ou de la descente des eaux ? Et plus important pour répondre à notre problématique : en quoi tout cela est-il corrélé à l’économie ? Tout d’abord il faut savoir que comme souvent avec le réchauffement climatique, les conséquences de la montée des eaux seront différentes pour chaque pays. En effet, ce phénomène va entraîner avec lui une salinisation des eaux les rendant impropres à une utilisation agricole, à en croire le figaro dans son article. La montée des eaux, une menace croissante pour la stabilité des économies [4].

Des pays comme l’Égypte dont les revenus proviennent en grande partie de son activité primaire, pourrait subir de plein fouet la montée des eaux comme il l’est dit dans l’article Le delta du Nil égyptien, qui fournit plus de 60% de la production agricole du pays, connaît une élévation du niveau de la mer ainsi qu’une salinisation. Imaginer que ces pays dont  la ressource première de richesse se retrouve impactée par la montée, soient dans la nécessité de demander un crédit. Les taux de prêt deviendront exorbitants en raison de l’instabilité économique du pays, plus la perte d’emploi que cela engendrerait du fait de la disparition de surface cultivable. Ici, nous avons pris l’exemple de l’Égypte mais de grandes puissances seront aussi concernées comme tend à le souligner un article paru dans les Échos qui a pour titre Climat : la montée des eaux menace aussi les grandes puissances [5]. Une étude de 2015 montre que sur les 20 villes menacées par la montée des eaux, 9 sont chinoises, l’estimation des coûts des dégâts pour la seule ville de Shangaï s’élève à plus de 1,7 milliard d’euros.

Les flux migratoires & l’impact sur le tourisme de masse 

Il est évident que la montée des eaux à une échelle pareille provoquera un gigantesque mouvement migratoire. En raison des risques encourus quant à la montée des eaux, bon nombre de pays d’Asie comme la Chine, l’Inde, le Bangladesh, l’Indonésie, et le Vietnam auront à faire face à moult défis. Cependant, les ressources de la plupart de ces pays ne seront pas suffisantes pour permettre à leur population de continuer leur train de vie. [6] 

Les villes et régions concernées sont, en effet, les littoraux urbanisés à faible altitude. Leur proximité avec le bord de la mer fait qu’elles sont naturellement beaucoup plus exposées aux risques que les villes situées plus haut par rapport au niveau de la mer. Bien sûr, le tourisme de masse est en partie expliqué par l’intérêt que portent les populations étrangères à ces littoraux offrant un confort balnéaire introuvable ailleurs sur le continent. [7]

Du fait des enjeux économiques incontournables, ces littoraux se doivent de conserver leur attractivité malgré leur vulnérabilité évidente quant à la remontée des océans qui présentent un risque majeur pour leur économie. Non seulement, le tourisme pourrait se retrouver affecté mais également la population locale pour laquelle la sécurité ne sera plus garantie sur le long-terme. Ainsi, des tensions font inévitablement surface : des réfugiés climatiques en plus des individus voulant à tout prix fuir la pauvreté grandissante de la région dans laquelle ils ont longtemps vécu. En clair, un véritable dérèglement planétaire pourrait avoir lieu si rien n’est fait pour l’en empêcher. [8] Bien évidemment, les peuples ont toujours migré. Le plus souvent pour des raisons économiques, sociales ou politiques et récemment, les changements climatiques à grande échelle sont venus s’ajouter parmi les facteurs de migration de masse. Toutefois, il est encore temps pour anticiper les conséquences dramatiques d’un tel bouleversement. Les villes touchées commencent à prendre des mesures pour faire face à l’arrivée grandissante de migrants fuyant les zones rurales afin de faciliter leur accès aux études, à la formation professionnelle et à l’emploi qui seront payantes à long terme. De plus, il est primordial d’aider les gens à faire le bon choix entre “rester là où ils vivent ou se déplacer là où ils seront moins exposés aux dérèglements du climat.”

Figure 4 : Les migrants climatiques : visages humains d’un dérèglement planétaire
Source : http://www.banquemondiale.org/fr/news/feature/2018/03/19/meet-the-human-faces-of-climate-migration, par La Banque Mondiale, mars 2018.

L’impact socio-économique du réchauffement climatique

Il est important de mettre en lumière ce que l’on entend par conséquence socio-économique. Comme nous avons pu le souligner dans les deux parties précédentes, le réchauffement climatique va remodeler notre planète sur plusieurs aspects. Il va donc être urgent de repenser nos modes de production, et aussi de s’intéresser aux pertes d’emplois engendrées par le réchauffement climatique. Selon un article paru dans Les Échos, [9] des aliments de tous les jours que nous considérons comme acquis deviendront hors de prix du fait de la disparition de certains greniers du monde, mettant encore un coup d’accélérateur à la famine mondiale. De plus, à en croire le rapport du GIEC, d’ici l’horizon 2050, les températures vont augmenter (+ 2,5°C à + 2,7°C), ce qui augmentera ainsi les frais de climatisation des usines et des entrepôts. Prenons l’exemple de la France : d’après un article paru dans Les Échos, [10] les PME représentent 9% du PIB français. On est en droit de se demander si elles seront en mesure de supporter les nouveaux frais d’exploitation engendrés par le réchauffement climatique, et sinon combien d’emplois seront supprimés. Dans notre première partie nous avons évoqué la montée des eaux, cela implique aussi la disparition de certains territoires, donc de logements pouvant entraîner avec elle une flambée des prix qui va mettre au banc de la société des populations déjà pauvres.

D’après Les Échos, pour l’état de Floride aux États-Unis, le réchauffement climatique engendrerait 30 à 80 milliard de dollars de perte en biens immobiliers. [10] On ne peut pas parler de conséquences socio-économiques sans parler de l’aspect santé en effet, en se basant sur l’article publié par le gouvernement [11], la hausse des températures va entraîner la prolifération de maladies telles que la malaria, la dengue… etc. Pour un pays comme la France où la sécurité sociale accuse déjà un déficit de 52 milliards en 2020 [12], il est de rigueur d’anticiper les nouveaux financements de frais de santé que tout cela engendrera.

En nous appuyant sur les propos qui précèdent, on peut souligner l’impact du dérèglement climatique dû à la remontée des eaux provoquée par le réchauffement climatique de par la variation non négligeable du PIB selon les régions du monde. Les pays en sécurité aujourd’hui sont effectivement les pays à risque de demain si aucune mesure n’est prise pour anticiper cet état de fait.

Figure 5 : L’impact négatif du dérèglement climatique sur la croissance mondiale
Source : http://www.lesechos.fr/monde/enjeux-internationaux/climat-les-impacts-socio-economiques-risquent-de-couter-tres-cher-dici-30-ans-1163369, par Joël Cossardeaux, janvier 2020.
Figure 6 : Hausse de la température terrestre globale depuis 1850
Source : http://www.fresqueduclimat.org/, par Cédric Ringenbach, décembre 2018.

On l’aura compris, le réchauffement climatique affecte significativement les conditions de vie sur Terre. Notamment d’un point de vue environnemental de par la remontée des eaux qui provoque inévitablement des risques à grandes échelles pour les zones à risque. D’un point de vue économique, cela pose problème quant aux mouvements migratoires de masse qui s’explique par la quête de sécurité des populations exposées aux dangers climatiques d’envergure. De plus, l’impact économique est accentué en raison de la viabilité du tourisme qui n’est plus assuré sur le long-terme puisque. D’un point de vue socio-économique, ce dérèglement climatique considéré comme majeur peut  freiner  drastiquement la croissance mondiale, ce qui pourrait conduire à une crise mondiale si des mesures ne sont pas prises en considération pour améliorer la situation.

Références

[1]https://www.melchior.fr/synthese/quels-impacts-economiques-du-rechauffement

[2]https://ecotoxicologie.fr/changement-climatique-humaines-economiques

[3]https://www.rtl.fr/actu/meteo/montee-des-eaux-les-3-points-a-connaitre-pour-comprendre-le-phenomene-7782021609

[4]https://www.lefigaro.fr/conjoncture/la-montee-des-eaux-une-menace-croissante-pour-la-stabilite-des-economies-20200116

[5]https://www.lesechos.fr/monde/enjeux-internationaux/climat-la-montee-des-eaux-menace-aussi-les-grandes-puissances-1127605

[6]https://www.francetvinfo.fr/meteo/climat/cop21/cartes-neuf-regions-du-monde-menacees-en-cas-de-montee-du-niveau-de-la-mer_1078159.html

[7]https://journals.openedition.org/etudescaribeennes/5774

[8]https://www.banquemondiale.org/fr/news/feature/2018/03/19/meet-the-human-faces-of-climate-migration

[9]https://www.lesechos.fr/monde/enjeux-internationaux/climat-les-impacts-socio-economiques-risquent-de-couter-tres-cher-dici-30-ans-1163369#:~:text=Enjeux%20Internationaux-,R%C3%A9chauffement%20climatique%20%3A%20des%20impacts%20socio%2D%C3%A9conomiques%20massifs%20d’ici,plus%20de%20points%20de%20PIB

[10]https://solutions.lesechos.fr/compta-gestion/c/barometre-des-tpe-pme-dans-leconomie-francaise-en-2019-19385/#:~:text=Le%20r%C3%B4le%20de%20TPE%2FPME,la%20vigueur%20du%20tissu%20social

[11]https://www.tresor.economie.gouv.fr/Articles/f61de095-591b-4059-9c49-ce4105bb5005/files/521d3d09-2192-4d6b-b3ef-00558eb1949f

[12]https://www.francetvinfo.fr/sante/maladie/coronavirus/le-decryptage-eco-le-trou-de-la-securite-sociale-se-creuse_3992875.html

Autosuffisance, Utopie ou réalité ?

Par Clément Brun & Romain Botzkowitz, étudiants ESTA Belfort, 03/2021

Mots-clés : #autosuffisance #alimentaire #énergétique #local #autonomie

L’autosuffisance est un sujet qui a toujours animé les communautés, que cela soit en terme alimentaire, ou énergétique. Souvent considérée comme une utopie, son importance a été resoulignée ces dernières années.

À l’image de nombreux biens, la production alimentaire a connu une décentralisation, y compris à l’international. Nos habitudes alimentaires de plus en plus internationalisées, ne connaissent plus de saisons, ni de frontières, nous rendant dépendants de longue chaines d’approvisionnement. Ces dernières sont en général contrôlées par de grands groupes alimentaires exerçant une forte pression sur les prix d’achats.

Face à ce système, les « locavores » prônent une consommation locale et saisonnière considérée plus éthique et écologique (moins de transport). Suite aux rushs des population dans les supermarchés de peur d’une pénurie de nourriture lors de la dernière pandémie, de nombreuses personnes rejoignent ces rangs. Se pose alors une question Consommer local oui, mais y en a-t-il assez pour tout le monde ?

De la même manière, la production et distribution d’électricité et gaz, malgré les réductions de personnel sur les différents sites a suscité une certaine peur d’une coupure généralisée dans certains départements.

Suivant ces inquiétudes, le nombre de personnes s’intéressant à un mode de vie autosuffisant ne cesse de croitre. Mais quid de sa faisabilité ? Et à quelle échelle ?

« Construire l’autonomie et la résilience »

Cette dernière dizaine d‘années, nous avons pu voir surgir au sein d’une partie des populations, une réelle prise de conscience « écologique » sur le fonctionnement de notre société de consommation actuelle. Avec la croissance des mouvements « bio », « locaux » nous voyons une certaine tendance à la re-ruralisation de la part de famille souhaitant quitter l’atmosphère polluée et l’étroitesse des logements en villes. Combinant tous ces critères, certains foyers misent sur « l’autosuffisance » alimentaire, énergétique et parfois les deux à la fois. Ces familles ont comme objectif de cultiver de façon biologique la très grande majorité des aliments qu’ils consomment quotidiennement qui passe souvent par la « permaculture ».

Figure 1 : Schéma type d’une exploitation (Source : “Permaculture” des Quatre Saisons / Éditions Terre vivante / Joel Valentin)

Jardin, vergers, pêche, élevage d’animaux et de nombreux autres savoirs doivent être mis en œuvre, associés à des techniques de transformation et de conservations (affinage, mise en conserves, salaisons, fumage). Un certain retour aux savoir-faire « ancestraux » est nécessaire pour réussir un tel défi. Bien sûr, la transition est progressive, et rien n’oblige à l’effectuer complètement. Il faut également prendre en compte les contraintes de chacun (finances, espace, temps).

Du simple jardin d’appoint jusqu’à l’accueil d’animaux, il faut avancer par étapes.

Ces contraintes et transitions progressives sont également vraies du coté énergétique. Seconde étape d’une autosuffisance complète.

Un exemple d’autosuffisance énergétique : les refuges alpins.

Figure 2 : Une éolienne à axe vertical et géométrie variable tourne à vitesse constante, sa voilure s’ouvrant lorsque le vent diminue. (Source : refuge de Sarenne)

Isolés de tous réseaux (électricité, gaz, routes), ces refuges ont toujours été au cœur des réflexions écologiques. Beaucoup de ces refuges sont aujourd’hui encore ravitaillés par hélicoptères, en nourriture, gaz et fuel (pour les groupes électrogènes). Certains refuges ont entamé des « transitions écologiques » ces dernières années afin de se rapprocher de l’autonomie énergétique. Panneaux photovoltaïques et éoliennes pour l’électricité, panneaux photo- thermiques pour le chauffage et l’eau chaude et pour certains, mini-turbines dans les torrents voisins. Ces installations sont bien entendues associées à deux facteurs essentiels :

Des installations adéquates associées à des comportements responsables de la part des usagers. En effet, les climats rudes poussent à une isolation plus que performante au niveau des façades et des portes et fenêtres. La production « limitée » d’énergie pousse à l’utilisation de équipements à consommation faible (éclairage, systèmes de chauffages, cuisson…)

À ces équipements se superpose un engagement des usagers pour une consommation responsable. Cet engagement est souvent associé à « l’esprit montagne » des randonneurs et alpinistes identifiés comme un public respectueux de la nature. Mais en réalité, ce respect passe en général par le rappel des règles et la prise de conscience effectuée par les gardiens. Bref, affiches et rappels sont présents des cuisines aux salles de bains et passant par les chambres afin de rappeler que l’eau, l’électricité et l’espace de stockage de déchet ne sont pas illimités.

Rappels que nous oublions souvent une fois de retour chez nous.

Ces technologies ne se cantonnent pas aux refuges de hautes montagnes et peuvent être déclinées dans chaque foyers. Là encore, certaines contraintes apparaissent (finance, espace, localisation). En effet, ces technologies dépendent grandement d’éléments extérieurs et donc de la localisation du foyer (vent, soleil, cours d’eau…).

Et les villes dans tout ça ?

Dans le système qui est le nôtre, le taux de nourritures importées dans nos villes est estimé à 75%. Les problèmes environnementaux et sociétaux que cela engendre sont nombreux. Certaines villes comme ALBI, ont comme objectif de tendre vers une autosuffisance alimentaire. Cela permettrait qu’une ville soit capable d’alimenter sa population exclusivement grâce aux cultures locales et à l’agriculture urbaine. Certaines villes ont fait le premier pas en mettant en place des jardins
« publiques » sur les toits des immeubles. Ce type de production présente de nombreux avantages. Tout d’abord, l’implication des habitants dans l’agriculture locale permet de sensibiliser les habitants sur la difficulté de produire ainsi que de responsabiliser la consommation des ménages. Cela permet également de réduire l’empreinte carbone des villes en évitant l’afflux de véhicules de transport qui entrent et sortent en nombre chaque jour dans nos villes afin d’alimenter les grandes surfaces en produits provenant quelques fois de l’autre bout du continent voire du monde. Dans un second temps, cela permet également d’avoir une sécurité en cas de pénurie alimentaire, les villes ne seraient plus tributaires des grandes surfaces pour nourrir leurs populations. Les coûts de production pourraient être également beaucoup réduits étant donné que l’agriculture locale est souvent issue d’initiatives citoyennes et donc sur la base de bénévolat. Les cultures locales permettraient également aux villes d’avoir le main mise sur leur production et donc d’avoir un contrôle sanitaire sur leurs produits.

La mise en place de ce type de système présente donc de nombreux avantages indéniables. Cependant, la mise en place de ce type de système présente de nombreuses difficultés qui jusqu’à aujourd’hui ont du mal à être surmonté par de grandes communes comme cela a pu être le cas à ALBI. Le problème principal est le manque d’espace. En effet, auto-alimenter une ville en nourriture demande de libérer énormément de place afin d’y installer des cultures… Or, aujourd’hui, ces espaces libres ou à vendre dans nos villes, sont souvent utilisés par des entreprises ou rachetés par la ville afin d’y construire des habitations. De plus, l’auto-suffisance alimentaire nécessite un gros budget afin de mettre en place suffisamment de parcelles cultivables. Or, les budgets se tournent aujourd’hui vers les problèmes énergétiques, sociaux ou encore l’innovation. De plus, pour atteindre l’auto-suffisance alimentaire dans les villes, cela nécessite l’implication de tous les habitants des villes. Or, aujourd’hui, les habitants des villes ne se sentent encore pas tous concernés par ces enjeux ce qui représente un défi majeur pour les communes.

L’autosuffisance alimentaire représente donc de nombreux atouts autant à l’échelle individuelle qu’à l’échelle planétaire, mais pour l’atteindre, il nous faut être beaucoup impliqués à tous les niveaux de la société.

Pour conclure, l’autosuffisance est bien une réalité, elle est à portée de main. Les projets mis en place afin d’atteindre l’autosuffisance à petite échelle ont pour la plupart aboutis. Malheureusement, force est de constater que l’architecture de nos grandes villes n’a pas été pensée pour accueillir des cultures en nombre ou encore des éoliennes et des panneaux solaires. Afin d’atteindre l’autosuffisance à plus grande échelle, il faut que certaines conditions soient réunies. Il nous faut libérer de l’espace et de l’argent afin de mettre en place les infrastructures nécessaires à ce mode de vie. Il nous faut également impliquer les individus dans des projets de tailles et motiver les populations à participer activement à ces projets. Aujourd’hui, Vincent Tardieu re-souligne : « Aucun territoire n’est aujourd’hui en capacité d’être autosuffisant au niveau alimentaire. Et moins encore les villes que les campagnes, où se concentrent quelque 70 % de la population, qui ne disposent que de quelques jours de réserves en cas de crise majeure. »

De plus, il faut bien comprendre que cette tendance reste surtout occidentale, des pays ou la population possède des ressources (naturelles, énergétiques, financières) bien supérieures à d’autres pays en développement. Aux vues de ces nombreuses contraintes la forme d’autosuffisance la plus répandue et la plus facile à mettre en place aujourd’hui reste tout de même celle à l’échelle individuelle.

Références

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Fleury, A and Vidal, R., (2010). L’autosuffisance agricole des villes, une vaine utopie ?[online].La vie des idées. [Viewed 13 February 2021]. Available from: https://laviedesidees.fr/L-autosuffisance-agricole-des.html

Le Hub Smartcity., (2017). SMART CITY ET AUTOSUFFISANCE ALIMENTAIRE : UTOPIE OU RÉALITÉ [online]. Le Hub Smartcity. [Viewed 02 February 2021]. Available from: https://hub-smartcity.com/nos-articles/environnement/smart-city-et-autosuffisance-alimentaire-utopie-ou-realite.html

M Garnier., (2018). Autosuffisance alimentaire, rêve ou réalité ? [online]. Bordeaux: ENSAP. [12 February 2021]. Available from: https://issuu.com/rlm-seminaire/docs/garnier_marina

Mrmondialisation., (2017). L’auto-suffisance alimentaire, le rêve devenu réalité pour cette famille canadienne. [online]. Mrmondialisation. [Viewed 12 February 2021]. Available from: https://mrmondialisation.org/lauto-suffisance-alimentaire-le-reve-devenu-realite-pour-cette-famille-canadienne/

20minutes.,(2012). Un refuge 100% énergie renouvelable dans les Alpes, une exception en montagne. [online]. 20 Minutes. [Viewed 14 February 2021]. Available from: https://www.20minutes.fr/planete/environnement/962933-20120629-refuge-100-energie-renouvelable-alpes-exception-montagne

Clolibrislemouvement.,(2020). L’autosuffisance alimentaire en France : c’est possible !. [online]. Colibrislemouvement. [Viewed 01 March 2021]. Available from: https://www.colibris-lemouvement.org/magazine/lautosuffisance-alimentaire-en-france-cest-possible

UICN France., (2013). Les montagnes et la transition énergétique : Etat des lieux des utilisations des énergies renouvelables et enjeux de leur développement sur les territoires de montagne. Paris, France.

Strawbridge, D. and Strawbridge, J., 2020. Vivre en autosuffisance. Larousse.