La récupération des déchets d’entreprise : un facteur déterminant de viabilité et d’harmonie environnementale

Par Jérémie Bruneau & Axelle Martin, étudiants ESTA Belfort, 03/2021

Mots-clés : #Déchets , #Recyclage , #Revalorisation, #Industrie

Afin de réduire leur impact environnemental et de créer une planète plus durable pour les générations futures, de nombreuses industries ont mis en œuvre une politique de gestion de leur déchets plus responsable. Cela étant dit, la conservation et l’optimisation des ressources est une question assez délicate qui dépend largement de la nature des déchets industriels. En effet, une fois que les résidus sont efficacement collectés et triés, deux principales alternatives se présentent : le recyclage et la revalorisation.  En ce qui concerne la règlementation française, la loi du 15 juillet 1975 détermine les grands principes d’élimination des déchets et de récupération des matériaux. Les industries et autres producteurs de déchets sont alors tenus d’assurer ou de faire assurer l’élimination ou la revalorisation de leurs déchets, sous peines de lourdes sanctions pénales. Cette loi est aussi à l’origine de la création de l’Agence Nationale pour la Récupération et l’Elimination des Déchets (anred). Loi de transition énergétique pour la croissance verte publiée au Journal Officiel en 2015 définit des objectifs ambitieux de réduction des déchets sur les dix années à venir. En 2020, de nouvelles règlementations concernant l’utilisation de matériaux biosourcés pour les consommables sont imposées aux entreprises, permettant de réduire les émissions de déchets banals.  A travers cet article, nous souhaitons vous faire découvrir et vous expliquer le fonctionnement des processus de recyclage et de revalorisation de déchets en industrie, ainsi que sur les avantages qu’elles présentent à la fois sur le plan économique que sur le plan écologique.

Figure 1 : Répartition des déchets français par secteur d’activité en 2018
Source : ADEME. « Déchets, Chiffres clés ». 2018. Consulté le 14 février 2021. https://www.ademe.fr/sites/default/files/assets/documents/dechets_chiffres_cles_essentiel2018_010690.pdf

L’industrie est le secteur d’activité le plus émetteur de déchets en France en 2018 avec un score de 37% des déchets totaux

Le traitement industriel par recyclage :
Tout d’abord, il est important de différencier les ordures ménagères, (notamment les biodéchets ou ordures vertes, les ordures papiers, les pmc (matériaux plastique), les encombrants, etc.) des déchets industriels. Ces déchets sont compris dans trois familles distinctes de déchets industriels : les déchets inertes, les déchets banals non-dangereux et les déchets dangereux. Une fois avoir reconnu les trois types de résidus en lien avec le domaine industriel, il y a un certain processus à respecter. Ce dernier se déroule comme suit : dans un premier temps, les ordures sont soigneusement triées et filtrées, une séparation entre les débris triviaux et les débris dangereux est alors effectuée. Ensuite, un traitement spécifique a lieu en fonction du type de débris :


Les déchets inertes :
Ces derniers sont d’origine minérale et ne causent aucun dommage à l’environnement. Ce qui singularise ces éléments des autres débris est leur incapacité à se décomposer, à brûler, à produire des réactions à la fois physiques et chimiques, et à nuire à l’environnement ou à la santé humaine. Parmi elles, on cite : gravats, sable, béton, cailloux, briques, minéraux, etc. En raison de sa nature, ce type de déchets n’est pas recyclé, mais plutôt valorisé. Nous traiterons plus en détail de sa revalorisation dans la section suivante. Selon les directives européennes, les industries doivent encore baisser leurs volumes de résidus et le secteur de la construction doit assurer un tri plus exigeant et minime sur les chantiers, afin d’atteindre un taux de valorisation des matériaux fixé à 70 % des résidus de construction récupérés et ce avant l’année 2020.


Les déchets banals non-dangereux :
Comme leur nom l’indique, ces résidus ne présentent aucun risque pour la santé humaine. Possédant ressemblance aux ordures ménagères, ce type d’ordures est généralement constitué d’ordures de bureau (papier, mobilier, équipements électriques et électroniques), d’ordures organiques (biodéchets ou restes alimentaires provenant de l’industrie alimentaire et de la restauration) et d’ordures de production (bois, verre, ferraille ou autre débris métallique). Ces dernières sont déchiquetées, compactées et envoyées au centre de recyclage et de réutilisation correspondant. Il est intéressant de noter que l’industrie manufacturière a produit 11 millions de tonnes de déchets non dangereux en 2016.


Les déchets dangereux :
En raison de leur toxicité et de leur risque environnemental très élevé, les déchets industriels dangereux ont fait l’objet d’une réglementation en France et en Europe. Les dangers liés à une mauvaise gestion de ces derniers sont notamment l’érosion et la dégradation du sol (le rendant ainsi infertile), la déstabilisation et la perturbation des écosystèmes, ainsi que le renforcement de l’effet de serre. Ce sont pour l’essentiel des substances ou objets combustibles, explosifs, irritants, inflammables, contagieux ou encore à effets mutagènes. Entre autres, on parle d’acides, solvants, piles et batteries, métaux lourds, amiante, huiles usagées, etc. Ces ordures sont assez particulières et sont, une fois triées, prises en charge par des filières spécialisées. En France seulement, la production annuelle d’ordures dangereuses est évaluée à environ 7 millions de tonnes. Suite au processus de collecte et de tri, il est possible d’établir quels éléments seront éventuellement réutilisables.

Figure 2 : Les différents types de déchets industriels
Source : ACEVE PRO. « Professionnels du BTP & Paysage – Vendée – La Roche sur Yon (85) ». Consulté le 10 février 2021. http://www.acevepro.com/

Le traitement industriel par revalorisation :
Également connue sous le nom de valorisation, cette dernière consiste à réintégrer les objets et matériaux issus du recyclage. Selon la nature du déchet, elle peut prendre plusieurs formes.


La valorisation matière :
La valorisation matière se caractérise par l’utilisation des ordures comme substitut à d’autres matériaux (comme les matières premières secondaires). Un exemple concret est la valorisation biologique, qui désigne le mode de traitement des ordures organiques (restes alimentaires, ordures des industries alimentaires, ordures vertes, boues urbaines et industrielles, etc.). Elle peut être effectuée par deux méthodes principales : par compostage ou par méthanisation.


La valorisation énergétique :
Elle s’effectue en récupérant et en utilisant les différentes énergies libérées lors du traitement des ordures, qui peuvent prendre la forme de chaleur, de combustible ou de carburant et d’électricité. On peut notamment distinguer deux types de valorisation énergétique : la valorisation thermique par incinération et la valorisation du biogaz.

Figure 3 : Unité de valorisation énergétique par incinération
Source : « Notre Centre de Valorisation Énergétique | Siaved ». Consulté le 12 février 2021. https://www.siaved.fr/notre-centre-de-valorisation-energetique

Avant d’entamer cette opération, les ordures sont triées en fonction de leur capacité à être valorisées. Suite à notre sujet, la valorisation des résidus industriels, voici un bref résumé du déroulement du processus de récupération.


Les déchets inertes :
Compte tenu de leur poids et de leurs quantités considérables, les déchets inertes sont très difficiles à transporter vers les centres de traitement ou de transformation. Cependant, de nombreuses solutions existent pour les valoriser : ils peuvent soit être directement réutilisés dans le même chantier, remplissant ainsi la même fonction sans nécessiter de modifications. Ou bien, ils peuvent subir une transformation dans le même site, afin d’être réorientés vers une autre fin. À titre d’exemple, on peut citer le cas des gravats : une fois broyés, ils deviennent de petits granulés qui peuvent ensuite être utilisés dans la composition du béton, la sous-couche des routes ou des parkings, les remblais ou le terrassement, etc. On peut également mentionner le plâtre, un composant qui peut éventuellement être utilisé pour créer du ciment.


Les déchets banals non-dangereux :
Après le tri, la plupart des déchets industriels banals passent par la valorisation matière mentionnée précédemment : le plastique, le papier et le carton, ainsi que le verre sont transformés en matières premières secondaires. Pour éviter de recourir à des méthodes d’élimination nuisibles à l’environnement (comme l’incinération ou la mise en décharge) les autres résidus industriels ne pouvant pas être sujet de valorisation matière, sont transformés en csr, autrement dit en combustibles solides de récupération.


Les déchets dangereux :
En raison de leur nature, les déchets dangereuses ne suivent aucun processus standardisé, la valorisation prend plutôt différentes formes selon le type de résidus. En effet, les huiles usagées sont valorisées énergétiquement dans les cimenteries. Les solides souillées subissent également une valorisation énergétique. Quant aux piles et batteries, elles sont d’abord vidées de leur acide : ensuite, le plomb et le plastique sont séparés pour être réutilisés.


Le cas des déchets ultimes :
Dans certains process industriels ont peut retrouver des déchets ne pouvant être recycler ou valoriser, appelés déchets ultimes. Ces derniers ont perdu toute propriété physico-chimique et ne peuvent être réutilisés en l’état de la technologie actuelle de valorisation des déchets.
Parmi ces déchets on retrouve majoritairement les mâchefers issus de certaines combustions dans les fours industriels ou encore les déchets comportant des risques de radioactivité. De ce fait, ces déchets sont les seuls pouvant être stockés et enfouis dans des csdu (Centres de Stockage des Déchets Ultimes). Depuis juillet 2016, les entreprises, les commerces et les administrations sont soumis à un règlement appelé le tri à 5 flux, qui encourage une approche plus écologique par la réduction, le tri et la valorisation des divers déchets. En d’autres termes, ils sont tenus de trier 5 types de matériaux : papier/carton, plastique, verre, bois et métal. Au cours des dernières années, les petites comme les grandes entreprises ont intégré la politique de tri et de valorisation d’ordures et se sont davantage consacrées à cette cause écologique. En la plaçant au centre de leur activité et en persévérant sur le terrain, 17 millions de tonnes de matières premières recyclées ont été utilisées par les industries en 2014.

Figure 4 : Organisation multi-filières de la revalorisation des déchets industriels
Source : Veolia. « La solution multi-filières pour vos déchets ». Consulté le 11 février 2021. https://www.sede.veolia.com/fr/industriels/valoriser-vos-dechets/solution-multi-filieres-vos-dechets

Intérêts et bienfaits en termes d’écologie et d’économie :

Récupérer les résidus industriels et les réutiliser de manière à favoriser le développement et l’expansion des industries est incontestablement un avantage sans précédent. D’un point de vue environnemental, cela permet non seulement de maximiser les ressources naturelles, mais aussi de réduire l’exposition de l’environnement aux dommages et à la pollution. En termes économiques, cela fait place à une plus grande croissance des entreprises, avec des coûts réduits et des gains amplement accrus.


Avantages sur le plan écologique :
Un impact environnemental moins marqué :
Le premier avantage qui se démarque réellement, c’est que la valorisation produit inévitablement moins d’ordures, par conséquent elle a une empreinte écologique moins importante. Il en résulte automatiquement moins de résidus constituant des décharges, moins de polluants gazeux et moins d’émissions de gaz à effet de serre. En outre, la récupération et la réutilisation des sous-produits industriels permettent d’économiser des ressources très précieuses, qui se raréfient de jour en jour… Cet argument peut être étayé par quelques faits intéressants : le papier recyclé nécessite 2 à 5 fois moins d’eau pour être produit, près de 1200 kilos de CO2 sont évités pour chaque tonne de métaux ferreux recyclée, et près de 600 kilos de pétrole brut sont épargnés pour chaque tonne de matière plastique recyclée.
Préservation des écosystèmes et des espèces sauvages :
Les matériaux recyclés enlèvent tout intérêt à la récolte et à l’extraction des matières premières à partir de la nature et de ses constituants. Il en résulte une réduction des nuisances et des dommages causés à la faune et à la flore : moins de déforestation, moins de pollution de l’eau et de l’air, moins de menaces pour la biodiversité, etc.  La vie marine est également épargnée : le plastique recyclé sert à d’autres usages et ne se retrouve pas dans les mers et les rivières.

Figure 5 : Impact du recyclage sur l’effet de serre et la consommation d’énergie cumulée en France, par filière, en 2014
Source : ADEME. « Déchets, Chiffres clés ». 2018. Consulté le 14 février 2021.https://www.ademe.fr/sites/default/files/assets/documents/dechets_chiffres_cles_essentiel2018_010690.pdf

On observe l’impact remarquable du recyclage sur la consommation d’énergie cumulée en France en 2014, surtout en ce qui concerne le recyclage des métaux et du papier et carton.

Avantages sur le plan socio-économique
Réduction des coûts d’élimination :
L’élimination des ordures et sous-produits commerciaux comporte des frais, mais leur récupération réduit drastiquement ces derniers et augmente le bénéfice financier. Ainsi, les entreprises et les commerces obtiennent directement des produits recyclés et économisent sur l’argent destiné à l’achat des matières premières. Un exemple approprié est le traitement du plastique ou du verre à travers l’investissement dans des machines de valorisation. Le matériau recyclé peut être utilisé à des buts productifs sans que l’industrie ne se procure du plastique vierge ou du verre, qui ont tendance à être bien plus coûteux.
Un chemin vers la pérennité :
En prenant le virage vert et en adaptant des politiques respectueuses de l’environnement, les entreprises se dirigent vers la durabilité. En effet, ils deviennent éligibles aux certifications écologiques comme l’écolabel, l’ISO 14001 et autres autocollants verts, ce qui à son tour contribue à étendre l’activité du business de ces entreprises par le biais de nouvelles opportunités et de nouvelles affaires. Les approches durables et l’engagement environnemental confèrent à ces entreprises une plus grande crédibilité, ce qui en fait des concurrents plus sérieux et attire davantage d’investisseurs, de partenaires commerciaux et de clients.
Création d’emplois et de métiers :
Ces process de recyclage et de revalorisation des ordures contribuent à la création d’emplois durables. Par exemple, la création d’emplois au sein des filières de valorisation, ainsi que d’emplois dans les secteurs de la collecte et du tri des déchets. Une étude réalisée par le ministère de l’économie sur la création d’emplois dans l’industrie de la réutilisation soutient que, par rapport à l’incinération, la valorisation a créé 4 fois plus de possibilités d’emploi, tandis que par rapport à la mise en décharge, elle a contribué à la création de 11 fois plus d’emplois, ce qui en fait un atout indéniable pour le secteur économique.

Figure 6 : Nombre d’emplois du secteur de traitement des déchets en France de 2008 à 2017 (en équivalent temps plein)
Source : Statista. « Emplois liés aux déchets France 2008-2017 ». Consulté le 13 février 2021. https://fr.statista.com/statistiques/576793/nombre-emplois-secteur-dechets-france/

Il y avait plus de 84.000 emplois dans le secteur du traitement des déchets en France en 2017.

Intégration d’une philosophie verte en accord avec l’environnement

Face à l’épuisement alarmant des ressources de la planète, l’adaptation d’une approche éco-responsable est désormais plus une question de préservation que de performance économique. Les industries sont amenées à faire la part des choses entre la cupidité et la préservation de l’environnement, car l’enjeu concerne l’avenir de générations entières.  Bien que la voie du progrès paraisse bien longue, de nombreuses entreprises se convertissent d’ores et déjà à une alternative plus verte, avec la promesse d’être plus soucieuses de la planète. Les firmes et sociétés écologiques sont actuellement en hausse, faisant de la valorisation et de la réutilisation des ordures une priorité absolue.

Figure 7 : Destination des déchets non dangereux des industries françaises en 2018
Source : ADEME. « Déchets, Chiffres clés ». 2018. Consulté le 14 février 2021. https://www.ademe.fr/sites/default/files/assets/documents/dechets_chiffres_cles_essentiel2018_010690.pdf

On remarque que la valorisation concerne 91% de nos déchets industriels non dangereux.

Références

« 82 % des déchets banals sont triés dans l’industrie manufacturière – Insee Première – 1745 ». Consulté le 13 février 2021. https://www.insee.fr/fr/statistiques/3972093.

Actu-Environnement. « Définition de Déchet industriel banal (DIB) ». Actu-environnement. Consulté le 11 février 2021. https://www.actu-environnement.com/ae/dictionnaire_environnement/definition/dechet_industriel_banal_dib.php4.

Actu-Environnement. « Définition de Déchet Industriel Dangereux (DID) ». Actu-environnement. Consulté le 11 février 2021. https://www.actu-environnement.com/ae/dictionnaire_environnement/definition/dechet_industriel_dangereux_did.php4.

ADEME. « Chiffres clés ». Consulté le 7 février 2021. https://www.ademe.fr/expertises/dechets/chiffres-cles-observation/chiffres-cles.

ADEME. « Expertises, Déchets, Passer à l’action, Valorisation de la matière ». Consulté le 10 février 2021. https://www.ademe.fr/expertises/dechets/passer-a-laction/valorisation-matiere.

ADEME. « Obligation Tri 5 flux ». Consulté le 11 février 2021. https://www.ademe.fr/obligation-tri-5-flux.

ACEVE PRO. « Professionnels du BTP & Paysage – Vendée – La Roche sur Yon (85) ». Consulté le 10 février 2021. http://www.acevepro.com/.

Askeet Blog. « Recyclage des déchets en entreprise : comment ça marche ? », 17 mars 2020. Consulté le 10 février 2021. https://blog.askeet.io/recyclage-des-dechets-en-entreprise-comment-ca-marche/.

Ceasy. « Le Tri 5 flux des déchets, la nouvelle réglementation ». AZ Environnement. Consulté le 12 février 2021. https://www.az-environnement.fr/le-tri-des-5-flux/.

« Economie circulaire, stratégie RSE… Les bénéfices du recyclage – PRAXY ». Consulté le 13 février 2021. https://www.praxy.fr/solutions-recyclage-valorisation/generalites-economie-circulaire/.

FranceEnvironnement. « Recyclage de déchets Industriels ». Consulté le 15 février 2021. https://www.franceenvironnement.com/sous-rubrique/recyclage-de-dechets-industriels.

Les cahiers du DD – outil complet. « Gestion des déchets industriels ». Consulté le 13 février 2021. http://les.cahiers-developpement-durable.be/outils/gestion-des-dechets-industriels/.

« Notre Centre de Valorisation Énergétique | Siaved ». Consulté le 12 février 2021. https://www.siaved.fr/notre-centre-de-valorisation-energetique.

« Recyclage des déchets industriels et développement durable ». Consulté le 15 février 2021. http://www.vedura.fr/environnement/dechets/recyclage-dechets-industriels.

« Recyclage et valorisation matière | FNADE, Fédération Nationale des Activités de la Dépollution et de l’Environnement ». Consulté le 11 février 2021. https://www.fnade.org/fr/produire-matieres-energie/recyclage-valorisation-matiere.

« Recyclage/Revalorisation ». Consulté le 12 février 2021. http://www.oree.org/recyclage-revalorisation.html.

Rédaction, La. « DID : que sont les déchets industriels dangereux ? » Geo.fr, 7 décembre 2018. Consulté le 11 février 2021. https://www.geo.fr/environnement/did-que-sont-les-dechets-industriels-dangereux-193767.

« Réinventer l’industrie du recyclage : comment intégrer les tensions qui pèsent sur le marché ? » Consulté le 12 février 2021. https://www.sia-partners.com/fr/actualites-et-publications/de-nos-experts/reinventer-lindustrie-du-recyclage-comment-integrer-les.

Servipac-Salazie. « Les différents types de déchets valorisables pour les entreprises ». Consulté le 12 février 2021. https://www.servipac-salazie.com/recyclage-dechets.

Statista. « Emplois liés aux déchets France 2008-2017 ». Consulté le 13 février 2021. https://fr.statista.com/statistiques/576793/nombre-emplois-secteur-dechets-france/.

Veolia. « La solution multi-filières pour vos déchets ». Consulté le 11 février 2021. https://www.sede.veolia.com/fr/industriels/valoriser-vos-dechets/solution-multi-filieres-vos-dechets.

[VIDEO] CSR, comment transformer nos déchets en combustible. Actu-environnement. Consulté le 15 février 2021. https://www.actu-environnement.com/ae/news/combustible-solide-recuperation-csr-cimenterie-recyclage-28612.php4.

L’impact des néonicotinoïdes sur la biodiversité

Par Louis Crouvizier & Melwyn Truquet, étudiants ESTA Belfort, 03/2021

Mots-clés: #néonicotinoïdes #biodiversité #insecticide #betterave #abeille

Les néonicotinoïdes sont des insecticides utilisés partout dans le monde qui suscitent beaucoup d’inquiétude. En effet, cette catégorie d’insecticide pourrait être à l’origine de la baisse démographique des abeilles. Selon l’Anses (2021)  depuis 2018 en France, l’usage des produits fabriqués à base de néonicotinoïdes est prohibé dans le domaine de l’agriculture. Au centre du débat agricole depuis quelques années, les néonicotinoïdes sont au centre d’une guerre acharnée entre militants écologistes et agriculteurs. Les uns accusent les autres de détruire la biodiversité et les autres accusent les uns de détruire l’agriculture française et derrière tous ses emplois. L’État a tranché et a interdit l’usage des insecticides à base de néonicotinoïdes depuis 2018, mais a fait machine arrière l’usage en autorisant l’usage des insecticides à base de néonicotinoïdes pour le secteur de la betterave et ce, jusqu’en 2023. Le débat n’est donc pas prêt de s’arrêter. 

Nous verrons dans cet article quel est l’impact réel des néonicotinoïdes sur notre biodiversité à travers les insectes pollinisateurs, les Hommes et les sols. Nous nous intéresserons au final aux substituts et alternatives possibles qui permettraient de réduire cet impact. 

Qu’est-ce qu’un néonicotinoïde ?

Un néonicotinoïde est un insecticide neurotoxique dérivé de la nicotine principalement utilisé en agriculture pour leur action biocide. Sept substances actives de cette famille de néonicotinoïdes sont ou ont été mises en vente  depuis 1991 :

Figure 1 : Tableau récapitulatif des sept principaux néonicotinoïdes avec leur numéro d’identification (numéro CAS).

Leur mode d’action consiste à affecter le système nerveux central des insectes en ciblant les récepteurs nicotiniques, une suractivation de ces récepteurs provoque une paralysie mortelle chez l’insecte affecté. Il est important de noter un aspect  de leur utilisation : les néonicotinoïdes sont des insecticides systémiques (c’est-à-dire qu’ils pénètrent l’intérieur des organismes visés afin de détruire ou de protéger). De plus, la plupart de ces néonicotinoïdes sont polaires, ce qui favorise leur réactivité avec l’eau, et donc leur solubilité. Une conséquence de cette caractéristique chimique est le fait que leur absorption par les plantes et les sols est facilité.

Figure 2 : Comparaison entre la formule chimique de la nicotine (à gauche) et de l’acétamipride (à droite)

Les néonicotinoïdes trouvent leur origine dans la nicotine. Effectivement cette molécule fut employée dès les années 60 par l’agronome français Jean-Baptiste de La Quintinie qui observa la propriété biocide des feuilles de tabac sur ses cultures agricoles. Un peu plus tard, Bayer et BASF ont mis au point les  néonicotinoïdes, plus efficaces que la nicotine car ils ont une meilleure stabilité moléculaire. Les néonicotinoïdes sont sur le marché depuis les années 90 et ont connu un développement très rapide. 

Selon Soumis (2018), les néonicotinoïdes ont réussi à représenter 23,7% des ventes mondiales d’insecticides.Ils sont utilisés de manière prophylactique (en prévention de maladies) sur les champs de maïs, de soja, de colza, de céréales, de coton et de betteraves à sucre. Outre l’agriculture, ils sont également utilisés à des fins phytosanitaires et vétérinaires, par exemple comme traitement anti puce pour les animaux de compagnie. 

L’impact des néonicotinoïdes sur la biodiversité 

Les insectes pollinisateurs ne sont pas la cible directe des néonicotinoïdes, ils y sont malgré tout exposés et y restent sensibles. Cette exposition peut passer par plusieurs voies : la voie orale lors de l’ingestion du pollen ou après la fabrication du nectar et du miel. Ce type d’exposition ne se limite pas aux champs traités mais aussi aux terrains environnants. En effet, les néonicotinoïdes se diffusent très facilement dans les sols. Une autre voie d’exposition est la voie respiratoire : les insectes pollinisateurs sont directement en contact avec les néonicotinoïdes lors de leur pulvérisation. La contamination du sol présente également des risques pour ces insectes car leur nid est souvent placé dans le sol est fait à partir d’éléments végétaux (c’est le cas des abeilles sauvages). 

Le problème le plus important des néonicotinoïdes n’est pas l’effet létal. La mort immédiate des insectes pollinisateurs dûe à ces insecticides n’est pas la conséquence majoritaire. Le nœud du problème se situe au niveau des effets sublétaux ( effets qui diminuent la capacité d’une population à se maintenir à l’équilibre), qui peuvent entraîner la mort à la suite d’une exposition/ingestion chronique. Selon Collet C. et Charreton M. (2020), après exposition à une dose sublétale, un déficit locomoteur important est observé. La majeure conséquence de ce déficit est l’incapacité de l’abeille butineuse à retourner dans la ruche, ce qui entraîne la mort de cette abeille. Même si pour l’instant, les doses subies par les insectes pollinisateurs sont sublétales, elles risquent d’augmenter fortement au cours des prochaines années avec l’accumulation des néonicotinoïdes dans le sol car la durée de demi-vie de ces molécules peut atteindre plusieurs années. Il est important de noter que jusqu’à présent et selon la Xerces Society (2016), peu d’études ont été réalisées et publiées sur des espèces d’insectes pollinisateurs sauvages. C’est un manque important qui pourrait modifier la vision des néonicotinoïdes et leur impact sur la biodiversité des insectes pollinisateurs, et ainsi faciliter leur interdiction (ou leur autorisation).  

On retrouve des substances néonicotinoïdes dans les cours d’eau et dans les sols même plusieurs années après leurs utilisations. D’après les conclusions d’études publié dans le journal à comité de lecture : Environmental Science and Pollution Research (ESPR, Springer) : ces insecticides ont un effet meurtrier sur la vie des sols notamment sur les micro-organismes bénéfiques terrestres, les vertébrés et les invertébrés qui participent à la régénération du pouvoir nutritif de la terre pour les plantes. Dans les eaux les pesticides agissent sur les invertébrés aquatiques, à la base de la chaîne alimentaire. 

Les pesticides à base de néonicotinoïdes ont donc les défauts de leurs succès et tuent plus que les insectes ciblés. Le fait qu’ils détruisent plus qu’ils ne devraient à tendance à détruire les écosystèmes qui entourent les plantations et à terme finiront par faire chuter les rendements agricoles. 

Pour les humains aussi les néonicotinoïdes sont susceptibles d’être nocifs, des études ont montré que ces substances sont pour l’homme facteurs de toxicité neurologique, perturbation endocrinienne, génotoxicité et cancérogénicité. On retrouve la présence de ces pesticides dans les cours d’eau, l’imidaclopride, un néonicotinoïdes était en 2015 le seul pesticide dans le top 15 des substances les plus détectées dans nos cours d’eau. On retrouve cette même molécule dans les cinq premières molécules présentes sur nos fruits et légumes en Europe. Cette molécule est donc ingérée par l’homme et a pu être retrouvée dans de l’urine humaine à hauteur de 90% des sujets lors d’une étude japonaise. Du fait de la grande présence de ces molécules et de sa consommation systématique par l’homme, elle en devient donc nocive.

Les néonicotinoïdes sont donc de grands dangers pour les pollinisateurs mais ils ne sont pas non plus sans danger pour les écosystèmes du sol et des cours d’eau ainsi que pour les humains. 

Des alternatives aux néonicotinoïdes ? 

Afin de ne plus utiliser les néonicotinoïdes pour traiter les cultures il est nécessaire de trouver des alternatives car les maladies et les parasites -eux- persistent. L’Agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail (Anses) a rendu un rapport en 2018 où ils évaluent des alternatives aux néonicotinoïdes, il en ressort que, sur 130 usages autorisées des néonicotinoïdes, dans 6 cas seulement aucune alternative assez efficace n’a pu être identifiée. Dans 89% des cas, les solutions de remplacement aux néonicotinoïdes se fondent sur l’emploi d’autres substances actives, notamment des pyréthrinoïdes. Le pyréthrinoïde est un insecticide communément utilisé dans l’agriculture, mais il n’est pas plus inoffensif pour l’environnement, il tue les insectes par choc neurotoxique, ce qui les paralyse et les tue. Comme les néonicotinoïdes, il agit, mais dans une moindre mesure, sur les abeilles et les lombrics. Or ce sont des espèces qui sont essentielles à la vie végétale. Le pyréthrinoïde est aussi soupçonné d’être nocif à l’homme : potentiellement neurotoxiques, cancérogènes, reprotoxiques, et capable de perturber le système endocrinien. Il existe d’autres classes de molécules à action biocide de remplacement comme les carbamates, les pyridine-carboxynides, et les kétoénoles mais toutes sont plus ou moins nocives pour l’environnement et l’homme. Dans 39% des cas, les alternatives chimiques aux néonicotinoïdes reposent sur une même famille de substances actives, une seule substance active ou même sur un seul produit commercialisé. Dans le cas de la betterave à sucre, c’est la culture qui pose le plus de problème actuellement, il y a peu de solutions chimiques envisageables. La betterave à sucre est particulièrement atteinte par la jaunisse transmise par les pucerons et seul un agent chimique de substitut est efficace composé de moitié de pyréthrinoïdes et de moitié de carbamates. Hélas, il apparaît que les pucerons développent une résistance au fil du temps aux pesticides de remplacement qui réduit l’efficacité du substitut de 50% et accroît au fil du temps.

Il serait donc préférable de trouver une solution qui ne soit pas un substitut chimique mais une solution à long terme. Au début des années 2000 des recherches pour des betteraves résistantes à la jaunisse ont été entreprises, notamment au Royaume-Uni, mais elles ont été freinées par le développement des insecticides néonicotinoïdes. Aujourd’hui, même si ces insecticides sont interdits ou en voie de l’être, la recherche a repris. Pour la betterave, des projets comme le projet Aker ou l’entreprise SESVanderHave font de la sélection génétique afin de développer des variétés de betteraves résistantes à la jaunisse. Ils travaillent selon plusieurs axes de résistances, la résistance aux pucerons, la résistance aux virus ou bien la tolérance aux virus.

Figure 3 : Les solutions génétiques étudiées par la recherche 

C’est une solution qui paraît efficace mais lente à mettre en œuvre et sans garantie de succès car elle dépend du hasard de sélection de la nature.

Une troisième solution est envisagée pour remplacer les néonicotinoïdes dans les cultures et elle paraît être la plus prometteuse pour le moment il s’agit d’employer des techniques d’agroécologie. C’est-à-dire d’allier plusieurs techniques naturelles afin d’éviter que les insectes ravagent les cultures. L’Anses propose par exemple dans son rapport de mélanger les variétés sur la même parcelle afin qu’une fasse fuir les prédateurs de l’autre culture, ou encore de placer des plantes dites martyrs en bout de champ, c’est-à-dire des plantes qui attirent les prédateurs plus que la plante cultivée afin que la plante cultivée ne soit pas atteinte. L’Anses propose aussi des méthodes de travail du sol faisant ressortir les larves du sol afin qu’elles sèches au soleil. Des méthodes naturelles existent donc et sont plébiscitées dans les cultures où elles sont efficaces. Dans le cas de la betterave, le rapport de l’Anses montre que seule la méthode chimique est envisageable pour le moment. Xavier Reboud, chercheur à l’inrae dit qu’il faut repenser totalement la méthode de culture de la betterave et redonner de la place à la nature afin donner des lieux de vies aux prédateurs de pucerons qui ne peuvent plus atteindre le milieu des champs trop grands. « Il faut donc prioritairement réduire la taille des champs et les entourer de nature ».

Pour la majorité des cultures, des alternatives écologiques sont donc disponibles, pour le cas de la betterave, il faudra sûrement plus de temps et de financement afin d’éviter le recours systématique aux néonicotinoïdes. L’état a autorisé de nouveau jusqu’en 2023 l’usage des néonicotinoïdes pour la filière betteraves et a débloqué 7 millions d’euros afin de faire avancer la recherche et de permettre à terme de trouver une solution plus écologique.

Les néonicotinoïdes ont donc un grand impact sur la biodiversité. Ces pesticides sont nocifs pour l’écosystème des sols, de l’eau, des êtres humains et surtout ont un effet ravageur sur les populations de pollinisateurs. Il est important de noter l’existence de solutions naturelles dans bien des cas et que, s’il n’en existe pas pour certaines situations, alors la recherche et les investissements sont nombreux. La situation est donc préoccupante mais il y a de l’espoir et nous espérons qu’il sera bientôt possible de réconcilier militants écologistes et agriculteurs au moins concernant ce sujet, car ce n’est pas le seul sujet de discorde mais ça c’est une autre histoire…

Références

INERIS, 2015. Données technico-économiques sur les substances chimiques en France : Néonicotinoïdes, DRC-15-136881-07690B, p. 43 (NEONICOTINOÏDES – Portail Substances Chimiques – Inerissubstances.ineris.fr › substance › getDocument)

Soumis N., (2018), Les Néonicotinoïdes : une menace pour la biodiversité, les écosystèmes et la sécurité alimentaire, Viewed 15 February 2021. Available from : https://www.equiterre.org/sites/fichiers/fiche_neonics_version_fr_finale_18_juillet_2018_0.pdf

LPO (2016), Néonicotinoïdes et impacts sur la santé Available at : www.lpo.fr/images/actualites/2016/courrier_deputes_neonicotinoides/commun_neonicotinoidesetsantehumaine_042016_vdef.pdf

Fondation Nicolas Hulot (2016), Néonicotinoïdes et impacts sur l’environnement Available at : http://www.fondation-nicolas-hulot.org/sites/default/files/commun_neonicotinoidesetenvironnement_042016_vdef-1.pdf

Web :

Chauveau L. ( 2020), ”Oui, la betterave peut se passer de néonicotinoïdes” Available at: www.sciencesetavenir.fr/nature-environnement/agriculture/comment-la-betterave-devra-se-passer-des-neonicotinoides_147297 (15 February 2021)

Anses (2021), Les Néonicotinoïdes (online), Anses. Viewed 15 February 2021. Available from : https://www.anses.fr/fr/content/les-néonicotinoïdes

Anses (2018), Travaux de l’Anses sur les néonicotinoïdes (online), Anses. Viewed 15 February 2021. Available from : https://www.anses.fr/fr/content/travaux-de-l’anses-sur-les-néonicotinoïdes

Pollinis (2014), Néonicotinoïdes et pollinisateurs, toxicité et accumulation : ce que dit la science (online), Pollinis. Viewed 16 February. Available from : https://www.pollinis.org/publications/neonicotinoides-et-pollinisateurs-toxicite-et-accumulation-ce-que-dit-la-science/

Inrae (2019), ”Des solutions alternatives aux néonicotinoïdes” Available at : www.inrae.fr/actualites/solutions-alternatives-aux-neonicotinoides (15 February 2021)

Sénat (2020), “Néonicotinoïdes : Malgré les efforts de recherche, pas encore d’alternative pour lutter contre la jaunisse de la betterave” Available at : https://www.senat.fr/presse/cp20201019.html (15 February 2021)

CGB France (2018), “Interdiction des néonicotinoïdes : l’ANSES confirme le risque d’une impasse technique pour la filière betterave-sucre”. Viewed 15 February 2021. Available at : www.cgb-france.fr/interdiction-des-neonicotinoides-lanses-confirme-le-risque-dune-impasse-technique-pour-la-filiere-betterave-sucre/

-SESVanderHave (2020), “SÉLECTION CONTRE LA JAUNISSE VIRALE: QUEL APPORT DE LA GÉNÉTIQUE?” Available at : www.sv-online.fr/actualites/selection-contre-la-jaunisse-virale-quel-apport-de-la-genetique/ (15 February 2021)

-Aker (2019), “AKER poursuit le phénotypage des génotypes issus du programme de sélection” Available at : http://www.aker-betterave.fr/fr/activites/actualites/aker-poursuit-en-2019-le-phenotypage-des-genotypes-issus-du-programme-de-selection

Rapport :

Anses (2018), Risques et bénéfices relatifs des alternatives aux produits phytopharmaceutiques comportant des néonicotinoïdes, Anses, Paris 

Louise Hénault-Ethier (2016),Impacts des insecticides pyréthrinoïdes sur la santé humaine et environnementale: Ce que l’on sait, ce qu’on ignore et les recommandations qui s’y rapportent, Equiterre, Montréal

Hopwood J., Code A., Vaughan M., Biddinger D., Shepherd M., Hoffman Black S., Lee-Mäder E., Mazzacano C.,(2016), How Neonicotinoids can kill bees (online), Xerces Society, (Viewed 16 February 2021). Available from : https://www.xerces.org/sites/default/files/2018-05/16-022_01_XercesSoc_How-Neonicotinoids-Can-Kill-Bees_web.pdf

Collet C., Charreton M., (2020), Evaluation des capacités locomotrices de l’abeille en laboratoire : une méthode qui permet d’identifier des effets sublétaux après exposition à des pyréthrinoïdes et des néonicotinoïdes, Innovation Agronomiques, INRAE,pp105-109. Viewed 16 February 2021. Available from : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01594678/document

Le stockage de l’électricité

Par Louis Lebrun & Adrien Marion, étudiants ESTA Belfort, 06/2020

Mots-clés: #stockage #électricité #énergie #renouvelable

Les énergies renouvelables ont participé à 23% à la couverture de la consommation d’électricité en France en 2019 (RTE, 2020). Or dans certaines zones un seuil limite de 30% a été mis en place (Arrêté du 23 avril 2008). En effet, du fait de leur intermittence ces sources d’énergies limitent le contrôle de la production d’électricité et avoir un taux trop élevé pourrait être risqué. Cela implique d’équilibrer la production avec d’autres sources d’énergies pilotables. Or d’après une étude de l’ADEME, Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie, il serait possible d’avoir une consommation qui provient à 95% d’énergie renouvelable si l’on arrive à stocker une partie de cette énergie pour la contrôler (ADEME, 2019). Mais pourquoi le stockage de l’électricité serait-il la solution ? Et quels sont les moyens qui existent ?

Pourquoi stocker de l’électricité ?

Le réseau électrique a besoin d’être constamment équilibré entre l’offre et la demande sinon cela peut provoquer une modification de la fréquence (50Hz) voir même un black-out. Cela implique de suivre constamment la consommation qui varie fortement en fonction des heures, jours et saisons. Le graphique suivant montre l’évolution de la consommation sur deux journées, une en hiver et une en été.

Figure 1 : Exemple de consommation électrique en France le 22 janvier 2019 (gauche) et le 14 Août 2019 (droite)
Source : RTE, 2020

Grâce au suivi de la consommation, un pic de consommation est observable en fin de journée vers 19h, puis elle redescend durant la nuit. Et la consommation est plus importante en semaine ou bien en hiver.

Les types de sources

Pour équilibrer la production et la consommation, Réseau de Transport d’Electricité (RTE), responsable du réseau de transport d’électricité français, dispose de plusieurs types de sources de production :

  • Sources peu variables : ces sources ne peuvent être modifiées rapidement elles sont donc plus ou moins constantes, comme le nucléaire.
  • Sources fatales : ce sont celles qui dépendent des phénomènes météorologiques et par conséquent qui sont incontrôlables. C’est le cas de l’éolien, du solaire ou de l’hydraulique “au fil de l’eau”.
  • Sources pilotables : ce sont les sources qui peuvent être ajustées rapidement tel que les sources à bases d’énergies fossiles et les barrages hydroélectriques.

L’enjeu est alors de combiner ces trois types de sources pour optimiser la production d’électricité. Pour ce faire, une base fixe est produite à partir du nucléaire, puis l’ajustement se fait avec les sources pilotables et fatales. Si les sources fatales produisent peu, alors la production des sources pilotables est augmentée. A l’inverse si les sources fatales produisent trop, soit on coupe une partie de la production et on perd de l’énergie, soit on revend cette énergie aux pays voisins. Pour pallier ce problème, la solution serait de stocker le surplus d’énergie produite quand la consommation est faible afin de la redistribuer durant les pics de consommation.

Comment stocker de l’électricité ? A l’heure actuelle il existe plusieurs types de stockage d’électricité, mais un seul est utilisé à grande échelle puisqu’il représente 97% des capacités actuelles de stockage. Cette solution est le stockage sous forme de station de transfert d’énergie par pompage (STEP). Il s’agit de pomper de l’eau vers un réservoir en hauteur lorsqu’il y a une surproduction d’électricité. Quand il y a besoin d’électricité, cette eau est relâchée pour faire tourner une turbine à l’instar d’un barrage hydraulique.  Voir schéma ci-dessous.

Figure 2 : Principe de fonctionnement d’une STEP.
Source : Tournery, 2016

L’avantage de ce type de stockage est qu’il offre un très bon rendement, jusqu’à 85% (ORDE, 2020). Mais son plus gros inconvénient est qu’il nécessite un terrain de haute montagne pour pouvoir être mis en place. En France, les STEP en service sont au nombre de six et totalisent une puissance de quasiment 5 GW (Connaissance des énergies, 2013). La plus puissante centrale de pompage-turbinage est celle de Grand-Maison (1 800 MW).

La deuxième solution la plus répandue est le stockage dans les accumulateurs, autrement appelés batteries. Il existe plusieurs types de technologies d’accumulateurs : plomb-acide, nickel-cadmium, nickel-métal hydrure, nickel-zinc, lithium et d’autres encore à l’état de recherche. La plus répandu est la batterie lithium-ion que nous utilisons dans nos téléphones, voitures électriques, etc.  Il suffirait donc de faire une batterie de grande capacité et de la relier au réseau. Cependant les batteries d’aujourd’hui sont chères à produire et leur capacité massique est faible comparée à d’autres sources d’énergies. De nombreuses recherches sont en cours pour améliorer leur efficience et diminuer leurs coûts.

Une troisième solution est de produire de l’hydrogène via l’électrolyse. Ce gaz peut ensuite être facilement stocké et réutilisé. Le rendement de cette technologie reste encore faible : de l’ordre de 25% (ADEME, 2020) et son coût très élevé. Son rendement s’explique par les différentes étapes lors du processus qui sont l’électrolyse dont le rendement est de 70 à 85% et la pile à hydrogène qui atteint 50 à 60% (AFHYPAC, 2017). Il faut prendre en compte aussi les pertes qui surviennent tout au long du processus par exemple lors de la compression. Ce rendement peut être amélioré si des investissements sont réalisés dans le domaine. Malheureusement, l’industrie automobile, acteur important du milieu, à préférer les batteries chimiques ce qui a eu pour conséquence de restreindre les investissements dans l’hydrogène. Ce sont les méthodes de stockage les plus développées et les plus présentes dans le monde, mais il existe d’autres techniques qui sont encore en développement. Parmi celle-ci on peut citer le stockage par air comprimé, le stockage mécanique et le stockage thermique. La technique de stockage d’énergie par air comprimé, en anglais Compressed Air Energy Storage (CAES) consiste à comprimer de l’air à très haute pression (entre 100 et 300 bars) dans un grand réservoir, généralement une caverne ou une cavité naturelle.

Figure 3 : Schéma de fonctionnement de stockage d’air comprimé
Source : Planète énergies, 2019

Pour récupérer l’énergie stockée, il suffit alors de laisser sortir l’air en direction d’une turbine pour produire de l’électricité. Cependant, la compression de l’air apporte une augmentation de la température, et inversement lors de la décompression. Le rendement de l’installation est alors faible, de l’ordre de 40 à 50 % (Planète énergies, 2019). Il faut réussir à stocker cette énergie thermique pour pouvoir relever théoriquement le rendement à 65 ou 70 %. Pour le stockage mécanique, la méthode est par exemple de transformer l’énergie électrique en énergie cinétique de rotation. Un volant d’inertie est entraîné à une vitesse élevée, plusieurs milliers de tours par minute. Le freinage du volant d’inertie produit de l’électricité.

Figure 4 : Schéma d’un volant d’inertie
Source : Horsin molinaro, 2019

Pour finir, le stockage thermique qui se distingue en deux catégories. D’un côté on retrouve le  stockage par chaleur sensible et de l’autre le stockage par chaleur latente. La différence entre les deux est que pour la chaleur sensible la quantité de chaleur échangée ne provoque pas de changement de phase. Alors que la chaleur latente utilise justement le changement de phase. Le fonctionnement du stockage par chaleur sensible consiste donc à élever la température d’un fluide ou d’un solide. Les fluides les plus courants sont l’eau, les huiles et les sels fondus, pour les solides ce sont des roches, du béton ou de la céramique réfractaire. La chaleur peut atteindre plusieurs centaines de degrés. On retrouve ce moyen de stockage dans le chauffage domestique tel que les chauffe-eaux, ou bien dans des centrales solaires qui stockent des sels fondus chauffés autour de 400 et 500°C pour générer de la vapeur et produire de l’électricité plusieurs heures après le coucher du soleil.

Figure 5 : Principe de fonctionnement d’un stockage thermique par chaleur sensible dans une centrale solaire
Source : CEA, 2012

Le stockage par chaleur latente fonctionne grâce au changement d’état du matériau (solide, liquide, gaz).  Lors d’un changement d’état les échanges d’énergies sont importants, on peut donc stocker plus d’énergie que lors d’une simple différence de températures. Ce système est donc plus compact et peut fonctionner avec des différences de températures plus faible. Les applications du stockage de chaleur latente sont un peu plus larges que celle de la chaleur sensible. On le retrouve dans les pompes à chaleur, les systèmes réfrigérants, l’eau chaude sanitaire et les centrales solaires.

En fonction de leur nature, les techniques utilisées peuvent être classées sous différentes catégories :

Figure 6 : Classification des dispositifs de stockage. SMES : Superconducting Magnetic Energy Storage (Stockage d’énergie magnétique supraconductrice)
Source : Kosaga, Koalaga, Bonkougou et Zougmore, 2018

Mais quelle est la technologie la plus adéquate pour stabiliser la production d’électricité ? Ce premier graphique ci-dessous permet de comparer les puissances de stockage en fonction du temps de décharge.

Figure 7 : Capacités des différents moyens de stockage
Source : Tournery, 2016

Le graphique suivant met en avant les niveaux de maturité des différentes technologies de stockage de l’électricité.

Figure 8 : Niveau de maturité technologique des moyens de stockage d’électricité
Source : ENEA Consulting, 2012

Un tableau compilant leurs données techniques a ensuite été réalisé.

Tableau 1 : Comparaison des données techniques des principales technologies de stockage
Source : AIE, 2020 / Benchrifa, Bennouna et Zejli, 2007 / Korsaga, Koalaga, Bonkougou et Zougmore, 2018

On constate que les stations de transfert d’énergie par pompage représentent 97% de la puissance mondiale de stockage installée. Cela s’explique par le fait que c’est une technologie mature qui dispose d’un bon rendement. L’IRENA (Agence internationale de l’énergie renouvelable) estime qu’avec un taux de pénétration de 45% des énergies renouvelables d’ici 2030, les besoins mondiaux de stockage d’électricité devraient être de 150 GW pour les batteries et 325 GW pour les STEP (Kempener et De Vivero, 2015). A l’échelle de la France, les puissances installées de STEP s’élèvent autour de 5 GW. Leur développement pour les années à venir est assez limité car les emplacements possibles sont presque tous exploités. Leur potentiel restant est estimé à 2 GW. L’augmentation des capacités de stockage devra donc se faire par le biais d’autres moyens de stockage qui devront être améliorer pour pouvoir être efficace et rentable.

Tableau 2 : Avantages et Inconvénients des principales technologies de stockage
Source : Compilation réalisée par les auteurs à partir de toutes les sources

Conclusion

Le marché de l’électricité de plus en plus volatil, la nécessité d’un meilleur impact environnemental et les contraintes technologiques d’intégration des énergies intermittentes dans le réseau, plaident en faveur d’un développement du stockage de l’électricité. Le stockage possède des atouts non négligeables et doit logiquement trouver une place importante en complément des autres solutions compensatoires (interconnexions, production flexible et maîtrise de la demande).

Vous l’aurez compris le stockage d’électricité est la clé de la pénétration des énergies renouvelables. Si nous arrivons à stocker et à délivrer l’énergie de manière pérenne, les énergies renouvelables pourront se développer d’autant plus.

Le moyen de stockage d’électricité le plus utilisé aujourd’hui est les STEP. C’est le moyen de stockage que l’on maîtrise le mieux, étant donné son rendement ou bien ses coûts qui sont finalement faible comparés à d’autres moyen de stockage. Néanmoins, la technologie STEP occupe déjà la plupart des emplacements disponibles en France. Si on ne veut pas, créer des batteries immenses nocives pour l’environnement, il faut développer des technologies telles que le CAES et le stockage cinétique.

De nouvelles méthodes de stockage émergent avec des impacts moins importants sur l’environnement et des coûts d’investissement moins élevés. Il faut continuer d’investir dans ces nouvelles technologies pour les rendre encore plus performantes et ainsi réussir la transition énergétique, car bien qu’innovantes, ces nouvelles solutions ont quand même pour le moment des coûts relativement élevés et des performances modérées et irrégulières. Le stockage d’énergie constitue un levier technique difficilement contournable pour intégrer les moyens de production intermittents au sein d’un mix énergétique décarboné. Il représente également une opportunité économique pour nombres d’acteurs. Des premières solutions sont techniquement disponibles ; et l’évolution du contexte économique les rend de plus en plus rentables. De nombreuses innovations et des ruptures technologiques sont attendues dans ce secteur en devenir.

Références

ADEME., (2020).  Rendement de la chaîne hydrogène : cas du “Power-to-H2-to-power”.

AEI., (2020). AEI. [En ligne]. Consulté le 28 Avril 2020. A l’adresse : https://www.iea.org/reports/tracking-energy-integration/energy-storage#abstract

AFHYPAC, (2017). Mémento de l’Hydrogène FICHE 3.2.1.

Benchrifa, R., Bennouna, A. et Zejli, D., (2007). Rôle de l’hydrogène dans le stockage de l’électricité à base des énergies renouvelables. Revue des Energies Renouvelables CER’07 Oujda.

CEA, (2012). Le stockage stationnaire de l’énergie. CEA.

Connaissance des énergies, (2013). Hydroélectricité : stations de transfert d’énergie par pompage (STEP). [En ligne]. Consulté le 19 Mai 2020. A l’adresse : https://www.connaissancedesenergies.org/fiche-pedagogique/hydroelectricite-stations-de-transfert-d-energie-par-pompage-step

ENEA Consulting, (2012). Enjeux, Solutions Techniques et Opportunités de Valorisation, Le Stockage d’Energie. [En ligne]. Consulté le 20 Mai 2020. A l’adresse :

France. (2008). Arrêté du 23 avril 2008 relatifs aux prescriptions techniques de conception et de fonctionnement pour le raccordement à un réseau public de distribution d’électricité en basse tension ou en moyenne tension d’une installation de production d’énergie électrique.

Horsin molinaro, H., (2019). Technologies des systèmes de stockage de l’énergie électrique. [En ligne]. Consulté le 15 Mai 2020. A l’adresse : https://eduscol.education.fr/sti/si-ens-paris-saclay/ressources_pedagogiques/technologies-des-systemes-de-stockage-de-lenergie-electrique

Kassara, G., Chammas, M. et Fournié, M., (2019). Trajectoires d’évolution du mix électrique 2020-2060 – Rapport sur les données. ADEME, Artelys

Kempener, R. et De Vivero, G., (2015). Renewables and Electricity Storage, A technology roadmap for REmap 2030. IRENA.

Korsaga, E., Koalaga, Z., Bonkougou, D. et Zougmore, Z., (2018). Comparaison et détermination des dispositifs de stockage appropriés pour un système photovoltaïque autonome en zone sahélienne. Journal International de Technologie, de l’Innovation, de la Physique, de l’Energie et de l’Environnement.

ORDE., (2020). Open Data Réseaux Énergies. [En ligne]. Consulté le 03 mai 2020]. A l’adresse : https://opendata.reseaux-energies.fr/pages/accueil/

Planète énergies, (2019). Qu’est-ce que le stockage de l’énergie par air comprimé ? [En ligne]. Consulté le 01 Mai 2020. A l’adresse : https://www.planete-energies.com/fr/medias/decryptages/qu-est-ce-que-le-stockage-de-l-energie-par-air-comprime

RTE., (2020). Panorama de l’électricité renouvelable au 31 décembre 2019. RTE., (2020) RTE. [En ligne]. Consulté le 03 Mai 2020. A l’adresse : https://www.rte-france.com/fr/eco2mix/eco2mix-consommation

Tournery, J-F., (2016). Les stations de pompage (STEP). [En ligne]. Consulté le 18 Mai 2020. A l’adresse : https://www.encyclopedie-energie.org/les-stations-de-pompage-step/.

En quoi l’impact de l’activité humaine diffère sur notre planète ?

Par Baptiste Gsell & Lucas Malassiné, étudiants ESTA Belfort, 06/2020

Mots-clés: #réchauffement #activité humaine #planète #impact environnemental

Les activités humaines, de la pollution à la surpopulation sont à ce jour le facteur principal de la hausse des températures de notre planète. Cette hausse de température a pour cause fondamentale de changer le monde qui nous entoure tel qu’on le connaît.

Pourquoi la Terre se réchauffe?

Avant de rentrer dans le détail des activités humaines, il faut comprendre comment la Terre se réchauffe. La cause principale de cette hausse de température depuis les deux derniers siècles est un phénomène bien connu mais sur lequel la population ne se renseigne pas assez. Certains gaz que contient notre atmosphère, tel que la vapeur d’eau (H20), le dioxyde de carbone (CO2), le protoxyde d’azote (N2O), le méthane (CH4) ou encore les carbones fluorés (F2Cl2), laissent passer la lumière du soleil. Ces gaz néanmoins, empêchent cette lumière de s’extirper de notre atmosphère, un peu comme une serre qui protège des plantations du froid. D’où le nom de ce phénomène : L’effet de serre. Plus il y a des gaz à effet de serre, plus la chaleur reste bloquée et ceci renforce progressivement l’effet de serre et donc indéniablement la température de notre planète.

Figure 1 : Schéma explicatif de l’effet de serre
Source : momes.net (2019)

Les activités humaines liés à la combustion d’énergies fossiles, ont augmenté le taux de CO2 dans l’atmosphère de plus d’un tiers depuis la révolution industrielle. L’effet de serre ces dernières années est si important qu’il a réchauffé la planète à une vitesse alarmante. Le taux de dioxyde de carbone n’a jamais été aussi haut depuis des centaines de milliers d’années. NatGeoFrance, (2019)

Figure 2 : Evolution du taux de Co2 dans l’atmosphère depuis les années 1960 | Source : Notreplanèteinfo (2016)

Les conséquences majeures du réchauffement climatique

Le changement climatique a des conséquences pour nos océans, notre météo, nos sources alimentaires et notre santé. 

Les océans

Les morceaux de glaces présents sur les glaciers du monde sont en train de fondre. Cette glace, qui était auparavant prisonnière dans d’immenses glaciers, se transforme donc en eau sous sa forme liquide. La banquise étant déjà insérée dans l’océan, influe que très peu sur le niveau de la mer lors de sa fonte. Un des marqueur de la montée des eaux est la fonte des glaciers présents sur le continent. Lors de sa fonte, l’eau sous sa forme liquide se déverse dans nos mers et océans et c’est ce phénomène qui est un des facteurs de l’élévation du niveau de la mer. Un autre marqueur qui lui est plus important, est la dilatation des eaux superficielles. Nous savons tous que lorsque qu’un corps se dilate, son volume change, mais sa masse elle, ne varie pas. Sous l’effet de la chaleure, l’eau se dilate, c’est de la physique. L’augmentation de la température du globe provoque l’accélération de la vitesse de déplacement des molécules d’eau qui va avoir pour effet d’augmenter la violence et la fréquence des collisions entre ces différentes molécules. Donc de les espacer et changer sa densité. Cette propriété physique existe pour tous les états de la matière mais elle n’est pas souvent visible. La dilatation thermique serait la première cause de l’élévation du niveau de la mer. Néanmoins, son amplitude reste faible (quelques centimètres à quelques dizaines de centimètres). Le cumul de ces événements sont la cause de la montée du niveau de la mer et ce sur la totalité du globe sur ces dernières années (Voir Figure 3). Cette montée force à l’eau des océans d’aller au-delà de ses limites habituelles sur les côtes maritimes de la planète et crée ainsi des inondations de plus en plus fréquentes.

Figure 3 : Graphique des mesures du niveau de la mer
Source Wikipédia (2015)

Météo

L’augmentation des températures rend notre météo déréglées et instable selon les saisons. Cela n’inclus pas uniquement des tempêtes majeures plus intenses mais aussi des inondations, et des chutes de neiges plus extrême. Mais cela inclut également des sécheresses plus fréquentes, longues et intenses. Tous ces aléas, comme les inondations, les «mégafeux» ou les tornades sont aujourd’hui de plus en plus fréquent (Voir Figure 3 ci-dessous). Créant ainsi de lourdes pertes humaines et matérielles mais surtout détruisant des écosystèmes qui sont uniques dans le monde et ceci de manière irréversible.

Figure 4 : Evolution du nombres de catastrophe météorologique depuis l’an 1900
Source : alternatives-economies, (2016)

Biodiversité

Ces changements de météo provoquent des enjeux :

– Faire pousser des cultures devient de plus en plus difficile

– Les zones où les plantes et les animaux prospèrent sont font de plus en plus rares

– Les ressources en eaux diminuent. 

Santé

En addition des enjeux lié à biodiversité et donc à l’agriculture, les changements climatiques affectent directement la santé des habitants peuplant la Terre. Par exemple, dans les zones urbaines, des micro-environnements se créent. Cela capture et augmente le taux de particules dans l’air. Ce brouillard contient des particules d’ozone. A hautes températures, le taux est encore plus élevé et une exposition à une forte dose de ce brouillard cause des problèmes sur l’être humain, comme l’asthme, des maladies de cœur ou un cancer des poumons. (NatGeoFrance, 2019; Courantsmarins-fontedesglaces, 2011) ;

Un devoir de responsabilisation

Alors que le rythme rapide du changement climatique est causé par les humains, ce sont aussi les humains qui peuvent le combattre. Si nous travaillons pour remplacer les combustibles fossiles par des sources d’énergie renouvelables (comme le solaire et l’éolien qui ne produisent pas d’émissions de gaz à effet de serre), nous pourrions être encore capable de prévenir certains des pires effets du changement climatique.  La part des énergies renouvelables dans la consommation d’énergie représente 16,3% en 2017 en France, soit 3,2% en dessous de l’objectif fixée de 23% à 2020 imposés par la directive 2009/28/CE.

Figure 5 : Parts d’énergies renouvelables dans la consommation d’énergies en France
Source : Cerema.fr (2019)

Pour ce qui est de la production d’énergies, on remarque qu’en 2019 le nucléaire représente plus de 70 % de la production d’électricité en France.

Figure 6:  production énergie électrique en France en 2019
Source : Connaissancedesenergies.org (2020)

La part de production d’électricité à partir des énergies renouvelables (Hydraulique, Éolien, Solaire, Bioénergies…) est quand à elle, seulement d’environ 21 %. Si l’hydraulique est la source la plus importante et la meilleure que nous avons, il n’est pas possible d’installer des barrages n’importe ou, un courant d’eau étant nécessaire pour le fonctionnement d’un barrage. Il y a 2 autres solutions qui sont visibles. 

Le photovoltaïque fait parti de ces solutions, malheureusement, aujourd’hui les investisseurs ne sont pas près à investir dans ce domaine car le profit met du temps avant de se mettre en place, pour un panneau solaire classique, il faut compter jusqu’à 20 ans pour le rembourser. Une autre problématique est l’espace au sol : L’économiste Julia Cagé a avancé qu’il faudrait un parc éolien de 3000 Km2 pour remplacer le parc nucléaire français. Bien que ce chiffre ne soit que théorique, il permet de se faire une première idée.  Afin de vous donner une idée de ce que représente 3000 Km² voici une représentation avec la France :

Figure 7  : représentation de 3000 Km2 sur le territoire français
Source : rouchenergies.fr (2013)

Evidemment il n’est pas envisageable de remplacer un département entier par un parc éolien, Mais sachant qu’en France, la surface bâtie représente environ 20 000 Km2. il suffirait donc d’équiper 15 % des toitures Pour remplacer le parc nucléaire par un parc éolien. Y aurait-t-il au moins 15 % des toitures en France qui sont bien orientés ? Bien entendu, tout cela n’est que théorique car ces chiffres prennent en compte que les meilleures conditions possibles. Le photovoltaïque est une énergie qui dépend de plusieurs facteurs alors que le nucléaire produit de l’énergie de façon continue qu’il pleuve ou qu’il vente. 

Une autre solution disponible est l’éolien, Si le souci d’espace au sol est tout aussi présent qu’avec le photovoltaïque, le monde de l’éolien connaît un nouvel essor avec l’éolien offshore. L’efficacité d’éoliennes installées au milieu de l’océan serait bien plus élevée qu’à terre. Le calcul est théorique, mais d’après celui-ci, en mer, les vents sont plus forts qu’à terre (l’air ne rencontre pas d’obstacles). Deux chercheurs se sont porté sur la question, Anna Possner et Ken Caldeira (département Global Ecology, Carnegie Institution for Science, Stanford, États-Unis). Selon eux, un parc d’éoliennes ralentit davantage les vents sur terre qu’en mer. La raison est que l’atmosphère injecte plus facilement de l’énergie dans les basses couches au-dessus de l’océan que sur un continent. D’après Leurs calculs, un parc éolien situé au milieu de  l’océan produirait jusqu’à trois fois plus d’électricité qu’une installation équivalente à terre. Leur modèle conduit à une puissance, moyennée sur une année, de 6 W par m2, alors que sur un continent, le chiffre serait de 1,5 W par m2. Installer des éoliennes offshore pourraient alors, l’hiver au moins, subvenir aux besoins de l’humanité entière, estimés aujourd’hui à 18 TW (térawatts, soit 1012). Il faudrait pour cela, tout de même, poser des éoliennes sur trois millions de kilomètres carrés (en retenant le chiffre de 6 W par m2), c’est-à-dire juste un peu moins que la surface de l’Inde. Il faudrait seulement trouver quelques sources complémentaires en été, la puissance par mètre carré descendant en dessous de 6 W. Bien sûr, le résultat est théorique mais il peut être porté au dossier de l’éolien plein océan, une piste encore inexplorée.

Ce que les investisseurs doivent comprendre de cela, c’est que c’est un enjeu générationnel et qu’il faut voir plus loin que sa propre existence si nous comptons sauver la race humaine, c’est un combat dont il faut accepter la dureté, la longueur et les sacrifices. L’humanité à en tous cas, à des solutions de disponible (NatGeoFrance, 2019; Futura-sciences, 2017; Cerema, 2019; Rouchenergies, 2013).

Une remise en question de l’Homme

Avant de blâmer la population dans son ensemble, il faut réaliser que les humains existent sur la Terre depuis des milliers d’années, sans impact significatif sur l’environnement jusqu’aux deux derniers siècles, avec le début de l’industrialisation de masse et de l’agriculture. Il ne faut pas penser que l’Homme est un cancer qui ne mérite pas la Terre, le problème est de savoir comment nous vivons la vie moderne. La société humaine vit avec les normes les plus élevées de l’histoire à ce jour, mais la vie moderne a un coût. Le consumérisme avec des produits à usage unique, tels que des emballages et des boîtes pour les produits pour lesquels certaines personnes sont accordés crée beaucoup de déchets. L’électricité que nous utilisons pour tous nos processus mécaniques est principalement créée par la combustion de combustibles fossiles ou fissiles (les énergies renouvelables telles que l’énergie solaire ne peuvent pas faire grand-chose…). Les voitures et l’ordinateur que nous utilisons pour vivre notre vie moderne ont été créés par des usines qui émettent des gaz à effet de serre et nécessitent l’exploitation de ressources pour leurs composants. (NatGeoFrance, 2019)

Conclusion

Voici une dure vérité. Le consumérisme et la vie moderne sont une vie formidable, mais cela s’accompagne de coûts clairs et visibles. Si nous voulons vraiment sauver la Terre, il faut comprendre que la race humaine dans son ensemble doit sacrifier bon nombre de ses désirs et vivre avec le nécessaire afin de laisser un impact environnemental moindre. Cet idéal utopique pourrait être viable si un jour, nous trouvons un moyen de collecter et de recycler tous les déchets créés par nos achats et nos consommations, les dépenses et le rejet de nos déchets, c’est une option réaliste si nous voulons protéger la planète à long terme et réduire notre empreinte au maximum.

Références

Alternatives Economiques. (n.d.). Catastrophes climatiques, hydrologiques et météorologiques recensées dans le monde et évolution de la concentration de CO2 dans l’atmosphère, en parties par million (ppm). [online] Available at: https://www.alternatives-economiques.fr/catastrophes-climatiques-hydrologiques-meteorologiques-recensees-monde-evolution-de-concentration-de-0110201781074.html [Accessed 29 May 2020].

Cerema, (n.d.). Chiffres clés des énergies renouvelables – Édition 2019 – Réseaux de chaleur et territoires. [online] Available at: http://reseaux-chaleur.cerema.fr/chiffres-cles-des-energies-renouvelables-edition-2019 [Accessed 20 May 2020].

Courantsmarins-fontedesglaces.e-monsite.com. (n.d.). La dilatation thermique des océans : [online] Available at: http://courantsmarins-fontedesglaces.e-monsite.com/pages/la-dilatation-thermique-des-oceans.html [Accessed 20 May 2020].

Goudet, J.-L. (n.d.). L’éolien offshore pourrait-il couvrir les besoins en énergie de l’humanité ? [online] Futura. Available at: https://www.futura-sciences.com/planete/actualites/energie-renouvelable-eolien-offshore-pourrait-il-couvrir-besoins-energie-humanite-68863/ [Accessed 20 May 2020].

NatGeoFrance (2019). Homepage. [online] National Geographic. Available at: https://www.nationalgeographic.fr/ [Accessed 19 Sep. 2019].

Momes.net. (2015). Expliquer le développement durable aux enfants. [online] Available at: http://www.momes.net/Apprendre/Societe-culture-generale/Le-developpement-durable/L-ecologie-expliquee-aux-enfants [Accessed 20 May 2020].

Rouch, F. (2014). Combien de panneaux solaires faut-il pour remplacer le nucléaire ? [online] Rouch Energies. Available at: https://www.rouchenergies.fr/photovoltaique/ce-que-vous-devez-savoir/blog/combien-de-panneaux-solaires-pour-remplacer-le-nucleaire.html [Accessed 20 May 2020].

Wikipedia.org. (2020). Wikipédia, l’encyclopédie libre. [online] Available at: https://fr.wikipedia.org/wiki/.

http://www.connaissancedesenergies.org. (2020). Bilan électrique de la France : que retenir de 2019 ? | Connaissances des énergies. [online] Available at: https://www.connaissancedesenergies.org/la-production-delectricite-en-france-metropolitaine-tous-les-chiffres-cles-de-2019-200212-0 [Accessed 20 May 2020].

http://www.notre-planete.info. (n.d.). La concentration moyenne de l’atmosphère en CO2 a atteint 400 ppm en 2015. [online] Available at: https://www.notre-planete.info/actualites/4536-concentration-CO2-400-ppm [Accessed 20 May 2020].

La déforestation et la déforestation importée en France dans le changement climatique

Par Martin Camelot & Ejub Mujkanovic, étudiants ESTA Belfort, 06/2020

Mots-clés: #déforestation #déforestation importée #changement climatique #France

L’importance des forêts

“La Terre se réchauffe et à un rythme soutenu”, écrit l’Agence Parisienne du Climat, d’après l’avis d’expert du climat. En cause, l’augmentation, la surabondance, des gaz à effet de serre d’origine humaine, avec pour conséquences des crises sanitaires, écologiques et humanitaires. [2]

Les catastrophes naturelles : réchauffement de température global, de la fonte des glaces, l’augmentation des niveaux des mers et océans, et l’acidification des océans, la disparition de la faune et la flore, et bien d’autres, sont plus ou moins notables au jour d’aujourd’hui, et avec un impact, plus ou moins, grand sur la Terre et ses habitants [11]. Ces changements ont poussé certains scientifiques du monde entier à penser que nous sommes rentrés dans un nouvel âge géologique : l’anthropocène[1].

Les forêts sont un trésor de biodiversité et participent à l’équilibre et à la santé de notre planète [8]. Elles sont d’une grande importance mondiale et ceux pour plusieurs raisons, entre autres, la production d’oxygène et le stockage de gaz à effet de serre, la richesse des sols, et bien plus encore. Le territoire français métropolitain compte aujourd’hui 16,9 millions d’hectares deforêt[2], ce qui représente environ 31% du territoires [10]. Pour comprendre tous ces changements, il est important de comprendre un mécanisme atmosphérique de base : l’effet de serre.  C’est une couche chimique atmosphérique composée de gaz tel que le dioxyde de carbone (CO2), le méthane (CH4) et le protoxyde d’azote (N2O). Pour rappel, le soleil émet un rayonnement solaire sur Terre qui réchauffe et éclaire notre planète. Une partie de ces rayons est réfléchis dans l’espace. Mais, une autre partie, les rayons infrarouges sont réémis vers la Terre à cause des gaz à effet de serre. Ces rayonnements participent au réchauffement terrestre.

Figure 1. L’effet de serre dans le réchauffement climatique
Source : YouTube, Le Monde, Comprendre le réchauffement climatique en 4 minutes (28/04/2015)

Une situation actuelle dangereuse

Les activités des Hommes ont nettement contribué au dérèglement de l’effet de serre par l’accumulation de gaz nocifs. La combustion des énergies non renouvelables, la déforestation ou bien encore l’agriculture intensive y sont pour quelque chose.

La déforestation se définit comme étant un phénomène de régression des surfaces de forêts. Cette action correspond principalement aux actions de déboisement par l’homme pour des activités d’agriculture, exploitation des ressources minières, ou encore d’urbanisation. [4]

Les forêts représentent environ 31% de la surface terrestre (terres émergées). Malheureusement, ce chiffre est en baisse chaque année. 29.400.000 hectares de forêt ont disparu en 2017, soit environ l’équivalent d’un terrain de foot par seconde. [13]  Les forêts protègent la Terre, ses écosystèmes, la biodiversité (80% de la faune et de la flore sont trouvent dans les forêts), mais aident aussi des populations pauvres et des indigènes à vivre (1,6 milliards de vie humaine dépendent de la forêt). [15]. Tout cet écosystème est bel et bien en danger.

Source : Blavignat. Y. Déforestation : anatomie d’un désastre annoncé. Grand Angle Le Figaro. [Réalisé par les auteurs]

Selon un rapport des Nations Unis, 20% des terres mondiales ont été dégradées entre 2000 et 2015. Les ONG recensent onze principales zones déforestées à travers le monde, dont 3 majeures avec des dégradations préoccupantes : l’Amazonie, aussi appelé “poumon du monde”, l’Afrique centrale et l’Asie du Sud-Est (Indonésie et Malaisie). [4] Ce sont des importants puits de carbone[3]. Toutefois, les forêts, via la photosynthèse, les rejettent de nouveaux après quelques décennies seulement. [1].

La FAO (Food and Agriculture Organization of the United Nations) recense des pertes annuelles nettes des forêts, bien que ces chiffres soient difficiles à obtenir précisement, de l’ordre de 13 millions d’hectares, ce qui représenterait le quart de la France. [5]

Il faut noter que 80% de cette déforestation mondiale est dédiée à l’agriculture : soja, huile de palme, cacao, bétail, papier, bois sont les principaux produits pour lesquels il y a un déboisement massif. Une superficie égale au continent américain, soit 26% des sols utilisés, sert uniquement à la production de fourrage. [6] Outres les incidences atmosphériques colossales provoquées par la déforestation, c’est finalement tous les systèmes mondiaux qui en sont impactés directement ou indirectement.

La déforestation importée en France

En France, nous importons et consommons des produits qui peuvent contribuer à la déforestation à l‘autre bout du monde : c’est ce que l’on appelle la “déforestation importée”.

5,1 millions d’hectares : c’est la surface potentiellement déforestée pour produire ce que la France importe chaque année. [16]

La raison

Nous achetons sans le savoir beaucoup de produits qui contribuent à la déforestation. Par exemple, la viande, les œufs, les produits laitiers sont dérivés d’animaux nourris au soja. Cette matière est exploitée en Amérique du Sud et la France importe 4,8 millions de tonnes de soja par an.

Figure 3. L’empreinte de la France dans les pays à risque
Source : WFF, Déforestation importée, [Réalisé par les auteurs]

Sur le diagramme ci-i-dessus, on remarque en effet une forte exploitation du Soja au Brésil.

De plus, le diesel contribue à la déforestation en Indonésie avec la plantation du palmier à huile. En effet, 75% de l’huile de palme française est utilisée en agrocarburant. [9]

Nous pouvons également mentionner la consommation du cacao en Afrique (principalement en côte d’ivoire), le bois pour nos meubles en Russie, le caoutchouc en Asie.

Au total, les produits que nous consommons en France nécessitent pour leur production l’exploitation de 14,8 millions d’hectares de terres agricoles et de forêts à travers le monde, soit 23 fois la superficie de la France.

En contradiction avec ce phénomène, la France fait partie du top 10 des pays les plus reboisés. Le pays plante 113 milliers d’hectares d’arbres à travers son territoire. [5]

Des solutions à mettre en place pour mieux agir

Dans l‘actualité, la pandémie internationale du Covid-19 nous aura montré que la nature se porte mieux lorsque le monde ralentit [7]. La nature reprend son droit. Les pollutions de l’air diminuent, la faune et la flore se libèrent, les espaces verts deviennent encore plus verts. C’est devenu un mal pour un bien. La solution n’est pas de priver l’Homme de liberté, mais donc bien de limiter son impact environnemental quotidien.

Dans un premier temps, il est nécessaire de changer nos habitudes en consommant des aliments certifiés (comme le chocolat). Mais aussi en mangeant moins de viande et de produits laitiers, et en utilisant du papier recyclé et certifié. Concernant les déplacements, il est préférable d’utiliser le vélo, le bus ou le train pour réduire la consommation carburant très polluant. A l’image des étiquettes des produits alimentaires, marqué sur tous les produits avec leur empreinte carbone serait une solution simple afin de sensibiliser la population sur ses choix d’achats.

Du côté des entreprises, nous devons les encourager à mettre en place une RSE tournée autour de l’environnement en s’engageant dans des dispositifs zéro déforestation et dans des chaînes d’approvisionnement responsables.

Concernant les pouvoirs publics, ils ont le pouvoir de prioriser les actions de la France sur les matières premières présentant un risque de déforestation élevée. Notamment sur des produits comme le soja, l’huile de palme et le cacao.

Enfin, de nombreuses associations comme GreenPeace, WWF ou Alll4trees sont porteurs de projets pour lutter contre la déforestation et restaurer les écosystèmes par la reforestation, l’agroforesterie, et planter des arbres en ville. [3]

Figure 4. Le changement climatique et ses interactions avec d’autres problèmes globaux
Source : Wikipédia, Les conséquences probables du changement climatique

L’observation est fait que plusieurs pays déjà renforcent leur parc naturel en plantant des arbres sur leur territoire, comme c’est le cas de la France. Cependant, ces mêmes pays participent à la destruction de terres autre part dans le monde, comme au Brésil, au profit de leur économie, croissance et consommation. Des effets et causes diverses et internationaux mettent en périls la vie globale sur Terre par le biais des gaz à effet de serre et réchauffement global à long terme. Si rien n’est fait, des problèmes en chaînes pourraient survenir et aggraver la vie terrestre à un point de non-retour. C’est l’équilibre des écosystèmes naturels qui s’en trouve modifié et menacé. [2] En ces temps de crise sanitaire, nous avons pu observer des retours positifs de la vie sauvage et un « nettoyage » environnemental avec la baisse de la pollution atmosphérique entre autres. [7] Ce message doit nous faire prendre conscience qu’il est possible de changer nos habitudes pour préserver notre planète. Sauver le faune, dont les forêts, résoudrait une partie de la menace écologique. Il faut aussi agir afin de sauvegarder les puits de carbones qui ont une valeur inestimable. La lutte contre le changement climatique pourrait être profitable en termes de transition vers une société bas carbone, de créatrice d’emplois, d’innovations et de justice sociale tant à l’échelle national qu’internationale. [2]

Conclusion

La déforestation est l’une des causes du changement climatique mondial.

[1] Le terme se compose d’anthropo pour désigner “homme”, et de cene qui signifie “nouveau”. En d’autres termes, cela représente le temps géologique, à partir du XVIII° siècle à nos jours, où les activités de l’Homme ont fortement impactées et modifiées les écosystèmes de la Terre. [14]

[2] La forêt est un territoire occupant une superficie d’au moins 5 000 m2 avec des arbres.

[3] Un puit de carbone est un processus de destruction ou de stockage de gaz à effet de serre de l’atmosphère. Les océans, végétaux et les sous-sols sont de bon réservoir de gaz atmosphérique.

Références

[1] Actu-Environnement. Dictionnaire environnement [Online]. Actu-environnement. [Viewed 10/05/2020]. Available from:  https://www.actu-environnement.com/ae/dictionnaire_environnement/definition/puits_de_carbone.php4

[2] Agence parisienne du climat. (08 octobre 2019). Le changement climatique. Agence parisienne du climat. [Viewed 10/05/2020]. Available from: https://www.apc-paris.com/changement-climatique

[3] All4Trees, (2020). Projets porteurs. All Trees. [10/05/2020] Available from:  https://all4trees.org/communaute/porteurs-projets/

[4] Blavignat. Y. Déforestation : anatomie d’un désastre annoncé. Grand Angle Le Figaro. [Online]. [Viewed 10/05/2020]. Avalaible from:http://grand-angle.lefigaro.fr/deforestation-anatomie-desastre-environnement-enquete

[5] Boucher. J-M., (5 octobre 2020). La déforestation dans le monde en 10 données clés [Online]. ConsoGlobe. [Viewed 10/05/2020]. Available from:  https://www.consoglobe.com/deforestation-dans-le-monde-cg

[6] Deltour.G., (26 août 2019). La déforestation : un état des lieux en 2019 [Online]. Naturevolution. [Viewed 10/05/2020]. Available from:  https://www.naturevolution.org/deforestation-etat-des-lieux/

[7] Futura sciences.,(14.04.2020). Quel est l’impact du coronavirus sur la planète [Online]. Futura Sciences. [Viewed 10/05/2020]. Available from:https://www.futura-sciences.com/sciences/questions-reponses/sciences-impact-coronavirus-planete-13521/

[8] Gardien de l’équilibre forestier. Faut-il protéger les forêts ?. Gardien de l’équilibre forestier. [Viewed 17/05/2020]. Available from : https://www.pefc-france.org/123-foret/pourquoi-faut-il-proteger-les-forets/

[9] Greenpeace, Déforestation et huile de palme : le compte à rebours final [Online]. Greenpeace. [Viewed 05/10/2020]. Available from: https://www.greenpeace.fr/deforestation-huile-de-palme-compte-a-rebours-final/

[10] Institut national de l’information géographique et forestière, (22.01.2019). La forêt en France métropolitaine. Institut national de l’information géographique et forestière. [Viewed 17/05/2020]. Available from : http://education.ign.fr/dossiers/foret-france-metropolitaine

[11] Météo France. L’impact des activités humaines sur le climat. Météo France. [Viewed 10/05/2020]. Available from: http://www.meteofrance.fr/climat-passe-et-futur/comprendre-le-climat-mondial/387

[12] Nupex. Étoiles, galaxies et l’Univers [Online], Nupex. [Viewed 10/05/2020]. Available from: http://www.nupecc.org/NUPEX/index.php?g=textcontent/nuclearanduniverse/starsanduniverse&lang=fr

[13] Planétoscope. Déforestation – Hectares de forêt détruits dans le monde. Panétoscope. [Viewed 17/05/2020] Available from : https://www.planetoscope.com/forets/274-deforestation—hectares-de-foret-detruits-dans-le-monde.html

[14] Stromberg. J., (January 2013). What Is the Anthropocene and Are We in It?. SMITHSONIAN MAGAZINE. [Viewed 10/05/2020]. Available from: https://www.smithsonianmag.com/science-nature/what-is-the-anthropocene-and-are-we-in-it-164801414/

[15] United Nations. Sustainable Development Goals [Online]. United Nations Sustainable development. [Viewed 10/05/2020]. Available from: https://www.un.org/sustainabledevelopment/biodiversity/

[16] WWF. Déforestation importée : arrêtons de scier la branche ! [Online], WWF. [Viewed 10/05/2020]. Available from: https://www.wwf.fr/deforestation-importee

Le réseau électrique français peut-il alimenter un parc automobile français composé à 40% de véhicules électriques ?

Par Hugo Kielwasser & Arthur Rigaud, étudiants ESTA Belfort, 06/2020

Mots-clés: #voiture #électrique #consommation #RTE

Le 24 décembre 2019, l’Assemblée Nationale a promulgué la loi d’orientation des mobilités, visant notamment à interdire la vente des véhicules à énergies fossiles d’ici 2040 (vie publique 2019). De plus, de nombreuses grandes villes françaises souhaitent bannir les véhicules diesel et autres véhicules polluants, et ce dès 2025 (RTL 2019). L’alternative à ces véhicules polluants semble se tourner entièrement vers les voitures électriques. Bien que cette alternative soit pour le moment très peu répandue notamment dû au prix élevé de ce type de véhicules, elle semble très prometteuse dans les années à venir. Néanmoins une question revient souvent: serons-nous capable de produire assez d’électricité afin d’alimenter les recharges nécessaires à plusieurs millions de véhicules électriques ?

Aujourd’hui, près de 270 000 véhicules électriques ou hybrides sont en circulation (Clubic 2019), cela représente moins d’un pour cent du parc automobile actif en France. Cependant, la tendance est à la hausse puisqu’en 2019, ce nombre a augmenté de presque 40% par rapport à l’année précédente. En 2019 d’après le bilan énergétique de la RTE (2019), la France a produit un total de 537,7 TWh pour une consommation de 474 TWh (Connaissance des énergies 2020), consommation qui est relativement stable depuis 20 ans. À noter que la France est le pays d’europe qui exporte le plus d’électricité à l’heure actuelle. Le transport ne représente que 3% de notre consommation d’électricité notamment pour les métros, trains et autres transports en commun électriques, ce qui représente environ 14 TWh. (RTE 2019) Lorsque l’on compare la part du transport dans la consommation électrique totale en France avec le nombre d’immatriculation de véhicules hybrides et électriques depuis 2010 (figure 1), on remarque que, contrairement à ce que l’on pourrait penser, il n’y a pas de corrélation directe. Le nombre d’immatriculation chaque année de véhicules électriques et hybrides en France a été multiplié par 70, pendant que la part du transport dans la consommation électrique a augmenté seulement de 1,2%. Les véhicules électriques et hybrides ont donc, à ce jour, qu’une très faible influence sur la consommation d’électricité en France.

Figure 1 : Consommation électrique dans les transports en fonction du nombre d’immatriculation

Selon RTE (Réseau de Transport d’Électricité) (2019), le parc automobile électrique français devrait atteindre 15,6 millions de véhicules dans sa prévision la plus forte d’ici 2035. La filiale d’EDF a publié dans son étude nommée “Les enjeux du développement de l’électromobilité pour le système électrique” plusieurs prévisions qui varient en fonction de différents scénarios de croissance de l’électromobilité en France. Toujours selon RTE la production d’électricité devrait avoisiner les 640 TWh en 2035 tandis que la consommation devrait rester stable ou même diminuer, même en y additionnant la consommation liée aux véhicules électriques. Cela peut surprendre et on pourrait penser que la consommation augmenterait drastiquement, mais les choses devraient avoir changé en 2035: La France est engagée dans un processus de transition énergétique qui vise à faire d’importantes économies d’énergie, notamment grâce à des bâtiments mieux isolés et des appareils électroménagers moins énergivores. Les 15.6 millions de véhicules électriques représentent environ 35 à 40 TWh, ce total avoisinerait les 60 à 65 TWh en y ajoutant les métro, trains et autres transports en commun. Soit environ 10% de la consommation totale d’électricité.

Figure 2 : Estimations de la consommation du parc français en 2035
Source: RTE (2019)

D’après la figure 1, le système électrique français sera capable de supporter l’accroissement du nombre de véhicules électriques d’ici 2035. Néanmoins, certaines craintes sont toujours présentes concernant les pics de consommation. La plupart des trajets effectués en voiture sont des trajets courts d’environ 30 kilomètres. Les recharges pour compenser la consommation de ces trajets journaliers représentent quelques kilowatts par soir ou bien une plus grosse recharge par semaine. Si 15 millions de véhicules électriques sont branchés en même temps (notamment entre 19h et 21h en hiver) le réseau pourrait avoir quelques difficultés à supporter cette quantité soudaine d’électricité à fournir. Il serait alors fondamental d’effectuer un pilotage de la recharge afin de lisser l’appel de puissance et éviter une trop grande demande lors d’une même période. Concernant les trajets de longue durée (supérieur à 250 kilomètres), ils représentent que 15% des distances parcourus annuellement (Connaissance des énergies 2019). Ces recharges plus importantes ne sont pas non plus inquiétantes selon les spécialistes, elles interviennent principalement durant les périodes de vacances ou de longs week-ends. Lors de ces périodes, le système dispose de marges abondantes d’électricité car la consommation nationale est plus basse.

Un parc automobile français composé de plus en plus de véhicules électriques serait même bénéfique économiquement pour le marché et pour les automobilistes. L’importation de pétrole représente plus de 5 milliards d’euros par an, soit jusqu’à 8 fois le coût de production de l’énergie nécessaire à la recharge des véhicules électriques. Concernant les automobilistes, le budget carburant annuel pourrait être divisé par 3 en cas d’utilisation de véhicules électriques. Une étude assure qu’un automobiliste en voiture électrique classique, parcourant 15 000 kilomètres par an et qui effectue les recharges à domicile dépenserait environ 400 euros de carburant annuellement. Concernant les coûts d’entretien, ils sont en moyenne 25% inférieur pour les voitures électriques à kilométrage égal.

Des investissements sont tout de même à prévoir afin de permettre l’agrandissement du parc automobile électrique, notamment concernant les bornes de recharge. En France, il y a en 2020 un peu moins de 30 000 bornes de recharges publiques pour véhicules électriques. Selon un article des Echos (2019) qui se base sur une étude du groupe de recherche transport & environnement et la figure 2, la France devra compter d’ici 2030 plus de 450 000 bornes de recharges publiques si elle veut être climatiquement neutre avant 2050. L’installations de ces 420 000 bornes est un gros investissement puisque selon une étude (Breezcar 2014) le prix d’une borne de recharge rapide peut aller jusqu’à 43 000 euros et entre 5000 et 10 000€ pour une borne sur un parking public. Cet investissement peut donc se mesurer en milliards d’euros ce qui pourrait freiner l’installation de celles-ci.

Figure 3 : Prévision du nombre de bornes de recharge nécessaire en Europe en 2030
Source : Les Echos (2020)

Le passage de 270 000 véhicules électriques à plus de 15 millions dans les 15 prochaines années est un objectif majeur dans le cadre de la transition énergétique de la France, mais qui ne devrait pas poser de problème important au système électrique français. En effet la part des transports sur la consommation totale des français ne serait que de 10% en 2035 ce qui, au final, n’est pas énorme comparé à ce que nous consommons quotidiennement pour le chauffage ou l’éclairage par exemple. Ce passage à l’électrique serait même bon pour notre porte-monnaie, autant pour les particuliers que pour la France. Cependant, comme nous l’avons vu, quelques craintes persistent notamment lors des pics de consommation ou le pilotage de la recharge pourrait être nécessaire, des dépenses seraient également à prendre en compte pour l’installation de nouvelles bornes de recharges dans l’Hexagone. Pour poursuivre dans le thème de la transition énergétique il serait intéressant de se pencher sur l’impact écologique de la fabrication d’une telle quantité de véhicules électriques qui est plus polluant à la fabrication qu’un véhicule à énergie fossile.

Références

Benoit Théry, (2019). Baromètre: Combien y a t-il de voiture électriques en circulation en France  [online]. Clubic. [Viewed 09 May 2020]. Available from:  https://www.clubic.com/transport-electrique/actualite-872366-barometre-combien-voitures-electriques-circulation-france.html

Connaissance des énergies., (2020). Bilan électrique de la France: que retenir de 2019 ? [online]. Connaissance des énergies. [Viewed 09 May 2020]. Available from: https://www.connaissancedesenergies.org/la-production-delectricite-en-france-metropolitaine-tous-les-chiffres-cles-de-2019-200212-0

Connaissance des énergies., (2019). Voitures électriques : l’intérêt du pilotage de la recharge souligné par RTE [online]. Connaissance des énergies. [Viewed 09 May 2020]. Available from: https://www.connaissancedesenergies.org/voitures-electriques-linteret-du-pilotage-de-la-recharge-souligne-par-rte-190604

Fabrice Spath, (2014). Etude : quel est le vrai prix d’une borne de recharge ? [online]. Breezcar. [Viewed 09 May 2020]. Available from: https://www.breezcar.com/actualites/article/prix-borne-de-recharge-voiture-electrique-devis-2014

Les Echos, (2020). Voiture électriques : Les bornes de chargement, un défi pour l’Europe [online]. Les Echos. [Viewed 09 May 2020]. Available from: https://www.lesechos.fr/industrie-services/automobile/voitures-electriques-les-bornes-de-chargement-un-defi-pour-leurope-1161258

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RTE France., (2019). Enjeux du développement de l’électromobilité pour le système électrique [online]. RTE France. [Viewed 09 May 2020]. Available from: https://www.rte-france.com/sites/default/files/rte_-_mobilite_electrique_-_principaux_resultats_-_vf.pdf Vie Publique., (2019). Loi du 24 décembre 2019 d’orientation des mobilités [online].

Vie Publique. [Viewed 09 May 2020]. Available from: https://www.vie-publique.fr/loi/20809-loi-du-24-decembre-2019-dorientation-des-mobilites-lom

Industriels ou consommateurs: à qui la faute ?

Par Mathis Ardiot & Joseph Haas, étudiants ESTA Belfort, 06/2020

Mots-clés: #consommation #industriels #obsolescence #consommateurs

De nos jours, notre modèle de consommation fait face à de plus en plus de critiques. En effet, de plus en plus de modes de consommation alternatifs font surface comme le véganisme qui représente en 2018 2% de la population française avec une hausse du chiffre d’affaires engendré de 24% par rapport à l’année précédente (Ouest France, 2019). Comme tout mode de vie ou de pensée, le véganisme a ses extrémistes qui multiplient les actions chocs telles que le pillage d’élevage des bêtes ou encore les manifestations provocantes devant des boucheries. Ces personnes ne cessent d’accuser les industriels et le capitalisme; mais est-ce uniquement la faute des industriels qui nous poussent à consommer toujours plus afin de maximiser leur profit ?

Afin de répondre à cette problématique, nous allons diviser notre réflexion en deux partie, premièrement nous nous intéresserons aux rôles des industriels dans la société de consommation. Puis dans une seconde partie nous argumenterons sur le contraire, et si les consommateurs étaient finalement les principaux responsables, aux travers de leurs habitudes.

Le rôle des industriels

Les industriels et toutes les entreprises actuels sont animés par une seule chose, réaliser du profit, avec idéalement une croissance de ce profit d’une année sur l’autre. Aux environs de 1920, juste après la première guerre mondiale, il paraissait important de relancer l’économie. La plupart de ces grandes compagnies se sont interrogées sur comment maximiser ce profit? Quelle est la manière la plus simple de vendre toujours plus de produits ? Ils en sont arrivés à une conclusion qui encore aujourd’hui dictent nos habitudes de consommation, on appelle cela l’obsolescence programmée. Même si une majorité de personne pense que cette technique était récente et ne touchait que les produits technologiques, loin de là. En effet quel serait l’intérêt pour une entreprise de fabriquer un produit durable, robuste, que le consommateur n’aurait pas besoin de renouveler rapidement. Il n’y a tout simplement aucun intérêt pour eux, cela allant à l’encontre de leur principe de base. En effet une fois tous leur produits vendu, si ceux-ci ne nécessitent que de simple réparation, qui coûtent moins chères que le produit de base, pour être remis en marche, l’entreprise subira alors une baisse de son profit au cours des années. Certains industriels ont alors décidé de fabriquer des produits de moindre qualité, pour lesquels les réparations sont soit impossibles soit plus onéreuses que le produit de base, afin de s’assurer des ventes constantes. Selon France Culture en 2016 l’un des exemples les plus flagrants est celui issue du « Comité Phoebus » en 1924 (France Culture, 2016). Ce comité (que France Culture compare à un cartel) était composé des entreprises européennes et américaines du marché de l’électrique. On retrouve dans ce comité des entreprises encore actives aujourd’hui comme Général Electrics, Philips ou Osram. Le but de cette « alliance » était simple, booster les ventes d’ampoules en limitant leur durée de vie à 1000 heures. Cependant il existe encore de nos jours une preuve que ces entreprises disposaient, et dispose toujours d’un savoir faire industriel leur permettant de créer des ampoules avec une durée de vie très longue. En effet, en Californie dans la caserne de pompier de Livermore on peut trouver une ampoule qui brille depuis 1901. Même si nous ne pouvons comparer la technologie de cette ampoule (seulement 4 watts) avec les ampoules comblant nos besoins actuels, le Comité Phoebus a bien existé et a bien limité la durée de vie des ampoules mécaniquement. Il est à noter la drôle d’histoire de ce cartel qui en 1939 fut dissout face à l’arrivée de compétiteurs mieux offrant. Toujours selon France Culture en 2016, des exemples d’obsolescence programmée il en existe des centaines, on peut citer en 1937 l’invention du nylon, textile presque inusable qui sera utilisé pour la fabrication de bas, cependant comme vous pouvez le constater aujourd’hui la formule du nylon a été modifiée afin d’être moins solide et d’assurer un renouvellement des ventes (France Culture, 2016). Cela touche également des produits technologiques ayant une valeur plus importante, on trouve les imprimantes avec un nombre limités d’impressions, les mises à jour IOS obligatoires sur les smartphones Apple. Comme nous le confirme Statista en 2015, le graphique ci-dessous (Figure 1) on remarque qu‘à chaque sortie d‘un nouvelle IPhone les recherches concernant un „IPhone lent“ augmentent, et ces recherches sont d‘autant plus conséquentes que les iPhones sont récents. Apple ralentirait donc les smartphones à chaque nouvelle sortie d‘appareil (Statista 2015).

Figure 1 : Phénomène iPhone lent
Source: Statista, Félix Richter, 6 Octobre 2015

On estime qu’aujourd’hui en France, 40 millions de biens électriques sont jetés sans êtres réparés alors qu’ils pourraient l’être. On n’ose imaginer les conséquences écologiques de cette pratique. Cependant ici nous nous sommes beaucoup intéressés à une pratique qui s’appliquent principalement aux biens technologiques. Mais quand est-il des biens de premières nécessités, là ou l’obsolescence programmée n’est pas envisageable, la nourriture et l’eau? Ces biens sont pourtant responsable d’une énorme partie du réchauffement climatique, de la pollution, etc.. Il semble cependant qu’ici les industriels n’aient que très peu de moyen véritablement efficace de conditionner nos achats, outres le marketing, et la publicité, qui ont bien sur leurs impacts, les consommateurs restent toujours maîtres de leurs actes et décisions d’achats, c’est ce que nous allons voir dans cette seconde partie.

Le rôle des consommateurs

Dans de nombreux cas, la responsabilité de la surconsommation revient au consommateur. Comme nous venons de l’évoquer, lorsqu’il s’agit de biens de première nécessité, les industriels n’ont que très peu de moyens de conditionner nos achats hormis les emballages et les campagnes de promotion. Mais, qui nous empêche de fabriquer nos cookies plutôt que d’acheter des cookies conditionnés dans une boîte en plastique elle-même emballée dans du plastique ? De nombreuses associations de défense des consommateurs n’accusent pas seulement les industriels, elles accusent aussi le manque d’implication du consommateur dans la décision d’achat (Dubuisson-Quellier, S. 2011). Ce dernier cherchant lui aussi à maximiser son profit, la plupart du temps à court terme, va se lancer dans une quête perpétuelle du meilleur rapport qualité/prix. C’est sans aucun doute la raison pour laquelle nous préférons acheter une boite de cookies plutôt que d’acheter les matières première et de les fabriquer nous-même. L’être humain moyen se complaisant dans sa zone de confort, il ne fera que très rarement l’effort de confectionner ses cookies. Cela crée donc une demande qui sera satisfaite par des industriels qui eux aussi cherchent à maximiser leur profit. Un autre point qu’il est important d’aborder est l’obsolescence esthétique, ou obsolescence psychologique (Anon). Ce paramètre difficilement mesurable touche à la psychologie du consommateur. Pourquoi changeons-nous de vêtements quand ces derniers sont toujours en parfait état ? L’obsolescence esthétique est l’essence même de l’industrie du textile est des phénomènes de mode et aussi aussi utilisée dans d’autres secteurs d’activité. L’économiste Serge Latouche affirme: “Grâce à une politique de marque, de design et de publicité, l’industrie automobile faisait la démonstration qu’on pouvait obtenir le même résultat qu’avec l’introduction d’une défaillance technique.” L’obsolescence esthétique repose sur le fait que notre satisfaction est éphémère et par conséquent que nous sommes constamment à la recherche de cette dernière. Il s’avère donc qu’acheter peut être tout aussi satisfaisant que de passer du bon temps avec ses amis au encore que de déguster un excellent repas de chef ‌(Le Huffington Post, 2015)( Berthelot, J. 1981).

Figure 2: L‘achat compulsif
Source: CreditDonkey, Jasmine Williams

Comme le montre Credit Donkey, la figure 2, 88% des personnes achètent plus ou moins rarement des produits dont ils n’ont pas besoin ou qu’il n’avaient pas prévu d’acheter. Répondre à notre problématique reviendrait en quelque sorte à répondre à la fameuse question de qui était là en premier, l’œuf ou la poule? Autrement dit un dilemme presque impossible à résoudre. Cependant au vu de notre analyse ci dessus, nous pouvons déjà esquisser quelques réflexions. Comme nous avons pu le voir les industriels n’ont qu’un seul but, maximiser leurs profits. Et pour cela ils sont prêts à tout, réduire la durée de vie de leurs produits, utiliser des techniques marketing complexes, etc.. Mais accuser uniquement les industriels ne serait que résoudre une partie du problème. En effet le consommateur à également sa part à jouer, et elle est plus importante qu’il ne le croit. Un consommateur est de base naïf, et est poussé par un besoin presque primaire d’acheter, afin de posséder quelque chose et par conséquent de se donner une valeur. Les industriels profitent certes de cet état d’esprit, mais ne serait-il pas temps pour le consommateur de réagir face à sa consommation? De nombreuses associations essayent aujourd’hui de faire bouger les choses, les consciences, cela fonctionne pour une partie de la population on l’a vu qui est plus alerte. Mais une chose est sûre, des efforts doivent être menés des deux côtés, industriels et consommateurs, un réveil de leurs consciences est nécessaire, avec pourquoi pas un à la clé un changement de modèle économique tendant vers de l’économie circulaire. En ces temps les efforts se doivent d’être collectifs.

Références

Anon, (n.d.). La responsabilité des consommateurs | L’obsolescence programmée. [online] Disponible à: http://controverses.mines-paristech.fr/public/promo13/promo13_G22/www.controverses-minesparistech-7.fr/_groupe22/les-consommateurs-3.html [Accédé le 15 Mai 2020].

Berthelot, J. (1981). Les consommateurs victimes et complices. [online] Le Monde diplomatique. Disponible à: https://www.monde-diplomatique.fr/1981/01/BERTHELOT/35982 [Accédé le 15 May 2020].

Dubuisson-Quellier, S. (2011). Le consommateur responsable. Sciences de la société, (82), pp.105–125 [Accédé le 15 Mai 2020].

France Culture. (2016). Comment les industriels s’y prennent pour vous faire acheter toujours plus. [online] Disponible à: https://www.franceculture.fr/societe/comment-les-industriels-sy-prennent-pour-vous-faire-acheter-toujours-plus  [Accédé le 15 Mai 2020].

‌Le Huffington Post. (2015). Consommation: avez-vous vraiment l’impression d’avoir le choix? [online] Disponible à : https://www.huffingtonpost.fr/eric-goulard/consommation-pouvoir-achat_b_6645828.html [Accédé le 15 Mai 2020].

Maqsood, K. (2019). IMPULSE BUYING, CONSUMER’S SATISFACTION AND BRAND LOYALTY. [online] Research Gate. Disponible à: https://www.researchgate.net/deref/http%3A%2F%2Fwww.scienceimpactpub.com%2Fjei [Accédé le 20 Mai 2020].

Ouest-France avec Reuters (2019). Le marché végétarien et végan a augmenté de 24 % en 2018. [online] Ouest-France.fr. Disponible à: https://www.ouest-france.fr/economie/consommation/le-marche-vegetarien-et-vegan-augmente-de-24-en-2018-6162850  [Accédé le 15 Mai 2020].

L’hydrogène: énergie de demain ?

Par Hugo Gaden & Ludovic Zoeller, étudiants ESTA Belfort, 06/2020

Mots-clés: #hydrogène #pile à combustible #voiture #mobilité de demain #zero émission

L’investissement nécessaire pour réduire de moitié les émissions de dioxyde de carbone et développer une « révolution internationale des technologies énergétiques » est de taille et plus que nécessaire à l’heure actuelle. Les émissions de CO2 sont à la fois d’origine naturelle et d’origine anthropique. Malheureusement, cette dernière croît de manière importante depuis les années 1850, et le pic de pollution n’a jamais été aussi élevé que ces dernières décennies.

L’hydrogène est peut-être le combustible du futur ; cependant il a déjà été utilisé dans le passé. Au XIXème siècle, il était mélangé au monoxyde de carbone pour faire du gaz de ville ; on l’utilisait aussi comme carburant qu’on brûlait pour faire avancer les voitures. Puis au XXème siècle, il a été remplacé par le gaz naturel et le pétrole. Mais depuis quelques années, il fait un retour en force et on expérimente cette technologie sur des bus, des voitures et même des logements, cependant elle coûte encore très cher, principalement à l’installation. (C’est pas sorcier 2015). L’hydrogène aurai donc pour but de remplacer à terme les énergies fossiles comme le pétrole et de rivaliser avec l’énergie électrique.

Qu’est ce qui fait de l’hydrogène une énergie d’avenir ?

Le problème des véhicules thermiques & électriques

Plus besoin de le répéter, les véhicules à essence et à diesel polluent nos centres villes et notre planète.

Pour faire face à cette problématique, les entreprises ont développé des voitures électriques. Des voitures qui ne polluent pas en roulant ; génial sur le papier, moins dans la réalité.

Le premier gros point noir de ces véhicules : la provenance de l’électricité consommée. Celle ci est majoritairement produite avec des ressources fossiles ou nucléaires, procédés qui engendrent des rejets de CO2 ou de déchets nucléaires. De plus, la problématique de la batterie est également à prendre en considération. Cette dernière est : d’une part extrêmement polluante car on se sait pas, aujourd’hui, comment les recycler, d’autre part prend une quantité impressionnante de temps à se recharger, pèse très lourd et pour finir est extrêmement cher de par l’usage des matériaux rares desquels elle est composée.

Figure 1 : Schéma Voiture
Source : Fiches auto (2015)

Comment faire face à ces problématiques de recyclage des batteries et de temps de chargement ?

Le concept de l’hydrogène

Après l’arrivée des voitures électriques sur le marché automobile, c’est au tour des véhicules à hydrogène de pointer timidement le bout de leurs capots.

Les véhicules à hydrogène combinent les avantages des voitures électriques, à savoir les émissions de CO2 nulles, avec ceux des véhicules thermiques, comme l’autonomie et le poids. Une voiture à hydrogène possède un moteur électrique alimenté par une pile a combustible qui transforme l’hydrogène en électricité (explications détaillées dans la partie suivante). Elle comporte un réservoir semblable à celui des véhicule thermiques, qui à l’avantage de peser beaucoup moins lourd que les batteries au Lithium qui sont aujourd’hui présentes dans les véhicules électriques. Elles présentent également l’avantage de bénéficier d’un temps de remplissage du réservoir similaire à un plein d’essence conventionnel, a contrario des voitures électriques et leurs longues heures de charge. (Fiches Auto 2015)

Production, stockage et ravitaillement de l’hydrogène

Production
Les difficultés liées à la volatilité de ce gaz, le plus léger sur Terre, ont été résolues. « On sait aujourd’hui fabriquer des réservoirs moins lourds et parfaitement étanches, capables de stocker jusqu’à 5 kilogrammes d’hydrogène à des pressions de 700 bars », indique Pierre-Etienne Franc, directeur marchés et technologies avancés, autrement dit le « Monsieur Hydrogène » d’Air liquide, l’un des plus gros acteurs de cette filière. (Air Liquide 2020)

Méthode consistant à chauffer l’eau et le méthane (reformage du méthane) :

L’hydrogène est présent partout sur Terre. La première étape consiste à isoler l’hydrogène qui se situe dans l’eau ou dans le méthane (appelé gaz naturel). La technique est d’injecter du méthane et de l’eau dans un four. Sous l’effet de la chaleur, l’eau et le méthane réagissent, la réaction produit du dihydrogène qui sera stocké. Mais du CO2 est émis dans l’air en parallèle ! Heureusement, cette émission est bien inférieure à celle des véhicules thermiques. (C’est pas sorcier 2015)

En effet les véhicules thermiques rejettent 150g de CO2/km de la source jusqu’au pot d’échappement donc du puit de pétrole jusqu’à la sortie de l’échappement, alors que la production d’hydrogène rapportée à un véhicule fonctionnant grâce à ce gaz n’émet que 80g de CO2/km.

Toutefois, le CO2 émis par un véhicule thermique est dispersé sur tout le territoire alors que celui de la production d’hydrogène est concentré. Il serait donc possible de le récupérer et de l’injecter dans le sol et plus précisément dans des gisements de pétrole, de gaz naturels, d’anciennes veines de charbon ou de nappes phréatiques salines de grande profondeur inexploitables pour l’homme. En 2016, 95 % du dihydrogène produit dans le monde est issu du reformage du méthane. Pour l’instant, il sert surtout dans la chimie et si à l’avenir nous voulons l’utiliser en tant que combustible, il faudra en produire beaucoup plus. La production mondiale actuelle d’hydrogène représente 500 milliards de m3. Si on prend le parc automobile français, qui comporte près de 30 millions de véhicules, il faudra produire un volume de 50 milliards de m3 en plus. Ces chiffres riment avec des investissements importants, mais ils sont atteignables. Néanmoins, le CO2 émis devra absolument être stocké et malheureusement le processus n’en est qu’au stade expérimental car il faut s’assurer que les sites soient étanches pendant plusieurs siècles.

Figure 2 : Pille à combustible
Source : Futura Sciences (2015)

Comme le montre ce diagramme, la diminution du coût de l’électrolyse a permis le développement de cette technologie qui est toujours en amélioration. La production d’hydrogène est aujourd’hui plus partagée et s’orientera à l’avenir en faveur de l’électrolyse, qui reste parmi tous ces moyens de production le plus prometteur en terme d’améliorations. (Futura Sciences 2015)

L’électrolyse de l’eau

A l’état liquide, les molécules d’eau sont représentées sous forme d’ions OH- et H+. Du courant est envoyé au niveau de la cathode, les électrons circulent. Les ions H+, qui ont besoin d’e-, se dirigent vers ce flux pour former des atomes d’hydrogène qui vont se combiner par paires et devenir du dihydrogène récupéré au niveau de la cathode.

De l’autre côté, au niveau de l’anode, les ions OH-, qui ont des électrons à revendre, cèdent leurs électrons excédentaires pour se recombiner en molécules de dioxygène qui se concentrent au-dessus de l’anode en plus des molécules d’eau.

Pour que cette technique ne soit pas polluante, il faut que l’électricité produite soit issue d’énergies renouvelables.

Les pertes d’énergie sont importantes car le rendement de l’électrolyse n’est pas très bon (autour de 70%), alors que le rendement de la totalité du système (qui comprend les infrastructures) se situe autour de 60%. (C’est pas sorcier 2015) Pour obtenir ce rendement, l’électrolyse fonctionne entre 60 et 80 °C. A plus haute température, l’électrolyse est plus performante, mais les composants ont une durée de vie moins longue puisque leur longévité est actuellement de 60 000 heures. (Sia Partners 2018)

Figure 3 : Principe électrolyse
Source : Sia Partners (2018)

Le stockage

L’hydrogène est le plus petit élément du tableau périodique. Cependant on sait que le stockage de l’hydrogène est très compliqué. En effet, ses atomes sont très agités et donc émettent un champ de répulsion envers les autres atomes d’hydrogène. C’est également le cas pour tous les autres gaz ; néanmoins l’hydrogène est le plus petit, et le plus léger. Si nous comparons un certain volume d’hydrogène avec le même volume d’oxygène, par exemple, la quantité d’oxygène a un poids 16 fois supérieur à la quantité d’hydrogène. Il faut donc trouver des alternatives pour avoir une grande quantité d’atomes d’hydrogène dans un minimum de volume (à l’état naturel : 1kg d’hydrogène a un volume de 11200L), ce qui est infaisable dans un véhicule. (C’est pas sorcier 2015)

La technique la plus utilisé est de compresser l’hydrogène par pistons. En effet dans les véhicules actuels roulant à l’hydrogène, le gaz est stocké dans les réservoirs à 700 bars.
1kg d’hydrogène a un volume de 25 litres (soit 448 fois moins qu’au naturel). En stockant l’hydrogène à cette pression, nous arrivons à un poids total de 5kg embarqué dans le véhicule pour une autonomie de 500km, bien loin des centaines de kilos des batteries présentes dans les véhicules électriques d’une autonomie similaire. (C’est pas sorcier 2015)

Par ailleurs l’hydrogène peut être stocké sous forme liquide, or on sait que l’hydrogène est liquide à -252°C (sous forme liquide 1kg d’hydrogène a un volume de 14 litres). Cependant dans un électrolyseur l’hydrogène est à une température comprise entre 60 et 80 degrés, cela représente une différence de presque 350°C. (C’est pas sorcier (2015) Il est donc beaucoup trop risqué de le stocker sous forme liquide dans un véhicule.

Le ravitaillement

L’avantage du rechargement du dihydrogène par rapport à l’électricité, c’est que cela prend le temps d’un plein normal (à l’essence), contrairement à un rechargement électrique qui est très long. Lors du plein d’hydrogène il n’y a aucun risque de fuite de gaz, même s’il entre dans la voiture à 750 bars ; en effet le flexible est étanche et la connectique l’est également, il n’y a donc aucun risque. Par ailleurs, l’hydrogène peut très facilement s’enflammer. Un accident survenu en 1937 a donné mauvaise réputation à l’hydrogène, un zeppelin gonflé à l’hydrogène a pris feu, tuant 37 personnes ; cependant il se trouve que l’incendie est dû au vernis qui recouvrait le zeppelin et non à l’hydrogène. L’hydrogène n’est pas si dangereux, car il est tellement léger qu’il s’échappe très vite vers le haut. (C’est pas sorcier 2015)

Conclusion

L’avenir des véhicules s’orientera principalement vers des modèles électriques. Actuellement ils existent et sont évidemment alimentés via de l’électricité, mais malheureusement très peu de marques 100% électriques sont présentes sur le marché, mise à part Tesla, et le coût d’acquisition d’un véhicule électrique ou à hydrogène est encore beaucoup plus élevé qu’un véhicule thermique.

La question naturelle que nous pouvons se poser est donc : « Pourquoi utiliser de l’électricité pour produire de l’hydrogène qui va lui-même produire de l’électricité pour faire fonctionner le moteur électrique ? Pourquoi ne pas utiliser l’électricité de départ ? ». Une des raisons principales est le temps de rechargement d’un véhicule comme la voiture Tesla qui oscille autour des 30 minutes. Avec très peu de stations sur le territoire, la planification de ses trajets pour faire le « plein » devient très vite pénible.
L’intérêt d’utiliser sa voiture est quand même de l’utiliser n’importe où et à n’importe quel moment. C’est là que l’hydrogène intervient en tant qu’énergie renouvelable pour faire avancer les véhicules et est placé comme énergie du futur.
Selon plusieurs scientifiques le XXème siècle était le siècle des énergies fossiles alors que le XXIème siècle serait le siècle des gaz.

Références

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Bénard, V (2019). L’interdiction du véhicule thermique en 2040 une bien mauvaise loi (1).  [En ligne]. Contrepoints .[vu le 09/05/2020]. Disponible : https://www.contrepoints.org/2019/06/21/347401-linterdiction-du-vehicule-thermique-en-2040-une-bien-mauvaise-loi-i

Boyer, C (2012). Hydrogène. [En ligne]. Techniques de l’ingénieur. [vu le 09/05/2020]. Disponible : https://www.techniques-ingenieur.fr/base-documentaire/archives-th12/archives-vehicule-et-mobilite-du-futur-tiaitv/archive-1/hydrogene-j6368/

Capital (2016). Hydrogène : le carburant de demain ? [En ligne]. Capital. [vu le 09/05/2020]. Disponible : https://www.capital.fr/economie-politique/hydrogene-le-carburant-de-demain-1149946

C’est pas sorcier (2015) Hydrogène : combustible du futur ? – C’est pas sorcier [En ligne]. Youtube. [vu le 09/05/2020]. Disponible : https://www.youtube.com/watch?v=7Bn9Gp5kuyI

Dicko, M, Darkrim-Lamari, F, Malbrunot , P (2013). Combustible hydrogène – Production. [En ligne]. Techniques de l’ingénieur. [vu le 09/05/2020]. Disponible : https://www.techniques-ingenieur.fr/base-documentaire/procedes-chimie-bio-agro-th2/energie-durable-et-biocarburants-42494210/combustible-hydrogene-be8565/

Fiches Auto (2015). fonctionnement-principe-pile-combustible-hydrogene. [Image digitale]. [vu le 09/05/2020]. Disponible : http://www.fiches-auto.fr/articles-auto/fonctionnement-d-une-auto/s-1563-moteur-a-hydrogene-pile-a-combustible.php

Fiches Auto (2015). Moteur à hydrogène (pile a combustible) : fonctionnement. [En ligne]. Fiches Auto. [vu le 09/05/2020]. Disponible : http://www.fiches-auto.fr/articles-auto/fonctionnement-d-une-auto/s-1563-moteur-a-hydrogene-pile-a-combustible.php

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Lebrethon, A et Lecocq, D (2017). L’hydrogène, une énergie propre. [En ligne]. Air Liquide. [vu le 09/05/2020] disponible : https://energies.airliquide.com/sites/abt_ne/files/2017/07/06/dp_hydrogene_06.17_fr.pdf

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La fusion, la meilleure solution aux problèmes actuels d’énergie ?

Par Quentin Barbeau & Quentin Thiébaut, étudiants ESTA Belfort, 06/2020

Mots-clés: #fusion #nucléaire #ITER #TOKAMAK

La fusion : l’énergie issue de la collision atomique

Lorsque deux noyaux d’atomes légers se percutent à haute vitesse, ils peuvent fusionner en un noyau plus gros. Ce nouveau noyau est instable, pour revenir à un état stable il doit libérer de l’énergie via l’éjection d’une particule. C’est cette énergie qui est recherchée dans la fusion1. 

La fusion la plus couramment pratiquée est la fusion entre un noyau de Tritium et un noyau de Deutérium pour former un noyau d’Hélium2.   Le Tritium (3H) et le Deutérium(2H) sont des atomes possédants tous deux un seul proton dans leur noyau, cependant le premier possède deux neutrons alors que le second n’en possède qu’un.

Figure 1 : Schéma représentant le fonctionnement de la fusion et l’énergie produite par la réaction 
Source: Wikys (2007)

Leur fusion va aboutir à un noyau d’hélium composé de 2 protons et 3 neutrons. Cette forme n’est pas stable, elle est trop énergétique, pour revenir à une situation d’équilibre un neutron va être éjecté avec une énergie de 14,1 MeV. Ce noyau n’étant toujours pas stable il lui faut émettre 3,5MeV de plus pour atteindre l’équilibre. Soit une énergie totale de 17,6 MeV par fusion3. 

Pour que cette réaction soit possible il faut répondre à plusieurs prérequis : 

  • Les noyaux doivent être déliés de leur nuages électronique 
  • Les noyaux doivent être suffisamment proches pour se percuter 
  • Les noyaux doivent se percuter suffisamment violement pour casser l’interaction forte qui assure la cohésion des noyaux4. 

Les phénomènes physiques suivant permettent de répondre respectivement à ces différents prérequis : 

  • Le plasma est un état de la matière dans lequel les noyaux sont séparés de leur nuages électronique 
  • Un volume suffisamment faible appelé confinement suffit à la rencontre des noyaux 
  • La température permet le déplacement des noyaux à haute vitesse ce qui permet une collision suffisamment violente5 

Comme évoqué précédemment une réaction de fusion génère une énergie de 17,6MeV. Une réaction de fission d’un atome d’Uranium 235 quant à elle crée une énergie de 202,8MeV6. 

Cependant la masse nécessaire de carburant pour provoquer une fission est 47 fois plus importante que celle nécessaire pour générer une fusion7. 

Rapportons l’énergie à un gramme pour chacune des réactions : 1 gramme d’uranium 235 et 1 gramme d’une substance contenant la même quantité de deutérium et de tritium (1/5 de mole de chacun) en négligeant la masse des électrons : 

L’ensemble des réactions de fission dans un gramme d’uranium permet de produire 82 milliards de joules. 

 Ce qui équivaut environ à l’énergie nécessaire pour fournir 27,8MWh. Cette énergie équivaut à la combustion de 2,4t de pétrole. 

L’ensemble des réactions de fission dans un gramme de carburant de deutérium et de tritium permet de produire 339 milliards de joules. 

 Ce qui équivaut environ à l’énergie nécessaire pour fournir 94,2MWh. Cette énergie équivaut à la combustion de 8,9 t de pétrole 

Du point de vu énergétique, la fusion permet une libération d’énergie environ 4 fois supérieure à celle de fission pour une même masse de matière. 

Nous n’avons pas trouvé de chiffres sur le rapport à masse égale il s’agit donc d’un calcul personnel.  

La fission contrairement à la fusion crée des éléments radioactifs à très longue demi-vie (la chaine de désintégration de l’uranium 235 dure plus de 37 000 ans8). La fusion ne crée que de l’hélium qui n’est pas polluant. 

Si les ressources en uranium sont limitées9 ce n’est pas le cas du deutérium et du tritium. On trouve le deutérium dans l’eau et on peut créer le tritium à partir de lithium existant en abondance dans la croûte terrestre1011. 

La fusion contrairement à la fission n’est pas une réaction en chaine, il suffit donc de stopper les conditions de réactions pour arrêter le réacteur. Il n’y a pas de risque d’emballement ou de fusion du cœur. 

La fusion est en théorie l’une des meilleures sources d’énergie, puisque qu’elle est non polluante abondante, plus sécurisée que la fission, et qu’il s’agit de la source d’énergie la plus puissante que nous connaissions. Cependant sa mise en œuvre est particulièrement complexe. 

Comment crée-t-on un « mini soleil » sur terre ?

Le premier dispositif permettant de fusionner des atomes de manière contrôlée et constante (à l’inverse d’une bombe) est le Tokamak.  Tokamak est l’anagramme de “TOроидальная KAмера с MAгнитными Kатушками” signifiant “Chambre de confinement avec bobines magnétiques” en russe12. 

Figure 2 : Schéma représentant la chaine de production d’électricité via un Tokamak 
Source: Nucléaire-info (2006) 

Cet appareil permet de répondre à tous les prérequis vus précédemment pour créer la fusion grâce au magnétisme. 

Dans un premier temps on remplit une chambre torique de carburant sous forme gazeuse.  

Ensuite, on le bombarde d’ondes électromagnétiques (comme un micro-onde). Ce bombardement a deux effets, chauffer le gaz et le faire changer d’état vers le plasma13.  

Les ondes magnétiques permettent de faire léviter le plasma au centre de la chambre pour qu’il soit confiné et qu’il ne puisse pas en toucher les parois. En effet, le plasma est chauffé à environ 150 millions de degrés Celsius. Un contact avec l’armature du Tokamak provoquerait sa destruction quasi instantanée.  

A noter que si le plasma n’est plus en lévitation cela signifie que les ondes magnétiques ne sont plus suffisamment puissantes. Ce manque de puissance provoque une baisse de température et la fin de réaction de fusion. Le cas de destruction du Tokamak par contact avec les parois est donc théoriquement impossible. 

Les trois conditions de la fusion étant respectées, la réaction va avoir lieu. Cette dernière va chauffer les parois de l’appareil. De l’autre cotée de la paroi se trouve de l’eau. Sous l’effet de la chaleur l’eau se met en ébullition. La vapeur d’eau obtenue va faire tourner une turbine qui produit de l’électricité14. 

Les limites du Tokamak : 

  • L’énergie d’activation importante pour le lancement de la fusion 
  • Les micro-turbulences du plasma 
  • Refroidissement du système 
  • La création de carburant couteuse en énergie  

Pour produire les champs magnétiques nécessaires à la fusion il faut alimenter électriquement des aimants. Ceux-ci requièrent une puissance totale de 650MW soit 73% de la production d’un réacteur nucléaire à fission (890MW en moyenne pour un réacteur). 500MW servent uniquement à mettre en route la réaction, les 150 restant servent à la contenir et la prolonger.

Figure 3 :Bilan énergétique du Tokamak en Joules en fonction du temps en secondes 

Le but de la fusion est de produire de l’électricité. Ainsi le système réacteur, chaudière, turbine doit produire plus d’électricité qu’il n’en consomme. Un tel système a un rendement dépassant rarement les 35%15. 

On observe en fonction du temps plusieurs seuils à partir desquels chaque élément du système a une production d’énergie excédentaire : 

  • 4 secondes après le démarrage : le réacteur 
  • 8 secondes après le démarrage : la chaudière 
  • 70 secondes après le démarrage : la turbine 

Ainsi il faut être capable de maintenir la réaction au moins 70 secondes en théorie pour produire de l’électricité avec cette solution16. 

Le plasma étant un fluide, il connait des micro-turbulences. Celles-ci ont pour effet de refroidir le système et empêcher la fusion17. Elles sont chaotiques, il est imprévisible de déterminer quand et où elles vont avoir lieu18. 

 On peut cependant effectuer des statistiques sur leurs fréquences d’apparition. En particulier sur la probabilité d’apparition d’une turbulence suffisamment importante pour arrêter le système en fonction du temps. Ce genre d’évènement a une probabilité importante d’arriver toutes les 715ms. 

Aujourd’hui ces turbulences limitent le temps de fonctionnement à quelques secondes seulement contre les 70s requises19.  

Pour répondre à ce phénomène dans la pratique, on intensifie les ondes magnétiques (couteuse en énergie électrique) toutes les 715ms afin de reconfiner le plasma pour diminuer le risque de turbulence. 

La solution précédente est énergivore car elle provoque des pics de consommation réguliers. L’énergie à produire pour dépasser le seuil de rentabilité est repoussée. Il est en pratique de 6min 40 contre les 70s théorique soit 6 fois plus 20. 

 Le projet ITER, rêve ou réalité ? 

L’origine de la recherche sur la fusion nucléaire remonte aux années 1920 avec la naissance de la physique stellaire21. L’astronome britannique Arthur Stanley Eddington qui suggéra que l’énergie qui provenait des étoiles était d’origine subatomique. 

La toute première réaction de fusion en laboratoire fût réalisée par Rutherford en 1934. Il réussit à faire fusionner quelques noyaux de deutérium mais la quantité de réaction était encore infime pour pouvoir produire de l’énergie. 

À partir des années 1940, la communauté scientifique compris que la fusion nucléaire représentait une opportunité considérable pour le futur car c’est une source d’énergie beaucoup plus “propre” que la fission. En effet la quantité de déchets radioactifs produits est considérablement plus faible et se résume au recyclage de la machine utilisé pour produire l’énergie, la période radioactive22 Est très peu élevé, environ quelques dizaines d’années. À l’inverse, la fusion quant à elle produit des déchets qu’il faut stocker et contrôler pendant des milliers d’années voir des millions d’années. 

En 1946, le premier brevet de réacteur à fusion fût déposé en Angleterre. 

Dans les années 1950, et en pleine guerre froide, l’ensemble des grands acteurs de la guerre froide et principales puissances mondiales tel que les États-Unis, la Russie, l’Angleterre ainsi que la France, l’Allemagne et le Japon s’attachent à développer l’opportunité pour le militaire de la fusion nucléaire dans le plus grand des secrets. Aucun de leurs résultats ne sera alors partagé.  

Les années 1960 et 1970 permettent de lever le voile sur tout le secret de la fusion nucléaire et les différentes grandes puissances commencent à collaborer ensemble car il se rendent bien compte de la complexité de ce processus. 

En 1985, Mikhail Gorbatchev ainsi que Ronald Reagan se rencontrent à Genève pour la première fois et leurs rapport la ligne “Fusion Research” apparaît et permettent de souligner l’importance de ce type d’énergie à l’avenir. 

Deux ans plus tard, le projet ITER naît d’une collaboration entre l’Union Européenne, l’union soviétique, les États-Unis et le Japon. 

Rassemblant à présent plus de 35 pays, le projet ITER basé à Cadarache représente aux yeux de tous ceux qui sont passionnés par l’énergie une grande avancé dans le domaine de la fusion nucléaire. 

En effet, regroupant des milliers d’ingénieurs et de scientifiques le projet ITER a pour objectif de produire 500 MW excédentaires (contre 16MW pour le record actuel via le tokamak JET). 

La fusion de deutérium-tritium est le processus choisis pour le Tokamak d’ITER pour une surface totale de 1km² environ.  Il permettra de produire quasiment huit fois plus d’énergie qu’un réacteur de fission habituel.

Figure 4 : Comparaison de la production d’énergie via diverses méthodes 

Un réacteur à fusion nucléaire représente l’avenir car il ne produit peu ou pas de déchets nucléaire (non-radioactif au mieux au bout de 100 ans comparer à plusieurs milliers d’années pour la fission) 
La fusion nucléaire produit comme déchets de l’hélium mais ce ne sont pas des déchets de haute activité. 

De plus, la sécurité des environnements à proximité est également un point très important pour le développement de la production d’énergie via fusion car il faut savoir que les probabilités d’explosion ou d’accident reste les mêmes que sur une centrale à fission cependant les dégâts lors d’une défaillance sont minimes puisqu’il n’y a pas besoin d’évacuer les zones environnantes. Cela endommagerait seulement l’installation en elle-même. 

Concernant la mise en arrêt d’une centrale à fusion, le Tokamak à besoin également d’être traité pendant une durée d’un siècle seulement. 

La fusion porte de nombreux avantages comparer à la fission mais elle nous reste pour le moment inaccessible pour différentes raisons :  

  • La fusion nucléaire repose sur des technologies que nous ne sommes pas encore capable de maîtriser 
  • Le tritium n’est pas obtenable en grande quantité pour le moment, il faudrait réaliser tout une production de manière industrielle. 
  • Les coûts de développement sont faramineux avec plus de 20 milliards contre 6 milliards aux prévus initialement. 

En outre il est bien de rappeler que le projet ITER n’est qu’un “test” à grande échelle. En effet, le rendement du tokamak n’est que de l’ordre de 10x sa consommation. 

L’objectif à travers du projet ITER est de comprendre et manipuler cette nouvelle production à grande échelle afin d’atteindre 40x ou 50x la consommation en termes de rendement. 

La fusion représente-t-elle la nouvelle énergie “propre” et “viable” de demain ? 

L’objectif des scientifiques du projet ITER est de commencer la production d’énergie via fusion d’ici à 50 ans.  
Pendant ce lapse de temps, il nous faudra donc nous adapter à créer des nouvelles chaînes industrielles dans le meilleur des cas. 

Malheureusement, beaucoup de scientifique estime qu’attendre 50 ans sera déjà trop tard et aura provoquer des dégâts bien trop important sur notre planète, nous en subissons déjà les conséquences. 

La question est donc la suivante, faut-il parier sur le long terme avec l’énergie via la fusion ou bien se réserver à développer les énergies renouvelables tel que le photovoltaïque et l’éolien. 

Pour pouvoir répondre à cette question nous devons prendre en considération que nous ne connaissons encore rien à la fusion nucléaire à grande échelle et de ces coûts de productions. 

Cependant d’après les chercheurs et scientifiques du projet ITER23 estiment que le coût de production de l’énergie de fusion serait légèrement plus élevé que la fusion au début pour être décroissant au fil du temps et atteindre un prix inférieur à la fission. 

Nous pouvons donc comparer maintenant les différents coûts de production des moyens de productions d’énergie les plus communs afin de pouvoir en tirer une conclusion.

Figure 5 :  coût de production de l’électricité à l’horizon de 2020 

L’observation de ces différents chiffres permet de déterminer que l’énergie nucléaire (ici la fission) coûte bien moins chère que les différentes énergies renouvelables. 

Nous pouvons ajouter à cela que le contraste entre l’énergie renouvelable hydraulique crée par exemple de fort dégâts environnementaux en aval et en amont du dispositif, l’éolien et le photovoltaïque demande beaucoup de génie civil ainsi que de maintenance des installations dans la durée du temps. 

La fusion nucléaire semble donc être un moyen de production viable pour le futur. 

Cependant, arriveras-t-on à développer la fusion nucléaire pour une utilisation industrielle à grande échelle, cela reste un rêve pour le moment mais nous pouvons espérer que cela devienne la réalité d’ici à la fin de siècle.  Notre monde réalisera alors un grand pas, mais sauront-nous maîtriser cette nouvelle méthode de production d’énergie quasi-infini ? 

Références

1 Shultis, J.K. & Faw, R.E. (2002). Fundamentals of nuclear science and engineering. CRC Press. p. 151. ISBN 978-0-8247-0834-4.  

2 “Les combustibles” ITER 2020  https://www.iter.org/fr/sci/fusionfuels  

3 Bethe, Hans A. (April 1950). « The Hydrogen Bomb ». Bulletin of the Atomic Scientists. 6 (4): 99–104, 125–. Bibcode:1950BuAtS…6d..99B. doi:10.1080/00963402.1950.11461231  

4 P.Stroppa “Fusion nucléaire” CEA 2013  https://www.connaissancedesenergies.org/fiche-pedagogique/fusion-nucleaire  

5 “Réaliser la fusion en laboratoire” ITER 2020 https://www.iter.org/fr/sci/makingitwork  

6 Robert W. Conn 2019 “Nuclear Fusion” Encyclopædia Britannica https://www.britannica.com/science/nuclear-fusion  

7 Theodore Gray 2010 ”Atomes” p15 et 211  

8 Theodore Gray 2010 ”Atome” p211  

9 ”L’Uranium dans le monde“ SFEN https://www.sfen.org/energie-nucleaire/panorama-nucleaire/uranium-monde  

10 « Livre blanc du tritium » [archive], sur Autorité de sûreté nucléaire, 2010(consulté le 19 décembre 2011).  

11 Jean-Christophe Niel, Directeur général de l’ASN (Autorité de sûreté nucléaire française), Editorial du livre blanc (http) [archive] ou version PDF [archive] (Synthèse des travaux de deux groupes de travail sur le tritiums pour la période mai 2008 → avril 2010), consulté 2011-12-19  

12 ”60 ans de progrès” ITER  https://www.iter.org/fr/sci/beyonditer  

13 P.Stroppa « Fusion magnétique » CEA 2013 http://www-fusion-magnetique.cea.fr/accueil/index.htm  

 14 ”Tokamak“ 2020 ITER https://www.iter.org/fr/mach/tokamak   

15 Energy and Environmental Analysis, « Technology Characterization: Steam Turbines (2008) » [archive] [PDF], Report prepared for U.S. Environmental Protection Agency, sur Report prepared for U.S. Environmental Protection Agency, 2008 https://www.universalis.fr/encyclopedie/turbines-a-vapeur/4-puissance-et-rendement/  

16 Pastel 2020 https://pastel.archives-ouvertes.fr/tel-01167913v2/document  

17 P.Stroppa « Fusion magnétique » CEA 2013 http://www-fusion-magnetique.cea.fr/accueil/index.htm  

18 Gérard Belmont “turbulence dans les plasmas spatiaux” (2008)  https://www.lpp.polytechnique.fr/IMG/pdf_Images_Belmont.pdf  

19 C. Reux, J. Bucalossi, F. Saint-Laurent, C. Gil, P. Moreau et P. Maget, Experimental study of disruption mitigation using massive injection of noble gases on Tore Supra, Nuclear Fusion Volume 50 Numéro 9, 2010, doi:10.1088/0029-5515/50/9/095006 (Résumé [archive]).  

20 Daniel Jassby “ITER is a showcase … for the drawbacks of fusion energy”,Bulletin of the atomistic scientists (2018) ITER is a showcase for the drawbacks of fusion energy  

21 La physique stellaire est la branche de l’astrophysique qui étudie les étoiles. Elle fait intervenir des connaissances issues de la physique nucléaire, physique atomique, physique moléculaire, thermodynamique, magnétohydrodynamique, physique des plasmas, physique du rayonnement et sismologie. À l’heure actuelle, l’étoile la mieux connue est le Soleil à cause de sa proximité.  (2019) Physique stellaire, disponible sur : https://fr.wikipedia.org/wiki/Physique_stellaire (accès 2 Mai 2020)   

22 La période radioactive est le temps nécessaire pour que la moitié des noyaux d’un échantillon se désintègre naturellement.  

23 Benuzzi-Mounaix, A. (2008), La fusion nucléaire : un espoir pour une énergie propre et inépuisable, Belin, Bibliothèque Scientifique, Paris, pp.17 

24 ITER (2020), ”Les avantages de la fusion”, disponible à : ”https://www.iter.org/fr/sci/fusion

L’impact de la donnée sur l’environnement

Par Hugo Barbey & Bryan Lambert, étudiants ESTA Belfort, 06/2020

Mots-clés: #Big data #Datacenter #Environnement #Pollution

Dans le monde actuel, une énorme majorité de nos actions repose sur notre accès à l’énergie, en effet que ce soit notre bien-être, notre économie ou même nos moyens de communication, tout repose sur l’énergie que nous consommons. Une partie importante de l’énergie que nous consommons provient directement de la donnée que nous générons de l’utilisation d’objets connectés à internet. Nous vivons dans un monde de la donnée, d’ici 2020, il y aura sur Terre plus de 200 milliards d’objets connectés et 90% des données mondiales ont été créées au cours des deux dernières années. Ces chiffres sur la data sont en augmentation constante du fait que de plus en plus de personnes soit connectés et que les entreprises s’intéressent de plus en plus au big data : 75% des entreprises comptent implémenter le BIG DATA (Bastien L. 2018).

Toutes ces données sont stockées dans d’immenses bâtiments technologiques nommés “Data Center” mais leur consommation d’énergie est gigantesque.

Nous pouvons nous poser la question suivante : Quel est l’impact de la donnée sur l’environnement, et comment pourrait-on limiter ces effets ?

Le BIG DATA, les DATA centers et la pollution

Le Big Data représente l’ensemble des données numériques produites par l’utilisation des nouvelles technologies à des fins professionnelles tout comme personnelles. D’autre part, toutes ces données sont stockées dans ce qu’on appelle des DATA Centers, qui sont des grandes infrastructures composées d’un grand réseau d’ordinateurs et d’espaces de stockage.

Ces infrastructures consomment beaucoup d’énergie, de ce fait, les technologies présentent émettent énormément de chaleur. Le bâtiment a besoin d’être refroidi par des climatiseurs qui consomment eux aussi de l’énergie, 40-50% de la consommation totale du bâtiment provient des climatiseurs.

Aujourd’hui, ces Data Centers représentent en terme énergétique, plus de 4% de la consommation mondiale, et cette consommation est en augmentation de 5% par an. (Le Planetoscope 2020).

En France, en 2015, les Data Centers représentaient plus de 3 TWh soit la consommation de la ville de Lyon. (Les Echos 2019)

Toutes ces données et data centers sont très polluants, par exemple, un email envoyé représente 10g de CO2. Les SMS envoyés dans le monde représente 25kg de CO2 par minute ! La totalité de la donnée mondiale stockée dans les Data Center représente une émission de CO2 gigantesque qui nécessite d’être changée si nous envisageons un futur viable.  Cette pollution est importante car l’énergie utilisée pour les data centers provient d’énergie fossile, non renouvelable et polluante. (Cleanfox 2019)

En effet, en comparant Internet à un pays, on peut dire qu’en 2020, il serait le 3ème pays le plus consommateur d’électricité au monde avec 1500 TWH par an, non loin derrière la Chine en seconde position et les Etats-Unis en haut du podium. La consommation totale que représente internet est égale à entre 10 et 15% de l’électricité mondiale, ce qui représente tout de même 100 réacteurs nucléaires ! (Théophile Laherre 2020)

En prenant en compte le fait que cette consommation double tous les 4 ans, le chercheur Gerhard Fettweis pense qu’Internet deviendra bientôt le premier pays consommateur d’électricité si on le compare toujours aux pays en termes de consommation et qu’en 2030, le web atteindrait la consommation mondiale de 2008 tous secteurs confondus. (Jean-Claude Verset 2018)

Envisager un futur viable

Malgré le gouffre énergétique provoqué par la donnée, il existe de nombreux moyens pour réduire cette consommation.

La solution la plus approprié est de passer d’une énergie fossile à une énergie renouvelable pour alimenter les Data Centers en électricité. D’après Greenpeace, les géants de la donnée comme Facebook ou Google se sont engagés à réaliser cette transition énergétique avec comme objectif 100% d’énergie renouvelable.

Une seconde solution peut-être de transférer la chaleur émise par les data centers pour du chauffage. Par exemple, à Paris, une piscine a été chauffée en partie grâce à l’énergie thermique émise par un Data Center. Le transfert de cette énergie permettrait de réduire considérablement l’utilisation des climatiseurs et donc économiser beaucoup d’énergie. (20 minutes 2017)

In fine, on pourrait réduire d’un point de vue individuel l’impact en effaçant les vieux courriels par exemple, mais la meilleure solution serait de revoir notre stockage car ce n’est pas réellement nécessaire de garder des données vieilles de plus de 10 ans. En effet, selon Cleanfox, une start-up française dédié à la gestion de stockage de boîte mails, un mail stocké représente une émission de 10 grammes de CO2 par an, en faisant de rapides calculs on voit vite qu’une boite mails remplis de 1000 emails non lus et stockés peut émettre environ 10 Kg de CO2 par an.

Si on écoute l’Agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie (ADEME), le trafic d’emails d’une entreprise de 100 personnes représentent 13.6 tonnes de CO2, soit tout autant que 14 vols Allers-Retours entre Paris et New-York, et pour peaufiner la comparaison, l’association Gesi pense que le Web serait responsable de 2% des émissions de gaz à effet de serre, soit tout autant que le trafic aérien. (Green IT 2011) Si nous effectuons cette transition énergétique tout en effaçant toutes les données inutiles et en transférant l’énergie thermique dégagée, l’impact écologique de la donnée serait réduit de manière conséquente et nous nous dirigerons vers un futur plus viable.

Figure 1: Le volume de la donnée créée dans le monde
Source : Statista digital economy compass (2019) [Réalisé par les auteurs]

Conclusion

L’impact, énergétique et environnementale que possède la donnée numérique aujourd’hui est immense. Avec une prévision de plus de 200 milliards d’objets connectés d’ici fin 2020, et le volume de données mondiales qui double tous les 3 ans (Bastien L. 2018), l’importance d’agir efficacement face à ce fléau peu connu est capitale.

Aujourd’hui, la donnée est partout et indispensable au bon fonctionnement de notre société, éradiquer les datas centers n’est donc pas une solution envisageable, il faut apprendre à vivre avec mais surtout à considérablement réduire l’impact environnemental que possèdent ces immeubles de la donnée. L’internet peut être considéré comme la 6e nation la plus polluante du monde (Journal du Geek 2015), en effet, les plus de 4000 datas centers présents dans 122 pays émettent des millions de tonnes de CO2 par an représentent aujourd’hui une menace pour notre planète. En effet, lorsqu’on sait que les data centers provenant seulement de Chine ont émis en 2018 99 millions de tonnes de CO2 selon une étude conjointe entre Greenpeace et l’université North China Electric Power de Pékin. Il existe de nombreuses méthodes pour réduire cet impact, comme convertir l’énergie thermique produite par les data centers, les alimenter avec des énergies renouvelables ou encore de modifier notre activité numérique individuelle en effaçant nos e-mails ou en utilisant un moteur de recherche responsable par exemple. Il est indispensable de mettre en œuvre ces solutions rapidement à l’échelle mondiale afin que le stockage de la donnée mondiale ne représente plus une menace pour notre environnement car le meilleur déchet, c’est celui que l’on ne produit pas.

Références

Anaïs Perrenoud (2019), “Le Big Data : menace ou solution pour l’environnement ?” disponible avec le lien: https://campus.hesge.ch/blog-master-is/le-big-data-menace-ou-solution-pour-lenvironnement/ (consulté le 05/05/2020).

Bastien L. (2018), “Chiffres Big Data” disponible avec le lien : https://www.lebigdata.fr/chiffres-big-data (consulté le 05/05/2020).

Cleanfox (2019), “Pollution numérique: le stockage de données” disponible avec le lien : https://cleanfox.io/blog/impact-carbone/pollution-numerique-le-stockage-de-donnees/ (consulté le 06/05/2020).

Green IT (2011) « 19 grammes de CO2 : l’empreinte carbone d’un e-mail selon l’ADEME » disponible avec le lien : https://www.greenit.fr/2011/07/11/19-grammes-de-co2-l-empreinte-carbone-d-un-e-mail-selon-l-ademe/?fbclid=IwAR1-vEJhRnQBww8JD8qIZUX_CHxoGtrl5DIa5S9iqG_PEOd3d0oMic4ADBI  (consulté le 17/05/2020)

Hannah Ritchie and Max Roser (2015) , Our World in Data : “Energy” disponible avec le lien: https://ourworldindata.org/energy (consulté le 08/05/2020).

Jean-Claude Verset (2018) « Internet, bientôt premier consommateur mondial d’électricité » disponible avec le lien : https://www.rtbf.be/info/economie/detail_internet-bientot-premier-consommateur-mondial-d-electricite?id=9889099&fbclid=IwAR2mYNniY9bWMGmqZpRE4aNj9Ba2oOoSgs1qSLUFOi9dG1xO9XdgbX5ZRDY (consulté le 17/05/2020)

Journal du Geek (2015) « Internet, le 6e pays le plus pollueur au monde » disponible avec le lien : https://www.journaldugeek.com/2015/10/05/internet-le-6eme-pays-le-plus-pollueur-au-monde/ (consulté le 17/05/2020)

La rédaction de Futura (2017), “Big Data” disponible avec le lien : https://www.futura-sciences.com/tech/definitions/informatique-big-data-15028/ (consulté le 05/05/2020).

Le planetoscope (2020), “Energie consommée par les Data centers” disponible avec le lien : https://www.planetoscope.com/electronique/230-energie-consommee-par-les-data-centers.html (consulté le 06/05/2020).

Les Echos (2019) « Vers des Data centers plus vert ? » disponible avec le lien : https://www.lesechos.fr/partenaires/enedis-la-transition-connecte/vers-des-data-centers-plus-verts-1016045 (consulté le 17/05/2020)

Statista (2019) « La création de données numérique va exploser » disponible avec le lien : https://fr.statista.com/infographie/17800/big-data-evolution-donnees-numeriques-creees-dans-le-monde/ (consulté le 17/05/2020)

Suez (2018), “Parole d’expert. Pollution numérique : videz votre boîte mail !” disponible avec le lien : https://www.ouest-france.fr/high-tech/parole-d-expert-pollution-numerique-videz-votre-boite-mail-5688794 consulté le 17/05/2020.

Théophile Laherre (2020), “Internet, le plus gros pollueur de la planète ?” disponible avec le lien : https://www.fournisseur-energie.com/internet-plus-gros-pollueur-de-planete/ (consulté le 18/05/2020).

20 Minutes (2017) « Un data center chauffe l’eau d’une piscine de Paris » disponible avec le lien : https://www.20minutes.fr/paris/2068527-20170516-data-center-chauffe-eau-piscine-paris-27 (consulté le 17/05/2020)