Introduction à l écologie industrielle De l avenir du système industriel. Prof. Suren ERKMAN, Théodore BESSON Groupe écologie industrielle

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1 à l écologie De l avenir du système Prof. Suren ERKMAN, Théodore BESSON Groupe écologie

2 Plan de la présentation Première partie: L écologie des activités économiques (=mét. Industriel) s s (parcs éco-indutriels) du système s Deuxième partie: Formation continue en écologie Présentation de l UNIL et de l EPFL Offre de formation continue à Lausanne

3 Pourquoi?

4 Une définition du développement durable 1987: Rapport de la «Commission Brundtland» «Notre Avenir à tous» («Our Common Future») «Le développement durable est un développement qui répond aux besoins du présent, sans compromettre la capacité des générations futures de répondre aux leurs.» (Ch. 2, 1)

5 Le labyrinthe du développement durable 5

6 Cadre conceptuel de l écologie

7 L approche «end of pipe» Le système perçu comme séparé de la Biosphère

8 L éventail des écosystèmes Des écosystèmes «naturels» aux écosystèmes «artificiels» Industrie «Nature» Ecosystèmes «artificiels» Ecosystèmes urbains Ecosystèmes agricoles Ecosystèmes naturels modifiés Ecosytèmes originels «naturels» Source: H. Tibbs, Industrial Ecology, An Environment Agenda for Industry

9 Le concept d écologie Elaboration de stratégies et de méthodes permettant de minimiser les impacts négatifs des systèmes s sur les autres systèmes environnants. «Le modèle simpliste actuel d activité doit être remplacé par un modèle plus intégré: un écosystème.» R. Frosch & N. Gallopoulos, General Motors Laboratories, 1989 «Imiter les systèmes naturels, des modèles hautement efficients d utilisation des ressources, de l énergie et des déchets» R. Lifset, 1997 Ecologie = étude scientifique des écosystèmes Industriel = ensemble des activités humaines (industrie, transport, tourisme, agriculture,...)

10 Comprendre l écologie Objectif de l écologie Faire évoluer le système économique dans son ensemble, pour le rendre viable à long terme et compatible avec le fonctionnement normal des écosystèmes naturels. En pratique, il s agit d innover pour découpler la croissance économique de la consommation de ressources matérielles et énergétiques. Trois spécificités de l écologie : 1. Cadre conceptuel général et rigoureux (écologie scientifique) S inspirer de la nature pour transformer les activités s 2. Stratégie opérationnelle (mise en œuvre du développement durable) Se focalise sur les flux de matières et d énergie de produits, de processus, de services et de déchets à des échelles locales, régionales et globales. 3. Stratégie collective et coopérative (échelle systémique)

11 Axes opérationnels de l écologie Valoriser les déchets et les sous-produits Utiliser les ressources des manière plus efficace Sécuriser l approvisionnement en matières premières Détecter des marchés / concrétiser des opportunités Préserver / créer des emplois (locaux) Accroître l attractivité d un territoire Stimuler l innovation (économique, sociale) Réduire les risques environnement / santé Prévenir de nouveaux risques potentiels!!! Etc.

12 ( des activités économiques ) Principe: conservation de la masse et de l énergie

13 Système Elément (Cu, Cl, etc.) Substance Produit Procédé Entreprise Secteur Global Limites temporelles Année Jour Siècle Limites spatiales Monde Pays Région Immeuble Entreprise

14 Intérêts du métabolisme Outil de diagnostic (compréhension globale du système ) Instrument d'aide à la décision (notamment pour guider les politiques publiques (ville, région, pays) et les stratégies d'entreprise) Méthode d évaluation et de suivi permettant de mesurer les progrès réalisés (ou leur absence!). Ex: évolution de la pollution et de la consommation des ressources. Permet d identifier les vrais problèmes et de fixer les priorités Fait apparaître l intégralité des trajectoires matérielles (flux ET stocks) Met en évidence l «interconnexion» des différentes substances Donne une base de contrôle et de prévention pour la pollution «diffuse» Offre des pistes pour orienter l évolution du système à long terme

15 du canton de Genève Flux totaux (2000) Production TJ (chaleur) 160 Consommation 30 variation du stock stock Genève et arrièrepays eau mat. constr. 140 bois/papier 300 prod. alimentaires 40 plastiques 60 métaux TJ énergie UIOM décharge recyclage STEP Source: M. Faist & al. Unités: milliers de tonnes 100 prod. alimentaires digérés (chaleur)

16 Importance relative des secteurs Secteur1 Secteur 2 Secteur 3 Ménages Eau 6% 25% 27% 42% Energie (chaleur) 3% 10% 30% 57% Energie (électr.) 3% 12% 60% 25% Métaux (fer) 2% 13% 40% 45% Bois 2% 26% 35% 36% Plastiques 2% 10% 39% 49% Mat. construction 2% 6% 43% 49% Aliments n.a. 4% 45% 51% Source: M. Feist & al.

17 Ecologie à l échelle territoriale: le cas du canton de Genève Première loi introduisant l écologie Base légale Loi sur l action publique en vue d un développement durable (Agenda 21) Article 12 «L Etat favorise la prise en compte des synergies possibles entre activités économiques en vue de minimiser leur impact sur l environnement.»

18 Echelles d intervention Production propre Eco-conception Écologie Le procédé Le produit Le système Source:

19 (Parcs / réseaux éco-s) Définitions «La symbiose engage de industries traditionnellement séparées dans une recherche collective de compétitivité incluant les échanges physiques de matières, d énergie et d eau et/ou de co-produits. Les éléments clés de la symbiose sont la collaboration et la proximité géographique» M. Chertow, 2000 «Dans un tel système, la consommation de matière et d énergie est optimisée, et les effluents d un processus servent de matière première à d autres processus.» Idée de départ Création de «chaînes alimentaires» ou R. Frosch & N. Gallopoulos, 1989 «réseaux trophiques» entre entreprises à l image du fonctionnent de la nature

20 Evolution du système Ecosystème «mature»

21 Les partenaires de la symbiose de Kalundborg

22 La symbiose de Kalundborg

23 Caractéristiques des symbioses s L écologie vise un usage optimal de l ensemble des ressources, pas seulement la valorisation des déchets! La meilleure approche ne consiste pas nécessairement à minimiser les «déchets» des entreprises individuelles. Objectif: générer des sous-produits valorisables, en procédant aux éventuelles adaptations nécessaires. Processus «spontané», non planifié. Problème de la défaillance possible d un partenaire.

24 Chiffres pour Kalundborg (1998) Principales ressources économisées Eau souterraine: 1,9 million m3 / an Eau de surface: 1,0 million m3 / an Pétrole: tonnes / an Gypse: tonnes / an Gains économiques Investissements: ~75 mil. US$ Economies annuelles: +15 mil. US$ Gains totaux : ~160 mi. US$ Retour sur investissement: max. 5 ans R = économie de ressources = 20-30% pour Kalundborg

25 Objectifs de la symbiose Désirabilité environnementale Fermer les boucles

26 Objectifs des échanges de ressources Environnement Dématérialisation Economie Réduction des impacts environnementaux de la production Augmentation de la productivité et de la compétitivité Social Réduction des coûts liés au traitement des déchets Dynamisme économique Création d emploi et amélioration des conditions de travail Réseautage social

27 Les symbioses dans le monde

28 s les plus fréquentes dans le monde Flux d eau Réutilisation des effluents de STEP, valorisation dans l agriculture Flux d énergie Vapeur, chaleur, biomasse Flux de matière Gypse, soufre, boues, biomasse, hydrogène, CO2, sulfure, sulfate d ammonium, acide sulfurique, chlorate d ammonium Type d industrie Ess. de l industrie lourde (production d énergie, de ciment, industrie pétrolière, chimique, papéterie, raffinage de métaux, ) Echelle territoriale La zone (peu d approche régionale)

29 Opportunités des symbioses s Pour le gouvernement local Diminution des impacts environnementaux des industries locales Réutilisations de produits localement (optimisation des transports) Création de nouvelles activités (dynamisme sociale et économique) Pour l industrie Connaissance de la gestion des flux Solutions pour optimiser l utilisation de ressources et réduire les coûts de la gestion des déchets

30 Méthodologie pour la détection de synergies

31 Stratégie de «maturation» des écosystèmes s 1. Boucler But: flux de matière quasi-cycliques 2. Etanchéifier But: minimiser les pertes dissipatives durant la totalité du cycle de vie 3. Intensifier / Dématérialiser But: accroître la quantité de services par unité de matière (dématérialiser) 4. Décarboniser

32 Dématérialisation des emballages Découpler le bien-être de la consommation croissante de ressources.

33 Economie de fonctionnalité Vendre la fonction (le service) au lieu du produit. - Emplois plus nombreux, plus stables, plus variés - Primauté des activités d entretien - Relocalisation de l économie et des emplois - Ralentissement et diminution des flux de ressources ( recyclage!) - Nouvelle conception de la garantie - «Rent a Molecule», etc. Location Equipements de construction/de communication, Outils, Palettes, Uniformes, Photocopieurs Réparation Ordinateurs, App. électroniques, Voitures, Meubles, Immeubles Recyclage Huiles usées, Solvants, Peintures

34 Décarboniser But: moins de carbone fossile Idée générale: - Energies «renouvelables» - Hydrates de carbone (biomasse) au lieu d hydrocarbures. - Séquestrer le CO2 d origine fossile (au fond des océans, dans des structures géologiques, dans des matériaux structurels). - Séparation et stockage du CO 2 lors de la production d énergie Carburants fossiles Production d énergie Capture du CO 2 Utilisation du CO 2 Stockage du CO 2

35 Projet Genève-Lac-Nations Concept: utiliser l énergie de l eau du lac Apporter le lac au client (Merck-Serono) Echanges d énergie Chauffage l hiver (pompes à chaleur) Rafraîchissement l été (plafond) pour l eau Aspiration et rejet dans le lac sans altération de la qualité (+arrosage) Projet énergétique de quartier «Genève Lac-Nations» Surface chauffée / climatisée: ~ m 2. ~ tonnes de mazout / an économisées ( t/an équ. CO 2. ~ m 3 /an d eau économisés. Gain pour Serono: 1 million CHF

36 Gouvernement chinois - 2 juillet 2005: Recommandations pour mettre en oeuvre l économie circulaire ZHOU Hongchun, Centre de recherches sur le développement, Beijing

37 s

38 s Concevoir et mettre en oeuvre un processus adaptatif de coévolution «pacifique» entre l Humanité et la Biosphère En tant que science de la durabilité Comme «méta» domaine offrant une perspective cohérente (interdisciplinarité) Comme guide pour des stratégies d action

39 Bibliographie 1. [ ] Suren Erkman.. :, Suren Erkman: Vers une écologie, Paris, Editions Charles Léopold Mayer, 2e édition, août 2004, 3. Suren Erkman and Ramesh Ramaswamy: Applied industrial ecology: a new platform for planning sustainable societies, Bangalore, Aicra Publishers, 2003, 4. Suren Erkman and Dominique Bourg (eds): Perspectives on Industrial Ecology, Sheffield (UK), Greenleaf Publishing, 2003,

40 Formation continue en écologie à l EPFL et à l UNIL

41 Le campus de Lausanne

42 Le campus de Lausanne étudiants étudiants ENAC Environnement naturel, architectural et construit I&C Informatique et communications SB Sciences de base STI Sciences et techniques de l'ingénieur SV Sciences de la vie CDH Collège des humanités CDM Collège du Management de la Technologie Theology & Religious Studies Law & Criminal Justice Biology & Medicine Geociences & Environment Management & Economics Social & Political Sciences Arts

43 Offre de formation continue à l EPFL

44 Master of Advanced Studies Executive Master

45 Structure du programme

46 industrial-ecology.epfl.ch

47 Pourquoi une formation continue? «Les concepts d écologie doivent être présentés à tous les citoyens, et guider la conduite des gouvernements et des s» Frosch & Gallopoulos, 1989

48 Objectifs de la formation Offrir à des cadres du public et du privé une compréhension approfondie des problématiques clés de la durabilité Fournir aux secteurs public et privé les concepts clés et les bonnes pratiques permettant l'application du développement durable. Démontrer comment l'écologie donne des solutions pour économiser (et gagner!) de l'argent. Contexte interdisciplinaire Permettre la collaboration entre diverses compétences professionnelles: décideurs du public et du privé,ingénieurs et managers Une sélection ciblée des participants assurera une diversité d activités et de fonctions accomplies par les participants Des intervenants de renommée mondiale De multiples études de cas illustreront les concepts abordés Disséminer la vision de l'économie propre à l'écologie.

49 Merci pour votre attention!

50 extras slides... 50

51 Détection de synergies intersectorielles

52 Utilisation des systèmes d information géographiques pour les symbioses Source: thèse de Master d Anna Plancherel, 2006

53 Immatérialisation dématérialisation! Société de l information «Knowledge based economy» (TIC - Technologies de l information et de la communication) Impacts du 1er ordre: production et utilisation de l infrastructure du système Impacts du 2e ordre: e-commerce, délocalisation (call centers, etc.), etc. Impacts du 3e ordre: indirects (+ «effets de rebond» augm transport routier + de la «knowledge based economy» Avide en énergie Pays industrialisés: ~ 5-10% de l électricité pour les TIC Avide en matériaux Métaux, éléments rares, polymères, etc. («flux cachés»)

54 de Genève Méthode: étude de 7 «ressources indicatrices» - Eau - Energie (carburants, combustibles, électricité) - Métaux (fer, aluminium, cuivre) - Bois (bois, papier, carton) - Plastiques - Matériaux de construction - Produits alimentaires Sources de données Administration cantonale Données sur certaines ressources (canton, confédération) Rapports environnementaux d entreprises Questionnaires envoyés à des entreprises

55 Dématérialisation La dématérialisation de la production peut entraîner une «rematérialisation» par la consommation Mesure parfois difficile (besoin d une méthodologie cohérente et harmonisée) Substitution de matériaux = transmatérialisation (ex: cuivre / fibre optique) Diminution des émissions dissipatives Diminution de la consommation d énergie

56 Chine: Economie circulaire Intégrée dans le 11e Plan quinquennal ( ) Projets pilotes lancés en octobre 2005, à 4 niveaux: 7 secteurs s (acier, non ferreux, charbon, chimie, él., constr.) domaines prioritaires (renouvelables, recyclages métaux, électroménager parcs s, villes + provinces 6 composantes de l économie circulaire: Efficacité des ressources non-renouvelables Exploitation durable des ressources renouvelables Production propre (Cleaner Production) Consommation durable (Sustainable Consumption) Déchets valorisés comme ressources Traitement des déchets sans nuisances