La ville: un écosystème hyperindustriel Prof. Suren Erkman, Faculté des géosciences et de l environnement, UNIL Association Ecoparc Forum 2013 Neuchâtel, 5 septembre 2013
Iron Bridge, 1779 (Severn River, Shropshire, ~ 60 km NO Birmingham)
Biosphère: contraintes et source d inspiration pour l économie
Le concept: «Ecologie industrielle» Ecologie = étude scientifique des écosystèmes Industriel = ensemble des activités humaines dans la société technologique moderne
Ecosystème naturel type: chaînes alimentaires Consommateurs Producteurs Source: Th. Besson, UNIL Graedel, 1996
Source: R.P. Côté and al. Parcs et réseaux éco-industriels
Source: G. Massard Symbioses ( ou synergies) éco-industrielles
La Symbiose industrielle de Kalundborg [C. Francis, d après J. Christensen, 1999] Fermes Eau Lac Tissø Eau Engrais (H 2 SO 4 ) Biomasse Novo Nordisk Vapeur Eau Vapeur Eau Réservoir Statoil Rafinerie Gaz Soufre Asnæs Centrale thermique Eau usée Cendres Bioteknisk Jordrens Eau usée Chaleur résiduelle Gypse Gyproc Boues Cimentiers Municipalité de Kalundborg Chaleur résiduelle Aquaculture
Entreprise conjointe CIMO (Monthey) site Ciba CIMO Approvisionnement Eau Énergie Syngenta Services Atelier Automation Formation Ingénierie Entretiens (route, conduites) Restauration Sécurité Communication site Dépotage et lavage de fûts Ville de Monthey Huntsman Traitement déchets STEP Déchets spéciaux (OVH-Fours) Décharges Exports!"#$%&'('SOFIES, 2008 '
=8;8*+('>*3",'!ADE5'&2'DA5EFG' TAMOIL Agriculture Producteurs chimiques =89&#$'!&$)*%&+,'-.&$/*&,' 0-%1&2+' >?@' =89&#$' SATOM >AB' Cimo 0-%1&2+' Municipalités 0-%1&2+' 7.&$/*&' 7%18./&+'&<*+28.2+' 7%18./&+'9"2&.:&;+'!*2&'%1*3*4#&' 0&'5".21&6' >"C9$"0#*2+' %1*3*4#&+' Industrie de l aluminium
Geographical Information Systems (GIS) for identification of potential synergies Republic and Canton of Geneva (249 km 2 )
Lafarge Industrial Ecology International (2009) Municipalities Household Garbage Pre-treatment non recyclable Electricity Waste water Sewage plant Sludge Quarries and Landfills Drying Heating Electricity Waste heat Biogas Landfill mining Aggregate Pre-treatment Power plant Fly Ashes Pre-treatment Cement Plant Construction Electricity Blast Furnace Slag Gypsum Demolition Pre-treatment industry Industrial & commercial waste Pre-treatment Wood Plastic
Symbioses ou synergies éco-industrielles: Bénéfices «collatéraux» des réseaux éco-industriels: - redynamisation du tissu économique local - catalyseur pour la transition énergétique - échanges de savoirs-faire locaux, solidarités locales - Point d «accrochage systémique»
Métabolisme des ressources matérielles (Material Flow Analysis - MFA) Ressources Activité économique X Produits Déchets Stock Flux Principe: conservation de la masse et de l énergie
Métabolisme industriel de la douche Eau 30700 kg/hab/an Savon et autres 6 kg/ hab/an Saleté 7 kg/ hab/an SE LAVER Eau sale 30713 kg/ hab/an Source: Tourane Corbière
Evolution du métabolisme des ménages / Eaux usées (Re)découverte du métabolisme industriel urbain [Brunner B., Rechberger H., 2004]
Ressource particulièrement critique dans un avenir proche? - Non substituable - Non renouvelable - Recyclable
Métabolisme du phosphore en Suisse (2006) OFEV, 2009
Métabolisme du phosphore: Genève (Suomalainen, 2010)
Phosphore: scénarios de consommation Scénario tendanciel «Business as Usual» Hypothèse : les importations nettes par habitant restent constantes (1.7 kg/an) Projection de l OCSTAT pour l évolution démographique, croissance de ~ 0,7 %/an (~ 650 000 hab. en 2080) Période de simulation : 2006 2080
Scénario «Business as Usual»: flux
Scénario «Business as Usual»: stocks
Phosphore: stratégies de recyclage Selon l OFEV, 3 stratégies pour le bouclage du cycle de phosphore : 1) Stratégie «Utilisation des cendres de boues d épuration comme engrais» 2) Stratégie «Utilisation des farines animales comme engrais» 3) Stratégie «Recyclage systématique des déchets verts»
Fermes verticales (3D farming) http://www.verticalfarm.com
Durabilité de l utilisation du phosphore Des solutions possibles : Eviter la sur-utilisation d engrais afin de minimiser les pertes (agriculture biologique, fermes verticales, etc)? Diminuer la consommation de phosphore, par exemple en diminuant la consommation de viande? Et surtout, recycler le phosphore des?
Récupération de l urine: toilettes «NoMix» (EAWAG)
Métabolisme du canton de Genève: flux totaux (2000) 61 900 eau 37 500 TJ (chaleur) Production Consommation variation du stock 1 100 Genève et arrièrepays 1 300 mat. constr. 140 bois/papier 300 prod. alimentaires 40 plastiques 160 30 350 UIOM décharge recyclage 60 métaux 37 500 TJ énergie stock 74 700 62 000 STEP Source: M. Faist & al. Unités: milliers de tonnes 100 prod. alimentaires digérés (chaleur)
Flux et stocks de béton et briques (milliers de tonnes) arrièrepays prod. GE Canton de Genève 16 478 64 secteur primaire 770 + 4 secteur second. 2 3 10 décharge prod. 565 distribution materiaux de recyclage distr. 167 450 513 5470 + 35 secteur tertiaire 18800 + 360 ménages 28420 + 455 8 9 26 82 49 recyclage Source: M. Faist & al., 2003
Accroissement annuel du stock en Suisse: 8% biens durables, 92% matériaux construction Stock domaine bâti: 3 milliards de tonnes, taux de croissance annuel 1,6%
Canton de Genève: métabolisme du cuivre 3e métal le plus utilisé (après Fe et Al) Croissance exponentielle de la consommation mondiale (4% par an) Source: Emilia Suomalainen
Canton de Genève: métabolisme du cuivre Consommation: 7.9 kg par hab. / Stocks «in use»: 220 kg par hab.
Géolocalisation des stocks de cuivre à Genève (kg/ha, 2012) Source: F. Antoine, EPFL, 2012
Cuivre à Genève: scénario tendanciel «Business as usual» Flux: Imports Exports Décharges Recyclage Source: Emilia Suomalainen
Cuivre à Genève: scénario «Substitution toitures et gouttières» Flux: Imports Exports Décharges Recyclage Source: Emilia Suomalainen
Cuivre à Genève: Recommandations Développer des substituts (mais évaluer les impacts!) Accroître le recyclage, notamment Valoriser les stocks Le cas échéant, réduire la consommation
Conclusions / perspectives Compréhension et transformation de la dynamique des métabolismes urbains, régionaux, territoriaux Gestion et valorisation des stocks (mines urbaines) Point d entrée «systémique»: symbioses, synergies Tendance à de l autarcie (circuits courts)