Ademe Dijon Les métaux et l`économie circulaire [Mode de
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Contraintes, limites, opportunités Philippe Bihouix L’économie circulaire 14/04/15 Les métaux et l’économie circulaire Ressources non renouvelables ? 1 jour 1 an 1 mois 100 ans 10 ans Eaux de ruissellement Nappes phréatiques 10 000 ans 1 million d’années 100 million d’années 1 000 ans 100 000 ans 10 million d’années 1 milliard d’années Eaux fossiles Rythme de renouvellement Eau Cultures annuelles Elevage Arbres fruitiers, vignes Agriculture, élevage Aquaculture, pêche Pêche en eaux profondes Chasse, pêche Plantations Exploitation de forêts anciennes Pétrole, gaz Charbon Ressources énergétiques Sel de mer Sables, graviers Soufre Métaux et autres minerais Ressources minérales Ressources Echelle renouvelables humaine Ressources non renouvelables L’économie circulaire 14/04/15 Forêts Groupe → ↓ Période 1 2 3 4 5 6 7 1 1 H 3 Li 11 Na 19 K 37 Rb 55 Cs 2 4 Be 12 Mg 20 Ca 38 Sr 56 Ba 3 21 Sc 39 Y * ** *Lanthanides (Terres rares) **Actinides 4 22 Ti 40 Zr 72 Hf 5 23 V 41 Nb 73 Ta 6 24 Cr 42 Mo 74 W 7 25 Mn 75 Re 58 Ce 90 Th 59 Pr 26 Fe 44 Ru 76 Os 9 27 Co 45 Rh 77 Ir 10 28 Ni 46 Pd 78 Pt 11 29 Cu 47 Ag 79 Au 12 13 14 15 16 17 18 30 Zn 48 Cd 80 Hg 5 B 13 Al 31 Ga 49 In 81 Tl 6 C 14 Si 32 Ge 50 Sn 82 Pb 7 N 15 P 33 As 51 Sb 83 Bi 8 O 16 S 34 Se 52 Te 9 F 17 Cl 35 Br 53 I 2 He 10 Ne 18 Ar 36 Kr 54 Xe 65 Tb 66 Dy 67 Ho 68 Er 69 Tm 70 Yb 71 Lu Groupe du platine Terres rares 57 La 8 60 Nd 92 U 62 Sm 63 Eu 64 Gd L’économie circulaire 14/04/15 Les ressources minérales Abondance dans la croûte terrestre 12 éléments abondants = 99,23% du poids de la croûte terrestre Réserves base en milliers de tonnes (échelle logarithmique) ~27% 100Virtuellement 000 000 000 infinies Magnésium Oxygène Calcium Hydrogène Sodium Silicium 10 000 000 000 Eléments rares 1 000 000 000 ~5% Eléments très rares Fer 100 000 000 Potassium Aluminium Manganèse Titane Chrome 1 000 000 Zinc Fluor Plomb 100 000 Molybdène Nickel Cobalt Etain 10 000 Antimoine 1 000 Argent 100 Or Platine Platinoïdes Rhenium 0,001 (*) Parties par million Source : BRGM, USGS 2007 Zirconium Vanadium Terres rares Selenium 0,1 ~0.4% Tungstène Abondance dans la croûte terrestre en ppm (*) (échelle logarithmique) Indium 0,01 ~8% 1 10 100 1 000 1000 0.1% 10 000 10000 1% 100 000 100000 10% 1 1000000 000 000 100% L’économie circulaire 14/04/15 Cuivre 1 0,0001 Phosphore ~0.1% 10 000 000 10 ~46% Réserves et ressources Ressources « ultimes » Réserves « déduites » (*) : Dimension économique Ressources démontrées, mais (encore) non exploitables économiquement Réserves : Potentiel géologique identifié mais non exploré Potentiel géologique non identifié Dimension technique Ressources exploitables au prix actuel Dimension géologique (*) “Inferred reserves” en anglais L’économie circulaire 14/04/15 Réserves base : Interaction énergie et métaux Extraction des matières premières requérant toujours plus d’énergie Production d’énergie requérant toujours plus de matières premières Energie toujours moins accessible L’économie circulaire 14/04/15 Minerais de moins en moins concentrés Groupe → ↓ Période 1 2 3 4 5 6 7 1 1 H 3 Li 11 Na 19 K 37 Rb 55 Cs 2 4 Be 12 Mg 20 Ca 38 Sr 56 Ba 3 21 Sc 39 Y * 4 5 6 7 22 Ti 40 Zr 72 Hf 23 V 41 Nb 73 Ta 24 Cr 42 Mo 74 W 25 Mn 57 La 58 Ce 90 Th 59 Pr 60 Nd 92 U 75 Re 8 26 Fe 44 Ru 76 Os 9 10 11 12 13 27 Co 45 Rh 77 Ir 28 Ni 46 Pd 78 Pt 29 Cu 47 Ag 79 Au 30 Zn 48 Cd 80 Hg 5 B 13 Al 31 Ga 49 In 81 Tl 62 Sm 63 Eu 64 Gd 65 Tb 66 Dy 14 15 16 17 18 6 C 14 Si 32 Ge 50 Sn 82 Pb 7 N 15 P 33 As 51 Sb 83 Bi 8 O 16 S 34 Se 52 Te 9 F 17 Cl 35 Br 53 I 2 He 10 Ne 18 Ar 36 Kr 54 Xe 67 Ho 68 Er 69 Tm 70 Yb 71 Lu ** *Lanthanides (Terres rares) **Actinides L’économie circulaire 14/04/15 Métaux des ‘nouvelles’ énergies Quelle « criticité » ? + - Quel risque sur la disponibilité court ou moyen terme ? Visibilité sur les réserves Concentration de la production Croissance de la demande Substitution Taux de recyclage Impact économique (Macro / Micro) Risque sur la chaîne de production Déploiement des innovations L’économie circulaire 14/04/15 Avec quel impact ? Croissance mondiale #1 Millions de tonnes Production mondiale 1904 – 2014e Minerai de fer Fonte Brute Source : USGS L’économie circulaire 14/04/15 Acier Croissance mondiale #2 Production mondiale 1900 – 2014e Millions de tonnes Millions de tonnes Plomb Aluminium Zinc Titane* Source : USGS (* ) Ilménite / Rutile Nickel L’économie circulaire 14/04/15 Cuivre Croissance mondiale #3 Production d’indium Production de cobalt Sur 15 ans : + 6% / an Sur 15 ans : + 7% / an 52 Te 32 Ge Wifi… 63 Eu 65 Tb 31 Ga Disques durs… 49 In 73 Ta 44 Ru Ecrans plats… Condensateurs… Lampes fluocompactes… Batteries… 60 Nd 66 Dy 57 La 27 Co LED… 3 Li Eolien offshore, voitures hybrides… Source : USGS L’économie circulaire 14/04/15 Mémoires flash, solaire PV… L’économie circulaire 14/04/15 Concentration des ressources Source : Raw Materials Group, 2010 Concentration de la production Répartition de la production de métaux de spécialité et minéraux industriels - %,Japon Canada Se: 48% Russie Se: 19% Re: 15% K: 25% (*) Va: 27% Pt: 27% K: 15% Chine Etats-Unis Terres rares: Be: 16% Bi: 53% Cd: 17% Ge: 72% In: 49% Mo: 25% Sb: 81% 97% Espagne Be: 79% Mo: 32%P: 20% Sr: 34% Turquie B: 58% Mexique Maroc Bi: 21% Sr: 21% Ag: 15% F: 17% Sr: 32% Va: 32% W: 86% Y: 99% As: 51% F: 52% P: 24% Kazakhstan Re: 16% P: 19% Corée Bi: 17% Ag: 17% In: 17% Cd: 18% I: 33% Brésil Nb: 90% Ta: 18% Afrique du Sud Argentine Va: 39% Zr: 33% Pt: 60% B: 15% Chili Li: 38% Mo: 22% Re: 46% I: 62% Métaux précieux Autres métaux Minéraux industriels Phosphate et potasse (*) : Moyenne pour les différents éléments du Groupe Source : USGS 2008 ; seuls les chiffres > 15% apparaissent sur le graphe Australie (*) Li: 22% Ta: 61% Zr: 44% L’économie circulaire 14/04/15 Pérou Substitution Les « indispensables »… et rares 28 Ni Applications électriques 24 Cr Aciers inox 50 Sn Soudure (y compris électronique) 78 Pt Catalyse 74 W Outillage (carbures) 27 Co Chimie, superalliages 47 Ag Electronique, chimie L’économie circulaire 14/04/15 29 Cu Analyses de criticité, mesures USA Union Européenne Analyses de criticité USGS Initiative Matières Premières, 2008 Acteurs industriels Renault - Investissements limités - Quotas d’exportation - Stocks stratégiques -… General Electric France - Veille et analyses du BRGM - Création du COMES -… L’économie circulaire 14/04/15 ‘Nationalisme minier’ Crésus, roi de Lydie (de -561 à -547) Pièce en or du Pactole L’économie circulaire 14/04/15 Stocks et flux Le rétameur disparu de nos campagnes L’économie circulaire 14/04/15 Les limites du recyclage #1 L’entropie 99% ce serait déjà très bien Groupe → ↓ Période 1 2 3 4 5 6 7 1 1 H 3 Li 11 Na 19 K 37 Rb 55 Cs 2 4 Be 12 Mg 20 Ca 38 Sr 56 Ba 3 21 Sc 39 Y * 4 5 6 7 22 Ti 40 Zr 72 Hf 23 V 41 Nb 73 Ta 24 Cr 42 Mo 74 W 25 Mn 57 La 58 Ce 90 Th 59 Pr 60 Nd 92 U 75 Re 8 26 Fe 44 Ru 76 Os 9 10 11 12 13 27 Co 45 Rh 77 Ir 28 Ni 46 Pd 78 Pt 29 Cu 47 Ag 79 Au 30 Zn 48 Cd 80 Hg 5 B 13 Al 31 Ga 49 In 81 Tl 62 Sm 63 Eu 64 Gd 65 Tb 66 Dy 14 15 16 17 18 6 C 14 Si 32 Ge 50 Sn 82 Pb 7 N 15 P 33 As 51 Sb 83 Bi 8 O 16 S 34 Se 52 Te 9 F 17 Cl 35 Br 53 I 2 He 10 Ne 18 Ar 36 Kr 54 Xe 67 Ho 68 Er 69 Tm 70 Yb 71 Lu ** *Lanthanides (Terres rares) **Actinides < 1% 1 – 10% Source : UNEP / Recycling rates of metals 2011 10 – 25% 25 – 50% > 50% L’économie circulaire 14/04/15 Taux de recyclage des métaux Produits d’hygiène et cosmétiques Peintures et pigments Encres 14 juillet… Usages agricoles Papier L’économie circulaire 14/04/15 Les limites du recyclage #2 Les usages dispersifs Les limites du recyclage #2 Les usages dispersifs Métal % usage dispersif (chimie hors catalyse) Cadmium 20% Pigments (plastique, verre, céramique), stabilisant (plastique)… Chrome ~10% Pigments, tannage des cuirs… Cobalt 17% Pigments, pneus, colles, savons, siccatifs… Étain 14% Stabilisant (PVC), peintures anti-algues, préservation (bois)… Manganèse 10% Piles, additif (céramique), pharmacie purification (eau) … Molybdène ~30% Pigments, lubrifiants… Plomb 12% Additif (verre / cristal, céramique), stabilisant (PVC), pigments… Titane 95% Pigments, cosmétiques, dentifrices… Zinc 6% Pigments, pneus, cosmétiques, pharmacie… Source : SFC, BRGM, USGS, Fédérations L’économie circulaire 14/04/15 Exemples d’applications L’économie circulaire 14/04/15 Les limites du recyclage #3 Alliages et dégradation fonctionnelle Le cercle ‘vertueux’ du recyclage Recyclage sans perte fonctionnelle “Recyclage” avec perte fonctionnelle (usage dégradé) Perte mécanique, Mise en décharge L’économie circulaire 14/04/15 Usages dispersifs Impact de la croissance ‘verte’ Lutte « high tech » contre les émissions de CO2 dans le bâtiment L’économie circulaire 14/04/15 La recherche du graal de l’auto « propre » Un remède pire que le mal Nanotechnologies… et usages dispersifs Obsolescence technique par recherche de performance L’économie circulaire 14/04/15 Hyperconnectivité, machinisation à outrance, “électronicisation”… Big data ? La croissance verte va faire long feu Le fossé à venir est trop grand : il faut travailler sur la demande, pas seulement sur l’offre Le bon temps des « ingénieurs » thaumaturges est révolu Plus que jamais, besoin d’innovation, d’intelligence : mais pas celle qui a prévalu jusqu’à présent… Il faut passer du HIGH TECH au LOW TECH ! L’économie circulaire 14/04/15 Il ne faut pas s’en remettre à une « sortie par le haut » technologique Remettre en cause les besoins Très utile Forte économie de ressources, déchets, pollution… Vitesse maximale Moins de viande Couleurs naturelles Plus d’eau en bouteille Journaux en papier toilette Abolition des sacs plastiques Fin des prospectus publicitaires Moins de produits cosmétiques Moins utile Faible économie de ressources, déchets, pollution… Difficile Impact fort sur le « confort » L’économie circulaire 14/04/15 Pneus rechapés Facile Impact faible sur le « confort » Chauffage réduit Des objets : - Réparables - Modulaires - Réutilisables - Faciles à démanteler -… Privilégier : - La robustesse - La simplicité - Le mono matériau - Le choix des matières - Le moins d’électronique possible Dégrader le cahier des charges fonctionnel : - Esthétique - Moindre performance - Perte de rendement -Taille, portabilité, intégration - Intermittence… L’économie circulaire 14/04/15 Concevoir réellement durable GPS WiFi Bluetooth Capteurs de proximité Capteur de lumière Infrarouge Thermomètre Hygromètre Baromètre Accéléromètre Gyroscope à 3 axes Magnétomètre 2 micros 2 caméras 4 microprocesseurs 1,9 GHz (60 images / sec.) Ouf ! … et dans un volume en baisse de 10% L’économie circulaire 14/04/15 La high tech, mauvais exemple Où et comment agir ? Approche chaîne de valeur Manufactures Produits intermédiaires Energie Produits finis Biens d’équipements Produits finis Bâtiment Matériaux transformés Biens d’usage Industries de procédés Services Transports Réseaux Produits finis Grande consommation Consommation de ressources croissante (?) L’économie circulaire 14/04/15 Matières premières Où et comment agir ? Approche sectorielle Filières majoritairement B2C Filières majoritairement B2B Elevés Bâtiment Automobile Electronique / Télécoms Volumes en jeu Energie Infrastructure Electroménager Aéronautique Sports et loisirs Faibles Courte Longue Durée de vie des produits L’économie circulaire 14/04/15 Alimentaire / Emballages Où et comment agir ? Approche par acteurs Dans les territoires Entreprises Fédérations industrielles •Impulsion sur les projets, approche volontariste (déchets ménagers, circuits courts…) •Soutien aux initiatives locales / régionales •Réflexion sur le contenu en emploi des achats et des projets •Echanges d’idées et de pratiques •… •Réflexions sectorielles •Nouvelles approches innovantes •Pilotes •Simplification, utilisation de l’existant •Un peu d’audace et de poursuite du bien commun ? L’économie circulaire 14/04/15 Au niveau de l’Etat et / ou au-delà •Soutien à une autre innovation •Normes et réglementations •Arbitrage énergie / ressources / travail •…
