De l`avenir du système industriel
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Introduction à l’écologie industrielle De l’avenir du système industriel Prof. Suren ERKMAN, Théodore BESSON Groupe écologie industrielle SWISS-CHINA FOCUS - 26 avril 2007 Plan de la présentation Première partie: L’écologie industrielle Introduction Métabolisme des activités économiques (=mét. Industriel) Symbioses industrielles (parcs éco-indutriels) «Maturation» du système industriel Conclusions Deuxième partie: Formation continue en écologie industrielle Présentation de l’UNIL et de l’EPFL Offre de formation continue à Lausanne SWISS-CHINA FOCUS - 26 avril 2007 Pourquoi ? Une définition du développement durable Introduction 1987: Rapport de la «Commission Brundtland» «Notre Avenir à tous» («Our Common Future») Métabolisme industriel Symbiose industrielle Maturation du syst. ind. Conclusion «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) SWISS-CHINA FOCUS - 26 avril 2007 Le labyrinthe du développement durable Introduction Métabolisme industriel Symbiose industrielle Maturation du syst. ind. Conclusion 5 SWISS-CHINA FOCUS - 26 avril 2007 Cadre conceptuel de l’écologie industrielle Introduction Métabolisme industriel Symbiose industrielle Maturation du syst. ind. Conclusion SWISS-CHINA FOCUS - 26 avril 2007 L’approche « end of pipe » Introduction Métabolisme industriel Symbiose industrielle Maturation du syst. ind. Conclusion Le système industriel perçu comme séparé de la Biosphère SWISS-CHINA FOCUS - 26 avril 2007 L ’éventail des écosystèmes Des écosystèmes «naturels» aux écosystèmes «artificiels» Introduction Industrie Ecosystèmes urbains Métabolisme industriel Ecosystèmes agricoles Symbiose industrielle Ecosystèmes naturels modifiés Maturation du syst. ind. Conclusion Ecosystèmes «artificiels» «Nature» Ecosytèmes originels «naturels» Source: H. Tibbs, Industrial Ecology, An Environment Agenda for Industry SWISS-CHINA FOCUS - 26 avril 2007 Le concept d’écologie industrielle Introduction Métabolisme industriel Elaboration de stratégies et de méthodes permettant de minimiser les impacts négatifs des systèmes industriels sur les autres systèmes environnants. «Le modèle simpliste actuel d’activité industrielle doit être remplacé par un modèle plus intégré: un écosystème industriel.» R. Frosch & N. Gallopoulos, General Motors Laboratories, 1989 Symbiose industrielle Maturation du syst. ind. Conclusion « 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,...) SWISS-CHINA FOCUS - 26 avril 2007 Comprendre l’écologie industrielle Introduction Métabolisme industriel Symbiose industrielle Maturation du syst. ind. Conclusion Objectif de l’écologie industrielle 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 industrielle: 1. Cadre conceptuel général et rigoureux (écologie scientifique) S’inspirer de la nature pour transformer les activités industrielles 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) SWISS-CHINA FOCUS - 26 avril 2007 Axes opérationnels de l’écologie industrielle Valoriser les déchets et les sous-produits Utiliser les ressources des manière plus efficace Introduction Métabolisme industriel Symbiose industrielle Maturation du syst. ind. Conclusion 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. SWISS-CHINA FOCUS - 26 avril 2007 Métabolisme industriel (Métabolisme des activités économiques ) Introduction Métabolisme industriel Symbiose industrielle Maturation du syst. ind. Conclusion Principe: conservation de la masse et de l’énergie SWISS-CHINA FOCUS - 26 avril 2007 Métabolisme industriel Système Introduction Métabolisme industriel Elément (Cu, Cl, etc.) Substance Produit Symbiose industrielle Maturation du syst. ind. Conclusion Procédé Entreprise Secteur Global SWISS-CHINA FOCUS - 26 avril 2007 Limites temporelles Année Jour Siècle … Limites spatiales Monde Pays Région Immeuble Entreprise … Intérêts du métabolisme industriel Outil de diagnostic (compréhension globale du système industriel) Introduction Métabolisme industriel Symbiose industrielle Maturation du syst. ind. Conclusion 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 industriel à long terme SWISS-CHINA FOCUS - 26 avril 2007 Métabolisme du canton de Genève Flux totaux (2000) 37‘500 TJ (chaleur) 61‘900 eau Introduction Métabolisme industriel Symbiose industrielle 160 Production Genève et “arrièrepays” 1‘300 mat. constr. 140 bois/papier 300 prod. alimentaires Consommation 30 variation du stock 1‘100 40 plastiques Maturation du syst. ind. 60 métaux 37‘500 TJ énergie Conclusion Source: M. Faist & al. Unités: milliers de tonnes SWISS-CHINA FOCUS - 26 avril 2007 UIOM stock 74‘700 350 62‘000 décharge recyclage STEP 100 prod. alimentaires digérés (chaleur) 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% Symbiose industrielle Bois 2% 26% 35% 36% Plastiques 2% 10% 39% 49% Maturation du syst. ind. Mat. construction 2% 6% 43% 49% Aliments n.a. 4% 45% 51% Introduction Métabolisme industriel Conclusion Source: M. Feist & al. SWISS-CHINA FOCUS - 26 avril 2007 Ecologie industrielle à l’échelle territoriale: le cas du canton de Genève Introduction Première loi introduisant l’écologie industrielle Métabolisme industriel Symbiose industrielle Maturation du syst. ind. Conclusion 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.» SWISS-CHINA FOCUS - 26 avril 2007 Echelles d’intervention Production propre Eco-conception Écologie industrielle Introduction Métabolisme industriel Symbiose industrielle Maturation du syst. ind. Conclusion Le procédé Le produit Le système Source: www.ntnu.no/IndEcol SWISS-CHINA FOCUS - 26 avril 2007 Symbiose industrielle (Parcs / réseaux éco-industriels) Définitions Introduction Métabolisme industriel Symbiose industrielle Maturation du syst. ind. Conclusion « La symbiose industrielle 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. » R. Frosch & N. Gallopoulos, 1989 Idée de départ Création de «chaînes alimentaires» ou «réseaux trophiques» entre entreprises à l’image du fonctionnent de la nature SWISS-CHINA FOCUS - 26 avril 2007 Evolution du système industriel Ecosystème industriel « mature » Introduction Métabolisme industriel Symbiose industrielle Maturation du syst. ind. Conclusion SWISS-CHINA FOCUS - 26 avril 2007 Les partenaires de la symbiose de Kalundborg Introduction Métabolisme industriel Symbiose industrielle Maturation du syst. ind. Conclusion SWISS-CHINA FOCUS - 26 avril 2007 La symbiose de Kalundborg Introduction Métabolisme industriel Symbiose industrielle Maturation du syst. ind. Conclusion SWISS-CHINA FOCUS - 26 avril 2007 Caractéristiques des symbioses industrielles L’écologie industrielle vise un usage optimal de l’ensemble des Introduction Métabolisme industriel Symbiose industrielle Maturation du syst. ind. Conclusion 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. SWISS-CHINA FOCUS - 26 avril 2007 Chiffres pour Kalundborg (1998) Principales ressources économisées Introduction Métabolisme industriel Symbiose industrielle – Eau souterraine: 1,9 million m3 / an – Eau de surface: 1,0 million m3 / an – Pétrole: 20’000 tonnes / an – Gypse: 200’000 tonnes / an Gains économiques – Investissements: ~75 mil. US$ – Economies annuelles: +15 mil. US$ – Gains totaux 1980-1998: ~160 mi. US$ – Retour sur investissement: max. 5 ans Maturation du syst. ind. ∆R = économie de ressources = 20-30% pour Kalundborg Conclusion SWISS-CHINA FOCUS - 26 avril 2007 Introduction Métabolisme industriel Symbiose industrielle Maturation du syst. ind. Conclusion Désirabilité environnementale Objectifs de la symbiose industrielle Fermer les boucles SWISS-CHINA FOCUS - 26 avril 2007 Objectifs des échanges de ressources Environnement Dématérialisation Introduction Métabolisme industriel Symbiose industrielle Maturation du syst. ind. Réduction des impacts environnementaux de la production Economie Augmentation de la productivité et de la compétitivité Réduction des coûts liés au traitement des déchets Social Dynamisme économique Création d’emploi et amélioration des conditions de travail Conclusion Réseautage social SWISS-CHINA FOCUS - 26 avril 2007 Les symbioses dans le monde Introduction Métabolisme industriel Symbiose industrielle Maturation du syst. ind. Conclusion SWISS-CHINA FOCUS - 26 avril 2007 Symbioses les plus fréquentes dans le monde Flux d’eau Réutilisation des effluents de STEP, valorisation dans l’agriculture Introduction Métabolisme industriel Symbiose industrielle Maturation du syst. ind. Conclusion 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 industrielle (peu d’approche régionale) SWISS-CHINA FOCUS - 26 avril 2007 Opportunités des symbioses industrielles Pour le gouvernement local Introduction Métabolisme industriel Symbiose industrielle Maturation du syst. ind. Conclusion 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 SWISS-CHINA FOCUS - 26 avril 2007 Méthodologie pour la détection de synergies Introduction Métabolisme industriel Symbiose industrielle Maturation du syst. ind. Conclusion SWISS-CHINA FOCUS - 26 avril 2007 Stratégie de «maturation» des écosystèmes industriels 1. Boucler Introduction Métabolisme industriel But: flux de matière quasi-cycliques 2. Etanchéifier Symbiose industrielle But: minimiser les pertes dissipatives durant la totalité du cycle de vie Maturation du syst. ind. 3. Intensifier / Dématérialiser Conclusion But: accroître la quantité de services par unité de matière (dématérialiser) 4. Décarboniser SWISS-CHINA FOCUS - 26 avril 2007 Dématérialisation des emballages Découpler le bien-être de la consommation croissante de ressources. Introduction Métabolisme industriel Symbiose industrielle Maturation du syst. ind. Conclusion SWISS-CHINA FOCUS - 26 avril 2007 Economie de fonctionnalité Vendre la fonction (le service) au lieu du produit. Introduction Métabolisme industriel Symbiose industrielle Maturation du syst. ind. - 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 Conclusion Recyclage Huiles usées, Solvants, Peintures SWISS-CHINA FOCUS - 26 avril 2007 Décarboniser But: moins de carbone fossile Idée générale: - Energies «renouvelables» Introduction Métabolisme industriel Symbiose industrielle - 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 CO2lors de la production d’énergie Utilisation du CO2 Maturation du syst. ind. Conclusion Carburants fossiles Production d’énergie Capture du CO2 Stockage du CO2 SWISS-CHINA FOCUS - 26 avril 2007 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 Introduction Métabolisme industriel Aspiration et rejet dans le lac sans altération de la qualité (+arrosage) Projet énergétique de quartier «Genève Lac-Nations» Surface chauffée / climatisée: ~ 250’000 Symbiose industrielle m2. Maturation du syst. ind. ~ 1’500 tonnes de mazout / an économisées ( 4’800 t/an équ. CO2. Conclusion ~ 400’000 m3 /an d’eau économisés. Gain pour Serono: 1 million CHF SWISS-CHINA FOCUS - 26 avril 2007 Gouvernement chinois - 2 juillet 2005: Recommandations pour mettre en oeuvre l’économie circulaire Introduction Métabolisme industriel Symbiose industrielle Maturation du syst. ind. Conclusion ZHOU Hongchun, Centre de recherches sur le développement, Beijing SWISS-CHINA FOCUS - 26 avril 2007 Conclusions Introduction Métabolisme industriel Symbiose industrielle Maturation du syst. ind. Conclusion SWISS-CHINA FOCUS - 26 avril 2007 Conclusions Concevoir et mettre en oeuvre un processus adaptatif de coIntroduction évolution «pacifique» entre l’Humanité et la Biosphère Métabolisme industriel Symbiose industrielle Maturation du syst. ind. En tant que science de la durabilité Comme «méta» domaine offrant une perspective cohérente Conclusion (interdisciplinarité) Comme guide pour des stratégies d’action SWISS-CHINA FOCUS - 26 avril 2007 Bibliographie 1. [瑞士]埃尔克曼（Suren Erkman）.工业生态学.北京:经济日报 Introduction Métabolisme industriel Symbiose industrielle Maturation du syst. ind. Conclusion 出版社,1999 2. Suren Erkman: Vers une écologie industrielle, Paris, Editions Charles Léopold Mayer, 2e édition, août 2004, www.eclm.fr 3. Suren Erkman and Ramesh Ramaswamy: Applied industrial ecology: a new platform for planning sustainable societies, Bangalore, Aicra Publishers, 2003, www.roi-online.org 4. Suren Erkman and Dominique Bourg (eds): Perspectives on Industrial Ecology, Sheffield (UK), Greenleaf Publishing, 2003, www.greenleaf-publishing.com SWISS-CHINA FOCUS - 26 avril 2007 Introduction Métabolisme industriel Formation continue en écologie industrielle à l’EPFL et à l’UNIL Symbiose industrielle Maturation du syst. ind. Conclusion SWISS-CHINA FOCUS - 26 avril 2007 Le campus de Lausanne Le campus de Lausanne 10’500 étudiants 7’000 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 Arts Management & Economics Social & Political Sciences Offre de formation continue à l’EPFL Master of Advanced Studies Executive Master Structure du programme industrial-ecology.epfl.ch Pourquoi une formation continue ? «Les concepts d’écologie industrielle doivent être présentés à tous les citoyens, et guider la conduite des gouvernements et des industriels» Frosch & Gallopoulos, 1989 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 industrielle 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 industrielle. Merci pour votre attention! [email protected] [email protected] SWISS-CHINA FOCUS - 26 avril 2007 extras slides... 50 Détection de synergies intersectorielles Introduction Métabolisme industriel Symbiose industrielle Maturation du syst. ind. Conclusion SWISS-CHINA FOCUS - 26 avril 2007 Utilisation des systèmes d’information géographiques pour les symbioses Introduction Métabolisme industriel Symbiose industrielle Maturation du syst. ind. Conclusion SWISS-CHINA FOCUS - 26 avril 2007 Source: thèse de Master d’Anna Plancherel, 2006 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 Introduction Impacts du 2e ordre: e-commerce, délocalisation (call centers, etc.), etc. Métabolisme industriel Symbiose industrielle Maturation du syst. ind. Conclusion Impacts du 3e ordre: indirects (+ «effets de rebond» augm transport routier + Métabolisme industriel 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») SWISS-CHINA FOCUS - 26 avril 2007 Métabolisme industrielle de Genève Introduction Métabolisme industriel Symbiose industrielle Maturation du syst. ind. Conclusion 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 SWISS-CHINA FOCUS - 26 avril 2007 Dématérialisation Introduction Métabolisme industriel Symbiose industrielle Maturation du syst. ind. • 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 Conclusion SWISS-CHINA FOCUS - 26 avril 2007 Chine: Economie circulaire • Intégrée dans le 11e Plan quinquennal (2006-2010) • Projets pilotes lancés en octobre 2005, à 4 niveaux: Introduction Métabolisme industriel Symbiose industrielle Maturation du syst. ind. Conclusion – 7 secteurs industriels (acier, non ferreux, charbon, chimie, él., constr.) – domaines prioritaires (renouvelables, recyclages métaux, électroménager – parcs industriels, – 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 SWISS-CHINA FOCUS - 26 avril 2007
