L’écoconception d’un produit STI2D Première Terminale L’écoconception d’un produit L’écoconception d’un produit

L’écoconception Origine Mise en œuvre Des idées pour demain

Évolution de la population mondiale Constat démographique Nombre d’habitants (en milliards) Évolution de la population mondiale Depuis le XIXe siècle et la révolution industrielle les hommes ont puisé de plus en plus dans les ressources de la planète. Cette situation devient problématique à mesure que la population mondiale augmente. En effet, plus on est nombreux, plus on consomme de ressources. Et en 45 ans, la population mondiale a doublée, les démographes prévoient encore une augmentation de 3 milliards d’habitants d’ici à 2050. 2 4 6 8 10 12 9,2 milliards prévus en 2050 7,2 milliards d’habitants en 2013 Explosion démographique * Facteur anthropique le rapport Planète vivante WWF indiquait que l’empreinte écologique de l’humanité sur la planète a plus que doublé au cours des 45 dernières années en raison de la croissance démographique et de la hausse de la consommation individuelle. Source : http://www.consoglobe.com/epuisement-des-ressources-naturelles-et-demographie-cg 1700 1800 1900 2000 Année Source : http://www.consoglobe.com/epuisement-des-ressources-naturelles-et-demographie-cg

Nous sommes désormais dans une nouvelle ère : Quelles sont les conséquences de cette évolution ? Une empreinte environnementale plus forte : Émissions, pollutions, déchets… Dégradation des milieux… Rupture des équilibres écologiques… Nous sommes désormais dans une nouvelle ère : Augmentation du besoin en énergie accrue Besoin en alimentation accrue Consommation supplémentaire entrainement plus de ressources naturelles, d’énergie de production, de pollution Plus d’inégalités migration des populations l’urbanisation accélérée avec la constitution de mégapoles qui aggraveront encore la misère sociale et la pression sur l’environnement conflits régulation démographiques ... Pandémies … Déséquilibre : Démographie galopante dans les pays en voie de développement pose des problèmes environnementaux et sanitaires. La surpopulation est souvent mise en cause dans les dégradations environnementales : extension des surfaces de production agricole, déforestation, destruction de l’habitat des écosystèmes, dégradation des sols, pénurie d’eau… Le taux d’accroissement démographique dans les pays du sud accentue ces problématiques environnementales et de santé humaine. Vieillissement de la population s dans les pays développés (en France 1 personne sur 3 aura plus de 60 ans en 2050 contre 1 sur 5 en 2005) : Les dépenses publiques de retraites, de santé… Des images exceptionnelles des flux d'énergie (électricité, pipelines...), de communication (câbles sous-marins) et de transport (routes, voies ferrées, voies maritimes et trafic aérien) montrent la toile qui s'est tissée sur toute notre planète. De plus, des données sont superposées sous forme d'un graphique, celles-ci montrent l'emballement de nos activités et de la croissance démographique à partir des années 1950 D'abord, l'étymologie. Le Grec ancien Anthropos signifie "être humain". Kainos signifie quant à lui "récent, nouveau". L'Anthropocène, ce serait donc la nouvelle période des humains. Sources : http://globaia.org/fr/anthropocene/# Présuppose que les activités anthropiques seraient devenues la contrainte dominante devant toutes les autres forces géologiques et naturelles qui jusque là avaient prévalu ; l’action de l’espèce humaine serait une véritable force géophysique agissant sur la planète. L’Homme a en effet acquis la capacité de modifier son environnement à grande échelle Facteur anthropique le rapport Planète vivante WWF indiquait que l’empreinte écologique de l’humanité sur la planète a plus que doublé au cours des 45 dernières années en raison de la croissance démographique et de la hausse de la consommation individuelle. Source : http://www.consoglobe.com/epuisement-des-ressources-naturelles-et-demographie-cg L’empreinte environnementale : Vidéo intéressante de Véolia environnement expliquant l’empreinte environnementale et quelques solutions. C’est « L’Anthropocène » Elle présuppose que les activités de l’Homme (anthropiques) seraient devenues la force dominante devant toutes les autres forces géologiques et naturelles qui jusque-là avaient prévalu.

Date prévisible d’épuisement des stocks Les ressources se raréfient Type de ressources Années Réserves en années en fonction de la consommation actuelle Date prévisible d’épuisement des stocks 2140 2120 2100 2080 2060 2040 2020 2000 1980 1960 Pétrole Gaz naturel Charbon Globalement BP Statistical review of world energy 2009 BP Statistical review of world energy 2009 20 40 60 80 100 120 140 Réserves en années *Études du ministère de l’industrie * Source : http://www.agoravox.fr/actualites/environnement/article/energies-fossiles-modele-68102 Les estimations sur l’état des réserves de ces énergies fossiles ainsi que sur le nombre d’années de consommation qu’elles représentent ne font pas l’objet d’un consensus clair. Cela étant, nous allons nous baser sur les chiffres des réserves prouvées qui ont été publiés par l’industrie (BP Statistical review of world energy 2009). Et il est inévitable que les conséquences pour les consommateurs seront sensibles bien avant ces dates !!!   La catégorie « Globalement » est calculée sur un raisonnement basique : si les réserves d’une source d’énergie s’épuisent, on la remplacera progressivement par une autre jusqu’à l’épuisement de l’entièreté des énergies fossiles. Nous arrivons dès lors à une réserve globale début 2010 correspondant à 77 années de la consommation actuelle. Bien entendu l’hypothèse d’un rythme constant de consommation est critiquable car les chiffres de ses 20 dernières années nous montrent que la croissance de la consommation des énergies fossiles est en moyenne d’1,9% l’an. Néanmoins, la crise financière a plongé récemment l’économie en récession et il est raisonnable de penser que les besoins énergétiques vont diminuer dans de nombreux secteurs. Cette crise pourrait donc même, selon son intensité, augmenter indirectement nos réserves de quelques années. Quoi qu’il en soit, force est de constater que l’analyse de nos réserves nous apprend qu’elles sont très loin d’être inépuisables. Au contraire, à l’échelle du temps humain, nous sommes d’ores et déjà au pied du mur puisque ce n’est l’espace que de deux générations. Cela signifie-t-il pour autant que nous allons connaître la tranquillité pendant ce laps de temps ? Certainement pas ! Car nous avons abordé ici le problème qu’en terme de réserve et de consommation mais deux autres aspects importants manquent au raisonnement : la production et le prix. Ressources Étain Zinc Plomb Cuivre Nickel Fer Aluminium Plus de 80 % de l’énergie consommée de part le monde nous provient des combustibles fossiles (pétrole, gaz et charbon), notre dépendance vis-à-vis de ce type de ressources est incontestable. Il est certain que les conséquences pour les consommateurs seront sensibles bien avant ces dates !

L’impact environnemental du téléphone Un exemple : L’impact environnemental du téléphone Ressources consommées et impacts environnementaux : Il y a 500 à 1000 pièces plastiques et métalliques différentes dans un téléphone portable. Toutes proviennent de ressources non renouvelables, dont certaines rares, comme le pétrole, le nickel, le zinc, ou l’or.  On estime à 100 millions le nombre de portables qui dorment dans les tiroirs en France !  Chaque jour 2,5 millions de portables sont jetés, ce qui représente 250 tonnes de matériaux. Et ils ne sont pas toujours recyclés ! Quelques chiffres : Un milliard de téléphones vendus en 2013. 5 milliards d’abonnés dans le monde. À 15 ans, les Français sont 92 % à disposer d’un mobile, contre 82 % chez les 25 ans et plus.

Les impacts environnementaux d’origine anthropique sont donc multiples : Changement climatique Épuisement des ressources naturelles Pollution des eaux (eutrophisation…) Acidification des eaux, air et sols (issus des transports, centrales thermiques, chauffages…) Diminution de la couche d’ozone Toxicité pour l’homme et l’environnement Pollution photochimique (issue principalement des transports) Surconsommation en eau et en énergie

Dans le secteur de la plasturgie On constate aujourd’hui que 4 % des ressources pétrolières sont à destination de la production du plastique. Il est omniprésent dans notre quotidien et indispensable dans une multitude de secteurs ! Électronique Textile Transport Packaging Les matières synthétiques par exemple sont créées à partir d’une résine plastique de base appelée polymère. Secteur médical Sport Construction

 Cette démarche constitue le point de départ de l’écoconception. Comment agir ? Nous voyons bien que nous ne pouvons pas nous passer des plastiques. De plus, le pastique permet souvent de faire plus d’économies d’énergies que l’on en a utilisé pour le fabriquer. À partir de ce constat, il faut identifier les étapes de production (extrusion, matériaux) et de consommation (transports, recyclage) que l’on peut optimiser et améliorer. C’est l’analyse du cycle de vie (ACV). On pourra ainsi réduire l’impact écologique du produit sans en dégrader pour autant la viabilité économique.  Cette démarche constitue le point de départ de l’écoconception.

L’écoconception, qu’est-ce que c’est ?

Le secteur de la plasturgie a la particularité d’être un des premiers à s’être lancé dans des démarches d’écoconception. Définition : « L’écoconception ou l’intégration des aspects environnementaux dans la conception et le développement du produit (biens et services) a pour objectif la réduction des impacts environnementaux négatifs des produits tout au long de leur cycle de vie, tout en préservant la qualité d’usage du produit ou en l’améliorant. » Définition AFNOR À la fin des années 1990, la fédération de la plasturgie a notamment travaillé sur le projet EDIT, un outil d’aide à l’écoconception. Ce programme a permis de fournir un ensemble d’outils dans le domaine de l’environnement. Le but était de proposer aux entreprises des outils pour toujours être conforme à la réglementation, améliorer les produits (optimisation, conception, fin de vie) et intégrer la dimension de l’environnement dans l’entreprise.

Comment la mettre en place ? Tout d’abord, étudier le cycle de vie d’un produit. Schéma général : Conception Extraction des matières premières Valorisation Fabrication Fin de vie Produit Vers une analyse du «  téléphone portable » sous l’angle du développement durable. 1/ l'analyse du cycle de vie : Il s’agit de prendre en considération qu’un téléphone portable est le résultat d’une série de processus de production, de transformation, de transport, etc. jusqu’à son élimination. C’est raisonner « en boucle » ou « du berceau à la tombe ». La fabrication ou transformation de la matière première, pendant laquelle l'emballage sera produit. Il est intéressant ici de regarder les technologies utilisées, la logistique mise en place et les méthodes pour échapper au gaspillage (réduction ou réutilisation des rebuts …). Le transport de l’usine de fabrication à l’usine de conditionnement du produit à emballer. L’extraction des matières premières. Certaines ont plus d’impacts que d’autres sur l’environnement, en particulier les matériaux non renouvelables, et ce d’autant plus que les réserves mondiales sont faibles – par exemple le pétrole, le cuivre, le fer, … Le conditionnement du produit à emballer. Cette étape présente les mêmes axes d’amélioration que la fabrication. Le transport, de l’usine de conditionnement aux distributeurs du produit (supermarchés…). La distance et les moyens de transport utilisés sont des indicateurs souvent prépondérants sur les impacts à ce stade. La mise en valeur du produit emballé en rayon. Le transport par l’utilisateur final du produit emballé du lieu de vente au lieu de consommation. L’utilisation. Pour l’emballage, cette étape n’a que très peu d’impact sur l’environnement, à la différence des produits consommant par exemple de l’énergie. Il faut cependant la conserver en mémoire pour concevoir un emballage répondant aux attentes et besoins du client. La fin de vie. Comment sera éliminé l'emballage ? Est-il possible de le réutiliser ? de le recycler ? Que devient-il une fois mis à la poubelle ? Existe-t-il une filière de recyclage ? La conception ne fait pas partie en tant que telle du cycle de vie d’un emballage, mais il s’agit d’une étape clé en amont, qui viendra définir toutes les autres.   Utilisation Transport Transport Conditionnement du produit Mise en rayon Transport

Les acteurs de la plasturgie en parlent ! Maxime BULTEAU, responsable qualité sécurité environnement : « L’écoconception ne se fait pas sans une ACV (Analyse du Cycle de Vie). Aidés par le cabinet conseil RDC Environnement, sélectionnés par la CCI (Chambre du Commerce et de l’Industrie) de Lille, nous avons pu constater qu’il était préférable d’utiliser un plastique déjà recyclé plutôt qu’un bioplastique élaboré à partir de maïs [stylo 100% recyclé]. » Bertrand LEVEUGLE, directeur industriel et Anthony MATULA, responsable énergie environnement : « Nous avons développé un progiciel éco-calculateur qui prend en compte toutes les étapes du cycle de vie de nos emballages. »

ECOPAC (emballage industriel éco-conçu) La mise en œuvre Une fois l’analyse du cycle de vie effectuée, on peut jouer sur plusieurs aspects et repenser plusieurs étapes de production et de consommation pour diminuer le coût en ressources et en énergie. Aujourd’hui, de nombreuses entreprises et acteurs de la plasturgie mettent cette démarche en place : Trois cas pratiques : ECOPAC (emballage industriel éco-conçu) > Réutilisation des pièces produites > Prévention de la production des déchets et des émissions > Amélioration de l’aptitude au démontage > Réduction de la quantité de matériaux nécessaires > Utilisation des matériaux recyclables Bloc avant de voiture > Prévention de la production des déchets et des émissions > Réutilisation ou diminution des déchets de fabrication > Réduction de la quantité de matériaux nécessaires > Réduction du nombre de matériaux distincts Barquette operculée > Utilisation de matériaux recyclés > Réduction de la quantité de matériaux nécessaires > Recyclage des matériaux > Utilisation des matériaux issus de matières premières renouvelables > Utilisation des matériaux recyclables > Utilisation des matériaux respectueux de l’environnement * Voir les cas détaillés associés en .PDF : Barquette operculée Bloc avant de voiture Ecopac Source : optimiser les matières premières http://www.technologies-propres.com/pdf/matiere_premiere.pdf

Bénéfices Outre le fait qu’elle assurera l’utilisation efficace des ressources naturelles et la minimisation des impacts environnementaux, l’écoconception sera également un facteur de compétitivité et de performance : L’écoconception présente donc des intérêts écologiques, économiques et politiques : > Une réduction des coûts entraînant une amélioration des marges > Une stimulation de l’innovation et de la créativité lors des processus de création et de conception de produits > Une amélioration de la qualité des produits > Une meilleure maîtrise des risques > Une anticipation des nouvelles réglementations Bertrand LEVEUGLE, directeur industriel et Anthony MATULA, responsable énergie environnement : « C’est évident qu’une démarche d’écoconception doit être pensée en termes de rentabilité économique. » 1] AFNOR. (Page consultée le 4 septembre 2009). Etat de l’art dans le domaine de l’écoconception, [PDF]. http://www2.ademe.fr/servlet/getBin?name=76CF53C2E78D3010EEC75E46001D305D1137 763808170.pdf

Des idées pour demain ! Le biomimétisme L’économie circulaire Pour aller plus loin... Sur l’écoconception : http://www.technologies-propres.com/pdf/matiere_premiere.pdf http://www.envolea.fr/files/2013_Memento-EC-Envolea.pdf http://cdoc.ensm-douai.fr/EBs/EB-Bartoli-Martinez.pdf http://www.ecosociosystemes.fr/ecoconception.html http://www.ellenmacarthurfoundation.org/fr/economie-circulaire/les-principes/vers-leconomie-circulaire-accelerer-son-adoption-a-travers-les-chaines-dapprovisionnement-mondiales http://eco3e.eu/introduction/ http://www.pilotpen.fr/fr/begreen-attitude/ecrire-pour-l-environnement/begreen-les-stylos-recycles http://ecoconception.wordpress.com/ http://www.mountain-riders.org/_EcoGuideMateriel/acv.php Sur l’écologie industrielle : http://www.ceiaube.fr/04_ei.htm Sur le biomimétisme : http://biomimicry.net/about/our-people/founders/janine-benyus/ Sur l’économie circulaire : http://www.ellenmacarthurfoundation.org/fr/economie-circulaire/les-principes/vers-leconomie-circulaire-accelerer-son-adoption-a-travers-les-chaines-dapprovisionnement-mondiales Les bioplastiques L’écologie industrielle

L’économie circulaire L’enjeu de l’économie circulaire est la transformation de déchets en matières premières réutilisables et réutilisées dans la conception de nouveaux produits ou autres utilisations. Pour cela, l’économie circulaire préconise de ne plus créer de résidus autres que ceux que les systèmes industriels et naturels sont en mesure d’absorber. Un gain de compétitivité conséquent peut ainsi être réalisé par les industries qui développent une bonne maîtrise de leur flux de matières premières.

L’écologie industrielle L’écologie industrielle est une véritable composante opérationnelle du développement durable. Elle vise à rompre avec l’approche linéaire classique des activités économiques qui n’intègrent ni la finitude des ressources, ni l’incapacité de la planète à absorber la totalité des déchets produits. Il faut interpréter « industrielle » comme étant un qualificatif représentant l’ensemble des activités économiques d’un territoire (industrie, agriculture, commerce, transport…). Ainsi, l’écologie industrielle prône une approche systémique des activités, inspirée des écosystèmes naturels. Elle intègre à la fois la finitude des ressources et le besoin de diminuer les impacts des activités sur l’environnement. L’écologie industrielle permet de stimuler le tissu économique du territoire. D’une part, il s’agit d’optimiser la gestion des flux de matières et d’énergie à travers la mise en œuvre d’une synergie et d’une mutualisation de flux. D’autre part, pour les produits, de mettre en place des filières de recyclage, valorisation, réemploi, etc.

Les bioplastiques Le bioplastique est une alternative renouvelable potentielle aux plastiques à base de pétrole. Les bioplastiques génèreraient 68 % de gaz à effet de serre en moins par rapport aux matières plastiques à base de combustibles fossiles. La fabrication de matières plastiques à base de pétrole requiert environ 200 000 barils de pétrole par jour. Le passage aux bioplastiques permettrait d’être moins dépendant du pétrole étranger. Lorsqu’ils se dégradent, les bioplastiques 100 % végétaux sont non toxiques pour l’environnement, et ils peuvent être recyclés. Par ailleurs, ils doivent répondre aux critères de la norme NF EN 13 432 (le seuil minimum de biodégradabilité exigé de 90 % doit être atteint dans un maximum de temps de 6 mois). Cependant ils nécessitent des surfaces de production agricole et des ressources en eau très importantes dont ont aura besoin pour pallier l’augmentation de la population et les besoins en nourriture.

Le biomimétisme Le biomimétisme désigne le transfert et l’application de matériaux, de formes, de processus et de propriétés remarquables observées à différentes échelles du vivant, vers des activités humaines.