Contexte

Selon l’ADEME, le recyclage des déchets est à même de fournir une contribution importante à l’économie tout en réduisant la consommation de ressources primaires : à ce titre, il est compté parmi les sept « piliers » de « l’économie circulaire » (D’Arras, 2008), qui a récemment fait l’objet d’une définition juridique[1] et s’inscrit dans le cadre du développement durable des sociétés humaines. Mais à partir de 2008, le recyclage s’est également vu reconnaître un rôle géopolitique par l’Union européenne (European Commission, 2008). Le recyclage contribue en effet à la sécurisation des approvisionnements européens en « matériaux critiques » (c’est-à-dire en matériaux importés, non substituables, de grande importance économique mais qui ne sont pas « stratégiques » militairement). Dans le cas particulier des métaux, si le recyclage est bien mené, l’intérêt est d’autant plus important, que l’on parle de métaux dont les réserves exploitables sont quasiment épuisées[2] ou localisés sur des zones géopolitiquement sensibles. Pour ces métaux, les nouvelles mines ont des teneurs plus basses que les mines épuisées ou bien sont moins accessibles, plus dures à exploiter, plus profondes. Il faut alors dépenser plus d’énergie pour extraire les métaux et on consacre ainsi 8 à 10% de l’énergie primaire mondiale à l’extraction et la transformation des minerais en métaux. L'impact est donc double : environnemental avec l’épuisement des sous-sols et la mise en œuvre de processus d’extraction qui ne sont ni durables, ni économiques avec des coûts qui s’envolent. 

Le recyclage de la matière première s’imposerait ainsi pour suppléer aux limites de l’économie ouverte (ou linéaire) qui a consisté depuis des temps anciens à puiser l’énergie ou les matières premières dans les sources naturelles les plus facilement accessibles, à les utiliser et à en considérer les excédents ou les sous-produits comme des déchets. L’action conjuguée i) de l’augmentation de la population à la surface du globe, ii) de la mondialisation qui fait prendre conscience que même si une ressource se trouve sur un territoire donnée, elle peut concerner l’ensemble de la population mondiale, et iii) de la prise de conscience que l’épuisement de certaines ressources naturelles s’envisage aujourd’hui à l’aune d’une vie humaine, imposent de changer de paradigme et de basculer, au moins en partie, vers une économie circulaire ou une économie du recyclage des matières premières. Ce basculement remet en cause l’organisation de pans entiers de la société.

Qu’ils soient bio-sourcés, minéraux ou métalliques, la gestion des déchets ou le programme politique de « l’économie circulaire » ne peut faire l’économie d’une réflexion sur la matérialité et l’organisation sociale et technique des flux (Bahers, 2014, Garcier, 2017). Pour que la transition minière (comme il y a une transition énergétique) soit effective, la construction et la mise en commun de la capacité d’analyse, des outils, des données et des connaissances d’un éventail extrêmement large de disciplines scientifiques est indispensable.

 

[1] Titre IV de la loi n° 2015-992 du 17 août 2015 relative à la transition énergétique pour la croissance verte.
[2] On les estime à 30 ans d’exploitation pour le plomb, le cuivre et le zinc, 60 pour le nickel (Balet, 2014, p.168)

Objectif

L’objectif de ce projet est d’interroger via un renouvellement de la démarche scientifique des études et une approche « systèmes complexes », la faisabilité technique et l’opportunité économique du recyclage de certains « matériaux critiques » en fin de vie.

Il s’agit d’un projet centré sur des sites de tri en Occitanie qui seront expertisés avec des contrepoints en méditerranée. Ce projet se focalise sur une analyse comparative des filières de recyclage de trois filières : les DEEE[1], les batteries de véhicules et les composants d’avions.

L’analyse de la gestion des déchets à l’ère de l’économie circulaire implique de suivre des flux matériels dans leur spécificité afin de repérer des prises en charge différenciées. Les déchets ont, en effet, une vie économique souvent riche et parfois longue, intégrée dans les circuits mondiaux d’échanges économiques, qu’il est possible de cartographier (figure 1). Au terme de leur circulation ils alimentent les filières du recyclage. Au cœur de la chaîne de gestion globale des déchets, l’activité de tri intervient juste après la phase de collecte et de récupération et juste avant les étapes d’extraction et de valorisation de leur contenu, de traitement et de stockage des résidus. Notre approche par les flux de matériaux permet de montrer combien leurs circulations relèvent d’échelles multiples et enchevêtrées, à la fois mondialisées et micro-locales qui dépendent pour un large part des marchés du recyclage (Garcier, 2017). C’est ce qui justifie une approche par les systèmes complexes.

La méthodologie qui sera mise en place dans le projet alliera enquêtes de terrain, travaux expérimentaux de laboratoire et modèles théoriques. En combinant l’analyse d’itinéraires technologiques de « déchets emblématiques » et celle des jeux d’acteurs qu’ils suscitent, il s’agira de revisiter des terrains bien connus et labourés par les anthropologues et géographes mais en dédoublant le regard sur des dimensions sociales, économiques, environnementales, spatiales, et techniques, des organisations à l’œuvre mais aussi de processus en gestation dans les filières de recyclage.

L’étude des jeux d’acteurs, en particulier le zoom sur la méditerranée, au Caire par exemple, mais aussi les friperies de Tunis, fait apparaître que les Zabbalîn appliquent un paradigme de connaissance qui ressort, finalement, du paradigme scientifique, l’analyse : ils classent, discriminent, repèrent des récurrences, déterminent des généralités… S’y développe à ciel ouvert un laboratoire d’étude des matériaux, et des savoirs et des protocoles expérimentaux qui restent peu documentés.

Quant à l’analyse de filière, celle des DEEE par exemple, elle éclaire la manière dont le traitement des déchets s’insère progressivement dans l’arsenal législatif des politiques communautaires et françaises de la gestion des déchets[2]. Ce dispositif DEEE repose sur l’application du principe juridico-politique de responsabilité élargie du producteur (R.E.P.)[3]. Il permet l’émergence, dans les territoires, d’un système d’acteurs spécifique, de la mise en place d’instruments économiques et de l’application de prescriptions techniques visant des objectifs de performance de collecte sélective et de recyclage de ces composants. Notre objectif est de suivre pas à pas ces flux de matières en fin de vie pour comprendre les logiques propres (identification, régulation, marché). Cette recherche renvoie donc à une réalité territorialisée des filières étudiées, selon leur efficience technico-économique, leur efficience environnementale et leur dimension anthropologique. Il s’agit ainsi d’explorer le métabolisme territorial de la filière, c'est-à-dire l’analyse de la circulation des flux au sein de la filière dans un cadre spatial, en matière de consommation d’énergie et de matière, de transformation des déchets et de rejets. Il faut également s’attarder sur le positionnement du système d’acteurs qui pilotent ce métabolisme territorial. La circulation des flux résulte d’un dispositif réglementaire, mais aussi des choix des entreprises qui vont transformer ces flux, des préoccupations des acteurs du territoire qui doivent organiser et aménager l’espace, et des techniques disponibles et rentables. Cette approche territorialisée de la circulation des flux et du système d’acteurs met en lumière la rationalisation écologique des filières et la gestion durable des territoires.

Notre approche qui combine l’analyse d’itinéraires technologiques de « déchets emblématiques » et celle des jeux d’acteurs qu’ils suscitent permettra de revisiter les lexiques, ontologies, concepts, méthodes, outils qui sont à la base de process de tri, de traitement des déchets et de leur valorisation. Qu’il soit manuel, automatique ou physico-chimique, réalisé au Caire, à Toulouse ou à Montpellier, le tri a pour seul objectif, à partir d’un flux de déchets, d’obtenir une ou plusieurs fractions présentant une valeur potentielle en tant que fraction recyclable en matière première secondaire. Autrement dit, les enquêtes devront examiner les conditions concrètes de constitution des stocks, de la transformation des stocks en gisements et enfin la possibilité de réutiliser les métaux recyclés dans de nouveaux produits. L’utilisation de simulations multi-agents dans ce cadre permettra de simuler et d’appréhender les impacts structuraux (sur le graphe global des flux) des procédés et stratégies de recyclage des acteurs et leur évolution suivant des scénarios tels que la diffusion de nouveaux procédés de recyclage ou l’arrivée de nouveaux acteurs dans le domaine. Cette approche qualitative et quantitative comparant des chaines de flux et des procédés, présentant des niveaux différents d’industrialisation, permettra de dégager des propositions innovantes et des scénarii d’optimisation de filières étudiées dans l’amélioration du tri et donc du recyclage.

Quelques questions auxquelles nous pourrions apporter des réponses :

  • Les règles de tri construites à un endroit du monde sont-elles les plus adaptées aux procédés d’extraction et de valorisation innovants connus ailleurs ?
  • Les modes de fabrication des objets de consommation courant qui termineront leur vie dans un centre de tri tiennent-ils comptent des contraintes des trieurs ? Les procédés aujourd’hui capables d’exploiter les déchets triés sont-ils optimisés pour rémunérer correctement les trieurs ? Est-ce que ces filières sont rentables à toutes les étapes de la chaine ? Quelles sont les arbitrages techniques qui sous-tendent des logiques économiques ?
  • Les filières sont-elles organisées en fonction de ces trois éléments essentiels ?
  • Les circuits, visibles aujourd’hui à l’échelle de la planète peuvent-ils être homothétiquement rétrécis à l’échelle d’un continent ? d’un pays ou d’une zone géographique ? D’une région comme la région Occitanie dans laquelle de nombreux industriels sont déjà à l’œuvre ?

Ce projet s’inscrit ainsi parfaitement dans la Stratégie de Spécialisation Intelligente de la région Occitanie sur le volet « MATERIAUX ET PROCEDES AVANCES POUR L’AERONAUTIQUE ET DIVERSIFICATION », en particulier sur l’item « utilisation raisonnée de la matière et plus respectueuse de l’environnement (santé, cycle de vie, énergie) ».

Le présent projet fait d’ores et déjà collaborer des ingénieurs, des anthropologues et des géographes pour que conjointement, ils développent une vision interdisciplinaire globale et intégrée de l’environnement complexe que constituent le recyclage des matériaux en ouvrant ce que les approches macroscopiques qu’ils maitrisent actuellement appellent des boîtes noires, nœuds des réseaux de circulation et de valorisation de déchets qui sont le fait de processus et de procédés souvent empiriques, parfois high-tech et souvent low-tech, suscitant de nouveaux marchés. Il est positionné comme une première étape qui ambitionne de préparer le terrain à un élargissement à des juristes, des économistes et à d’autres techniciens.

Ce projet de 24 mois vise à interroger via une approche « systèmes complexes » nouvelle et interdisciplinaire la question du tri des déchets, de leurs flux et de leur transformation finale de façon à améliorer qualitativement et quantitativement le recyclage.  En croisant les disciplines et donc les approches qui sont réalisées souvent à des échelles différentes, nous avons pour objectif d’analyser les limites et les bases du développement de nouveaux processus multi-échelles de tri et d’exploitation des déchets qui puissent améliorer la continuité et l’interopérabilité des actions depuis nos équipements individuels jusque dans les grands centres industriels. En bref, améliorer nos filières de gestion des déchets en développant une activité à fort impact social, économique et industriel.

 

[1] Déchets d’équipements électriques et électroniques
[2] Jusqu’à un dispositif réglementaire ad hoc de 2002, la directive européenne 2002/96/CE relative aux DEEE
[3] Ce principe de responsabilité élargie du producteur (R.E.P.) implique la prise en charge financière et organisationnelle de la gestion de fin de vie des produits par les producteurs. Ces derniers s’organisent en éco-organismes pour assumer leurs responsabilités. Ce principe doit aussi permettre de soutenir des actions d’éco-conception des produits et de prévention des déchets, ainsi que favoriser des objectifs chiffrés de performance de valorisation de ces déchets.

Périmètre du projet

Le présent projet se focalisera principalement sur trois filières de recyclages des métaux :

  • Les DEEE (ou D3E) désignent les déchets d’équipements électriques et électroniques, issus de la vaste famille d’appareils électriques regroupant les équipements électroménagers, informatiques, de télécommunications et d’audiovisuel. Dans un ordinateur portable on trouve, par exemple, des plastiques, du fer, du cuivre, de l’étain, du zinc, de l’aluminium, du plomb, mais aussi quoiqu’en très faible quantité de l’argent (0,0189%), du palladium (0,0003%) et encore de l’or (0,0016%) (eco-info.cnrs.fr). Rapportés à la production croissante d’appareils électriques et électroniques et à la diminution des réserves exploitables de métaux, les déchets électroniques qui bien souvent dorment dans nos maisons constituent une véritable « mine urbaine ». Le cycle de vie de ces appareils est très impactant en raison, d’une part de leur phase d’usage (consommation énergétique, matérielle et d’eau), et d’autre part de leur fin de vie. Ainsi, les DEEE prennent une place de plus en plus importante dans les filières d’élimination de déchets et de recyclage à l’exportation, avec les risques environnementaux et sanitaires qu’implique la présence, parmi leurs résidus, de métaux lourds, de retardateurs de flammes, de substances chlorées et halogénées, etc. C’est un problème à l’échelle mondiale, à l’échelle - aujourd’hui - de toutes les sociétés. En 2014, pas moins de 41,8 millions de tonnes avaient été générés, dont 11,8 millions de grands équipements ménagers et 12,8 millions de petits équipements ménagers, 6,3 millions de tonnes d’écrans et 3 millions de tonnes de petits équipements électroniques. Ces chiffres sont en augmentation constante et, on prévoit d’approcher les 50 millions de tonnes en 2018 (The Global e-waste Monitor, 2014, p.24). A l’échelle de la région Occitanie, ce sont environ 130 000 tonnes de déchets électriques et électroniques qui sont générés. Sur ce gisement potentiel, seulement 50 000 tonnes sont collectées pour être recyclées par les éco-organismes en charge de l’organisation de cette filière. Cela signifie donc que plus de la moitié de ces déchets (environ 60%) ne sont pas recyclés correctement et se dispersent dans des filières inadaptées comme l’incinération et l’enfouissement (Bahers, 2014)
  • Les Véhicules Hors d’Usage (VHU). Chaque année plus de 2 millions de véhicules sont mis sur le marché en France.  La dépendance de l’industrie automobile vis-à-vis des matières premières et de certains métaux précieux constitue une contrainte majeure, et la gestion des approvisionnements revêt des enjeux hautement stratégiques. Elle est par exemple la première consommatrice de plomb avec 60% de la production mondiale qui lui est destinée. Or, selon certaines études, les réserves seront épuisées d’ici 2030. Anticiper les pénuries et, sécuriser les approvisionnements, sont au cœur des préoccupations des constructeurs qui, en parallèle, développent des solutions technologiques pour limiter leur dépendance vis-à-vis des terres rares[1]. Avec 12 millions de véhicules détruits par an dans l’Union européenne dégageant autant de tonnes de matières premières diverses, les déchets automobiles constituent un véritable gisement. En France, environ 1,5 millions de véhicules deviennent hors d’usage chaque année. Ils génèrent près de 1,5 millions de tonnes de déchets[2]. Mais ces taux posent un problème spécifique, car ils sont fixés dans des métriques non sélectives (Verrax et Garcier, 2017, p. 58). Ainsi la directive 2000/53/CE a fixé un objectif de 85 % de recyclage de la masse des VHU (véhicules hors d’usage) à atteindre au 1er janvier 2015, et non un objectif de recyclage par type de matériaux. Or, nous proposons justement d’étudier la récupération effective des différents types de matériaux en focalisant le recyclage des accumulateurs. De manière anticipée, la mutation vers des voitures et camions plus électriques, et même des avions plus électriques (programme de l’IRT Saint Exupéry de Toulouse) laisse envisager que la question du recyclage des matériaux contenus dans les batteries en fin de vie va prendre des proportions incomparables à celles qu’elles occupent aujourd’hui. Préparer cette mutation fait partie des objectifs de notre projet.
  • Les Avions en fin de vie dont les composants peuvent aujourd’hui être recyclés à 90% en masse. Dès le milieu des années 2000, une série de conditions économiques et environnementales participent à l’émergence de la filière démantèlement et déconstruction : le coût des matières premières plutôt à la hausse, considéré comme un facteur déterminant en faveur du recyclage (en particulier le coût des métaux comme l’aluminium ou des métaux plus rares comme le chrome ou bien le titane) ; la responsabilisation progressive des constructeurs et de leurs fournisseurs stratégiques sur la provenance des pièces de rechange (implication considérée comme un avantage pour structurer et organiser les approvisionnements) ; le coût du stockage des pièces de plus en plus onéreux avec la perspective de voir les stocks en partie approvisionnés par des productions issues des filières de recyclage. Parallèlement, de nouvelles exigences réglementaires sur le plan environnemental nécessitent de procéder à une élimination des produits en fin de vie et au recyclage avec aussi l’enjeu de s’occuper du traitement des hydrocarbures et produits dangereux (amiante), sans compter la traçabilité des pièces aéronautiques (enjeu de sécurité). Enfin prévalent des facteurs en lien avec le marché de l’aéronautique lui-même, et d’abord l’augmentation durable du volume d’avions en fin de vie, ce qui assure en retour des coûts fixes à la filière de démantèlement[3]. La plate-forme Tarmac Aerosave[4] située à Tarbes est un excellent cas d’étude pour comprendre comment l’aéronautique s’emploie à intégrer à son tour l’économie circulaire dans son modèle industriel mais de façon intrinsèque et en tenant compte des particularités spécifiques à cette branche industrielle. Aujourd’hui, de nouveaux enjeux se posent pour parfaire les objectifs de déconstruction-valorisation notamment à l’égard des matériaux composites de plus en plus utilisés dans la construction aéronautique. Rappelons que 50 % de la structure d’un A350 est constituée de matériaux composites[5].

Ces trois filières différentes, par les tailles de chaque élément représentatif, le nombre d’éléments concernés par an et les enjeux stratégiques et environnementaux, ont commencé à développer des économies de recyclage plus ou moins formalisées, plus ou moins contingentés par les réglementations nationales, Européennes ou Internationales et il est intéressant, et dans un proche avenir urgent, de les comprendre afin de les améliorer, de les faire évoluer par l’innovation technologique, organisationnelle, réglementaire ou légale et économique et d’en adapter l’implantation aux échelles géographiques pertinentes.

 

[1] On appelle « terres rares » un groupe de dix-sept métaux largement utilisés dans les nouvelles technologies (téléphones portables, éoliennes, écrans LCD, batteries). Utilisés en petite quantité, ces métaux permettent de doper les propriétés physiques ou magnétiques d’autres matériaux permettant donc la miniaturisation des dispositifs technologiques (Verrax et Garcier, 2017, p. 51-52)
[2] 61 broyeurs et 1 684 démolisseurs traitent l’ensemble des VHU au sein d’une filière agréée. Selon une campagne de démontage et de broyage des VHU pilotée par l’ADEME en 2008, le taux de réutilisation et de recyclage actuel est d’environ 79,5% et le taux de réutilisation et de valorisation de 81%.
[3] A l’horizon 2030, le nombre d’appareils Airbus amenés à être retirés du marché va croître continuellement (il est annoncé par Airbus lui-même autour de 6500 appareils).
[4] Associant Airbus et Suez Environnement, cette plateforme est née du projet d’expérimentation PAMELA promue et aidée par l’Europe (avec son alter-égo « Bartin » porté sur l’ex-aéroport de l’OTAN à Châteauroux par Veolia et Boeing
[5] D’où par exemple le lancement en 2013-2014 du projet Fenics par Airbus (en association avec une douzaine de partenaires parmi lesquels en Grande-Bretagne la société Recycled Carbon Fibers et en Allemagne, CFK Valley Recycling, et l’IRT Jules Verne à Nantes). Objectif développer une filière de valorisation de la matière en séparant la fibre de résine par le procédé de la solvolyse (coût de 12 M€). Le principe de l’économie circulaire participe des recompositions à l’œuvre dans l’industrie aéronautique, et cela de façon approfondie dans la mesure où les avionneurs (Airbus, Boeing, Bombardier, ATR, Embraer…) intègrent dès la conception de leur modèle son recyclage (et notamment en travaillant désormais au retraitement des matériaux composites).

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