Les jeunes ingénieurs ou élèves-ingénieurs sont souvent en quête de sens pour leur mission dans la société de ce XXIe siècle qui a démarré – aux alentours de leur naissance – avec le « 11 septembre » sanglant d’un taré et continue avec les incertitudes de climat et de « covid ». Une seule chose est certaine : en choisissant leur futur métier, ils ont choisi d’être des acteurs à la pointe du progrès de l’humanité vers un avenir prospère.
Les problèmes dits d’« environnement » relèvent entièrement de raisonnements systémiques et pluridisciplinaires. Les jeunes ingénieurs ont des attentes fortes au plan écologique et citoyen, et il est légitime et indispensable de leur apporter des éléments de réponse. Dans l’actualité, l’évolution d’Emmanuel FABER à la tête de Danone (1) illustre parfaitement les actuels errements de certaines démarches. Les ingénieurs sont très bien armés pour construire des démarches pertinentes et y participer, voire les initier.
Les savoir-faire de l’ingénieur : au cœur de la mise en pratique des concepts écologiques
Le cœur du métier d’ingénieur inclut un certain nombre de savoir-faire. Ces savoir-faire portent sur les méthodes de conception, les procédés de fabrication, la science des matériaux, et enfin la production d’énergie utilisable et son utilisation. Sans oublier les bases de données, munies des programmes informatiques (ou « IA ») permettant de transformer les informations reçues depuis les capteurs du monde physique en actions réalisées par des actionneurs. Ce cœur de métier, dans le monde actuel, porte sur « la » source de pollution en tous genres, CO2 inclus : la production de biens et de services, y compris la nourriture.
En effet, dans beaucoup de discours se voulant « écologiques », on parle énormément de « consommation », supposée « frénétique », dont l’excès serait responsable de tous les maux : CO2, pollution, épuisement des matières premières, extermination de la biodiversité, etc. C’est oublier un peu vite que chacun de nous, avant d’être un consommateur, est un producteur, puisqu’il faut bien que ce que chacun consomme soit produit. En outre, il y a dans le monde quelques milliards d’humains (quatre aujourd’hui, sans doute plus de six demain), en particulier en Chine, Inde, Afrique subsaharienne ou autres, qui rêvent de travailler davantage pour produire et … consommer davantage. En effet, une bonne partie d’entre eux (plus de 800 millions à ce jour) crève encore de faim. Leur proposer de « moins consommer pour le climat » est un peu surréaliste. Le même raisonnement s’applique au moins à 80% de la population française …
Seule la production de biens et services, de façon directe ou indirecte, pollue et consomme des matières premières
Les soucis globaux d’« environnement » peuvent en fait se résumer en quelques grands objectifs techniques. Tout commence avec la production d’énergie utilisable « bas CO2 », qui permet ensuite de faire « tout le reste ». Le reste consiste en premier lieu à supprimer les déchets non recyclés, en commençant par le CO2. Par exemple, en mettant au point des procédés de fabrication d’acier sans coke et de ciment sans clinker (tout de même environ 15% des émissions mondiales de CO2, pour environ 200 aciéries et 2 000 cimenteries).
Ensuite, nous avons tout le travail de recyclage des autres déchets, quels qu’ils soient. Premièrement, on travaillera avec les méthodes de conception, pour faciliter techniquement le recyclage des déchets en fin de vie des objets, et créer des biens matériels qui génèrent le moins possible de déchets lors de leur utilisation. En second lieu, on étudiera les procédés de production, pour émettre le moins de déchets possible pendant la phase de production de biens et services proprement dite, et recycler quasiment à 100% ceux qui subsisteront. Le troisième et dernier point est l’organisation de la collecte et du tri des déchets issus de la phase d’utilisation ou de consommation par les individus, puis la mise en œuvre des process industriels de leur recyclage. Cela est déjà largement commencé en France, avec des entreprises comme Véolia qui se sont développées depuis les années 1980. Mais reste à généraliser, puis à répandre dans le reste du monde. Nous transformerons ainsi nos poubelles en ce qu’elles sont réellement : des mines de matériaux. Cet aspect est énorme : chaque français émet globalement chaque année environ cinq tonnes de déchets en tous genres (2), en plus de ses dix tonnes (variables suivant le mode de décompte) de CO2.
Des objectifs environnementaux simples, une mise en oeuvre exigeante en innovation mais des bases techniques disponibles
A ce niveau, il y a déjà un premier point à étudier au cas par cas. Aujourd’hui, un mode de « recyclage » des déchets divers consiste à les incinérer. Cela a l’avantage de produire de l’énergie réputée « verte », et de réduire la place occupée par lesdits déchets. En revanche, le « bilan carbone » global de l’opération est certainement largement discutable, et l’opération augmente par nature l’entropie des déchets ainsi traités. La question d’une autre forme de recyclage par des process plus élaborés – même s’ils sont plus consommateurs d’énergie – se pose donc au cas par cas.
Enfin, un certain nombre de matériaux arriveront dans un avenir prévisible dans une période de rareté, au moins tant qu’on ne saura pas aller les chercher de façon économique dans la ceinture d’astéroïdes. En attendant, il faudra leur trouver des substituts, ce que la science des matériaux permet d’envisager. Elle permet aussi de trouver des matériaux nouveaux permettant d’alléger les structures (par exemple certaines formes de carbone comme le graphène) ou de les rendre moins polluantes au sens large (par exemple, fabrication de ciment sans clinker). Les solutions de remplacement par des « biomatériaux » présentés comme « renouvelables » est hautement discutable. Est-il raisonnable de demander à la biosphère de produire des matériaux supplémentaires ?
La technique comprend aussi la biosphère, en relation étroite avec le savoir-faire ingénieur, en particulier à propos des biomatériaux
Cela nous conduit à l’articulation du propos avec le vivant. En effet, la biosphère terrestre est au cœur du sujet écologique. Sa masse totale représente beaucoup moins de 2 000 Gt. Elle est donc ridicule par rapport à celle de l’atmosphère, de l’hydrosphère, sans même parler de la lithosphère. Mais la biosphère est de loin la plus fragile. Elle est aussi celle qui nous intéresse le plus. Nous en faisons partie, et elle nous nourrit. Aujourd’hui, en sus de nous procurer de la nourriture (environ 10 milliards de tonnes par an), la biosphère nous fournit toute une quantité de matériaux : bois d’œuvre et d’ébénisterie, dont l’osier et le bambou, papier et carton, caoutchouc, laine, lin, chanvre, cuir, fourrures, soie … Sous prétexte de matériaux « renouvelables » (qu’il faudra tôt ou tard aider à se « renouveler » par des engrais « chimiques »), augmenter massivement par exemple la demande de bois d’œuvre, de biocarburants ou de bioplastiques est-elle vraiment raisonnable ? Elle est au moins à étudier au cas par cas et de bout en bout.
Certaines écoles d’ingénieurs telles CalTech ou MIT sont déjà largement engagées dans les biotechs. Mais la mission globale des ingénieurs est plus large. D’une part, il y a l’interface avec le vivant par l’utilisation des biomatériaux que nous venons d’évoquer. Le traitement des déchets biologiques est lui-même un procédé industriel. Quels sont les meilleurs process de traitement de ces déchets ? Entre combustion, méthanisation, compostage, modes de collecte … Le rayon d’action des ingénieurs part des mines de phosphates jusqu’à la production d’énergie à partir des biodéchets (méthanisation) en passant par le machinisme agricole et l’équipement des industries agro-alimentaires évitant le gaspillage …
Ensuite, les ingénieurs ont aussi un rôle important dans le maintien et le développement de la biodiversité. Ce maintien exige en particulier de laisser une partie « suffisante » des terres émergées « sauvage » et également « pas trop » morcelée. Cela passera sans doute par l’« enterrement » de certaines voies de communication, infrastructures de distribution d’énergie, de télécoms ou autres services, et la réduction de la surface occupée au sol par les installations industrielles, quitte à les enterrer elles-mêmes. Dès les années 1960, la France crée ainsi un réacteur nucléaire électrogène enterré à Chooz, à l’exemple des usines hydroélectriques. Mais le besoin de réduction des surfaces agricoles nécessaires pour nourrir aujourd’hui 8 milliards d’humains, demain 12 milliards est de loin plus important. En effet, les terres agricoles occupent aujourd’hui peu ou prou le tiers des terres émergées, soit beaucoup plus que la surface réservée à l’habitat ou aux infrastructures techniques. Cette proportion augmente toujours dans les pays « en développement », même si elle diminue dans les pays développés. Le progrès passera donc par l’augmentation des rendements agricoles, mais sans augmenter les masses d’intrants à extraire et amener d’ailleurs (du genre phosphates) ni de déchets non recyclés. Les cultures très techniques « hors sol », comme celles des endives ou de la chicorée, vont dans ce sens.
Enseignement et recherche des formations d’ingénieurs concourent tous à traiter ces problèmes écologiques
Traiter à la racine les problèmes que nous venons d’évoquer ne nécessite pas de percées fulgurantes en recherche fondamentale, à l’exception de la maîtrise de la fusion nucléaire. En revanche, le travail de recherche et développement, le portefeuille de brevets à déposer, y sont colossaux, de même que le besoin de créer biens et procédés industriels nouveaux. C’est tout un monde de création de startups pour les ingénieurs qui ont un profil d’entrepreneur, ou encore des domaines de diversification pour les grands groupes industriels.
A priori, tous les enseignements d’ingénieur et l’essentiel de l’activité des labos de Recherche scientifique peuvent parfaitement s’analyser sous cet angle, même si ce n’est pas forcément celui sous lequel on les voit aujourd’hui. C’est aussi un axe majeur de l’activité de la plupart des ingénieurs qui œuvrent dans l’industrie. Et cela même s’ils n’en sont pas forcément directement conscients. On peut même affirmer que les industriels et ingénieurs sont les premiers « écologistes » de l’Histoire (3).
Toutes les sciences de l’ingénieur sont construites pour répondre au cahier des charges de l’industrie des XIXe et XXe siècles. Il était et demeure : « rendre de plus en plus de services nouveaux, avec une qualité de plus en plus grande, et à un coût de plus en plus bas » …
Les problèmes dits « environnementaux » font passer à un beaucoup plus grand niveau de priorité d’autres préoccupations. Ce sont la production d’énergie bas carbone (en éliminant les combustibles fossiles), l’économie de matières premières (surfaces terrestres incluses), la diminution drastique des émissions de déchets (dont le CO2). C’est le cahier des charges de l’industrie du XXIe siècle.
Cahier des charges industriel du XXIe siècle : - Produire de l’énergie « zéro CO2 » à volonté et à bas coût (sans combustibles fossiles), - Construire un outil de production industriel et agricole « zéro déchet non recyclé », - Remplacer les matières premières en voie de raréfaction, - Réduire les surfaces terrestres « artificielles »
Les sciences de l’ingénieur sont très bien structurées pour pratiquer l’écologie de façon intensive. Il s’agit juste de pondérer différemment les paramètres « consommation de matières premières » et « production de déchets » par rapport au paramètre aujourd’hui largement déterminant « temps de travail humain ». C’est normal, en fonction des coûts respectifs du travail humain et des matières premières et déchets. Le coût des matières premières est très bas parce qu’elles contiennent aujourd’hui très peu de travail humain (sous forme de main-d’œuvre directe et de machines ou installations) (4). Tant que la ressource minérale est réputée « gratuite », au même titre que l’émission de déchets, cela n’a aucune chance de changer.
Depuis deux cents ans, les entreprises industrielles arbitrent avec grand succès entre les facteurs de production pour, très rapidement, écraser leurs coûts et augmenter la qualité de leurs produits et services. Il n’y a aucune raison pour qu’elles ne sachent pas faire la même chose, encore plus rapidement, avec les nouvelles contraintes environnementales. Ce faisant, elles rajouteront tout un pan aux sciences de l’ingénieur, sans changer grand’ chose à leur contenu initial, mais en le complétant. Ce travail est commencé, par exemple avec les méthodes d’analyse du cycle de vie, ou « ACV », qui étudient les « externalités négatives » d’un produit industriel ou agricole quel qu’il soit, « de la mine à la mine ».
Les sciences de l’ingénieur : une part décisive de l’économie dite « de la connaissance ». Mais quid des besoins de matières et d’énergie ?
Toute notion de « sobriété » ou d’« économie » concernant la consommation des individus est un concept politique et économique, contenant des aspects « moraux ». Elle est sans rapport avec le savoir-faire ingénieur. Les conclusions utiles au sens écologique qui peuvent sortir de ces considérations seront ensuite à appliquer concrètement, et là, on retombe sur les sciences de l’ingénieur. On peut discuter entre autres sur l’évolution vers la production de services plutôt que de biens matériels, par exemple pour l’avenir des transports (5), ou encore pour construire ce qu’on appelle l’économie de la connaissance.
La mise en œuvre de cette économie comprendra toujours une production physique. Cette production physique demeurera présente même si le volume d’informations contenues dans un produit ou service augmente de façon vertigineuse par rapport à sa masse proprement dite. En effet, comparons deux produits standards. Un téléphone des années 1950, sur lequel on déclenche l’appel par un levier, avec un smartphone actuel. La plupart des jeunes ingénieurs n’ont sans doute même jamais vu physiquement un exemplaire du premier cité. Il pèse environ deux kilos et contient un mécanisme électromécanique basique. Il est très clair que l’ensemble de la description physique de cet engin, ainsi que la description de son process de fabrication contiennent beaucoup moins d’informations que la description physique d’un smartphone et de ses procédés de production. En outre, le smartphone, à partir de ses 200 grammes, émet, reçoit et stocke en permanence des masses d’informations nouvelles générées par son utilisateur. La masse d’informations contenue dans les 200 grammes du smartphone est des milliers de fois supérieure à celle incluse dans les deux kilos du téléphone noir. Ce raisonnement s’applique à tous les produits manufacturés.
Or, c’est ce volet technique qui pollue et consomme des matières premières et de l’énergie – et il n’y a aucune raison pour que cela change. Par exemple, une économie dite « de services » basée sur « la connaissance » reposera toujours sur un réseau de communication, des bases de données et des IHM qui resteront physiques. Même si dans un avenir proche à l’échelle des jeunes ingénieurs, les actuels écrans et smartphones seront certainement remplacés par des systèmes implantés de façon plus ou moins importante sur ou dans le corps humain, projetant les affichages sur la rétine de l’œil ou directement dans le cerveau. Les plus grandes masses de matériaux utilisées aujourd’hui par l’humanité sont consacrées à son logement, et elles se chiffrent en dizaines ou centaines de tonnes par personne. La population humaine augmentant toujours d’environ 80 millions par an, il y a très peu de chances que la consommation totale de minéraux nouveaux par l’humanité diminue (6) au cours du XXIe siècle, même si elle arrivera sans doute à se stabiliser avec le niveau de population. Les extractions humaines de minéraux de la lithosphère (environ 120 Gt annuelles aujourd’hui, charbon et hydrocarbures inclus) reste de toutes façons très marginales par rapport à la masse de la lithosphère accessible à l’exploitation minière. C’est très loin d’être le cas pour l’exploitation de la biosphère.
La technique appliquée porte en elle-même des valeurs humanistes
Les notions de « sobriété » et d’« économie » appartiennent au domaine des valeurs. Il se trouve que les sciences de l’ingénieur sont également par construction porteuses de valeurs humanistes. C’est normal, puisqu’à partir de 1850, elles ont profondément changé la vie quotidienne des populations, en occident d’abord, puis dans le monde entier, surtout à partir de 1950. Ce changement a été colossal, et il était inimaginable et inespéré avant 1800. Elles ont la particularité de s’appliquer dans tous les pays, quelle que soit leur culture ou leur régime politique. Les techniques pratiquées et enseignées, comme tout ce qui est scientifique et technique en général, sont « intersubjectives » comme on dit, pour tous les humains. Depuis moins de deux cents ans, cette universalité des sciences et de la technique appliquées répand la paix et l’instruction dans le monde entier en même temps qu’une prospérité (7) inimaginable auparavant …
Raisonnons maintenant sur les urgences écologiques. Il y a d’abord celle du CO2, même en admettant que la suppression totale des émissions de CO2 ne suffira probablement pas à faire évoluer le climat terrestre dans le sens souhaitable. La menace climatique implique toutefois de supprimer dès que possible l’emploi de charbon et d’hydrocarbures pour produire de l’énergie. Pour cela, l’urgence ne se situe pas en France, mais dans le monde, chez les « gros pollueurs » actuels (Chine, USA) et chez ceux qui le deviendront demain (Inde, Afrique subsaharienne, Brésil …). Donc, on s’attaque en priorité à la suppression des centrales électriques charbon-fuel-gaz et aux procédés de production générateurs de CO2 (aciéries à coke, ciment contenant du clinker …). Et aussi à l’installation de capacités énergétiques « bas carbone » dans les pays en développement rapide, pour que leurs émissions ne se mettent pas à grimper à la verticale comme celles de la Chine depuis quarante ans. L’Inde est sans doute le premier « client » de cette démarche. Ajoutons que l’Inde est particulièrement bien pourvue en gisements de thorium, combustible de réacteurs nucléaires qui ne fonctionne que dans des « surgénérateurs ».
Les urgences écologiques sont mondiales, leur financement aussi …
Le financement de tout cela doit être mondial. Revenons un peu en arrière. Au cours du XXe siècle, les pays actuellement développés ont, sous diverses formes, « mutualisé » les risques individuels de la vie de chacun. Il s’agit essentiellement des soins médicaux et de la vieillesse. Cela s’est traduit, peu ou prou, par l’installation de systèmes d’assurances obligatoires. Les prémices de ces systèmes remontent au début du XIXe siècle en Europe, et leur généralisation reste aujourd’hui à réaliser dans une grande partie du monde. Ces systèmes, plus ou moins performants, sont nationaux, voire par Etats dans les structures fédérales.
Les problèmes environnementaux sont par nature mondiaux. La concentration en CO2 de l’atmosphère est la même que l’on habite à Pékin ou à Paris, et les problèmes d’échange de CO2 entre le sol et l’atmosphère aussi. Il convient donc de mutualiser au niveau mondial – et non plus national – les problèmes de pollution et de ressources naturelles. Il faut donc trouver des systèmes permettant de rassembler des fonds en fonction de la production, par exemple de type « taxe à la valeur ajoutée » ou « TVA ». Puis on les orientera vers les investissements permettant le plus rapidement possible de diminuer les émissions de CO2 et la production des déchets.
Par exemple, une telle TVA perçue en France sur l’achat de textiles est certainement plus efficace, en termes de CO2, en l’utilisant pour construire un réacteur nucléaire au Bengladesh qu’en finançant des véhicules électriques en France. Cet exemple est pour souligner la complexité de ce genre de sujets. Le problème de l’épuisement des matières premières est plus « simple » en termes de financement, dans la mesure où, de façon « naturelle », l’augmentation de leur rareté fait immédiatement augmenter leurs prix.
La communauté des ingénieurs au coeur de la réindustrialisation écologique française …
Depuis quelques décennies, la circulation des capitaux et des biens est largement devenue mondiale … Il est donc « facile » au moins en théorie pour un investisseur français d’aller investir dans des réacteurs nucléaires bangladais. Cet investissement économisera plus de CO2 « pour le climat » que s’il investit la même somme dans un parc éolien français. Ce genre d’arbitrage n’est pas une partie du savoir-faire ingénieur, mais la communauté des ingénieurs peut très bien avoir une doctrine de recommandation à propos de l’épargne de ses membres.
Ils sont en effet assez nombreux et techniquement légitimes pour faire entendre leur voix autour de ces sujets : un groupe de polytechniciens vient par exemple de publier un avis de ce genre (8). Ils sont par ailleurs suffisamment « riches » pour en être un acteur financier significatif.
Entre le levier que chacun d’eux peut actionner dans son entreprise, l’orientation de son épargne et les dons qu’il peut faire, il y a de quoi aider l’industrie française à prendre un nouveau départ.
Image par Gerd Altmann de Pixabay
(1) https://www.linkedin.com/posts/pierre-tarissi_opinion-les-malheurs-demmanuel-faber-ou-activity-6774915485617205248-jC13
(2) https://www.actu-environnement.com/ae/news/chiffres-cles-dechets-france-35514.php4#:~:text=Elle%2520s’%25C3%25A9tablit%2520%25C3%25A0%25204,3%2520400%2520kg%2520par%2520habitant)
(3) https://www.linkedin.com/pulse/chercheurs-industriels-et-ing%25C3%25A9nieurs-premiers-vrais-pierre-tarissi/
(4) https://www.europeanscientist.com/fr/opinion/comment-obtenir-la-prosperite-du-monde-entier-en-2100/
(5) https://www.europeanscientist.com/fr/opinion/quel-xxie-siecle-pour-les-transports-francais/
(6) https://www.linkedin.com/pulse/croissance-infinie-jusquo%25C3%25B9-pierre-tarissi/?lipi=urn:li:page:d_flagship3_profile_view_base_post_details;SQoTfQRGToygBtH2W6W8AQ==
(7) https://www.linkedin.com/pulse/valeurs-scientifiques-et-techniques-appliqu%25C3%25A9es-200-ans-pierre-tarissi/
(8) http://pnc-france.org/wp-content/uploads/2021/03/Lettre-au-pr%25C3%25A9sident-de-RTE-dun-collectif-de-280-polytechniciens-1.pdf
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