CIRCULAIRE L'ÉCONOMIE - #75
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#75
FÉVRIER 2023
L'ÉCONOMIE
CIRCULAIRE
Point de vue
Penser « cycle de vie »,
un défi et une nécessité
— Par Patrick d’Hugues, Directeur de Programme Scientifique
« Ressources Minérales et Économie Circulaire » au BRGM
« Le découplage entre croissance
économique et utilisation
des ressources doit s'appuyer sur
des filières d'approvisionnement
plus responsables et durables »
L
e développement de la société de consommation dans cycle de vie. Au-delà de cette réponse de « fin de chaîne », un
les années 60 s’est appuyée sur l’accélération des pro- autre axe majeur de leurs travaux concerne l’écoconception des
grès techniques et la croissance de l’industrie. Elle a produits et des procédés. Cette approche, basée sur la « pensée
transformé et amélioré la vie quotidienne de nombre cycle de vie », embarque des enjeux associés aux approvisionne-
d’entre nous. Mais ce modèle atteint aujourd’hui ses ments responsables, à la criticité des métaux et matériaux et aux
limites, avec l’accélération de la demande en ressources à l’échelle innovations frugales., sans oublier les dimensions économiques
mondiale en lien avec la croissance démographique et l’évolution et créatrices de valeur de ces flux circulaires. Bien évidemment,
de nos modes de vie, notamment les transitions numériques ou cela impose de s’accorder sur ce que chacun d’entre nous mettra
énergétiques à forte « intensité matière ». derrière les mots « responsable » ou « valeur ». Un ultime défi pour
Dans ce contexte, le découplage entre croissance économique ce concept qui porte, au-delà des aspects techniques, des enjeux
et utilisation des ressources devient un enjeu majeur et doit s’ap- politiques et des questions philosophiques sur la durabilité et la
puyer sur des filières d’approvisionnements plus responsables et soutenabilité de nos modes de vie.
durables. Ces questions sont à considérer dans toute leur com-
plexité, à l’échelle des chaînes de valeur des objets consomma-
teurs de métaux et matériaux. L’une des réponses réside dans
le passage d’une économie linéaire à une économie circulaire,
permettant ainsi la diminution de la pression anthropique sur
l’environnement. Même s’il est aujourd’hui impossible d’abou-
tir à une circularité matière absolue face à la croissance des
besoins et aux limites du recyclage (pertes, entropie, durée de
vie des produits), la gestion responsable des ressources impose
une nécessaire sobriété mais également l’optimisation du cycle
de vie des produits à travers une gestion durable, responsable
et rationnelle des flux et stocks de matières (de la production
minière au recyclage).
Face à ces enjeux complexes, des organismes de recherche tels
que le CEA ou le BRGM jouent un rôle majeur. Ils développent
depuis de nombreuses années, des boucles de recyclage inno-
vantes et vertueuses permettant, à partir de déchets miniers,
industriels, urbains ou nucléaires, de maintenir la matière le
plus longtemps possible dans l’économie et ainsi optimiser son
02 - L'économie circulaire Les voix de la recherche - #75 - Clefs
Sommaire
DANS CE NUMÉRO
L’économie
circulaire
Le point de vue de Patrick d’Hugues 02
Sommaire 03
Contexte 04
15 Outils et infrastructures
Outils et techniques
Infrastructures CEA
16
21
Plateformes partagées 29
Applications
Énergies bas carbone 33
32
La maintenance prédictive de systèmes 39
Numérique durable 42
Fabrication additive 43
Startups 44
Construire aujourd’hui la société de demain
Perspectives
Le CEA est un acteur majeur de la recherche, au service de l’État,
de l’économie et des citoyens. Il apporte des solutions concrètes à leurs
besoins dans quatre domaines principaux : transition énergétique, transition
numérique, technologies pour la médecine du futur, défense et sécurité. Vers un changement
Réunissant 20 000 collaborateurs et implanté, au cœur des territoires, sur
9 centres équipés de très grandes infrastructures de recherche, le CEA
culturel de la recherche ?
bénéficie d’un large éventail de partenaires académiques et industriels Par Hervé Desvaux 49
en France, en Europe et à l’international.
Clefs - #75 - Les voix de la recherche L'économie circulaire - 03
Contexte Au CEA
« Aujourd’hui, l’économie
circulaire est devenue
un enjeu prioritaire au CEA. »
L’économie circulaire :
une priorité du CEA
— Dans sa politique de développement durable, le CEA affiche
depuis quelques années l’économie circulaire comme une priorité
devant irriguer ses axes de recherche et de développement.
L’
accélération et la densité accrue des phé- conception même de l’économie de nos sociétés.
nomènes climatiques extrêmes comme la Il s’agit en réalité d’une transformation profonde
crise géopolitique autour des questions de nos modes de pensées.
énergétiques, nous conduisent aujourd’hui Aujourd’hui, l’économie circulaire est devenue un
à adopter des stratégies de sobriété dans enjeu prioritaire au CEA. Le CEA-Liten, institut de la
nos usages comme dans l’ensemble du paysage Direction de la recherche technologique qui travaille
économique. Notre prise de conscience de la rareté sur les technologies des énergies, est engagé dans
AUTEUR
des ressources premières dans notre monde fini doit cette démarche depuis des années. Le CEA a égale-
désormais s’inscrire dans les faits. ment créé en 2020 l’Institut des sciences et technolo-
La nécessité d’agir sur tous les leviers de transfor- gies pour une économie circulaire des énergies bas
mation sociale et économique est ainsi réaffirmée carbone (ISEC) au sein de la Direction des énergies
avec plus d’acuité que jamais. Parmi ces derniers, en 2020. Ses Directions de la recherche fondamen-
Armelle Mesnard l’économie circulaire s’avère incontournable dans tale comme des applications militaires consacrent de
Directrice du développement la recherche de solutions d’adaptation à ce contexte même nombre de leurs programmes aux matériaux
durable du CEA. de raréfaction des ressources, mais aussi dans notre et aux conditions de leur réutilisation et valorisation
dans cette logique d’économie circulaire.
L’économie circulaire est ainsi devenue le socle de
nombreuses actions pilotées par le CEA, dans le cadre
La cohérence de la stratégie du CEA avec les objectifs
de sa politique de développement durable et de son
de développement durable (ODD) de l'ONU
lien avec les objectifs de l’agenda 2030 de l’ONU. De
4 thématiques transversales* 7 axes stratégiques* nombreux projets de recherche y sont spécifiquement
1 2 1 2 consacrés, tandis qu’elle offre également un large
La sûreté et la sécurité Les meilleurs pratiques
Innover pour la compétitivité Répondre aux enjeux domaine de collaboration partenariale conduisant à
comme priorité et valeur des entreprises et la de la transition énergétique
communes
de recherche
souveraineté nationale des innovations impulsées notamment grâce à l’action
originale du Y-Spot, centre d’innovation ouverte du
CEA, à travers son nouveau Hub Industrie circulaire,
outil d’innovation ouverte vers le monde industriel.
3 4 5 L’économie circulaire s’inscrit ainsi au cœur de la
Répondre aux Contribuer à Conforter une recherche
enjeux de la l'émergence de la fondamentale
mission de transfert technologique du CEA et de sa
3 4
Un ancrage renforcé Une forte intégration dans transition numérique médecine du futur d'excellence contribution au volet économique du développement
dans la société avec les écosystèmes innovants durable, grâce au soutien apporté à la transition éco-
les sciences humaines locaux, européens
et sociales et internationaux logique et énergétique des entreprises. À travers ses
actions de diffusion du savoir et d’éducation à l’éco-
6 7
Surmonter les défits
nomie circulaire, le CEA participe aussi activement
Maîtriser la sûreté et l'économie
des projets d'assainissement- actuels et émergents avec à l’enseignement dans ce domaine, en lien avec ses
démantèlement ouverture et agilité
partenaires académiques, que ce soit l’université de
*Le contrat d'objectifs et de performance (COP) 2021-2025, signé le 23 juillet
2021 entre l'État et le CEA, est structuré autour de 4 thématiques transversales Paris Saclay ou d’Aix-Marseille.
et 7 axes stratégiques. Sa cohérence avec les ODD de l'ONU est expliquée
dans LE PORTAIL INTERNET_Le développement durable au CEA.
04 - L'économie circulaire Les voix de la recherche - #75 - Clefs
Au CEA Contexte
AUTEURS
L’économie circulaire :
un changement Etienne Bouyer
de paradigme
(Direction financière
et des programmes)
Directeur du Programme
exploratoire « Bottom - Up »
à la Direction déléguée aux
programmes du CEA.
— Bien avant la médiatisation de ce concept, le CEA s’est
préoccupé d’économie circulaire qui s’inscrit comme une
composante essentielle de ses activités, anciennes comme
récentes, au service des grandes transitions en cours.
L
a formalisation de l’économie circulaire long de l’année 2022 (DIADEM, recyclage, voir p. 49).
passe par sa définition : « L’économie cir- Enfin, le CEA est à l’origine d’initiatives de collabo- Anne-Sophie Lalleman
culaire consiste à produire des biens et des ration internationale sur le sujet de l’économie cir- (Direction financière
services de manière durable en limitant culaire, en particulier avec des acteurs de recherche et des programmes)
la consommation et le gaspillage des res- de renommée mondiale, comme par exemple la créa- Directrice du Programme
sources et la production des déchets. Il s’agit de passer tion de l’alliance SCARCE (Singapore CEA Alliance transversal de compétences
d’une société du tout jetable à un modèle économique for Research in Circular Economy) avec la Nanyang « Instrumentation et détection »
à la Direction déléguée aux
plus circulaire ». On peut aussi la résumer à « faire plus Technological University de Singapour. programmes du CEA.
avec moins ». Ce concept repose sur sept piliers, sur Ce numéro de Clefs présente et décrit comment le
lesquels le CEA est positionné. CEA participe concrètement et d’une manière crois-
Cette notion d’« économie circulaire » s’est invi- sante à la mise en place de cette nouvelle économie
tée depuis quelques années dans nos activités, des au travers de ses différents métiers, activités et pro-
plus anciennes aux plus récentes, même si bien évi- grammes, du nucléaire d’aujourd’hui et de demain
demment le CEA a été particulièrement actif sur cer- aux nouvelles technologies de l’énergie en passant
taines des thématiques de l’économie circulaire bien par le manufacturing avancé et SHM ou encore le
avant que nous fassions usage de cette terminologie. numérique frugal. Les contributeurs de cet ultime
Cette économie circulaire s’inscrit surtout comme numéro s’attacheront également à montrer combien Guillaume Colin
étant une composante essentielle du déploiement cette approche holistique est fédératrice au CEA, de Verdière
(Direction financière
des grandes transitions, notamment énergétique et comment elle active des compétences au sein de et des programmes)
numérique, auxquelles contribue fortement le CEA. l’ensemble de l’organisme.
Directeur du programme
La majorité des activités rele- transversal de compétences
vant de l’économie circulaire au « Simulation numérique »
CEA ont obtenu un soutien au 1. Approvisionnement durable à la Direction déléguée
Explorer efficacement les ressources pour
travers de subventions internes, limiter les impacts environnementaux aux programmes du CEA.
de financement externes sur la 7. Recyclage 2. Éco-conception
base d’appels à projets compé- Revaloriser les matières
premières issues des
Concevoir un produit
afin de limiter son impact
coproduits ou des produits
titifs (nationaux, européens) et en fin de vie
environnemental sur toute
la durée de sa vie
de plus en plus en partenariat
direct avec des industriels, preuve
en est que l’économie circulaire 3. Écologie industrielle
6. Allongement
imprègne l’économie réelle. Cette de la durée de vie et territoriale
Mutualiser les fluxs entre
Réparer, réutiliser,
implication forte sur la maîtrise réemployer les produits acteurs pour optimiser
l'utilisation des ressources
Frédéric Schuster
de l’ensemble du cycle de vie des (Direction financière
et des programmes)
produits, depuis l’éco-concep-
tion jusqu’à l’étape de recyclage Directeur du Programme
4. Économie transversal de compétences
est également très présente dans 5. Consommation
de la fonctionnalité « Matériaux et Procédés »
responsable
les nouveaux outils de recherche Privilégier les biens
et les services à faible
Privilégier l'usage à
la possession du bien à la Direction déléguée
ou du service
tels que les PEPR lancés tout au impact environnemental aux programmes du CEA.
Clefs - #75 - Les voix de la recherche L'économie circulaire - 05
Outils et infrastructures Au CEA
Pour une économie
circulaire des énergies
bas-carbone
— Pour réussir la transition énergétique vers un mix énergétique
AUTEURS
bas-carbone, le CEA propose, avec l’Isec, une approche intégrée de
l’économie circulaire des énergies bas-carbone afin de répondre aux enjeux
des approvisionnements des matières à venir en France et en Europe.
Philippe Prené Changer de paradigme pour réussir
(Direction des énergies) valeurs et des filières industrielles impliquées. Il doit
la transition énergétique également rester agile, en particulier vis-à-vis de tech-
Directeur de l’Institut des
sciences et technologies La transition énergétique se fera sur la base d’un mix nologies en forte évolution, pour lesquelles les besoins
pour une économie circulaire énergétique bas carbone nécessitant des besoins crois- en matières vont changer au fur et à mesure des géné-
des énergies bas carbone sants en éléments critiques, ce qui conduit à déplacer rations de produits mis sur le marché.
(Isec) du CEA.
l’enjeu énergétique des énergies fossiles vers celui des Ne disposant pas ou peu de ressources minières,
matériaux. Plus particulièrement, l’effet cumulé de la France et l’Europe possèdent une « mine cachée » :
l’électrification massive et de l’intensité matière requise d’abondantes quantités de métaux contenus dans
par les nouvelles technologies de l’énergie, sur un éven- les déchets miniers et industriels mais aussi dans
tail d’éléments chimiques élargi, génère des tensions les produits en fin de vie qui s’accumulent dans nos
matières multisectorielles. décharges ou sites de stockage. La récupération pour
L’intensification de la production primaire, seule, valorisation de ces déchets locaux est une démarche
ne permet pas d’y répondre. En effet, les mines et les d’économie circulaire qui peut contribuer aux enjeux
Catherine Rabbe procédés de raffinage demandent des investissements d’approvisionnement des matières en développant
(Direction des énergies)
capitalistiques importants, mais également des besoins de nouvelles filières industrielles sur toute la chaîne
Assistante programme de
en énergie et potentiellement en eau considérables : de valeur (minerais, matière, composants & systèmes).
l’Institut des sciences et
technologies pour une 10 % de la production mondiale d’énergie est consacrée Les filières industrielles doivent aussi être repensées
économie circulaire des à l’extraction minière [1], besoin qui ne diminuera pas, en changeant de paradigme : passer d’une stratégie
énergies bas carbone (Isec) les mines étant de plus en plus pauvres en éléments guidée par le produit en fin de vie à recycler, à une
du CEA.
d’intérêt. stratégie guidée par le produit à fabriquer en identifiant
Le recyclage des matières, dans un marché en les matières d’intérêt disponibles dans les déchets pour
expansion, ne permet pas de gagner l’indépendance alimenter une industrie relocalisée et ainsi renforcer
mais uniquement de réduire la dépendance. Le mode les filières industrielles actuelles. En d’autres termes, si
de recyclage (boucle longue/courte, ouverte/fermée, nous ne maîtrisons pas l’aval de la chaîne de valeur, y
Figure 1 : Les différentes boucles (figure 1) doit être choisi en fonction de l’analyse du a-t-il un intérêt à soutenir l’amont de la chaîne pour que
de recyclage des matières : courte cycle de vie des matières, mais aussi des chaînes de la captation de la valeur se fasse en dehors de l’Europe ?
(du composant aux matières), longue Actuellement, la France investit dans la récupération
(de la matière à l’élément chimique), de ses produits en fin de vie, mais pas dans leur trai-
Ouverte
fermée (pour le même usage)
et ouverte (pour un autre usage). tement : elle vend à bas prix ses « rebus » à l’Asie qui
Versatilité procédés & filières industrielles
en capte les composants de valeur pour les réintégrer
dans de nouveaux produits à haute valeur ajoutée.
Pour ce faire, le recensement et la cartographie des
Courte Boucle Longue ressources secondaires, en complément des ressources
primaires, est indispensable pour proposer aux filières
[1] Données Nuss
RÉFÉRENCES
& Eckelman 2014. industrielles des solutions mixtes d’approvisionnement
[2] Direction en matières (ressourcements primaires et secondaires)
Générale de moyennant des transformations de déchets adaptées au
l’Aménagement, Fermée juste besoin et le développement de têtes de procédés
du Logement flexibles vis-à-vis de ces nouveaux intrants.
Agilité marché & évolutions technologiques
et de la Nature.
06 - L'économie circulaire Les voix de la recherche - #75 - Clefs
Au CEA Outils et infrastructures
> Approvisionnement durable : minimiser les ressources
primaire utilisées (U) par son recyclage. Extraction de L'U
L’Institut des
> Écoconception : intégrer en amont du système
le recyclage de l'U et du Pu.
sciences et
> Écologie industrielle & territoriale : filière nucléaire
(220 000 emplois directs & indirects, 3e filière).
technologies
> Économie de la fonctionnalité : l'exploitant reste
propriétaire du combustible. Utilisation
pour une
> Consommation responsable : utilisation optimale
de la ressource U et Pu.
Recyclage économie
> Allongement de la durée d'usage : optimisation
de l'utilisation du combustible en réacteur.
circulaire
> Amélioration de la prévention, de la gestion Déchets
des énergies
bas carbone
& du recyclage des déchets : recyclage de l'U et du Pu, ultimes
minimisation des déchets ultimes, impact environnemental
minimal sur tout le cycle de vie.
Créé en 2020, l’Institut
des sciences et
technologies pour une
Maîtriser ce cycle des matières pour réussir la tran- Figure 2 : Le cycle du combustible économie circulaire des
nucléaire s’inscrit dans une logique
sition énergétique, dans sa globalité, telle est la raison énergies bas- carbone
d’économie circulaire.
d’être, au CEA, de l’Institut des sciences et technologies est en charge, au CEA,
pour une économie circulaire des énergies bas-carbone de la R&D sur le cycle des
(voir encadré). Des outils et des méthodologies matières en répondant
Contrairement au nucléaire, les matières stratégiques aux enjeux du nucléaire
Le cycle du combustible nucléaire : pour les énergies renouvelables sont aussi utilisées et des nouvelles
une économie circulaire depuis 60 ans pour d’autres usages dans la société, rendant la lec-
technologies de l’énergie.
En proposant une approche
Le CEA déploie depuis plus de 60 ans une R&D dans ture de leur cycle de vie beaucoup plus complexe et
intégrée des procédés
un contexte d’économie circulaire, avec le cycle du diffuse. C’est pour intégrer l’économie circulaire dans avec des technologies
combustible nucléaire qui s’inscrit dans cette logique la démarche de R&D sur toutes les énergies bas-car- adaptées au contexte
de circularité au travers des 7 piliers de l’économie bone, que l’Isec développe deux outils dédiés : technicoéconomique
circulaire (figure 2). Ainsi, ce dernier constitue la • la méthodologie SIMPA : basée sur le datamining, de l’économie circulaire
première ébauche d’économie circulaire des énergies elle permet d’extraire des informations d’une tren- depuis la recherche
bas-carbone à l’échelle industrielle, ébauche qui sera taine de bases de données publiques et privées, amont jusqu’au transfert
aboutie lors de la fermeture totale du cycle. fiables et actualisées en temps réel. Un raffinage et industriel, l’ISEC est en
Pour mener cette R&D, le CEA s’appuie, depuis 2020, une visualisation des données de manière automa- capacité de répondre
sur l’Isec qui dispose : tique servent à reconstruire les chaînes de valeur des aux besoins des industriels
• d’une installation nucléaire de base, ATALANTE, matières (acteurs clés, utilisations, brevets…) en lien au travers de 5 plateformes
dédiée à la R&D sur le traitement des combustibles avec les segments de marché, mais aussi à éclairer orientées vers les marchés
nucléaires usés et la fabrication du combustible MOX. les enjeux technologiques associés. L’objectif est d’af- de l’économie circulaire :
la production de ressources
Dans cette installation unique en Europe, les équipes finer le contexte « économie circulaire » actuel & futur
minières et procédés
travaillent en soutien aux usines actuelles d’ORA- et d’orienter la stratégie de la R&D dans le domaine
miniers, la valorisation des
NO (MELOX et La Hague) mais aussi développent les des énergies bas-carbone. Par exemple, l’ISEC a appli- ressources secondaires et
procédés futurs pour répondre aux enjeux du mul- qué cette approche pour la DGALN [2], afin de définir le recyclage, les matériaux
ti-recyclage du combustible en REP et des réacteurs les enjeux matière associés à la transition énergétique à propriétés contrôlées,
avancés (RNR, sels fondus…). en fonction de plusieurs scénarios d’usages et ainsi le conditionnement et
• d’installations de procédés de vitrification et de condi- aider la puissance publique à identifier des leviers la gestion durable des
tionnement des déchets, dont l’enjeu est de garantir d’action ; déchets industriels,
l’absence d’impact environnemental, dans la durée, • La plateforme PEPS de simulation et de modélisa- la dépollution et la
des déchets ultimes. tion des procédés de transformation des matières : déconstruction de sites
elle intègre l’analyse du cycle des matières et les ana- industriels. Ces 5 plateformes
Du cycle du combustible nucléaire au lyses technico-économiques dans le but de pré-di- sont complétées par
cycle des matières dans la transition mensionner des schémas de procédés afin d’identifier 2 autres, plus transverses :
énergétique les plus pertinents et de les optimiser avec une vision l’ingénierie de systèmes
et business model
Ce savoir-faire est transposable à la structuration des économie circulaire.
durables ainsi que
filières industrielles des énergies renouvelables pour Ainsi l’ISEC dispose d’outils pour objectiver
le génie des procédés
lesquels les enjeux matières à venir vont devenir pré- le contexte économie circulaire et anticiper les besoins et l’instrumentation.
gnants en termes d’approvisionnement et de souve- à venir dans son approche de R&D au service de la tran-
raineté. sition énergétique.
Clefs - #75 - Les voix de la recherche L'économie circulaire - 07
Contexte Au CEA
L’économie circulaire
AUTEURS
au cœur des nouvelles
technologies de l’énergie
Richard Laucournet
(Direction de la recherche
technologique)
Chef du Département des
technologies des nouveaux
matériaux du CEA-Liten. — Réduire l’emploi des matériaux critiques, récupérer et réutiliser
les matières à haute valeur ajoutée, engager des démarches
d’écoconception… Des batteries aux panneaux photovoltaïques
en passant par les piles à combustible, les technologies de l’énergie
sont bel et bien entrées dans une démarche d’économie circulaire.
U
n regard vers le passé récent nous Comme les partenariats (avec les acteurs variés
Etienne Bouyer
enseigne comment les composants de la filière) sur les batteries se multipliaient, ils ont
(Direction financière et des
programmes) des nouvelles technologies de l’éner- conduit les équipes à s’impliquer sur d’autres piliers
Directeur du Programme
gie (NTE) sont progressivement entrés de l’économie circulaire comme l’écoconception
exploratoire « Bottom - Up » dans l’ère de l’économie circulaire. (pour, par exemple, réduire la teneur en cobalt à la
à la Direction déléguée aux L’exemple des batteries Li-ion est illustratif. En cathode ou encore substituer le graphite à l’anode).
programmes du CEA. 2009, dans le cadre d’un partenariat avec un grand L’apport de ces partenariats tout comme la parti-
manufacturier automobile français sur le dévelop- cipation du CEA dans différents comités naissants
pement de nouvelles génération de batteries Li-ion, (par exemple, le Comité pour les métaux straté-
une interrogation centrale de l’industriel nous a giques), groupes de travail (« Ressources et usages
interpellée : « quid de la fin de vie des composants du sous-sol pour la transition énergétique » de l’al-
batteries ? ». liance ANCRE) ont constitué une stimulation et une
Cette question, évidente pour l’industriel de la inspiration supplémentaires : ils nous ont permis de
filière automobile car motivée par les réglementa- bâtir notre stratégie et d’intégrer des réseaux (aca-
tions en vigueur, l’était sans doute un peu moins démiques, industriels et institutionnels) au niveau
pour le CEA à l’époque. C’est ainsi que sur la base national et européen. Cela s’est aussi traduit par
des connaissances nécessaires pour concevoir, éla- des rapprochements avec nos homologues, comme
borer et construire des batteries, les équipes se sont le Bureau de recherches géologiques et minières
lancées sur leur déconstruction et la séparation des (BRGM). Ces participations actives dans ces réseaux
matériaux afin de pouvoir recycler les substances ont été pour beaucoup dans la genèse de nombreux
à haute valeur ajoutée. projets collaboratifs.
Les autres technologies NTE et leurs composants
ne sont pas en reste. Les panneaux photovoltaïques,
« Un regard vers le passé récent les piles à combustibles et, plus récemment, les
aimants permanents suivent une démarche simi-
nous enseigne comment les composants laire à celle appliquée aux batteries Li-ion. Avec
des nouvelles technologies de l’énergie une dynamique favorable portée par des initiatives
aux échelles nationales et européennes, l’économie
(NTE) sont progressivement entrés circulaire se trouve dorénavant au centre de préoc-
dans l’ère de l’économie circulaire. » cupations fortes tirées par la prise de conscience
d’une nécessaire souveraineté énergétique à
(re)conquérir.
08 - L'économie circulaire Les voix de la recherche - #75 - Clefs
Au CEA Contexte
Vers un numérique
AUTEUR
plus durable Benjamin Lucas-Leclin
— Le numérique est riche de promesses pour réussir la transition (Direction financière et des
programmes)
environnementale. Pour autant, son propre impact en termes
Adjoint au directeur délégué
de matériaux, d’énergie, d’eau et de polluants doit être mesuré aux programmes et animateur
du Groupe de travail transverse
et maîtrisé pour une contribution positive.
Q
sur le numérique durable
du CEA.
ue feriez-vous si votre accès à l’eau
courante était coupé pour que les Énergie
usines de semi-conducteurs ne soient Nouvelles Matériaux
pas arrêtées ? Cette conséquence inat- applications
tendue de l’impact environnemental
du numérique s’est pourtant bien produite à Taïwan Objectifs
Matériel
début 2021 [1] ! ONU, Europe
Selon deux études publiées en 2022 [2] les équi- et France Leviers
pour réduire
CEA
pements et infrastructures numériques représentent l'impact
du
2,5 % de l’empreinte carbone de la France, ce qui Usages Logiciel
ti
on
actuels Pé r
rend nécessaire une approche multicritère dans la i m è t re a c [1] https://gauthierroussilhe.
RÉFÉRENCES
stratégie de réduction de l’impact environnemental com/articles/eau-et-puces-
afin d’éviter les transferts de pollution. Principale Technologies electroniques-l-avenir-
Données
source de cet impact sur notre empreinte carbone : avancées climatique-et-industriel-de-
taiwan
les terminaux utilisateurs (téléphones, ordinateurs Système
et écrans TV), notamment du fait de leur processus [2] https://www.arcep.
fr/actualites/actualites-et-
de fabrication et de leur faible taux de recyclage. communiques/detail/n/
La consommation énergétique est également pré- lyse du cycle de vie permettent la prise en compte de environnement-190122.html
occupante du fait de son augmentation constante. l’enjeu de durabilité dans les projets. Le CEA pourrait https://www.berec.europa.
Le numérique est pourtant reconnu comme également rejoindre des initiatives déjà lancées par eu/en/document-categories/
essentiel pour accompagner la transition énergé- d’autres organismes comme le CNRS ou Inria [4]. berec/reports/draft-berec-
report-on-sustainability-
tique, par exemple pour la gestion des énergies Depuis 2022, un groupe de travail transverse assessing-berecs-
renouvelables ou la recherche de matériaux plus recense les différentes initiatives pour inscrire la contribution-to-limiting-the-
vertueux pour l’environnement. Il faut donc plus contribution à un numérique durable dans les orien- impact-of-the-digital-sector-
de numérique tout en réduisant son impact. tations programmatiques du CEA. on-the-environment
Le CEA a contribué au gain de douze ordres de Le cycle de vie de la donnée, la conception logi- [3] https://phys.org/
news/2011-09-koomeys-law-
grandeur de l’efficacité énergétique de la micro-élec- cielle et la simulation orientées faible consomma- power-efficiency-parallels.
tronique depuis 60 ans, constaté dans la loi de tion sont des axes transverses novateurs de même html
Koomey [3]. Mais le développement numérique de que la supraconductivité à température proche de [4] https://ecoinfo.cnrs.fr/
la société actuelle montre que cela ne suffit pas. l’ambiante même s’il s’agit là d’un sujet en rupture. et https://quantum-energy-
L’exercice de prospective mené au CEA en 2020 sur La transition numérique est à un tournant : initiative.org/
ses activités dans le domaine du numérique s’est 18 états européens ont appelé en juin 2022 à définir
notamment concrétisé par des pistes d’ordre techno- d'ici quatre ans des objectifs pour un numérique
logique, normatif et sociétal. Au-delà de l’extension en faveur de la transition écologique tout en limi-
Pour aller plus loin...
> Efficacité des langages de
des travaux d’efficacité énergétique et de l’utilisation tant son empreinte environnementale. Le CEA est programmation : https://greenlab.
limitée de métaux rares ou difficiles à recycler, l’in- légitime pour y contribuer grâce à ses travaux qui di.uminho.pt/wp-content/
troduction de démarches d’éco-innovation et d’ana- couvrent la globalité du cycle de vie du numérique. uploads/2017/10/sleFinal.pdf
Clefs - #75 - Les voix de la recherche L'économie circulaire - 09
Contexte Au CEA
Prendre en compte
l’économie circulaire
dans les innovations
en microélectronique
— Grande consommatrice de ressources et d’énergie,
AUTEUR
la microélectronique doit se transformer pour réduire
son impact environnemental et proposer des produits
plus durables. Une mutation qui commence dès la R&D.
L’
Léa Di Cioccio amélioration des facteurs de mérite, que ce de cycle de vie, une image de l’empreinte envi-
(Direction de la recherche soit la taille, la performance, la consom- ronnementale de notre salle blanche ainsi que de
technologique)
mation électrique ou encore le coût, est au certaines technologies telles que l’électronique de
Responsable du programme
éco-innovation au Laboratoire centre de nos travaux. Elle ne s’effacera puissance, le packaging, les résines bio-sourcées,
d'électronique et de pas d’un coup au profit d’une quête de les leds, certaines antennes, etc.
technologie de l'information vertu, de préservation de l’environnement et d’éco- Dans un second temps, nous nous engagerons
(Leti) du CEA. nomie circulaire. En revanche, soyons acteurs et dans l’éco-innovation : repenser de A à Z des produits
entendons ce que nous disent la société, l’Europe et des technologies, à partir de cahiers des charges
à travers ses appels à projets, et nos partenaires où les objectifs d’impacts environnementaux et
industriels. sociétaux seront abordés très tôt dans le cycle de
L’écoconception, la consommation responsable, développement, aux côtés de la viabilité économique
les usages s’imposent à nous… Autant de sujets aux- et des performances. La circularité est également au
quels la microélectronique, première industrie mon- cœur de nos analyses : nous augmentons le recyclage
diale, est directement confrontée. En particulier, des métaux des substrats par exemple, nous réflé-
la fabrication de ses produits, qui représente 55 % chissons aux moyens d’augmenter la durée de vie
de leur consommation totale d’énergie, voire 70 %
pour un smartphone remplacé tous les deux ans.
La priorité étant de mesurer nos propres impacts,
nous formons des dizaines de salariés à l’analyse
de cycle de vie. Notre objectif : quantifier notre
utilisation de matériaux rares, notre dépendance
Les technologies
aux matériaux critiques ou difficiles à recycler, les justes nécessaires
dépenses d’énergie de nos salles blanches, de nos
composants et de nos systèmes. En 2022, nous avons Au niveau du développement des technologies,
poursuivi une feuille de route ambitieuse pour le les notions de technologies « justes nécessaires »
sont apparues :
contrôle d’utilisation de l’énergie et de l’eau dans
nos installations. Ainsi, des actions sont lancées et - Frugalité pour les matières premières
complètent celles déjà en cours : en 2021, nous avons et la production,
réduit de 20% notre consommation d’eau ultra-pure, - Sobriété pour la consommation à l’usage,
onze fois plus gourmande en énergie que celle du
- Conception dépouillée centrée usage,
robinet ; en 2022 nous avons diminué de 5 % notre
consommation énergétique sur la salle blanche. - Prise en compte de la durabilité en analysant les
La mesure des impacts environnementaux donne aspects réparabilité, seconde vie et recyclage.
accès dans un premier temps à l’écoconception, Plus que jamais ces notions sont à l’ordre du jour
qui consiste à rendre nos technologies existantes pour répondre aux besoins de la société et des
plus vertueuses. Nous avons ainsi créé une base partenaires industriels.
de données microélectronique pour les analyses
10 - L'économie circulaire Les voix de la recherche - #75 - ClefsAu CEA Contexte
L’éco-innovation
C’est un processus dont la donnée Fabrication/
de sortie est un produit, un transformation
service, une offre, ou un processus Extraction des ressources
nouveau grâce à l’intégration de
l’environnement qui apporte au
client des valeurs d’usage, d’attrait
particulières et qui apporte au
fournisseur de la différentiation
concurrentielle et de la valeur Distribution/transport
économique.
Fin de vie/ Source : https://www.
recyclage
actu-environnement.
com/ae/dictionnaire_
environnement/
Utilisation/consommation
definition/cycle_de_
vie_du_produit.php4
d’un composant ou d’un système qui pourraient être Il existe quatre niveaux pour un aboutissement
déclinés dans les phases amont de nos recherches. concret de la démarche d’écoconception d’un pro-
Le cycle de vie d’un produit est généralement duit :
illustré comme une série d'étapes, depuis la produc- 1. l’amélioration progressive, incrémentielle du
tion (extraction et récolte des matières premières) de produit (optimisation courante) ;
ce produit jusqu'à son évacuation finale (élimina- 2. la reconception du produit (repenser l’existant) ;
tion ou valorisation), en passant par sa fabrication, 3. l’innovation des fonctions (créer un nouveau
son emballage, son transport, son usage par les concept de produit) ;
ménages et les industries. L’analyse du cycle de 4. l’Innovation du système (rupture totale avec
vie d’un produit permet de dresser des écobilans et l’existant, changement culturel, de modèle éco-
d’engager des démarches d’écoconception. nomique).
Source : https://www.eco-conception.fr/static/leco-conception-pour-tous.html
Schéma des 4 niveaux d'éco-conception
Éco-efficacité
Niveau 4
Innovation
du système
Pour aller plus loin...
> J. Guérid et al., ‘Toward Eco-De-
sign of a 5G mmWave Transmitar-
Niveau 3 ray Antenna Based on Life Cycle
Innovation Assessment’, in 2022 EuCNC/6G
des fonctions Summit, Grenoble, France, Jun.
Niveau 2 2022, pp. 440–445
Reconception
du produit > Workshop science environne-
ment et société, replays :
Niveau 1 https://youtu.be/LdmJ43H0YmM
Amélioration
du produit > Leti Innovation Days workshop
sustainability, replay :
https://youtu.be/b4iYf11A9L4
Clefs - #75 - Les voix de la recherche L'économie circulaire - 11AUTEURS
Contexte Au CEA
ENSEIGNEMENTS ET FORMATIONS
IMPACT : l’enjeu majeur
Eric Gadet
(CEA)
Directeur de l'Institut national
des matériaux
des sciences et techniques
nucléaires (INSTN).
— Réduire le temps de développement de matériaux
innovants par des procédés émergents en intégrant les contraintes
d’éco-innovation, de criticité et de souveraineté, tel est l’objectif
Frédéric Schuster de la chaire internationale d’enseignement et de recherche IMPACT
(Direction financière
et des programmes) Celle-ci propose également un programme de formation visant
Fondateur de la chaire IMPACT. à intégrer de façon pérenne l’économie circulaire dans les activités
de recherche et industrielles.
U
n objectif en totale cohérence avec l’ini- Pour répondre à ces exigences de réactivité, la chaire
tiative nationale DIADEM [1], le nou- IMPACT [2] propose un programme de recherche ciblé
veau PEPR (Programme et Équipement en collaboration avec des laboratoires renommés à
Prioritaire de Recherche) exploratoire l’international. Ce programme concerne, plus parti-
dédié à la découverte accélérée des culièrement, la mise au point de matériaux dans un
Nihed Chaabane matériaux pour les grandes transitions (énergétique, contexte de sobriété environnementale, d’économie
(Institut national des sciences
numérique, santé) co-piloté par le CEA et le CNRS. de ressources, d’économie de métaux stratégiques, de
et techniques nucléaires)
Le couplage fort entre les approches de synthèse recyclabilité et également d’utilisation de procédés
Directrice adjointe en charge
du projet pédagogique.
et de caractérisation compatibles avec le haut-débit émergents sobres, tels que la fabrication additive, l’in-
d’une part, et les approches numériques d’intelligence génierie des surfaces et l’apport des nanotechnologies.
artificielle et de simulation d’autre part, permet cette IMPACT propose également un programme de for-
accélération des développements nécessaires à la com- mation dédié aux procédés émergents. S’inscrivant
pétitivité dans un environnement de forte concurrence notamment dans le cadre du Master 2 MET [3]
internationale. (Matériaux pour l’Energie et les Transports) de l’Uni-
versité de Paris-Saclay, ce programme vise à contri-
buer au développement de l’attractivité des métiers de
Formation Diffusion des l’écoconception et d’élaboration des matériaux auprès
Fanny Balbaud-Célérier Procédés connaissances
émergents et sobres des étudiants. Il a vocation à être étoffé et évoluer pour
(Direction des énergies) d'élaboration
de matériaux accentuer la prise en compte de l’économie circulaire
Directrice adjointe en charge dans la R&D et l'industrie.
du projet de R&D.
Dans ce cadre, un programme international
Programme
de R&D Technologies d'échanges d’étudiants est en cours de montée en puis-
Numériques
pour la Science sance avec des partenaires académiques de renommée
[1] DIADEME : Dispositifs Éco-innovation
RÉFÉRENCES
et l'Ingénierie
Intégrés pour l’Accélération des Matériaux internationale (Singapour, Canada, Etats-Unis).
du Déploiement de Matériaux La chaire IMPACT est ouverte aux partenariats
Emergents. industriels et organise des séminaires scientifiques thé-
[2] https://www.materials- matiques ainsi que des écoles internationales. Parmi
impact-chair.org/fr/ elles, l’école internationale AMETIS [4] - Advanced
[3] https://www.universite- Manufacturing for Energy and Transportation
paris-saclay.fr/formation/master/
energie/m2-materiaux-pour-
International School, partiellement financée par
lenergie-et-les-transports l’INSTN, l’école de spécialisation des énergies bas
[4] https://www.materials- carbone et des technologies de la santé du CEA, a pour
ametis.org/ objectif de stimuler la dynamique d’éco-innovation.
12 - L'économie circulaire Les voix de la recherche - #75 - ClefsAu CEA Contexte
ENSEIGNEMENTS ET FORMATIONS
Formation
professionnelle : un levier
d’accompagnement
vers l’éco-innovation
— Le CEA souhaite que sa culture de l’innovation intègre les trois enjeux
AUTEURS
du développement durable (économique, environnemental et sociétal).
Pour soutenir cette évolution culturelle vers l’éco-innovation et l’économie
circulaire, des actions variées de formation professionnelle sont mises en place.
L’
éco-innovation est notamment un des • « Les fondamentaux de l’Analyse du Cycle de Élise Monnier
(Direction de la recherche
moyens existant pour promouvoir la Vie » : cette formation vise quelques spécialistes technologique)
transition d’activités industrielles ou de qui auront à réaliser ou encadrer des analyses du
Responsable éco-innovation
R&D vers une économie plus circulaire. cycle de vie (ACV) en abordant, les méthodes et du Liten.
Fort d’une expérience de plus de dix ans outils nécessaires à la réalisation et l’interprétation
dans la conduite d’études environnementales (ACV) d’une étude ACV.
ou technico-économiques, le CEA-Liten, s’investit Au total, 159 salariés, dont 142 à la DRT, ont suivi
dans l’éco-innovation depuis 2017, en intégrant les une formation de ce cycle sur l’éco-innovation appli-
contraintes environnementales via l’innovation et la quée à la recherche technologique depuis son lan-
créativité dans ses développements technologiques cement en 2021, pour accompagner la transition de
et ses pratiques de recherche. En plus de la mise en leurs activités vers plus de soutenabilité.
place d’une organisation en réseau, la formation En couplant ces actions de formations avec des
professionnelle (sensibilisation, compagnonnage…) programmes de ressourcement (Carnot, thèses, PTC, Emmanuelle Cor
(Direction de la recherche
s’est avérée un levier important pour accompagner Focus…) sur le thème de l’éco-innovation, la tran- technologique)
sa transformation. Les initiatives à succès du Liten sition des instituts se concrétise grâce à des pro-
Ingénieure-Chercheuse
ont été déployées à plus grande échelle au sein de jets techniques et aussi méthodologiques. Dans un en éco-innovation au Liten.
la direction de la recherche technologique (DRT) contexte où la société tend vers le développement
du CEA. durable, l’ambition de ces actions de formations
professionnelles est de permettre une transforma-
Les formations professionnelles tion en profondeur des pratiques de recherche et de
en éco-innovation montage d’affaire.
La DRT a ainsi choisi de conduire un programme
d’acculturation à l’éco-innovation par le déploiement
d’un cycle de trois formations en ligne, portées et
développées par l’équipe ACV et Eco-innovation du Figure 1 : Copie d’écran Pascal Revirand
présentant l’interface (CEA-Grenoble)
Liten, du laboratoire G-SCOP et de l’INSTN : d’apprentissage pour ce cycle Responsable de l’unité
• « Monter des projets dans le contexte de l’éco- de formation à l’éco-innovation. d’enseignement et de
nomie circulaire » : cette formation à destination formation du CEA-Grenoble.
des monteurs d’affaires, leur permet de maximiser
les chances de succès dans les nouveaux appels
[1] H. B. Rejeb, E. Monnier, M.
RÉFÉRENCES
à projets et contrats industriels qui se déroulent
Rio, D. Evrard, F. Tardif, et P.
désormais dans le contexte de l’économie circu- Zwolinski, « From Innovation to
laire. Eco-Innovation: Co-Created
• « Méthode et outils pour l’éco-innovation » : Training Materials as a Change
destinée aux chercheurs, cette formation leur Driver for Research and
Technology Organisations »,
apporte des outils et savoir-faire pour adapter leur Procedia CIRP, vol. 105, p.
conduite de projets et leur processus d’innovation 98‑103, janv. 2022, doi: 10.1016/j.
au contexte de l’économie circulaire [1]. procir.2022.02.017
Clefs - #75 - Les voix de la recherche L'économie circulaire - 13Vous pouvez aussi lire
