Une éco-industrie est une industrie travaillant directement dans le secteur des équipements liés à l'environnement (eau, déchets, air, sol...) et produisant des biens ou des services tout en ayant pour objectif de et de protéger l'environnement. Pour y parvenir, ces industries exploitent : les technologies de production d'énergies renouvelables les technologies d'économies d'énergie (isolation, matériaux) les technologies de recyclage des déchets
Histoire des éco-industries
L’éco-industrie fait son apparition au Danemark, à Kalundborg avec une centrale électrique à charbon, dans les années 1960. C’est seulement dans les années 1990 que le phénomène prend de l’ampleur aux États-Unis. Le premier Écopôle d'Île-de-France a été créé dans la ville de Sénart en 2005.
Les technologies de production d’énergies renouvelables
Coût de l’énergie industrielle
La facture énergétique est susceptible de représenter une part importante des charges d’exploitation des entreprises. Cette part varie selon le domaine d’exploitation et peut représenter, par exemple, jusqu’à 75 % pour les secteurs chimique, agroalimentaire, papetier ou sidérurgique. Selon l’Agence internationale de l’énergie, la demande en énergie pourrait augmenter de 45% d’ici 2030. Cette augmentation est due au développement démographique et l’industrialisation de pays émergents tels que la Chine et l’Inde. Environ 66% de l’électricité mondiale est produite à partir de combustibles fossiles et 33% provenant d’énergie renouvelable. Cependant les ressources fossiles deviennent de plus en plus rares. Leur raréfaction engendre donc une augmentation des prix de l’énergie. La production d’énergies fossiles avec le pétrole, le charbon et gaz constitue plus de 80% de la production totale d’énergie primaire dans le monde. Cependant, ces réserves n’étant pas inépuisables le pétrole pourrait arriver à épuisement d'ici 2050, le gaz d'ici 2072, le charbon en 2158 et l'uranium en 2040. La première solution permettant d’anticiper la disparition totale des énergies fossiles est leur préservation. L’une des solutions pour y parvenir est de développer des systèmes basés sur l’exploitation d’énergies renouvelables.
Les énergies renouvelables
Les énergies renouvelables sont des énergies fournies par différentes sources que la nature renouvelle continuellement telles que le soleil, le vent, l’eau, la croissance végétale. Ce renouvellement naturel est presque instantané pour pouvoir les considérer comme inépuisables. On les appelle également « énergies vertes » ou encore « énergies propres », ce qui est dû au fait que leur utilisation n’engendre pas, voire très peu, de déchets et d’émissions polluantes pour l’environnement. Ainsi, ces énergies jouent un rôle important dans la lutte contre les émissions de gaz à effet de serre et les rejets de dioxyde de carbone dans l’atmosphère. Ces énergies sont considérées comme inépuisables, elles sont donc opposées aux énergies non-renouvelables, par définition sont épuisables et donc plus rare à force d’être utilisées telles que le pétrole, le charbon, gaz naturel. Les deux principales sources naturelles à l’origine des énergies renouvelables sont le soleil et la Terre. En effet, grâce à ses rayonnements qui transportent de l’énergie, le soleil est à l’origine du cycle de l’eau, des marées, du vent et de la croissance des végétaux. Tandis que pour la Terre, l’origine des énergies renouvelables provient de la chaleur venant du noyau interne situé en son centre où les températures atteignent plus de . Cette chaleur rayonne et remonte lentement vers la surface. Elle provient également des éléments radioactifs (thorium, uranium, potassium) présents à l’état naturel et en grande quantité dans les roches de la croûte terrestre et du manteau supérieur de la Terre. En se désintégrant naturellement, ces éléments libèrent de la chaleur.
De ce fait, les principales énergies renouvelables sont les suivantes : le solaire, hydraulique, éolienne, géothermique, biomasse. L’intégration des énergies renouvelables dans le monde est déjà répandue. En effet, cette intégration garantie une réduction des émissions de gaz à effet de serre, des gains opérationnels et économiques. En les intégrant dans l’industrie, l’objectif est de réduire leur empreinte carbone et diminuer leur dépendance par rapport aux énergies non renouvelables.
Les technologies selon le type de production Pour augmenter la part de production d’énergies renouvelables pour l’autoproduction de chaleur et d’électricité, il existe des technologies répertoriées en trois classes : les technologies fournissant de la chaleur basse température (<), celles apportant de la chaleur dite haute température (>), et les technologies permettant de produire de l’électricité. +Technologies de production d’énergies renouvelables en industrieFournisseur de chaleur basse températureFournisseur de chaleur haute température Productrice d’électricité Géothermie : Pompe à chaleur classique et pompe à chaleur haute température GéothermieSolaire photovoltaïque Récupération sur buées de séchage Récupération sur buées de séchage Éoliennes Solaire thermique : machine frigorifiqueSolaire thermique Unité de cogénération de biomasse ou de biogazSolaire thermique à concentration Éoliennes Biomasse et BiogazBiogaz, biomasse Solaire photovoltaïque Une fois intégrées en industrie, les technologies fournissant de la chaleur basse température sont principalement utilisées pour produire de l’eau chaude sanitaire, pour augmenter la température dans les locaux présents sur le site d’exploitation ou pour des procédés industriels à basse température (tels que dans l’agroalimentaire). On retrouve les technologies fournissant de la chaleur haute température dans les secteurs de la métallurgie, de la chimie ou du verre.
Les technologies d'économies d'énergie L’utilisation de l’énergie L’énergie est utilisée pour la fabrication industrielle de biens de consommation ou de matériaux. De plus, la consommation d’énergie nécessaire à la fabrication dépend de deux facteurs : la quantité à produire et l’énergie dépensée pour une unité de ce bien ou des matériaux.
On distingue plusieurs cas :
- Pour des matériaux bruts, on rapporte directement la consommation d’énergie à la masse produite ; on parle alors de contenu énergétique, exprimé en kilowattheures (kWh).
-Pour un bien d’équipement (tels qu'un meuble ou une automobile), il met en jeu plusieurs matériaux qui peuvent être soient transportés, transformés, façonnés et assemblés. On ne se réfère alors plus directement à son contenu énergétique mais à son intensité énergétique, qui représente la valeur monétaire du bien. Par exemple, pour le montage d’une voiture, cette intensité énergétique est de /€ en moyenne en France.
Les principes des technologies d’économie d’énergie La diminution de la consommation d’énergie dans l’industrie repose sur trois facteurs, généralement combinées :
Une baisse, à modes de production constants, des quantités produites, Un changement structurel privilégiant l’assemblage de produits à forte valeur ajoutée plutôt que la fabrication de matériaux bruts consommateurs d’énergie (transfert d’activité de l’industrie lourde vers l’industrie secondaire), Une amélioration des procédés de production des matériaux bruts diminuant leur contenu énergétique, ou des procédés de production des produits intermédiaires ou finis.
Lorsque l'on analyse l’évolution de la consommation d’énergie, il faut distinguer ces différents facteurs. Par exemple, une baisse de l’intensité énergétique peut aussi bien s’expliquer par un important effort d’efficacité énergétique dans les processus industriels que par la délocalisation à l’étranger des industries les plus gourmandes en énergie (avec des conséquences très différentes pour l’économie et la société).
Si le progrès technique s’accompagne partout d’une baisse tendancielle de l’intensité énergétique, l’évolution de la consommation d’énergie de l’industrie dépend quant à elle, dans chaque pays, des choix de politique industrielle de celui-ci, tant au niveau de l’orientation de sa production que des efforts pour en accroître l’efficacité.
Par conséquent, la diminution de la consommation d’énergie précédemment utilisée dans l’industrie provient de :
La baisse de la production industrielle Amélioration des procédés de productions Les efforts d’efficacité énergétique
Malgré une forte diminution de la consommation d’énergie, il reste toutefois, plusieurs axes supplémentaires ayant un potentiel élevé en économies d’énergie. Ils concernent notamment l’efficacité énergétique accrue des équipements utilisés dans les chaînes de fabrication ou en support des installations industrielles. On parle alors d'une économie transverse (car commune aux différents secteurs industriels), d’améliorations spécifiques des processus de production les plus consommateurs d’énergie, et d’une réduction du contenu énergétique des matériaux par un renforcement du recyclage. Par exemple, l'amélioration des moteurs, de l’éclairage et des chaufferies contribue dans tous les secteurs à un potentiel d’économies transverses conséquent. Une étude du Ceren montre qu’une grande partie de ce potentiel est mobilisable avec un temps de retour inférieur à trois ans. Par exemple, les moteurs électriques de toute nature ont requis en 2010. Cette consommation pourrait être diminuée de , les deux tiers de cette économie étant mobilisable avec un temps de retour sur investissement inférieur à 3 ans.
Ces potentiels d’énergie sont accompagnés par des axes d’économies spécifiques rendues possibles à travers l’amélioration des processus, secteur par secteur. L’évaluation des économies est basée sur la comparaison de l’intensité énergétique moyenne d’une production donnée en France avec celle de l’usine la plus performante, ailleurs dans le monde.
+Comparaison des consommations unitaires de certains secteurs avec celles obtenues dans les usines les plus performantes dans le monde Contenu énergétique (kWh/t) En France Meilleure pratique ailleurs Acier de haut fourneau 6300 4900 Acier issu de ferrailles recyclées 1900 1000 Aluminium primaire 31500 25600 Aluminium recyclé 1500 950 Papier 10500 7000 Papier recyclé 3300 1630 Ciment 1300 700 L’analyse de ce tableau permet d’affirmer qu’il existe un gisement d’économie d’énergie dans chaque secteur. La valorisation des déchets et leur recyclage augmentent le potentiel d’économie d’énergie. En effet, on constate que le contenu énergétique des matériaux recyclés est largement inférieur à celui de ses premières productions. Néanmoins, ce gisement n'est que partiellement exploité. Cela s’explique principalement par des taux de collecte des matériaux insuffisants, et des taux de recyclage encore assez faibles. Même s’ils progressent, ils restent loin du potentiel de recyclage maximal estimé pour chacun des matériaux (qui dépend de différentes limites sur la qualité des matériaux). +Taux de collecte et de recyclage en France et potentiel ultime de recyclageTaux de collecte en 2010Taux de recyclage en 2010Potentiel de recyclageAcier74%52%90%Aluminium44%37%86%Verre35%35%90%Plastiques15%4,5%30%Papier carton70%60%80% Cependant, même si le fait d’utiliser des matériaux recyclés a un intérêt évident au niveau énergétique, il ne faut pas négliger l’aspect économique. En effet, il est généralement moins cher d’utiliser une matière première neuve plutôt que de mettre en place un système de collecte et d’investir dans de nouvelles unités de fabrication permettant le réemploi de matières à recycler. Il peut aussi y avoir une contrainte au niveau structurel. En effet, l’utilisation de certains matériaux recyclés peut parfois nécessiter un équipement spécial.