Réjouissant festival que celui qui propose de se pencher au-dessus de nos cours d’eau, d’en percer les mystères, de profiter de leurs bienfaits, de s’engager à ne plus les abîmer. Pour la 2^e vague du Festival Entre Rhône et Saône, les maîtres-mots restent « découvrir, célébrer, protéger ». Allez, on y replonge !

Du 30 juin au 2 juillet, ce plus de 340 animations portées par de nombreux acteurs du territoire : associations, artistes, institutions culturelles de la Ville, entreprises mécènes et habitants eux-mêmes.

Parmi ce joyeux programme, les sciences sont au rendez-vous ! Des chercheur.e.s, étudiants et médiateurs scientifiques vous feront redécouvrir l’eau sous le prisme de nombreuses disciplines, telles que la biodiversité, le recyclage, le climat, l’aménagement du territoire… :

• Life Recyclo, un projet européen de recyclage des eaux usées de blanchisseries porté par l’Université de Lyon et la société Treewater. Venez assister à une démonstration du prototype de recyclage de l’eau du projet >>  sur les Berges de la Guillotière, le 1^er juillet.
• Les sciences au bord de l’eau : à la (re)découverte des fleuves lyonnais, par les étudiants en master Sciences de l’eau de l’Université Lumière Lyon 2.
• Bibliambule de la Maison de l’environnement, une armoire à livre montée sur un vélo et garnie de guides, essais, romans, BD et jeux autour de l’eau. Il comporte aussi sept hamacs super confortables !
• Sensibilisation sur les activités de France Nature Environnement Rhône : animations, jeux et balades… pour une journée ludique sous le signe de la protection de l’environnement. Vous repartirez avec quelques connaissances en plus, notamment sur les milieux aquatiques.
• et bien d’autres…

>> Consultez le programme complet du festival sur le site :

Festival entre rhône et saône

Impression 3D d’orthèse à Lomé au Togo. Crédit : X. Olleros, Handicap International.

Dans les pays à faibles revenus ou en contexte de conflit, seulement 5 à 15 % des personnes ayant besoin d’un appareillage orthopédique y ont accès. En effet, les infrastructures et personnels de santé sont présents en ville et donc difficiles d’accès aux personnes vivant dans des zones rurales ou isolées. De plus, les délais et coûts de fabrication de la conception traditionnelle d’appareillages orthopédiques sont élevés et peu accessibles à tous.

Pour répondre aux problématiques présentes sur le terrain d’intervention, l’ONG Handicap International et le réseau d’écoles d’ingénieur INSA s’unissent depuis 2021, dans le cadre de la Chaire de Recherche « Innovation for Humanity ». L’objectif est de développer des solutions techniques adaptées aux situations dans les pays d’intervention, grâce aux connaissances de l’ONG dans le domaine de l’humanitaire et l’expertise scientifique du Groupe INSA et de ses laboratoires.

Grâce à l’Alliance « Innovation for Humanity », j’ai pu débuter ma thèse de doctorat en octobre 2021 sur l’impression 3D d’appareillages orthopédiques. L’objectif principal de ma thèse est d’utiliser des matériaux recyclés et locaux pour limiter le coût des appareillages orthopédiques et leur impact environnemental.

LL’impression 3D a un réel potentiel

Traditionnellement, les appareillages orthopédiques sont réalisés par thermoformage ou stratification par un orthoprothésiste qualifié. Il s’agit d’un procédé long et coûteux qui nécessite de réaliser d’abord un moule en plâtre du membre du patient. Le moule négatif est alors rempli de plâtre et transformé en un moule positif, qui reproduit la forme de la jambe du patient. Ce moule positif est ensuite rectifié pour corriger la posture du patient.

L’appareillage est fabriqué à partir de résine ou il est thermoformé à l’aide d’une plaque de polyéthylène ou polypropylène qui est chauffée pour prendre la forme du moule. Le patient devra alors se rendre plusieurs fois au centre orthopédique pour la réalisation du moule initial puis des ajustements, auxquels il faut ajouter un temps de rééducation. Au final, plusieurs semaines sont requises pour appareiller un patient, avec une prothèse (dispositif de remplacement) ou une orthèse (dispositif de correction).

Conception traditionnelle d’appareillage orthopédique. Crédit : C. Fohlen, Handicap International.

Depuis 2017, Handicap International utilise la fabrication additive, communément appelée impression 3D, pour réaliser des orthèses. Les pièces sont créées, couche par couche, à partir d’un filament en plastique fondu. Il est alors possible de concevoir des orthèses plus rapidement et à des prix plus accessibles. Pour cela, le scan 3D du membre du patient est réalisé à l’aide d’un scanner portatif. Puis, l’appareillage est conçu sur un logiciel de conception et imprimé en 10 à 20 heures. L’impression 3D permet d’aller au plus proche des personnes dans le besoin car le scan 3D du patient peut être pris à distance et envoyé au centre d’impression 3D, qui est encore centralisé. À terme, l’imprimante pourrait être emmenée sur place avec un simple véhicule. Finalement, les études d’Handicap International menées au Togo, Mali et Niger montrent que cette nouvelle technologie est très bien acceptée par les bénéficiaires et les personnels soignants.

Orthèse fabriquée par impression 3D au Togo. Crédit : Author provided, Handicap International.

Cependant, les filaments d’impression 3D utilisés viennent d’Europe et sont fabriqués à partir de matières vierges, ce qui alourdit les coûts financiers et environnementaux et entraîne des problèmes de logistique. Ainsi, Handicap International souhaite fabriquer son filament d’impression 3D directement dans les pays d’intervention, avec des matériaux locaux et recyclés.

PPour diminuer les coûts, l’intérêt du recyclage

Nous nous sommes alors intéressés au recyclage des déchets plastiques, qui sont présents partout dans le monde. Dans les pays en voie de développement, les déchets sont un réel problème pour les populations et les écosystèmes car ils finissent dans la nature à cause d’une gestion limitée. Cependant, les plastiques recyclés peuvent désormais être utilisés en impression 3D. Pour cela, les déchets plastiques seraient collectés, triés, nettoyés, broyés, séchés, extrudés (fondus) en filaments qui pourraient ensuite être imprimés en 3D. Les coûts de fabrication et l’impact écologique liés à la fabrication du filament d’impression 3D seraient alors réduits et il serait ainsi possible de lutter contre la pollution plastique.

Les défis sont donc nombreux. Nous devons d’abord trouver des matériaux qui soient à la fois disponibles, recyclables et imprimables, tout en respectant un cahier des charges complexe en termes de résistance mécanique et de fiabilité, afin de répondre aux besoins des orthoprothésistes. Ensuite, nous devons pouvoir créer un filament recyclé de qualité. Le challenge est de taille car les matières recyclées présentent souvent des impuretés (charges métalliques ou minérales, mais aussi d’autres polymères) alors qu’il est primordial de garder un filament de diamètre constant tout au long de l’impression.

Trois matériaux ont été retenus au début de cette étude :

• le Polyéthylène Téréphtalate (PET), que l’on retrouve dans les bouteilles plastiques dont les gisements de déchets sont très nombreux, notamment dans les pays en développement où l’accès à l’eau potable est limité. Ce matériau a l’avantage d’être recyclable et imprimable, ainsi que d’avoir de très bonnes propriétés mécaniques.
• le Polyuréthane Thermoplastique (TPU), qui est de plus en plus utilisé dans le domaine du sport et de la santé pour sa flexibilité. Il présente un grand potentiel en orthopédie pour le confort qu’il peut apporter aux utilisateurs d’orthèses. De plus, il est recyclable et facile à imprimer en 3D. Cependant, c’est un matériau onéreux et il ne possède pas de filière de recyclage.
• le Polypropylène (PP) est traditionnellement utilisé en orthopédie technique. C’est un polymère recyclable qui est présent notamment dans nos emballages du quotidien, pour l’alimentaire ou l’hygiène. En revanche, il est difficile à imprimer car l’adhésion entre les premières couches et le plateau d’impression est mauvaise. Ce problème peut toutefois être surpassé par un choix rigoureux des paramètres d’impression 3D.

Ainsi, nous avons travaillé avec des filaments de PET et TPU recyclés, élaborés respectivement à partir de bouteilles plastiques et de chutes de l’industrie de la chaussure. De plus, nous avons fabriqué notre propre filament en PP. Pour cela, nous avons utilisé les matières recyclées par l’entreprise PAPREC, qui sont issues du tri sélectif. Nous les avons transformées en filament avec l’entreprise ENKY 3DP, spécialisée dans la fabrication de filament d’impression 3D. Nous avons alors obtenu un filament de qualité avec de très bonnes propriétés mécaniques.

Ensuite, nous avons imprimé des orthèses avec les trois polymères, afin d’étudier le panel de propriétés mécaniques qu’il est possible d’obtenir. Comme les matériaux n’ont pas le même comportement mécanique (le PET est rigide, le PP est semi-rigide et le TPU est flexible) nous avons aussi fait varier l’épaisseur de l’orthèse qui agit fortement sur sa raideur.

Orthèses imprimées à partir de PET, PP et TPU. Crédit : V. Delbruel, INSA et Handicap International.

Nous avons ensuite testé mécaniquement les orthèses pour déterminer leur raideur, qui conditionne le support apporté par l’appareillage à l’utilisateur de l’orthèse. Pour cela, nous avons conçu un banc d’essai qui reproduit la flexion du pied durant la marche. En parallèle, nous avons développé un modèle numérique qui reproduit l’essai mécanique et nous permet d’approfondir nos analyses et d’étudier par exemple les zones qui sont les plus sollicitées dans l’orthèse pendant la marche.

Essais mécaniques et simulations numériques. Crédit : V. Delbruel, INSA et Handicap International.

Nous obtenons alors des orthèses avec des raideurs très différentes : plus le matériau est rigide et plus l’orthèse est épaisse, plus cette dernière sera rigide et bloquera les mouvements de la jambe. Nous avons également remarqué que nous obtenons une proportionnalité entre la raideur et l’épaisseur de l’orthèse, ainsi que la rigidité du matériau. Ce résultat pourrait à terme aider les orthoprothésistes dans leur travail, en leur permettant de choisir la raideur de l’orthèse dès sa conception, afin de répondre au mieux aux besoins du patient.

Finalement, les orthèses en PET ou TPU recyclés ne permettent pas de répondre aux besoins d’Handicap International. Ainsi, nous avons retenu le PP recyclé comme matériau d’étude. Nous souhaitons désormais étudier sa résistance au vieillissement naturel, en reproduisant les conditions climatiques des pays d’intervention d’Handicap International, ainsi que sa résistance en fatigue, pour représenter les sollicitations mécaniques répétées de la marche.

IIl reste à aller sur le terrain

Une étude sera menée prochainement sur le terrain, dans les pays d’intervention d’Handicap International, pour étudier les gisements de déchets en PP présents sur place et leur qualité. Nous irons également à la rencontre d’entreprises de recyclage pour découvrir leur fonctionnement et évaluer la façon dont nous pourrions travailler ensemble. Ce sera aussi l’occasion de rencontrer les bénéficiaires d’orthèses et les personnels soignants présents sur place, et d’ajuster la recherche menée à l’INSA en fonction de leurs besoins. Vous pouvez suivre les avancées du projet sur mon blog « Impressions de thèse ».

Autrice : Valentine Delbruel, Doctorante en Science des Matériaux, INSA Lyon – Université de Lyon

Cet article est republié à partir de The Conversation sous licence Creative Commons. Lire l’article original :

The conversation

Matériau polymère aux propriétés exceptionnelles, omniprésent dans l’ensemble des secteurs d’activité de nos sociétés modernes et mondialisées, il n’aura fallu qu’un demi-siècle au plastique pour devenir indispensable, mais également proliférer au point de générer une pollution qui semble hors de contrôle.

Nous sommes addicts au plastique. Chaque seconde l’activité humaine engendre 10 tonnes de ce matériau. Sur les 460 millions de tonnes de matières plastiques générées en 2019, à peine 20 % ont été recyclés, un quart incinérés, le reste a été jeté en décharge ou perdu dans l’environnement.

La métaphore de l’iceberg s’applique parfaitement à la pollution engendrée par ces matériaux. La partie émergée correspond à la pollution visible : celle qui flotte ou s’enfonce dans les eaux du globe, vole au vent, se coince sur les bas-côtés des routes… La partie immergée, plus grande et invisible, se compose d’une gigantesque masse de microparticules que les scientifiques peinent encore à quantifier, mais à propos de laquelle ils s’accordent à dire qu’elle s’immisce à chaque recoin de notre planète : dans l’air, au sommet des massifs et au sein-même des organismes vivants… humains compris.

Dès lors, nous avons souhaité mobiliser les savoirs actuels de scientifiques de nombreuses disciplines pour comprendre l’ensemble de la chaîne de production et de distribution des plastiques, et de gestion de leurs déchets, mais également pour dessiner les contours d’un monde qui pourrait se défaire de sa
dépendance aux plastiques.

Ce nouveau numéro du Pop’Sciences Mag croise les regards de physiciens, géographes, historiens, chimistes et sociologues pour tenter de répondre à une problématique plus complexe qu’il n’y paraît : sommes-nous capables d’enrayer la prolifération indomptée de plastique dans l’environnement ?

Isabelle Bonardi
Directrice Culture, Sciences et société – ComUE Université de Lyon

Avec la participation des instituts et établissements suivants : Agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail, Centre de documentation, de recherche et d’expérimentations sur les pollutions accidentelles des eaux, École Centrale de Lyon, École Urbaine de Lyon, Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement (Inrae), Institut national des sciences appliquées (INSA) Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université d’Aix-Marseille, Université Jean Monnet Saint-Étienne, Université de Liège, Université Lumière Lyon 2, Université de Picardie – Jules Verne, Université de Reims.

>> Découvrir le magazine en ligne :

Pop’Sciences Mag#11

Alors que le recyclage des eaux usées est encore peu présent en Europe et en France, la start-up lyonnaise TreeWater lance un projet de recyclage des eaux usées à destination des blanchisseries. Avec Pop’Sciences, suivez toute l’aventure du projet Life RECYCLO.

Dans le cadre du projet européen Life RECYCLO, la société TreeWater, une start-up lyonnaise issue du laboratoire DEEP de l’INSA Lyon, développe un procédé de traitement et de recyclage des eaux usées pour le secteur de la blanchisserie. L’objectif ? Proposer une meilleure gestion des ressources en eau et réduire le déversement de substances polluantes dans le milieu aquatique. Un projet qui prend place en France, en Espagne  et au Luxembourg de 2021 à 2024.

Partenaire du projet, Pop’Sciences vous propose de suivre toutes les avancées, les péripéties et les réussites de ce projet au sein de ce dossier mis à jour au fil de l’eau.

>> Retrouvez tous les épisodes du dossier :

Dossier Life RECYCLO

• Recycler les eaux usées de blanchisseries : le projet Life RECYCLO – ÉPISODE 1 : pour découvrir le projet Life RECYCLO.

• Construire une machine à recycler l’eau : mode d’emploi – ÉPISODE 2 : pour suivre le développement de la technologie Recyclo pas à pas.
• Sommes-nous d’accord pour laver notre linge avec de l’eau recyclée ? – ÉPISODE 3 : retrouvez dans cet article les résultats de l’enquête sur la perception sociale du projet.
  
• Épisodes suivants à venir…

Le projet Life RECYCLO a pour objectif de développer un procédé de recyclage des eaux usées adapté au secteur de la blanchisserie. Dans le cadre de ce projet, s’est alors posée la question suivante : cela est-il acceptable, à la fois pour les gérants et les clients de blanchisseries, de laver du linge avec de l’eau recyclée ?

Dans le cadre du projet européen Life RECYCLO, la société TreeWater, une start-up lyonnaise issue du laboratoire DEEP de l’INSA Lyon, développe un procédé de traitement et de recyclage des eaux usées pour le secteur de la blanchisserie. L’objectif ? Proposer un procédé qui éliminera plus de 90 % des polluants issus des eaux de lavage de blanchisseries, et qui recyclera 50 à 80 % de ces eaux, pour qu’elles puissent être réutilisées par ces mêmes entreprises dans leur processus de nettoyage.

Une enquête sociale

Au sein de ce même projet, il a été décidé de mener une enquête de perception auprès d’acteurs de la blanchisserie afin de mesurer leur degré de sensibilisation à la nécessité de préserver l’eau, mais également de mesurer le degré d’acceptation d’un procédé de recyclage des eaux usées. Organisée par Pop’Sciences, cette enquête a été menée de février à juin 2022 dans toute l’Europe. Elle visait alors à interroger des gérants de blanchisseries, mais aussi leurs clients, ainsi que des acteurs clés du secteur de l’eau et de la blanchisserie, tels que des membres de l’Agence de l’eau ou des représentants de syndicats du textile européens.

Cette consultation a été conduite selon les méthodes de la psychologie sociale par le cabinet AD-HOC Lab. Elle s’est déroulée en deux étapes : une première phase d’entretiens avec 18 personnes, suivie de la diffusion d’un questionnaire pour obtenir des données quantitatives. Au total, 66 réponses exploitables ont été recueillies avec ce questionnaire. Si les résultats de cette étude ne sont pas généralisables, ils donnent néanmoins les tendances de ce secteur.

Une conscience environnementale

Êtes-vous sensibles à la préservation de l’environnement ? Cela a été la première interrogation de cette consultation. Et la réponse est alors quasi unanime : oui ! La protection de l’eau n’est alors pas en reste. Pour 94 % des répondants, la préservation de l’eau est un enjeu important dans leur vie personnelle. Les participants vivant dans le sud de la France ou en Espagne sont d’autant plus sensibles à ces questions qu’ils sont déjà impactés par des pénuries d’eau. De nombreuses personnes interrogées rapportent avoir mis en place des actions dans leur quotidien pour préserver cette ressource. « Nous sommes en train de construire une maison avec ma conjointe et nous allons faire installer une citerne d’eau dans le jardin pour les toilettes, les machines à laver, l’arrosage du jardin », relate un participant.*

La blanchisserie : un secteur à améliorer

Suivant cette tendance, l’impact des blanchisseries sur l’environnement est alors perçu de manière négative, autant par les clients que par les gérants de blanchisseries eux-mêmes. Ils sont ainsi d’accord sur le fait que cet impact négatif est principalement dû à la consommation d’eau trop importante de cette activité. Sont, ensuite, mis en cause le rejet de matières polluantes et la consommation énergétique de ces entreprises.

Pour contrer cela, 71 % des gérants estiment mettre en place des actions pour avoir un fonctionnement éco-responsable. Cela passe, par exemple, par l’utilisation de produits de lavage écologiques, l’achat de machines moins consommatrices en eau ou une attention portée à l’utilisation de l’énergie.

Un procédé de recyclage attractif

Le procédé proposé par Life RECYCLO attire ainsi l’intérêt de tous : 82 % des gérants le trouvent intéressant et 93 % des clients sont prêts à recourir aux services d’une blanchisserie utilisant une telle technologie. La plupart des personnes interrogées se disent confiantes dans ce type de procédé. Et les promesses de cette technologie leur apparaissent comme satisfaisantes, tant au niveau des économies d’eau que pour les économies financières qu’elles pourraient engendrer. Pour les gérants, ces économies apparaissent ainsi comme le facteur principal pouvant motiver la mise en place d’un procédé de recyclage. La motivation d’ordre environnementale est aussi un facteur important.

Du point de vue des clients, le facteur économique est également un élément majeur. L’impact environnemental n’arrive qu’en quatrième position. Il y a, en effet, sur ce point-là une certaine ambivalence dans les réponses. Lors des entretiens, certains ont fait remarquer que si les blanchisseries consomment moins d’eau, alors ils espèrent que le prix va diminuer. Néanmoins, lors de la diffusion des questionnaires, 83,3 % des répondants se déclarent prêts à payer plus cher un service en blanchisserie pour que celle-ci réduise sa consommation d’eau.

Des freins économiques

Bien que ce procédé intéresse, les personnes interrogées ont soulevé un certain nombre de problématiques liées à la mise en place d’un tel procédé. Du point de vue des gérants, le principal problème est alors le coût initial. Tous les acteurs du secteur de la blanchisserie ont ainsi soulevé l’importance des aides financières gouvernementales pour inciter à la mise en place de ce procédé. Elles permettraient notamment d’offrir l’accès aux moyennes et petites blanchisseries, pour lesquelles le prix pourrait être une véritable barrière. Un représentant du syndicat du textile européen a ainsi souligné : « Je pense qu’il est clair qu’il est nécessaire de traiter l’eau. Mais si vous êtes une grosse entreprise, vous pouvez investir, alors que si vous êtes de petite taille, cela sera difficile. Et avec l’augmentation actuelle du gaz et de l’électricité, votre priorité est d’abord de survivre. Ils ne peuvent pas s’occuper de changements écologiques, s’ils ne peuvent pas survivre. »*

Gérants, comme clients, ont également soulevé le besoin de preuves de l’efficacité du procédé, notamment pour être certains que cela ne dégrade pas la qualité de lavage du linge. L’accréditation de la technologie par un label a, ainsi, été fortement recommandée. Il sera donc nécessaire de démontrer l’efficience de la technique pour tout procédé de recyclage. Il s’agit alors de l’un des principaux objectifs du projet Life RECYCLO, au sein duquel la technologie sera testée jusqu’en 2024.

Prêts à recycler l’eau

Utiliser de l’eau recyclée pour le lavage du linge semble donc mettre d’accord les participants de l’enquête. Les consciences sont déjà éveillées concernant la nécessité de préserver l’eau. Et les solutions pour garantir sa protection sont donc bien accueillies. Le principal frein a la mise en place et à l’utilisation réelles de ce type de procédé semble donc économique.

En France, des aides existent pour l’installation de telles technologies. Et Treewater proposera notamment d’accompagner les entreprises dans leurs recherches pour contribuer à la mise en place de ce procédé. Ils ont également pour objectif de maintenir un coût le plus faible possible pour cette technologie, pour permettre son accès aux petites blanchisseries.

* Les citations au sein de cet article proviennent directement de l’enquête et sont donc anonymisées.

PPour en savoir plus

 Dossier Life RECYCLO de Pop’Sciences

Des ressources et actualisations suivront cet article pour compléter ce dossier tout au long de l’année….

Vous êtes sensibles aux questions environnementales ? La préservation de l’eau vous tient à cœur ? Saviez-vous qu’il était possible de recycler les eaux usées ? Si ces problématiques vous intéressent, alors venez participer à la grande enquête de Pop’Sciences de l’Université de Lyon sur la perception du recyclage des eaux usées et de son effet sur l’environnement.

Cette enquête se focalise sur l’impact environnemental du secteur de la blanchisserie, et tout particulièrement sur la réutilisation des eaux usées dans ce secteur. Son objectif est de mieux comprendre la perception des gérants de blanchisseries à ce sujet et les attentes de leurs clients en matière de recours à des méthodes et des procédés éco-responsables.

Vous êtes client.e d’une blanchisserie, gérant.e d’une blanchisserie, alors cette étude est faite pour vous !

Pour répondre à cette étude :

Cliquez-ici

Merci par avance pour votre participation et pour la diffusion de cette enquête !

La mobilité électrique, une solution imparfaite

L’Europe prévoit de réduire de 90% les émissions de gaz à effet de serre provenant des transports d’ici à 2050¹. Ce chantier passera nécessairement par une profonde transformation de notre société façonnée par et pour l’automobile à motorisation thermique. Pour atteindre cet objectif, l’électrification des transports semble être l’option privilégiée par les pouvoirs publics. Bien que la mobilité électrique présente l’avantage d’améliorer la qualité de l’air des villes et peut permettre de réduire les émissions de gaz à effet de serre, elle n’est pas la solution miracle qui rendrait à elle seule nos habitudes de mobilités durables². Le coût élevé de cette technologie interroge également sur sa faculté à répondre aux besoins de déplacements de l’ensemble de la population³.

Avec l’arrêt annoncé des motorisations thermiques à l’horizon 2035, la question du choix technologique pour la mobilité de demain ne peut être repoussée⁴. À ce jour, le véhicule électrique est de loin l’alternative la plus mature au véhicule thermique. Il convient désormais de travailler à rendre ce choix pertinent pour rendre notre mobilité plus durable et accessible à tous.

Dans un véhicule électrique, la batterie est l’élément qui requiert la plus grande attention du point de vue de l’impact environnemental. De nombreuses études analysant le cycle de vie du véhicule électrique montrent l’influence sur l’impact environnemental que peuvent avoir des facteurs tels que⁵ :

• la taille de la batterie,
• sa durée de vie,
• l’origine de l’énergie (nucléaire, issue de centrale à charbon, renouvelable) utilisée pour la produire et la recharger.

Pour décarboner la mobilité individuelle, il serait notamment judicieux de promouvoir l’utilisation d’énergies faiblement carbonées, de privilégier des véhicules à autonomie réduite et d’adapter leur usage afin de prolonger au maximum leur durée de vie⁵. Les pouvoirs publics comme les individus ont donc un rôle à jouer dans cette quête vers une mobilité soutenable.

Batteries au lithium usagées au laboratoire ECO7 / ©Université Gustave Eiffel – Sophie Jeannin

L’économie circulaire comme solution pour une mobilité durable pour tous

D’après l’agence de l’environnement et de la maîtrise de l’énergie (ADEME)⁶, l’économie circulaire est un système économique qui vise à :

• augmenter l’efficacité d’utilisation des ressources,
• diminuer l’impact sur l’environnement,
• développer le bien-être des individus.

Dans le secteur automobile, la gestion de la fin des véhicules joue un rôle central pour augmenter l’efficacité d’utilisation des ressources tout en réduisant le coût de ces véhicules et en créant de l’emploi localement. Un véhicule est considéré en « fin de vie » lorsqu’il n’a plus les performances suffisantes pour répondre aux besoins des automobilistes. Lorsque ce véhicule est électrique, le vieillissement de la batterie peut être à l’origine d’une dégradation de l’autonomie qui n’est plus acceptable.

Dans un rapport de 2020, l’ADEME indique que 549 véhicules électriques ont atteint la « fin de vie » au cours de l’année 2018, ce qui représente 0,0005 % des véhicules en fin de vie sur cette même année⁷. Ces faibles volumes sont un frein pour l’atteinte d’un équilibre économique par les recycleurs⁸. Dans l’attente de volumes plus importants et au regard des limites techniques inhérentes au recyclage, les différents acteurs du marché du véhicule électrique imaginent des alternatives à la stratégie classique de gestion de la fin de vie : le tout-recyclage^9,10.

Le réemploi (ou seconde vie), une solution à développer

D’un point de vue environnemental, le réemploi est à privilégier par rapport au recyclage puisque cette stratégie de gestion de la fin de vie permet de prolonger la durée de vie des produits et donc d’augmenter l’efficacité d’utilisation des ressources¹¹. Juridiquement, le réemploi est défini comme l’opération par laquelle un objet qui n’est pas un déchet peut être utilisé à nouveau pour sa fonction initiale. Concrètement, le réemploi consiste à donner une seconde vie aux objets¹².

Cette stratégie a également un intérêt économique. D’abord, elle répond à un enjeu de souveraineté économique en permettant d’économiser des ressources minières critiques importées (lithium, cobalt, nickel, etc.). Ensuite, les revenus générés par la vente des batteries en fin de vie peuvent permettre aux constructeurs automobiles de réduire le prix de vente de leurs véhicules. Le réemploi permet donc de faciliter l’accès à la mobilité électrique au plus grand nombre. Finalement, cette stratégie peut se déployer au niveau local ce qui permet d’assurer la création d’emplois non délocalisables.

Si cette pratique est populaire pour les vêtements et les objets du quotidien, le réemploi en est encore à ses prémices pour les batteries¹³. Les premières centaines de batteries disponibles pour une seconde vie sont exploitées dans différents projets pilotes impliquant des acteurs industriels et académiques¹⁴. Ces projets visent à évaluer l’intérêt économique et la faisabilité technique de la réutilisation de batteries lithium-ion usagées.

Les premières conclusions des projets pilotes montrent que l’usage en seconde vie et le degré de collaboration des entreprises impliquées dans le projet impactent significativement l’intérêt économique de ce marché^14,15. Les applications stationnaires de stockage d’énergie ont été largement privilégiées dans ces projets. Néanmoins, quelques projets à plus petite échelle ont également testé l’utilisation de batteries de seconde vie dans des applications mobiles comme des bateaux électriques ou des robots chargeurs de véhicules électriques^{16, 17}. Les résultats de ces projets pilotes semblent avoir permis de lever les incertitudes économiques sur la réutilisation des batteries puisque de grands groupes comme Daimler ou Renault ont annoncé la mise en place d’usines dédiées à la seconde vie¹⁸.

Batterie de seconde vie issue d’un véhicule électrique testée au laboratoire Ampère / ©Université Gustave Eiffel – Sophie Jeannin

Les défis techniques liés au réemploi des batteries

Le réemploi des batteries soulève également des interrogations du point de vue de la faisabilité technique. Trois verrous scientifiques restent encore à lever pour faciliter le déploiement des batteries de seconde vie :

1. Estimation rapide de l’état de santé

L’estimation rapide de l’état de santé de la batterie est un prérequis pour l’usage en seconde vie. Sur une batterie neuve, l’état de santé n’a pas besoin d’être évalué à la réception. Tandis que sur une batterie qui a été sollicitée dans une première application et que l’on souhaite réutiliser, l’état de santé est méconnu. Afin de préserver l’intérêt économique de cette batterie de seconde vie, la méthode de caractérisation doit être la plus rapide possible et nécessiter le moins de moyens humains et expérimentaux possibles¹⁹.

2. Prédiction de la durée de vie restante

L’évaluation de la durée de vie restante permet d’anticiper la défaillance des batteries surveillées et d’affiner les modèles économiques d’assurance, par exemple. Cette information est capitale pour évaluer l’intérêt économique sur le long terme de la batterie de seconde vie par rapport à la neuve.

3. Gestion des hétérogénéités de vieillissement

Étant donné les coûts prohibitifs du démontage et du réassemblage, les batteries de seconde vie sont généralement réutilisées sans modifications majeures de leurs structures. Or, les éléments vieillis constituant une batterie peuvent être particulièrement hétérogènes en terme d’état de santé.
Ces écarts peuvent contraindre l’utilisateur à limiter la sollicitation en fonction des caractéristiques des éléments les moins performants. Pour faciliter l’usage de batteries contenant des éléments hétérogènes, l’équilibrage est communément utilisé.
Cette solution vise à homogénéiser l’état de charge des différents éléments, pour permettre leurs utilisations sur l’ensemble de la plage de fonctionnement²⁰. La mise en place d’une stratégie d’équilibrage permet dans une certaine mesure d’éviter le processus long et coûteux de caractérisation et tri des cellules.

Conclusion

Notre mobilité ne deviendra pas durable par le simple fait d’être électrique. Les principes de l’économie circulaire peuvent aider à atteindre cet idéal, néanmoins un certain nombre de freins économiques et techniques restent encore à lever. Les travaux de recherche en cours visant à réduire son impact environnemental devraient permettre de tendre vers une mobilité plus soutenable.
Toutefois, face à l’urgence climatique des solutions plus immédiates pourraient être mises en place. Le remplissage des véhicules, le report modal vers des mobilités douces, la réduction de la masse des véhicules ou la réduction du besoin de transport sont sans doute des leviers tout aussi pertinents que l’électrification des véhicules²¹.

Marwan Hassini, doctorant au Laboratoire Ampère, Université de Lyon et Licit-Eco7, Université Gustave Eiffel, campus de Bron – Janvier 2022

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Notes

[1] Fournir des transports sûrs, efficaces et respectueux de l’environnement, site de la Commission européenne

[2] Panorama de l’offre de véhicules : comparer l’impact carbone systémique des technologies de mobilité, The Shift Project

[3] Carlos Tavares : avec la voiture électrique, « la brutalité du changement crée un risque social », Les Echos, 18/01/2022

[4] Delivering the European Green Deal, site de la Commission européenne

[5] Sensitivity Analysis in the Life-Cycle Assessment of Electric vs. Combustion Engine Cars under Approximate Real-World Conditions, MDPI

[6] Économie circulaire, ADEME

[7] Rapport annuel de l’Observatoire des véhicules hors d’usage – Données 2018, ADEME

[8] Webinaire sur les impacts environnementaux des batteries, acc, 13/04/2021

[9] Batteries : objets incontournables de la transition énergétique, mais à utiliser avec modération, Carbone 4, 20/04/2021

[10] Quelles sont les limites du recyclage ?, ecoconso, 24/11/2020

[11] L’économie circulaire, Ministère de la transition écologique

[12] Réemploi, récup, réutilisation… Pourquoi ?, Réseau national des ressourceries

[13] Panorama de la deuxième vie des produits en France. Réemploi et réutilisation – Actualisation 2017, ADEME

[14] Seconde vie des batteries Li-ion, INERIS, 1^er/12/2020

[15] Batteries de 2^de vie, Global Sustainable Electricity Partnership

[16] Le Black Swan, premier bateau à passagers équipé de batteries de seconde vie et 100% électrique à Paris, Renault Group, 5/11/2019

[17] Rechargez vos véhicules et préservez votre réseau, Mob Energy

[18] Re-Factory : le site de Flins entre dans le cercle de l’économie circulaire, Renault Group

[19] Fast Electrical Characterizations of High-Energy Second Life Lithium-Ion Batteries for Embedded and Stationary Applications, MDPI

[20] L’équilibrage des batteries, Campus Auto’mobilités – vidéo

[21] [Dossier Mobilités] #2 – Les 5 leviers à mobiliser pour réussir la décarbonation des transports, Construction 21, 10/03/2021

PPour aller plus loin

• Le monde sans fin, miracle énergétique et dérive climatique, Christophe Blain et Jean-Marc Jancovici, Éditions DARGAUD
• La voiture électrique pour nous tirer d’affaire ?, Thierry Ziegler, 29/12/2021
• Autonomie des voitures électriques, quand le mieux devient l’ennemi du bien, The Conversation, Serge Pelissier, 1^er/11/2018
•  Peut-on recycler les batteries des véhicules électriques ? The Conversation, Serge Pelissier, 19/09/2021
• Réemploi, récup, réutilisation… Pourquoi ?, Réseau national des ressourceries
• The circulary gap report 2022, CGRi