La nature comme alliée : applications innovantes et perspectives

L’ère industrielle a marqué un tournant, au cours duquel l’homme a exploité à grande échelle des ressources naturelles par essence limitées, et provoqué la dérégulation de certains cycles naturels comme celui du climat.

Or l’existence même de l’homme dépend des 4 grands services écosystémiques offerts par la nature : l’approvisionnement en matières (eau, minerais…), les services de régulation (climat, cycle de l’eau, auto épuration de l’eau…), de soutien (formation des sols, cycles C,N ...) et les services culturels (bénéfices esthétiques, spirituels, …).La protection du vivant n’est donc pas une option – y compris en milieu urbain – mais plus que jamais une nécessité !

Au cœur des métiers de services à l’environnement qui sont les nôtres chez SUEZ, l’économie circulaire s’inspire précisément des cycles naturels pour économiser les ressources naturelles, et faire des déchets des uns des ressources pour d’autres. Voyons comment le vivant est, pour nos métiers, une source d’inspiration, en matière de gestion de l’eau, des déchets ou encore de traitement de l’air.

S’inspirer de l’ingéniosité de la nature pour la gestion du cycle de l’eau urbain

L’eau est le premier constituant de la matière vivante, un solvant quasi-universel, et donc matrice des réactions biochimiques.  A ce titre, elle est également un traceur des activités humaines.

Au niveau urbain, le cycle de l’eau est constitué de différentes étapes, du prélèvement d’eau brute dans les milieux naturels à la production d’eau potable, sa distribution, son utilisation pour des usages domestiques et industriels, puis la collecte et le traitement des eaux usées jusqu’à leur retour au milieu naturel. Au cours de ce processus, le traitement en station d’épuration repose sur des processus biologiques, en utilisant l’action de bactéries pour convertir les particules polluantes dissoutes en pollution solide. Avec deux effets : le rejet d’eau propre dans le milieu naturel, et la production d’une masse organique constituée de bactéries et de matières en suspension.

Toutefois ce procédé nécessite une consommation énergétique importante, liée notamment à la production de nitrate avant la formation d’azote gazeux. Nous avons développé une technologie innovante de traitement biologique permettant de réduire très fortement la consommation d’énergie par rapport à un traitement classique, et d’accroître la production de biogaz en favorisant le développement d’une bactérie capable de transformer les nitrites directement en azote gazeux en évitant la production de nitrates, le procédé Cleargreen.  

Autre exemple d’inspiration de la nature appliquée au cycle de l’eau : la méthanisation des boues d’épuration, qui consiste à utiliser les propriétés des bactéries anaérobies pour produire du biogaz, qui, une fois épuré en biométhane, est ensuite réinjecté dans le réseau de gaz naturel urbain.

Enfin, nous développons aussi des solutions bio-inspirées au niveau des points de rejet des eaux usées pour accélérer la reconquête de biodiversité marine. C’est l’objet du projet REFISH, actuellement en test dans un port de la rade de Marseille, qui consiste à installer des habitats artificiels inspirés des herbiers de posidonie marins pour favoriser le développement de jeunes poissons. Ce qui est bien le but du traitement des eaux usées.

 

                                                 

Adoptant une approche biomimétique, le projet REFISH vise à créer des habitats artificiels, qui installés sur des infrastructures portuaires tels des quais ou pontons, permettent le redéveloppement de la biodiversité. (c)Jérôme Meyer-Bisch                                                        

L’économie circulaire au cœur de la gestion des déchets

Dans la nature, la notion de déchet n’existe pas, chaque « déchet » produit par un organisme devient utile à un autre. C’est tout l’objet des logiques d’économie circulaire, comme celle mise en œuvre par la startup Nextalim, que nous soutenons. Basée à Poitiers, l’entreprise a développé un savoir-faire autour de l’élevage de mouches qui transforment des bio-déchets en protéines pour les secteurs de la nutrition animale et de la chimie verte. Une solution qui permet à la fois de lutter contre le gaspillage alimentaire en offrant une nouvelle filière de valorisation des déchets organiques, et de fournir une source de protéines alternatives. Dans un monde qui comptera 11 milliards d’habitants en 2100, l’enjeu est de taille ! Les farines d’insectes ainsi produites peuvent par exemple être utilisées en pisciculture – alors que la production d’1 kg de poisson d’élevage nécessite entre 2,5 et 5 kg de poissons sauvages, elles constituent une solution d’avenir, notamment pour lutter contre la surpêche.

Toujours dans cette logique d’économie circulaire, l’écologie industrielle vise à créer un échange de flux entre différents usages. A Bessières par exemple, près de Toulouse, nous récupérons la chaleur produite par la combustion des déchets ménagers pour chauffer des serres de tomates. A Narbonne, le Bioressource Lab, extension du CIRSEE qui ouvrira en 2020, développera des procédés pour extraire des molécules à haute valeur ajoutée issues de déchets organiques.

 

                                              

A Bessières, des serres de tomates sont chauffées grâce aux déchets traités par l’écopôle Econotre. (c)SUEZ/Mathieu Rondel

Enfin, la circularité commence dès la conception des produits, des emballages notamment.  Leur fonction de protection et transport de leur propre contenu rappelle celle des fruits pour les graines : à ce titre on peut les considérer comme une application du bio-mimétisme ! Mais les fruits, à la différence des emballages en aluminium, plastique… sont fabriqués et se dégradent à pression et température atmosphériques sans énergie fossile. Dans cette optique, l’écoconception des emballages pour faciliter leur recyclage est aujourd’hui un enjeu clé, sur lequel nous travaillons avec nos clients industriels.

Purifier l’air grâce au pouvoir des micro-algues combiné au principe de la photosynthèse

L’OMS estime que 91% de la population mondiale respire un air pollué. En France, ce sont 90% des Franciliens qui sont soumis à la pollution atmosphérique, et 65% d’entre eux considèrent la qualité de l’air comme la préoccupation environnementale la plus importante. Pour faire face à cet enjeu environnemental et de santé publique majeur, le vivant est là aussi une source d’inspiration pour les processus d’innovation. Ainsi avec la société Fermentalg, nous avons développé une solution qui s’appuie sur les propriétés des micro-algues pour purifier l’air. L’INERIS a pu certifier nos premiers essais réalisés sur des pollutions atmosphériques représentatifs de grandes métropoles mondiales : les taux d’abattement des particules fines sont de 66 à 99%, et ceux des oxydes d’azote de 76 à 97% selon les configurations.

 

 

Cet aperçu permet d’illustrer, avec quelques exemples concrets, la manière dont les nombreuses facultés du vivant nous inspirent pour mettre en œuvre l’économie circulaire en phases solides (les déchets), liquide (l’eau) et gazeuse (l’air). Au-delà, le processus même d’innovation, par son caractère collaboratif, s’inspire inévitablement des principes d’écologie. Enfin, ne réduisons pas le bio-mimétisme à une « bibliothèque » de principes physiques et chimiques ; la nature est avant tout une source d’émerveillement, la nature est magnifique, et cette beauté est, en elle-même, source de créativité et d’innovation !

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Cette tribune est issue d’une intervention à l’occasion du salon Biomim’expo qui s’est tenu à Paris en septembre 2019. 

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