La seconde vie des métaux — Pourquoi l’économie circulaire a besoin de plus que du recyclage

Nous vivons sur une planète aux ressources limitées — mais nous fonctionnons économiquement comme si ses ressources étaient illimitées. Nous extrayons, transformons et utilisons des matières premières, puis, finalement, nous les éliminons. Ce principe linéaire a porté notre prospérité pendant des décennies. Mais il n’est pas viable pour l’avenir. Nous devons repenser les choses, en reprenant les mots de l’animateur culte américain Fred Rogers : « Quand on pense être à la fin de quelque chose, on se trouve souvent au début d’autre chose. »

Cela vaut particulièrement pour les métaux. L’aluminium, le magnésium ou le titane se trouvent dans les avions et les voitures, dans les bâtiments, la technologie médicale et de nombreux autres produits du quotidien. Dans le même temps, leur extraction et leur production sont énergivores et impliquent des atteintes à l’environnement. En Europe, nous dépendons en outre de chaînes d’approvisionnement internationales pour de nombreuses matières premières métalliques et leur transformation. Ces dernières années, au plus tard, ont montré que cette dépendance n’est pas seulement une question économique, mais aussi un risque stratégique.

D’où la conclusion : nous devons mieux utiliser les matières premières dont nous disposons.

De la consommation au cycle

L’économie circulaire est souvent assimilée au recyclage. Mais le recyclage n’est en réalité que la dernière étape d’une idée bien plus vaste : un produit devrait être utilisé, réparé, réutilisé ou réaffecté à un nouvel usage aussi longtemps que possible. Ce n’est que lorsque cela n’est plus possible que ses matériaux devraient être récupérés de manière à donner naissance à de nouveaux produits.

« Réduire, réutiliser et recycler » vont donc de pair. Dès la conception d’un produit, nous devons déjà réfléchir à la manière dont il pourra ensuite être décomposé en ses éléments constitutifs et à la façon dont les matériaux pourront trouver un nouvel usage.

Pour les métaux, cela en vaut particulièrement la peine. L’aluminium, par exemple, peut être recyclé avec une fraction — 5 % — seulement de l’énergie nécessaire à sa production initiale. Cela signifie que l’aluminium réutilisé permet d’économiser non seulement des matières premières primaires, mais aussi de l’énergie — et donc du CO₂.

Cela ressemble à une solution simple. Mais ce n’en est pas une.

Un métal a une histoire

Un composant se transforme tout au long de sa vie. Il est chauffé et refroidi, soumis à des contraintes mécaniques. Exposé à l’humidité, au sel ou à d’autres influences environnementales. Il se corrode et vieillit. Lors du recyclage, différents alliages et impuretés se retrouvent souvent mélangés.

Le matériau qui revient à la fin de sa vie n’est donc pas le même matériau qu’au départ.

C’est précisément là que commence une tâche centrale de la recherche moderne sur les matériaux. Nous devons non seulement savoir de quel matériau il s’agit. Nous devons comprendre ce qu’il a vécu, quelles propriétés il possède aujourd’hui et à quelle nouvelle application il se prête.

Au Helmholtz-Zentrum Hereon, nous nous consacrons intensément à ces questions. Nous étudions par exemple des métaux légers tels que le magnésium ainsi que le titane, nous étudions les processus de corrosion et de dégradation, et nous développons des méthodes permettant de comprendre les transformations des matériaux au cours de leur utilisation. Les méthodes modernes de caractérisation permettent de plus en plus un regard approfondi sur leurs structures.

Nous travaillons à la réutilisation du magnésium pour la mobilité de demain. Le magnésium est le plus léger de tous les métaux de construction — environ trois fois plus léger que l’acier. L’avantage immense réside donc dans le gain de poids associé à une résistance élevée, ce qui permet d’économiser de l’énergie, c’est-à-dire du carburant, notamment dans la construction automobile et aéronautique.

Autres exemples concrets : nos chercheurs spécialisés dans l’hydrogène utilisent des déchets métalliques pour y stocker efficacement ce vecteur énergétique. Ils ont besoin d’une pression bien moindre et de températures plus modérées que les réservoirs classiques. Sur notre site de Teltow, nous avons mis au point une « encre » recyclable à base de lignine, un sous-produit du bois, destinée à l’impression 3D. Les objets imprimés peuvent être dissous par simple contact avec l’eau, puis recyclés.

L’objectif n’est pas de réutiliser chaque matériau pour le même usage, à tout prix. Ce qui compte, c’est plutôt de trouver, dans chaque cas, l’usage suivant le plus judicieux.

Le parcours de vie numérique d’un matériau

C’est ici que la numérisation ouvre de nouvelles possibilités. Imaginons qu’un matériau dispose d’un parcours de vie numérique, une sorte de passeport. C’est exactement ce sur quoi nous travaillons au Hereon.

À partir de valeurs de mesure individuelles se construit une histoire du matériau. Bien entendu, chacun devine à ce stade que la puissance de calcul entre en jeu. Des espaces de données pourraient rendre les informations disponibles tout au long des chaînes de valeur. Des capteurs et des procédés automatisés pourraient identifier et trier les matériaux. L’intelligence artificielle peut rassembler de grandes quantités de données relatives aux matériaux, aux procédés et à l’utilisation, et en tirer des prévisions sur les propriétés restantes.

La question ne serait alors plus simplement : pouvons-nous recycler ce métal ? Mais plutôt : quel est le meilleur usage suivant pour ce matériau ? C’est une différence de taille : car une économie circulaire qui fonctionne a besoin non seulement de flux de matières, mais aussi de connaissances à leur sujet.

La dépendance peut devenir compétence

L’économie circulaire acquiert ainsi une dimension supplémentaire. L’Europe dispose peut-être de peu de ressources minérales, mais elle possède en revanche une infrastructure industrielle, d’importants stocks de matériaux, ainsi qu’une compétence scientifique et technologique considérable.

Nos villes, nos véhicules, nos machines et nos infrastructures constituent donc également des gisements de matières premières. La question est de savoir si nous sommes capables de récupérer les matériaux qu’ils contiennent à un niveau de qualité élevé et de les réutiliser.

Plus que du recyclage

Une économie circulaire est plus exigeante que notre ancien modèle linéaire. Les produits doivent être conçus différemment, les flux de matières documentés, les données rendues accessibles au-delà des frontières des entreprises, et les matériaux secondaires caractérisés de manière fiable. Pour cela, nous avons besoin de nouvelles technologies, de nouvelles normes et de nouveaux modèles économiques — nous devons repenser les chaînes de valeur et développer une souveraineté technologique.

Cet effort en vaut la peine ! Car sur une planète aux ressources limitées, un système économique qui dépend en permanence de nouvelles ressources primaires se met lui-même en difficulté. De plus, il ne reflète pas les coûts réels de l’extraction des matières premières pour le climat, l’environnement et les populations.

Les métaux présentent un avantage décisif : nous pouvons leur insuffler une seconde vie. Et une troisième, et bien d’autres encore. Peut-être devrions-nous donc, à l’avenir, parler moins de déchets et davantage du prochain usage d’un matériau — du bouchon de bouteille jusqu’au fuselage d’avion. La recherche sur les matériaux, la numérisation et l’intelligence artificielle peuvent précisément rendre cela possible.

Une vie aussi longue que possible, et un nouveau départ. Qui ne le souhaiterait pas ?