Grégory Richa, directeur associé de la société de conseil OPEO détaille ce qu’est l’économie circulaire et Agnès Crépet, responsable de la longévité des logiciels chez Fairphone et porte-parole France, nous explique la circularité de son smartphone modulaire. Qu’est-ce que l’économie circulaire ? [1:00 - 15:18] Modèle économique le plus répandu, l’économie linéaire est basée sur une boucle d’extraction et un produit-déchet. L’économie circulaire vise à réduire la consommation de ressources (matière, eau, énergie), et se base sur trois grandes boucles de circularité : réduction, réparabilité et récupération. Le recyclage est un dernier recours. Fairphone est un exemple de circularité avec son smartphone modulaire et démontable. “Pour la fin de vie", il n'y a pas "que le recyclage mais également la réutilisation de certaines pièces” détaille Agnès Crépet. Ces smartphones intègrent en effet des métaux issus de recyclage. L’économie circulaire permet aux entreprises qui l'intègrent qui se distinguer. Les grandes changent leurs modes de consommation et les petites peuvent émerger rapidement. Restant compétitives sur les ressources, elles sont aussi plus résilientes et moins soumises aux variations des coûts de matières premières. Leur empreinte CO² est réduite grâce aux produits remanufacturés moins énergivores. La circularité favorise la création d’emplois locaux via une matière en circuit local.  Concevoir un produit circulaire [15:27 - 28:24] Les industries ont tendance à toujours fabriquer une nouvelle version d’un produit, entraînant souvent l'ajout de technologies, de fonctionnalités. Des produits toujours plus grands ou plus connectés, sont aussi fermés. Dans les smartphones par exemple, la batterie, l'écran sont collés et ne peuvent pas être remplacés lorsqu'ils ne fonctionnent plus. L'appareil entier n'est plus utilisable et doit être remplacé par un neuf ! Choisir des produits ouverts permet de pérenniser leur usage. Voilà un défi passionnant pour les ingénieurs ! Passer à l’économie circulaire [28:29 - 42:56] Intégrer la circularité ne doit pas attendre, recommande Grégory Richa : “quand on est un industriel dans un monde linéaire, on est voué à ne plus pouvoir opérer dans les 5 ans”. Revenir à des chaînes de valeurs locales, autonomes et résilientes est nécessaire. Les réglementations venir vont probablement aller dans ce sens. Un produit circulaire peut être réutilisé, un atout pour un industriel. Déjà existant, il est disponible plus rapidement qu'un neuf et vraisemblablement à un prix équivalent. De plus, l'industrie circulaire est attractive pour les employés et les clients, “on a envie de s’engager” affirme Grégory Richa. Références citées : - Haulotte, Valrhona, SEB, Décathlon, Renault Trucks, réseau ENVIE, Murfy, Saint-Gobain Glass, Tesla, Volvo, Backmarket. - Fairphone, Google Ara et Nokia 3310. - Et aussi iPhone, SpaceX, Vinted, Foxconn Ressources pour aller plus loin : Les livres : - Ecologie du smartphone de Laurence Allard, Alexandre Monin et Nicolas Nova - L’âge des low tech de Philippe Bihouix - La guerre des métaux rares et L’enfer du numérique de Guillaume Pitron - La machine est ton seigneur et ton maître de Jenny Chan et Yang Lizhi - Pivoter vers une industrie circulaire de Grégory Richa et Emmanuelle Ledoux - La théorie du donut de Kate Raworth - 20 000 ans ou la grande histoire de la nature de Stéphane Durand - Les limites à la croissance de Dennis Meadows, Donella Meadows et Jorgen Randers - L’événement anthropocène de Jean-Baptiste Fressoz et Christophe Bonneuil Le podcast : - Circular4good, un podcast de Grégory Richa et Aurélien Gohier Le site web : - Association SystExt avec l'ingénieure géologue minier Aurore Stéphant Cogitons Sciences est un podcast produit par Techniques de l’Ingénieur. Cet épisode a été réalisé par Séverine Fontaine, en collaboration avec Marie-Caroline Loriquet. Le générique a été réalisé par Pierre Ginon et le visuel du podcast a été créé par Camille Van Belle.

Stéphane Le Pochat, directeur R&D du cabinet de conseil EVEA, s'entretient avec nous sur l’écoconception et sur l’analyse de cycle de vie (ACV). Cette approche offre une photographie environnementale globale d'un produit ou d'un service, afin d'améliorer les impacts liés à chaque étape de sa vie.   L’écoconception et l’analyse de cycle de vie [00:58 - 5:04] L’écoconception d'un produit ou d'un service prend en compte la dimension environnementale de sa fabrication et de son industrialisation afin de réduire son empreinte carbone. Pour cela, l'ACV est un outil privilégié. Cette technique de modélisation intègre en effet la totalité des impacts environnementaux d’un produit, de sa création à sa fin de vie. Elle permet d’améliorer chacune des étapes, par exemple sa fabrication. Des indicateurs environnementaux interviennent, mais aussi la santé humaine ou les ressources. Les différents types d'ACV [05:11 - 7:25] L'attributionnelle est l'ACV la plus courante, et porte sur le produit. La conséquentielle analyse les conséquences d’une décision sur l’ensemble de l’économie, comme les scénarios énergétiques à l'horizon 2050, par exemple. L'organisationnelle repose sur la production d’une entreprise en intégrant les gammes de produits. “L'analyse de cycle de vie sociale évalue les impacts sociaux et sociétaux d’un produit sur le marché. Elle plaît à l’industrie car elle s’intègre bien dans sa politique RSE”, complète notre invité. Une photographie environnementale [07:28 - 10:53] Outil d’aide à la décision, l'AVC permet d’obtenir une photographie environnementale détaillée d’un produit. Celle-ci permet d’identifier les facteurs et les origines des impacts environnementaux. “On peut penser des pistes d’amélioration”, poursuit notre invité.  Promue par des directives [10:52 - 13:29] Les premières ACV remontent aux années 1990, poussées par des directives françaises et européennes d’écoconception. Vers 2007, un processus d’affichage environnemental a émergé, embarquant tous les secteurs industriels dans le calcul d’empreinte. Dans des projets de recherche ANR par exemple, “il est obligatoire de réaliser une ACV pour les évaluer” ajoute notre invité. Quelques faiblesses [13:32 - 24:58] Crayon, satellite ou modèle économique, tout est modélisable en théorie. Stéphane Le Pochat tempère : “la modélisation repose sur l’acquisition de données” souvent confidentielles ou coûteuses à obtenir. “Une ACV de qualité peut s’élever à une dizaine de milliers d’euros", détaille-t-il. Cela peut paraître élevé, mais en comparaison plus faible qu'un budget communication. Pour Stéphane Le Pochat, l’analyse de cycle de vie est fiable s’il s’agit de comparer deux produits dans le cadre d’une prise de décision pour la reconception. Elle l'est moins pour déterminer les vrais impacts environnementaux, car “ce n’est pas l’objectif de l’ACV” précise l’expert. “Elle traite d’impacts environnementaux potentiels. Ce sont des indicateurs, qui ne reflètent pas la réalité.” La recherche avance pour rendre toujours plus robustes les méthodes de calcul. Deux axes sont en cours d'étude : le temps et l’espace dans le calcul d’impacts environnementaux. Le niveau de pollution par exemple, se considère à tel moment et dans tel milieu. L’ACV est largement utilisée dans les industries, en interne dans de petites équipes, ou confiée à des cabinets de conseil. Références citées : - Le bilan carbone Scope 3 - Philips et Peugeot Citroën, précurseurs de l'ACV  Ressources pour aller plus loin : - "Il y aura l’âge des choses légères", sous la direction de Thierry Kazazian - "Small is beautiful", d’Ernst Friedrich Schumacher - "Cradle to cradle" (“du berceau au berceau”) de Michael Braungart et William McDonough Cogitons Sciences est un podcast produit par Techniques de l’Ingénieur. Cet épisode a été réalisé par Séverine Fontaine, en collaboration avec Marie-Caroline Loriquet. Le générique a été réalisé par Pierre Ginon et le visuel du podcast a été créé par Camille Van Belle. 

Pour répondre aux enjeux climatiques, les industries doivent devenir sobres. Mais qu’est-ce que cela signifie exactement ? Nous avons posé la question à nos invités Sarah Thiriot, sociologue à l’Ademe et Sam Allier, chargé de projet au Shift Project. Voici leurs réponses.  Qu’est-ce que la sobriété ? [1:45 - 8:43] La sobriété, selon l’Ademe, est une approche qui consiste à se questionner sur ses besoins et à les satisfaire en limitant leur impact sur leur environnement. Cette sobriété engendre ainsi un changement de mode de production et de consommation. Du côté des industries, la “sobriété énergétique” consiste à rendre plus efficiente la production, en clair, moins énergivore. Mais pour Sarah Thiriot, l’efficience à elle seule ne suffira pas à faire face aux défis environnementaux. “La sobriété énergétique permet en partie de respecter les accords sur la décarbonation mais également de faire face à des contraintes physiques d’approvisionnement” explique Sam Allier. La neutralité carbone [8:51 - 14:36] Plusieurs chemins peuvent mener à la neutralité carbone. L’Ademe en propose quatre, construits sur les scénarios du GIEC et adaptés à la France. Ces quatre scénarios enclenchent plus ou moins les leviers de sobriété, d’efficacité et de décarbonation. Avec ces scénarios, “nous montrons que différents champs des possibles sont atteignables à long terme pour atteindre la neutralité carbone en 2050 (...) en offrant des visions contrastées sur le contexte économique, le déploiement dans les territoires ainsi que sur les modes de gouvernance” explique Sarah Thiriot. Décarboner l’industrie française sans la saborder [14:39 - 22:33] Le Shift Project part du constat que “l’industrie représente 20 % des émissions de gaz à effet de serre, dont 75 % par l’industrie lourde” déclare Sam Allier. Pour la décarboner, “un levier est de continuer d’améliorer les procédés" et un autre "de développer les ruptures technologiques". “La sobriété ne va pas s’appliquer de la même façon à tous les secteurs” affirme Sarah Thiriot. Des activités trop polluantes devront cesser, d’autres devront s'adapter et des infrastructures transformées. Et de nouveaux secteurs naîtront. Et l’ingénieur ? [22:42 - 26:08] L’ingénieur peut être acteur de la transformation des secteurs industriels. Il peut faire preuve de sobriété en refusant de travailler pour certains secteurs, propose Sam Allier. Ses compétences pourraient orienter le système vers une direction compatible aux enjeux écologiques. “C’est la désertion que l’on commence à observer et qui constitue un nouveau rapport de force avec les industriels qui n’ont pas de plan ambitieux pour la planète” indique l’expert. Dans des secteurs passion mais polluants, les ingénieurs peuvent se questionner sur la réorientation des activités ou en travaillant sur les ruptures technologiques. Quid du progrès technique ? [26:15 - 29:25] La sobriété signerait-elle le glas du progrès technique ? Sarah Thiriot observe cet “imaginaire un peu apocalyptique” derrière cette thèse. Il ne s’agit pas de bannir le progrès technique ou l’innovation, poursuit-elle. Les développements techniques seront d’une nature différente, en fonction des choix industriels, économiques mais également de société. "Moins mais mieux", conclue-t-elle. Ressources pour aller plus loin : Le sixième rapport du GIEC, publié en novembre 2022 Le Rapport Transition(s) 2050 : Quatre scénarios pour atteindre la neutralité carbone en 2050 Le rapport du Shift Project : Décarboner l’industrie sans la saborder Le sociologue Antoine Bouzin : “Crise écologique : ces élèves ingénieurs qui veulent transformer leur métier” AgroParisTech : quand de futurs ingénieurs racontent leur “conversion écologique”    Cogitons Sciences est un podcast produit par Techniques de l’Ingénieur. Cet épisode a été réalisé par Séverine Fontaine, en collaboration avec Marie-Caroline Loriquet. Le générique a été réalisé par Pierre Ginon et le visuel du podcast a été créé par Camille Van Belle. 

Qu’entend-on par fatigue lorsqu’il s’agit d’un matériau ? Comment explique-t-on ce processus ? Quels secteurs sont particulièrement concernés ?   Notre invitée Isabel Huther, Responsable Projets Fatigue au Cetim, le Centre technique des industries mécaniques, nous apporte son éclairage sur cette étape de la vie des matériaux.   Chargements et rupture [1:06 – 6:11] Notre invitée explique que la fatigue est un processus d’endommagement des matériaux sous des sollicitations cycliques. Leurs niveaux varient au fil du temps, ainsi que leur amplitude. Sous ces chargements cycliques et appliqués à la même zone, le matériau s’endommage dans cette zone. Une fissure s’amorce et se propage jusqu’à la rupture brutale de la pièce. Une pièce cassée présente un plan de rupture, aussi appelé faciès de rupture. Cette pièce sollicitée en fatigue présente deux zones distinctes. Isabel Huther nous fait part des différences entre les plans  de rupture, selon que le matériau dont la pièce est constituée. Les plans de rupture en fatigue sont toujours perpendiculaires au chargement. Donc sur une pièce cassée en service et qui a subi des sollicitations en fatigue, le plan de fissuration indique quel chargement a induit la rupture. Conception des pièces et durées de vie prédéfinies [6:11 – 12:17] Les ruptures en fatigue interviennent souvent dans des zones de concentration de contraintes. Isabel Huther nous éclaire sur ces zones, caractérisées par des discontinuités géométriques, comme des angles droits, par exemple. Elle recommande de les éviter au moment du dimensionnement ou de la conception de pièce. Tous les matériaux métalliques ou composites peuvent se fissurer sous des chargements cycliques. En fatigue, les matériaux se distinguent par leur qualité. Le moins le matériau a de défauts, meilleure est sa tenue en fatigue. Il risque donc moins la fissuration. Notre invitée évoque les secteurs concernés par les phénomènes de fatigue. Les pièces et structures sont conçues au plus juste, entraînant le risque de problèmes de fissuration par fatigue. Par exemple, le poids des avions est diminué pour qu’ils consomment moins. Les pièces sont dimensionnées vis-à-vis de leur tenue à la fatigue pour s’assurer qu’elles ne cassent pas avant les durées de vie prédéfinies. Réduire le processus de fatigue ? [12:34 – 19:10] La détermination de la résistance à la fatigue est expérimentale. Les données disponibles sont issues d’essais de fatigue réalisés sur des éprouvettes, fabriquées dans les matériaux caractérisés. A partir des valeurs relevées lors des essais, on peut estimer, pour une durée de vie donnée, la résistance en fatigue recherchée. Pour minimiser les risques de fissuration par fatigue, il est nécessaire de connaître les performances du matériau en fatigue dans l’environnement d’utilisation. Il faut aussi connaître le type de chargement, ainsi que les niveaux de chargement. Ressources pour aller plus loin :  Sur le site Techniques de l’Ingénieur. Les articles de ressources documentaires : - généralités sur la fatigue, - calcul des pièces, - réalisation des essais de fatigue. - Le webinar gratuit Découverte de la fatigue des matériaux avec Robin Hauteville. Les recueils Cetim performance, « collection fatigue » : - Les généralités en fatigue, - Influence des paramètres en fatigue, - calcul des pièces, - Analyse des résultats d’essais de fatigue, - Recueil sur la tenue en fatigue des assemblages soudés. L'ouvrage La fatigue des matériaux et des structures 1 : Introduction, endurance, amorçage et propagation des fissures, fatigue oligocyclique et gigacyclique sous la direction de Claude Bathias et André Pineau, éditions Hermès Lavoisier.  Cogitons Sciences est un podcast produit par Techniques de l’Ingénieur. Cet épisode a été réalisé par Marie-Caroline Loriquet, en collaboration avec Intissar El Hajj Mohamed. Le générique a été réalisé par Pierre Ginon et le visuel du podcast a été créé par Camille Van Belle. 

Comment faire un choix de matériau pertinent et selon quels critères ? Pour quelle application ? Sur quelle méthode de sélection peut-on s’appuyer ? Ces questions ont été posées à Bruno Chenal, président de la SF2M, la Société Française de Métallurgie et de Matériaux.  La carte d'identité du matériau [6:00 - 16:07] Le nombre de matériaux augmente et leur choix est de plus en plus complexe. « De nouveaux matériaux permettent un nouvel usage et améliorent les performances d’un produit. L’aluminium et ses alliages, liés à l’histoire de l’aéronautique, ont permis des avions plus rapides, de plus grande capacité, plus légers. » Le choix d’un matériau pour une application donnée se base sur ses propriétés, son procédé d’élaboration et de fabrication, et son design. « C’est ce que définit le cahier de charges. » Bruno Chenal distingue « les propriétés intrinsèques, qui définissent la carte d’identité du matériau », d'un côté et de l’autre, « ses propriétés extrinsèques qui interviennent lors de sa sélection finale : son prix, son impact environnemental, sa disponibilité, l’aspect santé-sécurité. » Évolutions du cadre de vélo [16:20 – 20:26] Ce passionné de cyclisme illustre son propos avec un cadre de vélo. « Les propriétés attendues sont la rigidité, l’élasticité, le dynamisme, le poids, la durabilité, mais aussi le prix et le fait de pouvoir le fabriquer en série ». Les cadres de vélo ont longtemps été en acier. Ils ont été allégés, grâce aux alliages d’acier, et à des tubes amincis. L’aluminium est trois fois plus léger que l’acier, plus cher et moins résistant. Le diamètre des tubes a été augmenté pour les renforcer. Les composites à fibres de carbone offrent des cadres plus légers. Plus cher, le titane allie une faible densité aux caractéristiques élevées de l’acier. Enfin, les composites permettent des formes d’ailes d’avion, pour un aérodynamisme amélioré. Différents compromis conduisent à différents choix. Sélectionner... [20:35 – 24:07] Bruno Chenal propose de s’appuyer sur « une méthode rationnelle de choix qui permet de faire le choix optimal d’un matériau », mise au point par le professeur Michael Ashby. Dans les diagrammes d’Ashby, une propriété donnée est représentée et les matériaux sont positionnés, chacun dans des domaines. Elle permet de restreindre les choix des matériaux, pour arriver à une seule solution. ...Et fabriquer ! [24:16 – 30:38] Reste la question de la fabrication du matériau et du produit. « La fabrication additive donne accès à des géométries impossibles à produire par usinage. Le fait de pouvoir produire ces pièces en une seule fois avec un seul matériau ouvre de nouvelles perspectives. De nouveaux matériaux, mieux adaptés, peuvent être développés. ». Bruno Chenal recommande l’approche la plus ouverte possible. Un choix est un compromis.  Références citées :   Laboratoires Bell Labs Les professeurs Michael Ashby, de l’Université de Cambridge, et Yves Bréchet, de l’Université de Grenoble Les diagrammes d’AshbyLogiciel Granta Design d’Ansys « Une industrie accro aux minerais de conflit », épisode #2 podcast Cogitons Sciences sur les matériaux   Ressources pour aller plus loin : - Livres de Michael Ashby : « Choix des matériaux en conception mécanique », Dunot, 2012 « Matériaux et environnement : choix écoresponsable en conception », Dunot - De Michael Ashby et Yves Bréchet : « Sélection des matériaux et procédés de mise en œuvre », 2001. - Choix et usage des matériaux, article de ressources documentaires de Techniques de l’Ingénieur corédigé par Yves Bréchet, Michael Ashby, Michel Dupeux et François Loucher. Réalisation : Marie-Caroline Loriquet (en collaboration avec Intissar El Hajj Mohamed) Générique : Pierre Ginon Visuel : Camille Van Belle Cogitons Sciences est un podcast de Techniques de l'Ingénieur