Comment le secteur du génie adopte-t-il le principe du « Zéro Net » ?

L'homme est un ingénieur par nature. Les preuves archéologiques montrent comment les premiers humains manipulaient leur environnement pour améliorer leur vie, en aménageant des abris, de la chaleur, des sources de nourriture fiables et une protection contre les prédateurs. De même, les peintures rupestres et les bijoux primitifs suggèrent une volonté d'utiliser les ressources naturelles pour satisfaire des besoins supérieurs tels que la communication et l'expression du soi.

Dans le monde d'aujourd'hui, la nature humaine n'a probablement que peu changé. Par contre, nos exigences, et les outils à notre disposition pour les satisfaire, ont énormément changé. À tel point que nous pouvons constater que les résultats de notre travail sur la planète peuvent causer des dommages irréparables s'il n'est pas contrôlé. L'un des nombreux effets du travail humain est le réchauffement de notre planète, que nous devons désormais limiter si nous voulons éviter des conséquences redoutables.

L'accord de Paris de 2015 des Nations unies exprime un consensus mondial pour limiter l'augmentation future de la température à 1,5-2,0°C d'ici 2050 par rapport aux niveaux préindustriels, visant à atteindre un monde climatiquement neutre d'ici le milieu du siècle.

L'augmentation de la température mondiale est liée à l'augmentation des gaz à effet de serre (GES), principalement le dioxyde de carbone, dans l'atmosphère. Pour atteindre l'objectif des Nations unies, nous devons tous nous efforcer de minimiser toute augmentation des GES dans l'atmosphère et, idéalement, de les stabiliser ou de les réduire. C'est la raison d'être du concept de « Zéro Net ». Mais qu'est-ce que cela signifie réellement et comment pouvons-nous l'atteindre ? Plus précisément, comment les ingénieurs peuvent-ils y contribuer ?

Une réalité aussi certaine que le changement climatique est notre désir d'exploiter l'énergie et les ressources dont nous disposons pour mener une vie plus sûre, plus saine, plus longue et plus satisfaisante ; c'est une compulsion innée qui nous anime tous.

Que veut dire Zéro Net ?

Commençons par comprendre l'objectif que nous nous efforçons d'atteindre. Selon l'Oxford Net Zero Group, « atteindre le zéro net signifie réduire les émissions de gaz à effet de serre et/ou faire en sorte que les émissions en cours soient compensées par des suppressions ». Et « le ‘net’ dans zéro net est important car il sera très difficile de réduire toutes les émissions à zéro dans les délais requis. Outre des réductions profondes et généralisées des émissions, nous devrons probablement intensifier les absorptions. »

En tant qu'ingénieurs, nous pouvons influer sur la réduction des émissions de diverses manières, notamment par la conception des produits et le choix des fournisseurs. Il est plus difficile d'agir sur le captage ou l'élimination du carbone.

Zéro net du à la conception

En ce qui concerne la conception des produits, les ingénieurs peuvent apporter leur contribution en créant de nouveaux produits qui aident les utilisateurs finaux à atteindre le niveau zéro net. Les équipements pour les bâtiments intelligents en sont un exemple. On sait que l'adoption est faible, en particulier dans le secteur résidentiel. Plusieurs raisons ont été identifiées, notamment le coût, le manque de souplesse des systèmes existants et la faible compréhension des nouvelles technologies par les installateurs. Les fournisseurs de technologies pourraient aider à surmonter ce genre de problèmes, notamment en améliorant la formation des installateurs : il pourrait s'agir d'une chose aussi simple que l'organisation d'ateliers ou le développement d'une communauté d'aide technique en ligne. Le secteur des produits de construction intelligents n'est qu'un exemple parmi d'autres. Sur presque tous les marchés, aider les utilisateurs à comprendre et à appliquer les innovations en matière de produits économes en énergie peut être aussi important que la création du produit lui-même.

D'autre part, les consommateurs pourraient être encouragés à prendre des engagements financiers importants –comme l'installation d'un éclairage et d'un chauffage intelligents– s'ils savaient qu'ils peuvent répartir leur investissement sur une plus longue période sans craindre que la gamme de produits qu'ils ont choisie devienne obsolète avant d'avoir terminé. Certains fabricants de semi-conducteurs garantissent la longévité de certains produits jusqu'à une date précise dans le futur. Si les fabricants de produits pouvaient fournir des garanties similaires sur les marchés de consommation, cela trancherait avec les approches habituelles qui consacrent l'obsolescence rapide. D'autre part, cela pourrait contribuer à établir des relations plus solides et plus durables avec les partenaires et les consommateurs.

Des ingénieurs très clairvoyants ou dotés d'une pensée latérale pourraient être en mesure de proposer des inventions totalement nouvelles qui changeraient le comportement des gens ou populariseraient des activités respectueuses de l'énergie et de l'environnement. De nouvelles technologies sont disponibles en permanence, qui rendent possible ce qui était impossible auparavant. Les batteries hautes performances compactes et abordables qui permettent de nouvelles solutions d'e-mobilité en sont un exemple. Il existe également des modules de capteurs IoT sans fil, petits et faciles à utiliser, qui peuvent être utilisés tels quels pour construire des dispositifs de surveillance destinés à donner l'alerte si les lumières ou le chauffage sont restés allumés dans un endroit sans surveillance, comme une dépendance. Nous n'avons pas à laisser cela aux fabricants de compteurs intelligents.

Il est également possible d'améliorer la conception des équipements existants pour réduire leur consommation d'énergie pendant leur fonctionnement. Les circuits intégrés de dernière génération consomment presque toujours moins d'énergie que leurs prédécesseurs, grâce à une technologie de traitement plus moderne et à des améliorations de conception permettant d'économiser de l'énergie, comme des modes de consommation réduite supplémentaires que les utilisateurs peuvent exploiter par le biais de logiciels. Les circuits de conversion d'énergie peuvent être améliorés en utilisant des topologies plus efficaces, des principes d'alimentation numérique et des semiconducteurs à large bande interdite.

En outre, vous pouvez prendre en compte les émissions de carbone associées à chaque composant et sous-ensemble de la nomenclature : pourriez-vous modifier la conception de pièces telles que le boîtier afin d'utiliser des matériaux recyclés ou un matériau équivalent produit par des procédés à faible émission de carbone ? L'impact de l'emballage et de l'expédition doit également être pris en compte, ainsi que les engagements « zéro net » des fournisseurs que vous avez choisis. Pour effectuer un audit précis des fournisseurs, il faut effectuer des recherches minutieuses et obtenir leur soutien. En fin de compte, vous obtiendrez une impression des émissions de carbone globales associées à votre produit, ou de son carbone incorporé.

Le carbone incorporé est déjà largement débattu dans le secteur du bâtiment, comme moyen d'évaluer la durabilité de la conception et des matériaux de construction. Des voix s'élèvent pour réclamer un étiquetage universel du carbone incorporé, afin de couvrir tous les types de produits. Il existe cependant déjà des systèmes d'étiquetage du carbone, et les informations publiées par des entreprises comme Apple peuvent non seulement servir d'inspiration, mais aussi donner un aperçu des attentes auxquelles toutes les entreprises de haute technologie pourraient être confrontées à l'avenir.

Plus intelligent. Ou moins ?

Avec l'infusion de l'IA dans les systèmes intégrés et même dans de petits composants comme les capteurs inertiels, il devient possible de construire des appareils offrant des fonctionnalités complexes pour une fraction du coût et de la consommation d'énergie des systèmes antérieurs basés sur un traitement conventionnel. Les systèmes d'apprentissage automatique peuvent contribuer à la décarbonisation en aidant à éviter le gaspillage d'énergie : éclairage et chauffage intelligents qui peuvent s'adapter de manière autonome aux patrons d'utilisation des occupants, capteurs et systèmes d'inspection qui peuvent aider à réduire les déchets de fabrication.

Plus généralement, en introduisant l'IA dans des systèmes informatiques périphériques et intégrés à faible puissance pour des tâches telles que l'inspection optique, la reconnaissance biométrique et la classification des objets, on économise les émissions de carbone associées à l'exécution de grands algorithmes d'IA dans le nuage.

D'un autre côté, devrions-nous envisager de rendre certaines « choses » moins intelligentes ? Il est courant que les concepteurs bourrent les produits de consommation de technologies pour maximiser l'attrait commercial : fonctions électriques, lumières, écran couleur haute résolution avec graphiques animés, connectivité des smartphones. Les acheteurs plus soucieux de l'environnement pourraient voir des avantages dans les produits qui offrent des fonctionnalités réduites (mais plus ciblées), et qui peuvent donc fonctionner avec une batterie plus petite, voire uniquement avec de l'énergie récupérée, et –avec moins, et non plus, de circuits internes– générer un minimum de déchets électriques.

Alors que les préoccupations environnementales ne cessent de croître et que l'attention se porte sur tout ce que nous faisons et sur tout ce que nous possédons et utilisons, tous les ingénieurs peuvent s'attendre à ce que les clients posent des questions plus nombreuses et plus approfondies sur l'impact carbone des produits qu'ils achètent. Et ils attendront des réponses crédibles.

En tant qu'ingénieurs, nous devons nous tenir au courant des attentes du marché et connaître les derniers systèmes d'étiquetage et les dernières méthodologies d'évaluation de l'empreinte carbone des produits et des services que nous proposons. C'est aussi important que de se tenir au courant des normes techniques applicables.

Les opinions sur les impacts environnementaux des produits que nous mettons sur le marché ne manquent pas, même si toutes ne sont pas favorables à l'industrie et au commerce. Nous pouvons nous tourner vers des organismes réputés tels que le Forum économique mondial pour obtenir des commentaires fiables sur la fabrication durable.

Suppression du carbone

En ce qui concerne l'élimination des gaz à effet de serre, le captage du carbone peut permettre de réaliser 14 % de la réduction de CO2 nécessaire d'ici à 2050, selon le Centre américain pour les solutions climatiques et énergétiques. Cependant, de nombreux projets de captage et de stockage du carbone (CSC) sont associés au traitement et à la production de gaz à grande échelle, ainsi qu'à la récupération du pétrole. Certains ingénieurs peuvent évidemment être directement impliqués dans le développement de la technologie CSC, ou dans la mise en service ou l'installation d'équipements dans les usines. Sinon, il est possible d'utiliser des produits fabriqués à partir de carbone capturé dans nos propres conceptions. Si une grande partie du carbone capturé est destinée à être stockée de façon permanente dans des formations géologiques profondes, une partie est réutilisée dans des produits tels que les matériaux de construction.

D'autres approches d'élimination du carbone comprennent la conservation et la reforestation. Vous pouvez vous engager dans des programmes réputés, que ce soit au niveau local, national ou international. Si le soutien financier est évident et toujours nécessaire, vous pouvez également envisager de fournir des équipements ou des services tels que des équipements de communication, de navigation/surveillance, d'éclairage du site ou de sécurité, ou encore de vous porter volontaire pour participer aux activités.

Conclusion

Il est essentiel de parvenir à des émissions zéro net de carbone si nous voulons limiter l'augmentation de la température mondiale comme l'exige l'accord de Paris sur le changement climatique. Chacun peut jouer un rôle, y compris les ingénieurs. Lors de la création d'un produit, de nombreux aspects peuvent influer sur son impact sur les émissions de CO2, notamment la conception du matériel et des logiciels, le choix des composants et des fournisseurs, et les processus de fabrication. Les attentes des consommateurs vont certainement s'intensifier, et les concepteurs de produits doivent devenir des experts dans des domaines tels que l'évaluation du carbone.

La réduction des émissions est l'un des éléments de l'équation « Zéro Net ». L'élimination du carbone de l'atmosphère en est l'autre et permet diverses approches, notamment le soutien d'initiatives visant à préserver et à restaurer les écosystèmes naturels.