Concevoir Pour l'économie Circulaire

Que faire d'un grille-pain dont on n'a plus besoin ? Jusqu'à récemment, personne ne se posait cette question avant que le grille-pain ne soit prêt à être jeté. Aujourd'hui, les défenseurs de l'économie circulaire suggèrent que le meilleur moment pour aborder les questions de fin de vie est lors de la conception d'un produit. C'est à ce moment-là qu'il présente le plus grand potentiel de circularité. Si les concepteurs de votre grille-pain l'avaient envisagé non pas comme un appareil jetable, mais comme un produit de valeur à préserver, vos options seraient considérablement élargies.

C'est précisément ce qu'ont fait les designers de l'agence londonienne Agency of Design (AoD). Dans le cadre d'un projet visant à « analyser la fin de vie des produits électriques et à concevoir des solutions alternatives pour optimiser les matériaux qui les composent », l'équipe de design d'AoD a relevé le défi de repenser le simple grille-pain. Ils ont imaginé trois approches différentes, chacune « incarnant une stratégie différente pour concevoir la circularité dès le départ », explique l'entreprise.

Concevoir pour la longévité

AoD a commencé par s'attaquer à l'obsolescence programmée qui a dominé la conception des produits pendant si longtemps. Sachant que l'aluminium se recycle « sans perdre ses propriétés » et qu'il conservera probablement sa valeur pour les recycleurs pendant un certain temps, l'équipe de conception a travaillé à la fabrication de chaque pièce du premier grille-pain, baptisé Optimist, en aluminium, « en partant d'un contenu 100 % recyclé et en sachant qu'il peut être recyclé à l'infini pour d'autres produits en fin de vie ».

Pour maximiser la longévité du produit, les concepteurs d'AoD ont recherché une conception « si simple qu'elle ne risquait aucune casse ». L'Optimist comportait très peu de pièces mobiles et des éléments chauffants – les composants les plus éphémères d'un grille-pain – faciles à retirer et à remplacer.

L'équipe de conception a également tenu compte de la valeur perçue du grille-pain par ses propriétaires, qui apprécieraient sa longévité. Le grille-pain a été doté d'une « surface rugueuse, lui permettant de vieillir avec grâce » et sa date de naissance a été gravée dans l'aluminium pour que les propriétaires puissent célébrer son service année après année. L'Optimist était même équipé d'un simple compteur de toasts, pour que « lorsque vous transmettrez votre grille-pain de génération en génération, vos enfants sauront que vous avez dégusté 55 613 toasts ! »

Le plus grand défi pour fabriquer un produit aussi durable est d'élaborer un plan d'affaires viable. Depuis l'apparition du terme « obsolescence programmée » pendant la Grande Dépression, les économies américaine et mondiale reposent sur l'élimination et le remplacement de produits à durée de vie définie. Comme le souligne l'auteur Giles Slade dans « Made to Break » , l'obsolescence programmée est devenue « une pierre de touche de la conscience américaine ».

Le secteur de l'éclairage se débat avec cette question depuis l'introduction des ampoules LED longue durée sur le marché résidentiel en 2008. Selon JB MacKinnon, dans son article du New Yorker intitulé « The LED Quandary: Why There's No Such Thing as 'Built to Last' », les réponses jusqu'à présent sont peu encourageantes. Certaines entreprises renouent avec l'obsolescence programmée en créant des ampoules toujours moins chères et à la durée de vie toujours plus courte, tandis que d'autres se retirent du marché de l'éclairage résidentiel. En octobre 2015, par exemple, MacKinnon note que General Electric « a démantelé GE Lighting pour laisser derrière elle une entreprise en ruine – la division ampoules, en somme – facile à vendre ».

Bien qu'il existe encore des marchés pour l'éclairage à obsolescence programmée, notamment le secteur automobile, l'industrie recherche activement d'autres solutions pour rentabiliser la longévité. Une transition est déjà en cours, chez Phillips par exemple, passant de la vente de luminaires en tant que produit à la vente de luminaires en tant que service. Il s'agit d'une tendance croissante, selon le récent rapport « Third-Party Management of Lighting Systems in Commercial Buildings: Global Market Analysis and Forecasts » de Navigant Consulting.

Les entreprises cherchent également à intégrer des technologies intelligentes qui distinguent leurs produits LED des autres et offrent des possibilités de mises à jour continues. Dans le secteur commercial, GE, par exemple, développe des lampadaires qui alertent les autorités dès qu'un capteur intégré détecte des coups de feu dans la zone. Concernant le marché résidentiel, MacKinnon cite Philip Smallwood, directeur de la recherche sur les LED et l'éclairage chez Strategies Unlimited, une entreprise basée dans la Silicon Valley : « L'éclairage est le moyen idéal d'intégrer d'autres produits de connectivité pour éclairer la maison, car la lumière est omniprésente. »

La réglementation pourrait également ouvrir la voie à des modèles économiques basés sur des produits durables. Tim Cooper, professeur de design à l'Université de Nottingham Trent et éditeur de l'ouvrage « Longer-Lasting Products » , entrevoit des solutions possibles dans des réglementations gouvernementales pénalisant l'obsolescence ou valorisant la longévité. Mais comme le reconnaît Cooper, la réglementation est tributaire de la culture, et la culture du jetable est notoirement lente à évoluer.

Conception modulaire : remplacement de pièces, pas de produits

Une autre façon de prolonger la durée de vie d'un produit est d'adopter une approche modulaire permettant de remplacer des pièces sans avoir à remplacer l'appareil entier. C'est la deuxième stratégie adoptée par AoD pour repenser le grille-pain. Le modèle Pragmatist a été conçu avec des grille-pain modulaires assemblables pour créer un grille-pain de la taille souhaitée par le client. Cette conception modulaire permettait également de déclipser une grille-pain défectueuse afin de la remplacer sans interrompre la production de pain. AoD a conçu ces modules pour qu'ils soient « suffisamment fins pour passer dans une boîte aux lettres, simplifiant ainsi au maximum le processus de retour pour le consommateur ».

La Fondation Ellen MacArthur met en lumière un autre exemple de conception modulaire où la performance est bien plus cruciale. Constatant que des ambulances étaient vendues aux enchères après seulement quelques années, DLL, fournisseur mondial de solutions de financement par actifs, a mené une enquête et découvert que c'était le coût élevé de l'entretien des composants du châssis, tels que le moteur et la boîte de vitesses, qui incitait les propriétaires à retourner les véhicules.

L'élément le plus précieux de l'ambulance, la grande caisse qui abritait tout le matériel médical et transportait le patient, était généralement en bon état. DLL a réduit les coûts de ses clients de 20 % et doublé la durée de vie utile des véhicules en concevant un module de soins aux patients facilement démontable et remontable sur un nouveau châssis.

Conception pour le démontage

La construction modulaire permet un démontage individuel, mais est peu utile pour une entreprise cherchant à valoriser ses produits en grande quantité. Pour leur troisième grille-pain, les concepteurs d'AoD ont cherché à créer un grille-pain économique, démontable rapidement et facilement, sans endommager les composants ni mélanger les matériaux. La solution a été un grille-pain assemblé avec des joints encliquetables contenant de petites pastilles. Placées dans une chambre à vide (« un équipement bon marché », précise AoD), les pastilles se dilatent, ouvrent tous les joints et laissent un produit démonté.

La stratégie AoD s'apparente à un concept appelé « Désassemblage actif utilisant des matériaux intelligents » (ADSM), lancé par Joseph Chiodo d'Active Disassembly Research. À l'aide de « matériaux à mémoire », qui conservent leur forme jusqu'à atteindre une température de déclenchement (plus élevée ou plus basse que la normale), Chiodo a créé des vis et d'autres types de connecteurs.

Une fois le produit chauffé ou refroidi à la température de déclenchement, toutes les vis perdent leur filetage et le produit se désagrège sans endommager les composants. La température n'est pas le seul moyen de déclencher ce changement. Comme pour le grille-pain, un changement de pression peut fonctionner, ou le démontage peut être déclenché par « micro-ondes, infrarouge, son, commande informatique ou robotique, courant électrique ou champs magnétiques », selon le site web Active Disassembly.

Les plastiques pour une économie circulaire

Le plastique représente l'un des plus grands défis de l'économie circulaire. Omniprésent, fabriqué à partir de pétrole, il met des centaines d'années à se décomposer. Selon un rapport de 2016 du Forum économique mondial intitulé « La nouvelle économie des plastiques : repenser l'avenir des plastiques », les emballages plastiques sont particulièrement préoccupants. « Après un court cycle de première utilisation, 95 % de la valeur des matériaux d'emballage plastique, soit 80 à 120 milliards de dollars par an, est perdue pour l'économie. Un pourcentage stupéfiant de 32 % des emballages plastiques échappent aux systèmes de collecte, générant des coûts économiques considérables. » En effet, indique le rapport, « le coût de ces externalités post-utilisation des emballages plastiques, auquel s'ajoutent les coûts liés aux émissions de gaz à effet de serre liées à leur production, est estimé prudemment à 40 milliards de dollars par an, soit plus que les bénéfices totaux de l'industrie de l'emballage plastique. »

L'une des raisons pour lesquelles les taux de recyclage du plastique sont si faibles est que deux ou plusieurs matériaux incompatibles sont souvent combinés pour obtenir les qualités requises pour des emballages spécifiques. Selon Jeff Wooster, directeur mondial du développement durable chez Dow, les sachets plastiques utilisés pour toutes sortes de produits, des surgelés aux dosettes de lessive, en sont un bon exemple.

Ils sont traditionnellement fabriqués en polyéthylène téréphtalate (PET), laminé sur un film de polyéthylène. L'utilisation de ces deux plastiques différents confère aux sachets « un bel aspect brillant et une rigidité qui leur permet de tenir debout en rayon », explique Wooster, et « la capacité de fonctionner à haute cadence sur les machines d'emballage ». Cela rend également les sachets impossibles à recycler.

Pour résoudre ce problème, les scientifiques de Dow ont mis au point une nouvelle structure d'emballage répondant à toutes les spécifications de conception du produit, mais composée non pas de PET, mais de deux types de polyéthylène. « En combinant différents types de polyéthylène compatibles entre eux », explique Wooster, Dow a créé un sachet tenant debout recyclable dans les poubelles des supermarchés avec les sacs de courses en plastique. L'une des premières applications de ce matériau innovant a été la fabrication de sachets pour dosettes de lave-vaisselle Seventh Generation. Le polyéthylène recyclé est principalement utilisé pour la fabrication de nouveaux sacs de courses, qui conservent une grande partie de leur valeur d'origine, et de bois composite bois-plastique, qui permet de réutiliser le plastique pendant au moins 50 ans.

Le sachet à fond plat est loin d'être la seule contribution de Dow à l'économie circulaire. Une autre innovation annoncée à l'automne 2016 est un produit fabriqué à partir de copolymères séquencés d'oléfines à base de polypropylène. Auparavant, les flux post-consommation comprenant du polypropylène et du polyéthylène étaient difficiles à recycler. L'innovation de Dow permet de combiner ces deux résines couramment utilisées dans une multitude de produits, notamment des contenants et fûts rigides, des contenants ménagers, des réservoirs industriels, des kayaks et des emballages souples, qui « offrent des opportunités de surcyclage aux recycleurs et aux marques », selon l'entreprise.

Produits qui se suivent eux-mêmes

Une idée étonnamment simple stimule encore davantage l'innovation en faveur de l'économie circulaire : suivre ses biens. Les technologies numériques, notamment l'« Internet des objets », permettent aux entreprises de concevoir des « actifs intelligents » capables de signaler leur localisation, leur disponibilité et leur état. La capacité à canaliser, accumuler et traiter ces informations sous forme de « big data » permet aux entreprises de maximiser la valeur de ces actifs au fil du temps.

Caterpillar, par exemple, utilise des capteurs embarqués qui surveillent ses équipements sur le terrain, associés à des diagnostics prédictifs, pour prolonger la durée de vie de ses produits. Cette technologie permet à l'entreprise de passer d'une réparation après panne à une réparation avant panne et d'optimiser la maintenance en fonction de l'utilisation des machines, réduisant ainsi les temps d'arrêt et les coûts pour ses clients.

IBM a utilisé une technologie similaire pour développer un outil d'analyse complet, l'outil de sélection de réutilisation, afin d'aider les chefs de produit à choisir la prochaine utilisation optimale d'un produit. Actuellement au stade de prototype, l'outil intègre un large éventail de données granulaires, notamment des informations sur la modularité et le potentiel de réutilisation de l'équipement, la réglementation, le prix du marché, le coût de reconditionnement, ainsi que l'offre et la demande. Cela permet au chef de produit de décider, unité par unité, s'il convient de reconditionner, de recycler ou de mettre au rebut. IBM explore également la possibilité d'utiliser l'informatique cognitive, initiée par le système Watson, pour faciliter l'interprétation des données.

FLOOW2, une nouvelle plateforme de partage interentreprises, adopte une approche simplifiée. Au lieu de s'appuyer sur des actifs intelligents qui se suivent, elle a créé une place de marché de type Craigslist où les entreprises peuvent proposer des équipements et des installations à la location plutôt qu'à l'achat. Cette consommation collaborative dynamise déjà l'économie du partage auprès des consommateurs. L'innovation de FLOOW2 consiste à étendre ce concept au monde des affaires.

Concevoir des produits utilisant du CO²

L'un des principaux objectifs de l'économie circulaire est d'empêcher la hausse de la température moyenne mondiale de 2 °C par rapport aux niveaux préindustriels. Selon l'Agence internationale de l'énergie, atteindre cet objectif nécessitera un investissement de 1 000 milliards de dollars par an dans les énergies renouvelables et l'efficacité énergétique pendant les 34 prochaines années, soit trois fois plus que le niveau actuel. « Cela n'arrivera pas », affirme Bernard David, chercheur principal à l'IGEL et président de CO² Sciences, Inc. Malgré toutes les activités qui se profilent à l'horizon, la quantité de dioxyde de carbone restant dans l'atmosphère entraînera une augmentation inacceptable du réchauffement climatique.

Une solution potentielle à ce problème est le captage et la séquestration du carbone (CSC), qui consiste à enfouir le gaz à effet de serre dans le sol. Cependant, cette stratégie n'est pas encore techniquement réalisable. « La plupart des techniques actuelles de CSC ne sont pas rentables car elles consomment trop d'énergie pour séquestrer le carbone ; elles n'ont donc pas encore été déployées à grande échelle », indique un article récent de GreenBiz intitulé « Sept entreprises à surveiller dans le domaine du captage et du stockage du carbone ».

L'Initiative mondiale sur le CO², également née de l'imagination de Bernard David, adopte une approche différente. Au lieu de simplement enfouir le gaz comme un déchet destructeur, l'initiative vise à transformer l'économie mondiale grâce à de nouvelles inventions et à des investissements visant à utiliser jusqu'à 10 % du CO² mondial pour fabriquer des produits utiles et rentables à grande échelle. Une étude de marché réalisée par McKinsey & Co. a identifié 25 produits potentiels, représentant un marché qui pourrait atteindre 1 000 milliards de dollars d'ici 2030. Chacun de ces produits se situe à un niveau de maturité différent, que l'initiative évalue sur une échelle de neuf points. « Pour avoir un impact significatif », explique David, « il faut amener tous ces éléments au niveau 9. »

Le ciment est la solution la plus facile à mettre en œuvre. Un procédé, déjà utilisé, promet de réduire les émissions de CO² de l'industrie de 70 %, à la fois en captant le gaz contenu dans le ciment et en réduisant considérablement les émissions lors du durcissement. Sachant que la fabrication du ciment représente 7 % des émissions de CO², David affirme : « Avec cette seule industrie, nous pourrions potentiellement réduire les émissions de CO² de 5 % par an. »

Lancée en janvier 2016, l'initiative vise à bâtir « un écosystème complet pour créer à grande échelle des produits à base de CO² », explique David. C'est une tâche colossale, mais en octobre 2017, moins d'un an après son lancement, l'initiative a publié une ébauche de « Feuille de route du potentiel mondial de commercialisation des technologies de capture et d'utilisation du carbone jusqu'en 2030 ». Une feuille de route complète a été dévoilée à Marrakech, au Maroc, en novembre 2016, lors de la Conférence des Parties (COP) organisée pour faire avancer l'Accord de Paris sur le climat.

Comme le suggère la feuille de route de l'initiative, la voie à suivre est jalonnée de possibilités. Il y aura sans aucun doute des obstacles et des détours à mesure que les entreprises repensent la conception de leurs produits en tenant compte de la circularité. Mais grâce aux stratégies de conception mentionnées ci-dessus, et à d'autres encore inédites, le chemin vers une économie circulaire est bien engagé.