Equilibrer les besoins matières avec l’atténuation de l’empreinte carbone : une prospective intégrée climat-matières-économie pour la France.

Balancing material needs with carbon footprint mitigation : an integrated climate-economy-materials prospective for France.

• Auteur / Autrice : Antoine Teixeira
• Direction : Frédéric Ghersi, Julien Lefèvre
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Territoires, sociétés et développement
• Date : Inscription en doctorat le 14/10/2019
• Etablissement(s) : Paris, EHESS
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de l'École des hautes études en sciences sociales
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre international de recherche sur l'environnement et le développement
• Partenaire(s) de recherche : Organisme public : ADEME (Agence de la transition écologique ) - CGDD (Commissariat général au développement durable)
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : Fonds-SMASH (Société de Mathématiques Appliquées et de Sciences Humaines) - Groupe Eiffage - Imerys

Mots clés

Mots clés libres

Écologie industrielle

Scénarios nationaux bas-carbone

Empreintes environnementales

Economie circulaire

Analyse entrées-sorties

Modélisation en équilibre général calculable.

Industrial ecology

National low-carbon scenarios

Environmental footprints

Circular economy

Input-output analysis

CGE modeling

Résumé

Les émissions mondiales de Gaz à Effet de Serre (GES) liées à la production des matériaux de base connaissent une croissance rapide, stimulées par le développement industriel et économique mondiale. Représentant près d’un quart des émissions mondiales, ces émissions posent un défi majeur dans la lutte contre le changement climatique. En particulier, les Stratégies Nationales Bas-Carbone (SNBC) existantes ne couvrent que les émissions territoriales et sont incompatibles avec la nature mondialisée des chaînes de valeur matérielles. Dans ce contexte, il est urgent d'identifier des stratégies nationales plus adéquates permettant d’équilibrer les besoins matériels avec la réduction de l'empreinte carbone. Cette thèse explore divers aspects de cette question par le développement d’exercices de modélisation intégrées sur le cas de la France. La première partie analyse l'influence des besoins en matériaux sur l'empreinte carbone actuelle et future en France. Via une analyse Multi-Régionale Input-Output (MRIO), un chapitre introductif expose la disparité Nord-Sud vis-à-vis de l'Empreinte Carbone de la production de Matériaux (ECM). Il montre que le Sud supporte l’essentiel des impacts générés par la consommation finale du Nord. L’absence d’outils adaptés pour évaluer et cartographier l’ECM de scénarios nationaux a motivé le développement du modèle Hybride Input-Output (HIO) MatMat. Détaillé dans un second chapitre, cet outil supporte l’ensemble des applications de la thèse sur le cas de la France. Le troisième chapitre démontre que les SNBC négligent l'ECM, qui en 2015 représentait environ 3 tCO2eq par habitant, et qui n’est pas réduite par la SNBC officielle de 2018. La cartographie de l'ECM le long des chaînes de valeur et du commerce international révèle des stratégies potentielles pour atténuer ces émissions. La seconde partie de la thèse évalue le potentiel de deux stratégies alternatives pour équilibrer les besoins en matériaux avec la réduction de l'empreinte carbone en France : la sobriété énergétique et le recyclage des matériaux. Basé sur les scénarios ''Transition(s) 2050'' de l'ADEME, le quatrième chapitre montre que s'orienter vers une plus grande sobriété énergétique permet de réduire plus efficacement les empreintes carbone et matières de la France à horizon 2050, améliorant ainsi la durabilité des modes de consommation et de production. Le cinquième chapitre explore le recyclage des matériaux comme une stratégie complémentaire pour renforcer la durabilité des SNBC. Il démontre que déployer le recyclage pour réduire les importations plutôt que la production de matériaux primaires est plus efficace pour diminuer les empreintes matières et carbone. En parallèle, cette stratégie permet générer des co-bénéfices socio-économiques en termes de création d'emplois et de réduction du déficit commercial, tout en renforçant la résilience face aux incertitudes des prix internationaux. Ce chapitre propose également un cadre de modélisation innovant : en mettant en relation les résultats des modèles MatMat et en Équilibre Général Calculable (EGC) Imaclim-S France, il illustre la valeur ajoutée des modèles EGC par rapport aux analyses IO traditionnelles pour informer des impacts économiques induits. Cette thèse souligne la nécessité d'améliorer et d'étendre les outils existants, actuellement limités aux analyses intégrées énergie-matière dans le domaine de l'écologie industrielle, afin de mieux représenter les mécanismes économiques clés qui influencent significativement les résultats prospectifs. Elle appelle à repenser les politiques publiques et les stratégies nationales bas-carbone pour intégrer l’empreinte carbone ainsi que les impacts environnementaux plus largement. Elle propose notamment d’améliorer l’intégration des pratiques d’économie circulaire dans les scénarios de transition, au-delà du levier recyclage qui devrait être mobilisé en dernier recours dans une logique de durabilité forte.

Global Greenhouse Gas (GHG) emissions related to the production of base materials are experiencing rapid growth, driven by global industrial and economic development. These emissions account for nearly one quarter of global emissions and pose major challenges in the fight against climate change. A particularly salient challenge is the incompatibility between existing National Low-Carbon Strategies (NLCS), which focus on reducing territorial emissions, and the globalized nature of material supply chains. In that context, there is a pressing need to identify more adequate sustainable national strategies that can balance overall material needs with carbon footprint reduction. This thesis explores various aspects of this question by developing integrated modeling experiments on the case of France. The first part of this thesis examines the role of materials needs in shaping current and future carbon footprints under the framework of existing NLCS. Through a Multi-Regional Input-Output (MRIO) analysis, an introductory chapter provides an overview of the Carbon Footprint of Materials production (CFM) worldwide nowadays. It highlights the North-South disparity regarding the environmental impacts associated with the extraction and transformation of materials, where the South bears the burden of the impacts driven by the North's final consumption. The absence of suitable tools to assess and map the CFM at a country scale for present situation and future scenarios motivated the development of the Hybrid Input-Output (HIO) MatMat model. Detailed in the second chapter, this tool supports the applications developed for the case of France in the rest of the thesis. The third chapter demonstrates that the CFM remains a blind spot in the NLCS of Western countries like France. In 2015 the CFM in France was approximately 3 tCO2eq per capita, and projections based on the official 2018 NLCS do not enable its reduction by 2050. Mapping the CFM along value chains and international trade reveals potential strategies to mitigate these emissions. The second part of the thesis assesses the potential of two alternative strategies to balance material needs with the carbon footprint reduction in France: energy sufficiency and materials recycling. Based on the ''Transition(s) 2050'' scenarios from ADEME, the fourth chapter shows that moving towards greater energy sufficiency allows to reduce more effectively France’s carbon and materials footprints in 2050, thus improving sustainability of consumption and production patterns. The fifth chapter explores materials recycling as a complementary strategy to enhance sustainability of NLCS. It demonstrates that deploying recycling to reduce imports rather than the production of primary materials is more effective in lowering carbon and material footprints. Concurrently, this strategy yields socio-economic co-benefits in terms of job creation and trade deficit reduction, while enhancing resilience against international price uncertainties. This chapter also proposes an innovative modeling framework: by linking the outcomes from the MatMat and the Computable General Equilibrium (CGE) Imaclim-S France models, it illustrates the added value of CGE models compared to traditional IO analyses to inform induced economic impacts. This thesis underscores the need to improve and expand existing tools, currently limited to integrated energy-material analyses in the field of industrial ecology, to better represent key economic mechanisms that significantly influence prospective results. It calls for a rethinking of public policies and national low-carbon strategies to integrate the carbon footprint and broader environmental impacts. Notably, it proposes enhancing the integration of circular economy practices in transition scenarios, moving beyond recycling as a last-resort strategy in a robust sustainability framework.