Combustibles fossiles

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Posté par marvin 24/04/2009 @ 04:16

Tags : combustibles fossiles, combustibles, environnement

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Énergie renouvelable

Le Soleil, source de l'énergie solaire et d'autres énergies renouvelables.

Une énergie renouvelable est une énergie renouvelée ou régénérée naturellement à l'échelle d'une vie humaine. Les énergies renouvelables sont issues de phénomènes naturels, réguliers ou constants, provoqués par les astres.

Le Soleil est à l'origine de nombreuses énergies renouvelables. Son rayonnement constitue en lui-même une énergie exploitable. Ce rayonnement donne aussi naissance à d'autres formes d'énergie, ainsi le cycle de l'eau permet de créer de l'hydroélectricité, le vent est ausi exploiter. La photosynthèse a aussi comme origine le soleil, elle créé différents matériaux exploitables énergétiquement, mais pas toujours renouvelables. La chaleur interne de la Terre est aussi source d'énergie renouvelable, comme la géothermie. La rotation des astres, système Terre-Lune, engendre des mouvements d'eau à la surface de la Terre, mouvements exploitables énergétiquement via l'énergie marémotrice.

Le caractère renouvelable d'une énergie dépend de la vitesse à laquelle la source se régénère, mais aussi de la vitesse à laquelle elle est consommée. Le pétrole ainsi que tous les combustibles fossiles ne sont pas des énergies renouvelables, les ressources étant consommées à une vitesse bien supérieure à la vitesse à laquelle ces ressources sont naturellement créées.

L'énergie solaire a directement pour origine l'activité du Soleil. Le soleil émet un rayonnement électromagnétique dans lequel on trouve des rayons cosmiques, gamma, X, du rayonnement thermique, des micro-ondes ou des ondes radios en fonction de la fréquence d'émission. Tous ces types de rayonnement électromagnétique émettent de l'énergie.

Dans les conditions terrestres, le rayonnement thermique se situe entre 0,1 et 100 micromètres. Il se caractérise par l'émission d'un rayonnement au détriment de l'énergie calorifique du corps émetteur. Ainsi, un corps émettant un rayonnement thermique voit son énergie calorifique diminuer et un corps recevant un rayonnement thermique voit son énergie calorifique augmenter. Le Soleil émet principalement dans le rayonnement visible, entre 0,4 et 0,8 micromètres. Ainsi, en rentrant en contact avec un corps le rayonnement solaire augmente la température de ce corps. On parle ici d'énergie solaire thermique. Cette source d'énergie est connue depuis très longtemps, notamment par le fait de se positionner à un endroit ensoleillé afin de se réchauffer.

Aujourd'hui, l'énergie solaire thermique connait différentes applications tels les panneaux solaires chauffants (production d'eau chaude pour un logement), les fours solaires, l'énergie solaire thermodynamique ou heliothermodynamique.

L'énergie photovoltaïque se base sur l'effet photoélectrique pour créer un courant électrique continu à partir d'un rayonnement électromagnétique.

L'activité solaire est la principale cause des phénomènes météorologiques. Ces derniers sont notamment caractérisés par des déplacements de masse d'air à l'intérieur de l'atmosphère. C'est l'énergie mécanique de ces déplacements de masse d'air qui est à la base de l'énergie éolienne. L'énergie éolienne consiste ainsi à utiliser cette énergie mécanique.

En termes de transport, l'homme a très vite utilisé l'énergie éolienne pour ses déplacements. Dès l'Antiquité des bateaux à voile sont utilisés, comme en témoigne la Barque solaire de Khéops. Par la suite, l'essentiel des déplacements nautiques ce sont faits grâce à la force du vent et ce jusqu'au milieu du XIXe siècle.

Elle a aussi été vite exploitée à l'aide de moulins à vent équipés de pales en forme de voile, comme ceux que l'on peut voir aux Pays-Bas ou encore ceux mentionnés dans Don Quichotte. Ces moulins utilisent l'énergie mécanique pour actionner différents équipements. Les moulins des Pays-Bas actionnent directement des pompes dont le but est d'assécher ou de maintenir secs les polders du pays. Les meuniers utilisent des moulins pour faire tourner une meule à grains. Aujourd'hui, ce sont les éoliennes qui prennent la place des moulins à vent. Les éoliennes transforment l'énergie mécanique en énergie électrique, soit pour l'injecter dans un réseau de distribution soit pour être utilisé sur place (site isolé de réseau de distribution).

À l'instar de l'énergie éolienne, l'énergie hydraulique tire son origine dans les phénomènes météorologiques et donc du Soleil. Ces phénomènes prélèvement de l'eau principalement dans les océans et en libèrent une partie sur les continents à des altitudes variables. On parle du cycle de l'eau pour décrire ces mouvements. De l'eau en altitude possède une énergie potentielle de pesanteur, cette énergie est captée, transformée, lors des mouvements de l'eau qui tend à retourner dans les océans. Avant l'avènement de l'électrité, il s'agissait de capter cette énergie mécanique et d'entrainer des outils, des machines grâce à cela, il s'agit des moulins à eau. Plus tard, avec l'invention de l'électricité, on a transformé cette énergie mécanique en énergie électrique, permettant ainsi de déplacer sur des distances plus grandes l'énergie produite.

Il s'agit d'énergie solaire stockée sous forme organique grâce à la photosynthèse. Cette énergie est exploitée par combustion. Cette énergie est considérée comme renouvelable si on admet que les quantités brûlées n'excèdent pas les quantités produites. On peut citer notamment le bois et les biocarburants.

Les Grecs et les Romains de l'antiquité connaissaient déjà l'usage de l'énergie géothermique, comme en témoignent les villes d'eau, Aquae Sextiae, du Consul Sextius (Aix-en-Provence, Aix-les-Bains, Aix-la-Chapelle, ...). À Chaudes-Aigues, de l'eau jaillissant à 81° permet de chauffer à peu de frais quelques bâtiments.

Le principe consiste à extraire l’énergie géothermique contenue dans le sol pour l’utiliser sous forme de chauffage ou pour la transformer en électricité. La plus grande partie de la chaleur de la Terre est produite par la radioactivité naturelle des roches qui constituent la croûte terrestre : c'est l'énergie nucléaire produite par la désintégration de l'uranium, du thorium et du potassium.

Par rapport à d’autres énergies renouvelables, la géothermie présente l’avantage de ne pas dépendre des conditions atmosphériques (soleil, pluie, vent). Les gisements géothermiques ont une durée de vie de plusieurs dizaines d'années.

Les énergies renouvelables associent des avantages sur le plan environnemental, social, économique, ainsi que géopolitiques.

Les énergies renouvelables peuvent contribuer à la paix en diminuant la dépendance au pétrole, et en améliorant l'indépendance énergétique, les énergies renouvelables sont une source de sécurité dans les domaines économiques, sociaux et environnementaux, surtout lorsqu'une gamme de sources complémentaires d'énergie est exploitée (par exemple l'éolien fonctionne mieux quand il n'y a pas de soleil et le solaire produit souvent plus quand il n'y a pas de vent).

Selon une étude récente (2007) commandée par le ministère de l'environnement allemand, comparativement aux grandes centrales énergétiques thermiques (dont nucléaire) et hydroélectrique qui centralisent la production énergétique, les énergies propres, sûres, renouvelables quand elles sont décentralisées présentent de nombreux intérêts en termes de sécurité énergétique, intérieure, militaire et civile, en matière de risque terroriste, de même que pour la sécurité climatique, le développement, les investissements et les marchés financiers.

Aujourd'hui, on assimile souvent le terme d'énergie renouvelable à celui d'énergie propre. Au sens strict, la définition est différente : une énergie propre ne produit pas de polluant, ou bien elle produit des polluants qui disparaissent rapidement. Par conséquent, une énergie renouvelable n'est pas nécessairement propre, et inversement. On peut citer le cas de la biomasse. L'énergie issue de la combustion de la biomasse est propre à condition que la consommation ne soit pas excessive et permette à la flore de réabsorber tout le dioxyde de carbone dégagé.

Lorsqu'on ne tient pas compte du potentiel de réduction des émissions de GES que comportent les modes actuels, (souvent peu efficaces), de production et d'utilisation de l'énergie, les énergies propres et renouvelables sont parfois présentées comme une solution au problème du réchauffement climatique. En réalité, il faut considérer 2 aspects complémentaires des politiques de maitrise de l'énergie: les économies d'énergie d'une part, et les énergies renouvelables d'autre part, ceci de façon à diminuer la consommation absolue (et non relative) d'énergies fossiles. Sauf pour la géothermie, la production d'énergie d'origine renouvelable ne met pas en œuvre de chaleur à haute température (ou à température plus élevée que l'ambiante). Elle est souvent limitée par son rendement, son stockage, la superficie ou les infrastructures nécessaires. Corrélativement, les rejets de chaleur "fatale" de cette production dans l'environnement, sont faibles ou nuls.

Selon le scénario énergétique sur les potentiels respectifs, en économies d'énergie et en énergies renouvelables, des experts de Greenpeace pour 2030, l'éolien et le solaire représenteraient à eux deux environ 3% de la production d'énergie mondiale.

Exprimé autrement, le développement des énergies renouvelables est nécessaire mais, selon Jean-Marc Jancovici , ne suffira pas à éviter une importante diminution des consommations d'énergie : malgré les renouvelables, des changements de nos modes de vie lui semblent nécessaires.

Les sources académiques sur le sujet ont montré qu'un scénario énergétique entièrement renouvelable permettant de garantir la qualité de vie des pays développés à l'ensemble de la population mondiale était techniquement faisables avec les meilleurs techniques disponibles actuellement en matière d'efficacité énergétique . Toutefois ces études ne se sont intéressées qu'aux aspects environnementaux, industriels et techniques et n'abordent pas les questions de responsabilités financières et politiques liés à un tel changement.

La production d'énergie renouvelable, reposant sur l'exploitation de phénomènes naturels, requiert certaines conditions géographiques, comme par exemple la présence d'un vent suffisamment puissant pour permettre l'utilisation d'éoliennes. Certains pays ou certaines régions peuvent par conséquent être défavorisés.

Une difficulté inhérente aux énergies renouvelables est leur nature diffuse et leur irrégularité (à l'exception de l'énergie géothermique, qui n'est cependant accessible que là où la croûte terrestre est mince, comme les sources chaudes et les geysers). Puisque les sources d'énergie renouvelable fournissent une énergie d'une intensité relativement faible répartie sur de grandes surfaces, de nouveaux genres de « centrales » sont nécessaires pour les convertir en sources utilisables. Pour mieux comprendre la « faible intensité sur de grandes surfaces », il convient de noter que pour produire 1 000 kWh d'électricité par an (consommation annuelle par habitant dans les pays occidentaux), le propriétaire d'une habitation en Europe nuageuse doit installer 8 m² de panneaux solaires (en supposant une efficacité énergétique moyenne de 12,5%).

Un développement significatif des énergies renouvelables aura des effets sur le paysages et le milieu, avec des différences sensibles d'impact écologique ou paysager selon l'installation concernée et selon que le milieu est déjà artificialisé ou que l'aménagement projeté vise un espace encore (relativement) sauvage. Les impacts paysagers et visuel sont pour partie subjectifs.

La construction des grandes installations (type centrale solaire) a toujours un impact sur le paysage. On cite souvent les grandes éoliennes, et plus rarement les toitures solaires. C'est pourquoi des efforts sont faits pour tenter d'intégrer ces installations dans le paysage (peindre les éoliennes en vert dans leur partie basse et en bleu pâle dans leur partie supérieure par exemple). Une production décentralisée peut aussi diminuer le besoin de pylones et lignes à haute tension. Les réseaux moyenne tension peuvent être enterrés..

La construction d'un barrage hydroélectrique a des conséquences lourdes : inondation de vallées entières, modification profonde de l'écosystème local. De plus, les barrages hydroélectriques font obstacle à la migration des poissons, ce qui représente un problème pour les fleuves du nord-ouest de l'Amérique du Nord, où les populations de saumons ont été réduites de manière importante.

On a également accusé les éoliennes de représenter un danger pour les oiseaux (bien qu'une éolienne tue 0 à 3 oiseaux par an alors qu'un kilomètre de ligne à haute tension en tue plusieurs dizaines par an, il y en a 100 000 km en France). En fait, il semblerait que le plus gros risque soit pour les chauves-souris, dont on retrouve régulièrement des cadavres sur les sites éoliens, y compris des espèces protégées. Pour l'instant, les causes de ces collisions avec les éoliennes ne sont pas encore bien identifiées. Certains ont pensé que les mouvements de pales interféraient avec les ultrasons, mais cette hypothèse n'a pas encore été vérifiée.

Un des grands problèmes avec l'énergie, c'est le transport dans le temps ou l'espace. C'est particulièrement vrai avec les énergies renouvelables qui dépendent du climat et varient énormément dans le temps.

L'énergie solaire et ses dérivés (vent, chute d'eau, etc.) n'est pas disponible à la demande, il est donc nécessaire de compenser, en disposant d'un stockage suffisant, auprès du consommateur, du producteur, ou à travers un réseau d'échange (similaire à l'ancien réseau de distribution).

Des exemples d'une utilisation directe d'énergie renouvelable sont les fours solaires, les pompes à chaleur géothermiques, et les moulins à vent mécaniques. Des exemples d'une utilisation indirecte, passant par d'autres formes d'énergie, sont la production d'électricité par des éoliennes ou des cellules photovoltaïques, ou la production de carburants tels que l'éthanol issu de la biomasse (Voir biocarburant).

L'utilisation de l'énergie renouvelable, qui peut souvent être produite « sur place », diminue les appels aux systèmes de distribution de l'électricité. Un ménage moyen disposant d'un système solaire photovoltaïque avec du stockage d'énergie, et de panneaux solaires de la bonne taille, n'a besoin de recourir à des sources d'électricité extérieures que quelques heures par semaine. En généralisant cet exemple, les partisans de l'énergie renouvelable pensent que les systèmes de distribution d'électricité (lignes THT, transformateurs, ...) devraient être moins importants et plus faciles à maîtriser.

Dans les pays fortement industrialisés, la plupart des consommateurs et producteurs d'énergie sont reliés à un réseau électrique qui peut assurer des échanges d'un bout à l'autre d'un pays ou entre pays. Un réseau fortement interconnecté à échelle continentale permettrait, à condition d'être convenablement dimensionné et administré, de réduire les aléas de production et de consommation, grâce à la multiplication des sources de production disponibles et au recouvrement de plages horaires d'utilisation différentes. Le problème de l'intermittence du vent deviendrait ainsi moins critique (voir Débat sur l'énergie éolienne). La diversification des sources pourrait également autoriser des complémentarités intéressantes.

La mise en œuvre d'une filière d'énergie renouvelable nécessite de faire un bilan économique. La mise en place des permis d'émission de gaz à effet de serre (voir bourse du carbone) rend ces filières rentables.

Les rentabilités économiques escomptées sont très fortes : on attend des taux de 12 % ce qui est exceptionnel.

Cependant, on ne sait pas exactement quelles seront les rentabilités comparées en fonction des procédés techniques employés. Les filières industrielles n'ont pas encore été mises en œuvre à grande échelle. Il faut imaginer des filières intégrées. On commence à avoir des retours d'expérience, mais il peut toujours survenir des difficultés inattendues.

Aujourd'hui, les énergies renouvelables représentent 13,5 % de la consommation totale d’énergie comptabilisée dans le monde et 18 % de la production mondiale d'électricité . La biomasse et les déchets assurent l’essentiel de cette production (10,6%).

La production électrique renouvelable provient principalement de l’hydraulique (90 %). Le reste est très marginal : biomasse 5,5%, géothermie 1,5%, éolien 0,5% et le solaire 0,05%.

Les pompes à chaleur géothermiques se développent également de manière importante. Elles sont parfois considérées comme des sources d’énergie renouvelable (une partie de l’énergie qu’elles fournissent provient de la Terre, du soleil et du vent) ou des systèmes efficaces de production de chaleur (elles assurent une production d’énergie thermique supérieure à l’énergie électrique consommée), mais elles ne sont pas toujours considérées comme des énergies vertes en raison de la grande quantité d'électricité qu'elles consomment.

Les différents pays de l'Union ont donc mis en place des politiques plus ou moins volontaristes en matière d’énergies renouvelables en associant des mesures économiques, légales et sociales.

Le Danemark était le leader de l'électricité éolienne et reste le pays qui produit les niveaux les plus élevés d'électricité à partir du vent. Mais l'Allemagne a commencé à accroître sérieusement sa capacité éolienne au milieu des années 1990 avec l'application des subventions et des prêts bon marché, et a maintenant plus d'un tiers de toute la capacité de production éolienne du monde.

L'Espagne a commencé récemment la production d'énergie éolienne, mais dès 2002 a rattrapé les États-Unis pour devenir le pays avec le deuxième niveau le plus élevé pour la capacité installée d'énergie éolienne.

L’Autriche, la Grèce et l'Allemagne sont en tête dans le domaine de la production de chaleur solaire. L’Espagne devrait bientôt connaître un boum grâce à l’élargissement à l’ensemble de son territoire de l’Ordonnance Solaire de Barcelone (obligation d’installer un chauffe-eau solaire sur toute nouvelle construction d’habitation collective ou lors de rénovations). Les succès de ces pays sont en partie basés sur leurs avantages géographiques, bien qu'il vaille la peine de noter que l'Allemagne n'a pas de particulièrement bonnes ressources en soleil ou en vent (beaucoup plus mauvaises par exemple que l'Angleterre, où les politiques ont eu beaucoup moins de succès). D'autres facteurs ont ainsi joué un rôle important dans son engagement dans le développement des énergies renouvelables.

En France, on impute traditionnellement le retard pris dans le développement des énergies renouvelables (comme l'éolien ou le solaire photovoltaïque) à l'accent mis sur l'énergie nucléaire et l'hydraulique, mais il ne faut pas négliger les freins sociaux : encore aujourd'hui, les programmes immobiliers individuels ou collectifs, privés ou publics, ne laissent qu'une place tout à fait marginale aux systèmes de captation de l'énergie solaire (ce qui oriente le parc immobilier pour les prochaines décennies).

L’intérêt des particuliers connaît une croissance forte en 2008. Selon une enquête ADEME ADEME en octobre 2008, il est estimé que 97% des Français sont séduits par les énergies renouvelables et 30% d’entre eux sont déjà passés à l’acte ou envisagent de le faire. Cet intérêt se matérialise par des élans d’entraide, d’union des forces et de partage des informations entre les particuliers désireux de devenir des producteurs indépendants. Pour ce faire, le media internet est tout à fait approprié et les portails collaboratifs, forums et blogs sont fréquentés avec assiduité.

En 2007, les énergies renouvelables représentaient 9,6 % du total de la production d'énergie primaire aux États-Unis, le nucléaire 11,7 %.

Un projet d'Agence Internationale pour les Energies Renouvelables (IRENA) fait l'objet d'une réunion préparatoire 26 janvier 2009 à Bonn (conférence pour la fondation de l'Agence). Début janvier 2009, 80 États avaient déjà annoncé leur présence.

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Uranium

Minerai d'uranium.

L'uranium est un élément chimique de symbole U et de numéro atomique 92. C'est un élément naturel assez fréquent: plus abondant que l'argent, autant que le molybdène ou l'arsenic, quatre fois moins abondant que le thorium. Il se trouve partout à l'état de traces, y compris dans l'eau de mer.

C'est un métal lourd radioactif (émetteur alpha) de période très longue (~4,5 milliards d'années pour l'uranium 238 et ~700 millions pour l'uranium 235). L'isotope 235U est le seul élément fissible naturel. Sa fission libère une énergie voisine de 200 MeV par atome fissionné. Cette énergie est plus d'un million de fois supérieure à celle des combustibles fossiles pour une même masse de combustible mise en jeu. De ce fait, c'est aujourd'hui la matière première initiale pour toute l'industrie nucléaire. Toutefois le thorium représente également un combustible potentiel pour l'énergie nucléaire de fission.

L'uranium est répandu dans les profondeurs du globe (la désintégration d'uranium 238 et 235 et d'autres radionucléides entretient encore en chaleur le cœur métallique et le manteau rocheux de la Terre, et donc toute sa géothermie.

Il est donc également présent dans toute l'écorce terrestre, surtout dans les terrains granitiques et sédimentaires, à des teneurs d'environ 3 g/tonne. Ainsi, le sous-sol d'un jardin sur un carré de 20 m de côté peut-il contenir, sur une profondeur de 10 m, environ 24 kg. Ce qui fait de l'ordre du millier de milliard de tonnes rien que pour l'écorce terrestre, sans compter le manteau. L'immense majorité de cette masse étant bien sûr inexploitable.

L'eau de mer contient environ 3 mg d'uranium par m3 selon le CEA et la COGEMA, soit 4,5 milliards de tonnes d'uranium dissout dans les océans.

Les eaux douces en contiennent souvent aussi en diverses concentrations ; dont par exemple le Rhône qui en charrie environ 29 t/an, provenant essentiellement du ruissellement des roches uranifères des Alpes. Pourtant, en extraire de l'eau ne serait pas énergétiquement rentable.

L'uranium est mis en évidence en 1789 par le chimiste prussien Martin Heinrich Klaproth qui examine un morceau de roche qu'on lui a apporté de Saint Joachchimsthal. Cette roche est de la pechblende (UO2), un minerai d'uranium. Klaproth donna le nom d'« urane » ou « uranite » au composé qu'il venait d'identifier, en référence à la découverte de la planète Uranus faite par William Herschel 8 ans plus tôt (1781).

Ce n'est qu'en 1841 que le chimiste français Eugène-Melchior Péligot établit que l'urane était composé de deux atomes d'oxygène et d'un de métal qu'il isola et nomma uranium. Il estima alors la masse volumique de l'uranium à 19 g/cm3.

Le Français Henri Becquerel ne découvrit la propriété radioactive de l’uranium que beaucoup plus tard, en 1896, lorsqu'il constata que des plaques photographiques placées à côté de sels d'uranium avaient été impressionnées sans avoir été exposées à la lumière. Les plaques avaient été noircies par les rayonnements émis par les sels : c'était la manifestation d'un phénomène jusqu'alors inconnu, la radioactivité naturelle.

De symbole U, l'uranium est le dernier élément naturel du tableau périodique de Mendeleïev. Chaque atome d'uranium possède 92 protons et entre 125 et 150 neutrons.

A l'état pur, l'uranium solide est un métal radioactif gris à blanc (voire argenté), qui rappelle la couleur du nickel. Il est dur et très dense. De plus, l'uranium est l'atome le plus lourd (qui contient le plus de nucléons) présent naturellement sur la Terre.

En raison de son affinité pour l'oxygène, l'uranium s'enflamme spontanément dans l'air à température élevée, voire à température ambiante lorsqu'il se trouve sous forme de microparticules. Il est « pyrophosphorique », voir le chapitre Uranium appauvri ci-dessous.

Ainsi dans la nature, l'élément uranium se retrouve toujours en combinaison avec d’autres éléments, tels l'oxygène, l'azote, le soufre, le carbone ; en oxydes, nitrates, sulfates ou carbonates. On le trouve, par exemple, en combinaison avec l'oxygène dans l'uranite et la pechblende, deux des principaux minerais d'uranium, constitués d'oxyde uraneux (UO2).

Toxicité chimique : l'Uranium présente une toxicité comparable à celle d'autres métaux lourds, du même ordre que celle du plomb.

La dose létale pour l'homme semble être de quelque grammes. Le contenu normal d'un corps humain en équilibre avec son environnement est de l'ordre de 90 à 150 µg d'uranium, résultant d'un apport journalier de l'ordre de 1 à 2 µg/jour par l'eau courante et l'alimentation. Les deux tiers s'accumulent dans les os, le reste dans les reins et divers organes dont le cerveau et les testicules où il peut être délétère. Le rein est l'organe critique pour la toxicité chimique. Le seuil de toxicité chimique rénale est estimé à 70 µg/kg de poids corporel ou 16 µg/g de rein (limite de 3 µg/g de rein pour la protection des travailleurs).

Quel que soit son enrichissement, la radioactivité de l'uranium est toujours du type alpha de l'ordre de 4,5 MeV. Sa radiotoxicité dépend donc de son activité massique et faiblement de sa composition. Elle est de l'ordre de 0,6 µSv/Bq (F) à 7 µSv/Bq (S) en inhalation, 0,05 µSv/Bq (F) à 0,008 µSv/Bq (S) en ingestion, les poumons et les os étant alors les organes critiques.

Radiotoxicité : La radiotoxicité de l'uranium serait du même ordre de grandeur que celle de la toxicité chimique : elle l'emporte pour des enrichissements supérieurs à 6 %, la toxicité chimique étant sinon prépondérante.

Reprotoxicité : L'uranium est aussi reprotoxique via notamment un effet délétère sur les organes reproducteurs ; soit du fait de sa radioactivité, soit du fait de sa chimiotoxicité, et peut-être des deux. L'Uranium a chez l'animal des effets démontrés ; sur le système reproducteur: Chez le rongeur de laboratoire, la barrière hémato-testiculaire (ou BHT) qui était réputée protéger le testicule peut en être franchie par le plutonium, l'américium et le polonium au moins grâce à la transferrine.

La plupart des études et réglementations se fondent sur les effets sur l'animal, or les premières études ex vivo permises par les nouvelles techniques de cultures cellulaires laissent penser que les gonades humaines seraient plus sensibles à l'uranium que ne le sont celles des rongeurs utilisés en laboratoire. Le testicule foetal humain pourrait aussi être plus sensible que ceux des rongeur de labo.

Il n'y a pas de consensus sur les normes ni la NOEL (dose sans effet nocif observé) de l'uranium, certains estimant que les effets délétères de la radioactivité peuvent exister quelle que soit la dose. Pour la potabilité de l'eau, l'OMS a fixé une teneur maximale de 1,4 mg/l, tout en recommandant dans ses lignes directrices une concentration en uranium cent fois plus faible, inférieure à 15 µg/l, pour les eaux de boisson courante.

Usage médical: voir médecine nucléaire.

L'uranium 235 est le seul nucléide naturel qui soit fissile, ou fissible, autrement dit il peut par capture de neutron se scinder en deux noyaux fils avec émission de neutrons (fission nucléaire). Par suite, l'uranium enrichi en cet isotope est aujourd'hui utilisé comme combustible nucléaire dans les réacteurs nucléaires (voir cycle du combustible nucléaire) ou encore dans les armes nucléaires, que ce soient les bombes atomiques, ou comme amorce dans les bombes H.

Au contraire de l'uranium 235, l'uranium 238, lorsqu'il capture un neutron, ne fissionne pas (sauf neutrons rapides). Il devient de l'uranium 239 instable, qui par désintégration β − , va se transformer en neptunium 239. Or ce dernier est lui aussi radioactif β − , et va alors donner naissance à un nouveau noyau, le plutonium 239. Ce radioisotope est fissile, comme l'uranium 235. L'uranium 238 est un isotope fertile, qui peut produire des produits fissiles.

L'uranium 234 n'est lui ni fissile, ni fertile, et provient de la décomposition radioactive de l'uranium 238 comme indiqué dans la précédente section.

La fission d'un atome d'uranium 235 libère de l'ordre de 200 MeV (la valeur exacte dépendant des produits de fission). De même, la fission d'un atome de plutonium 239 libère de l'ordre de 210 MeV. Ces valeurs sont à comparer avec celles de la combustion de carburants fossiles, qui libèrent de l'ordre de 5 eV par molécule de CO2 produit: l'ordre de grandeur des énergies libérées par les combustibles nucléaires est un million de fois plus importante que celle des énergies fossiles chimiques.

Le potentiel d'énergie de l'uranium n'est exploité que très partiellement dans les réacteurs actuels, mais la différence reste nette : 1 kilogramme d'uranium naturel permet la production d'environ 500 000 MJ dans un réacteur conventionnel, à comparer avec les 39 MJ obtenus par un kg de gaz, 45 MJ pour un kg de pétrole, et 20 à 30 pour le charbon.

L'uranium a 17 isotopes, tous radioactifs, dont 3 seulement sont présents à l'état naturel : 238U ; 235U et 234U.

Quelles que soient les teneurs en uranium des milieux, les proportions entre les trois isotopes formant l'uranium naturel sont (presque) exactement les mêmes : 238U : 99,28 % ; 235U : 0,71 % ; 234U : 0,0054 %.

On trouve donc dans une tonne d'uranium naturel pur 7,1 kg d'uranium 235 et 54 g d'uranium 234, le reste étant de l'uranium 238. L'isotope 234 est toujours présent sur Terre, à l'état de traces, bien qu'il ait une demi-vie de seulement 245 500 ans ; car il est constamment généré par désintégration radioactive de l'isotope 238 (après 3 étapes : une transition α donnant 234Th, puis deux transitions β- donnant 234Pa, puis 234U).

L'isotope 236 s'est "éteint" depuis longtemps, par désintégration α en 232Th. Bien qu'ayant une demi-vie presque du centuple de celle de l'isotope 234.

L'uranium pur est radioactif, son activité massique dépendant à la fois de son enrichissement, et de la fraicheur de sa purification chimique. Si l'on considère les isotopes purs de l'uranium, 238U a une activité massique de 12,4 Bq/mg ; 235U de 80 Bq/mg; et 234U de 230 Bq/µg, soit 230 000 Bq/mg - quatre ordre de grandeur au-dessus des précédents.

À l'origine, le minerai d'uranium était utilisé dans la céramique et la faïence pour ses pigments jaune, orange et vert.

Les isotopes 238 et 235 ont beaucoup d'applications, militaires notamment, mais aussi civiles comme, par exemple, la datation de l'âge de la Terre à partir de la datation radiométrique à l'uranium-plomb ou à l'uranium-thorium.

L'uranium est une matière nucléaire dont la détention est réglementée (Article R1333-1 du code de la défense).

L'uranium appauvri, un sous-produit de l'enrichissement de l'uranium, est très prisé pour sa dureté et sa densité. De plus, il est pyrophorique et il est donc employé comme arme antichar ayant un fort pouvoir pénétrant et incendiaire. À très haute vitesse, il perfore aisément les blindages en s'enflammant lors de l'impact, provoquant un incendie qui fait exploser le véhicule touché. Ainsi, des munitions à base d'uranium appauvri (obus de 20 à 30 mm des avions ou hélicoptères chasseurs de chars) ont été utilisées lors des guerres du Golfe (guerre du Koweït et guerre en Irak) et du Kosovo.

L'uranium appauvri est aussi utilisé, avec un complément de plutonium, comme nouveau combustible nucléaire (combustible MOX).

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Utilisation du sol

L’utilisation du sol est la modification par l’homme de son environnement naturel ou sauvage en un environnement humain ou construit tel que les champs, constructions et implantations humaines. Le principal effet de l’utilisation du sol sur la couverture du sol depuis 1750 a été la déforestation des régions tempérées. Les effets négatifs récents les plus significatifs de l’utilisation du sol incluent l’étalement urbain, l’érosion, la régression et dégradation des sols, la salinisation et la désertification.

Les changements dans l’utilisation du sol et l’usage des combustibles fossiles constituent les principales sources anthropogéniques de dioxyde de carbone, un des principaux gaz à effet de serre.

L’utilisation du sol a aussi été définie comme l’ensemble des arrangements, activités, et inputs qu’ont les gens sur un certain type de couverture du sol. (FAO, 1997a; FAO/UNEP, 1999).

Dans les règlement de zonage des municipalités, chaque zone se voit attribuer un certain nombre d’usages qui peuvent être légalement faits en ce lieu.

Les pratiques de l’utilisation et de la gestion des sols ont un impact important sur les ressources naturelles telles que l’eau, le sol, la faune et la flore. L’information sur les utilisations du sol peut être utilisée pour développer des solutions pour la gestion des ressources naturelles comme la salinité et la qualité des eaux.

Selon un rapport de l’Organisation des Nations unies pour l'alimentation et l'agriculture, la dégradation des sols se trouve exacerbée là où la planification est déficiente ou mal exécutée, quand des incitations législatives ou financiers conduisent à de mauvaises décisions dans l’utilisation du sol ou lorsqu’un planning central biaisé conduit à la sur-utilisation des ressources en sol – par exemple pour la production à court terme. Le résultat a souvent été la misère pour une grande partie des populations locales et la destruction d’écosystèmes utiles. De telles approches à courtes vues doivent être remplacées par une planification et une gestion intégrées des ressources du sol où l’utilisateur local est au centre des préoccupations. Ceci assurera la qualité à long terme de sol pour les besoins humains, la prévention ou la résolution des conflits sociaux liés à l’utilisation du sol et la conservation des écosystèmes d’une grande biodiversité.

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Ville durable

Ils varient selon le contexte géographique, l'histoire et la taille de la ville, mais les thèmes de la gouvernance, du réchauffement climatique, de l'énergie, des déchets et des transports, des milieux (eau, air, sol, foncier) ainsi que de la biodiversité (renaturation, trame verte, écologie urbaine) sont mis en avant. Il s'agit aussi de produire un habitat et des moyens de transports à des coûts accessible à tous, en facilitant la richesse et mixité sociale et culturelle. Dès 1994, ils furent mis par écrit par la charte d'Aalborg.

La question de l’environnement apparaît comme majeure et transversale. Elle est globale (lutte contre l'effet de serre et la pollution de la biosphère) et locale (recyclage de l'eau et des déchets (dont compostage/méthanisation), filières courtes et sobres, énergies douces, propres et sûres, économie d’énergie et de chauffage, voire ville à énergie positive (Ex : engagement de la ville de Perpignan en France), de recyclage, ville sans voiture, etc.). Il s'agit aussi d'adapter les villes (celles des régions chaudes notamment) aux impacts inévitables du réchauffement global (canicules et aléas climatiques et sanitaires exacerbés).

Face aux problèmes de périurbanisation et d'empreinte écologique croissante, le modèle urbain classique semble avoir atteint ses limites. Deux tendances se présentent : le modifier radicalement pour produire des villes nouvelles écologiques (éco-villes), ou l’adapter par des mesures plus simples.

Sur la base d'exemples déjà réalisés, ce concept interroge des collectivités impliquées dans les projets de quartiers (Ex : éco-quartiers) ou de rénovation urbaine, les conduisant à réfléchir sur la « soutenabilité » (sustainability pour les anglais) de la ville, c’est-à-dire de son impact sur le futur, de son identité et de sa capacité à se maintenir dans le temps. Il encourage un projet politique et participatif ferme, ambitieux et non élitiste.

Le concept de ville durable n'étant pas précisément défini, et ne disposant pas - à ce jour - de principes, indicateurs et critères clairement mesurables, de nombreuses villes s'auto-déclarent « ville durable ». Par ailleurs, l'offre étant encore très faible, et les urbanistes et architectes formés à l'application des principes du développement durable étant encore rares, le risque existe de voir se développer des écoquartiers ou écovilles élitistes, réservés aux plus riches.

La ville durable vise une haute qualité de vie pour tous et partout. Le social et l'accès aux services (éducation, culture, loisirs, santé, vie associative, et surtout logement) y ont donc une place fondamentale, dans une perspective de mixité sociale. Un effort éthique et de solidarité doit être accompli pour favoriser l’accès au logement, aux loisirs et à la culture des personnes à revenus modestes, aux handicapés ou aux personnes âgées. Via les jumelages et la coopération nord-sud ou est-ouest, ces "villes" peuvent contribuer à diffuser et développer ces concepts ailleurs dans le monde.

Accroître et diversifier l'offre de logements ; La démographie est une contrainte difficile à anticiper et gérer pour les systèmes de gouvernance, mais la ville durable pour des raisons de réponse aux besoins des familles et de mixité sociale vise généralement une offre diversifiée en logement (taille, localisation, accessibilité aux handicapés et personnes âgées, propriété privée, communautaire ou location..), tout en visant à concilier les meilleures conditions de vie avec les avantages d'un milieu urbain, pour produire les conditions d'un bien-être social et de l'ascension sociale.

Des logements sociaux. Ce ne sont pas des ghettos et ils doivent être protégés par des conditions de plafonds et de ressources en fonction de la composition des ménages, pour aider les personnes en difficultés financières ou sociales réelles. La ville durable est un lieu d'innovation urbaine et de lutte contre l'exclusion ; Les plus modestes côtoient les plus aisés, bénéficiant du même cadre de vie, des mêmes accès à la culture, aux aménités et aux loisirs. Des projets de décroissance durable peuvent y être expérimentés ou divers systèmes d'aides, par ex aux mères seules, familles nombreuses, familles voulant vivre avec une personne âgée au domicile.

La ville durable suppose des citoyens éco-responsables et éclairés vivant dans un contexte épanouissant et favorisant une bonne santé. Une politique culturelle et une culture écocitoyenne du développement durable en sont un des éléments, via un appui, notamment financier, aux institutions culturelles, favorisant ainsi leur rayonnement. Elle vise à éveiller dès l'école les enfants à l'art et à la culture, dans le respect du développement durable. La culture et l'offre en loisirs peuvent rendre la ville plus attractive, mais le concept classique d'attractivité peut lui-même être mis en cause (pour des raisons d'empreinte écologique et d'impact en termes de périurbanisation) au profit d'un rayonnement plus immatériel, passant par exemple via l'internet comme support de culture. L'accès à toutes ces activités est gratuit ou payant, en fonction des activités et des revenus de chacun, rendant la culture et les loisirs accessibles à tous.

La santé, l'enrichissement intellectuel et la qualité de vie sont améliorés par des infrastructures culturelles et sportives (HQE) tels que des centres culturels incluant bibliothèques, médiathèques, accès à l'Internet et à une Nature de proximité, celle-ci étant intégrée dans une trame verte tels que des supports de découverte et d'éducation à l'environnement). Des lieux de spectacles et d'exposition contribuent à l'enrichissement de la culture de tous et chacun ainsi qu'à la promotion de talents locaux ou d'artistes indépendants. Des complexe sportifs (piscine, terrains et lieux de sports, dont de proximité et de nature) complètent ces infrastructures.

Dans ce cadre, les activités renoncent aux pratiques de confrontation, de compétition, et de dénigrement au profit de logiques d'échanges, collaboratives et de reconnaissance des autres et de leurs valeurs. Ce sont des loisirs basés sur les rencontres, les échanges constructifs fondés sur le respect d’autrui et sur l’apport des différences qui est enseigné dès l'école pour tous (les enfants, riches, pauvres ou à mobilité réduite doivent tous pouvoir y avoir accès). Les rencontres développent l’émulation dans un esprit de solidarité, et le sentiment non sectaire et non-communautariste d’appartenance à une communauté dans le monde, ce qui est fondamental pour la durabilité sociale.

Elle est souvent très développée et encouragée dans les projets de ville durable, pour une harmonie entre toutes les populations et acteurs de la ville. De nombreux écovillages et écoquartiers ont d'ailleurs - en amont - une origine associative.

Associations et solidarité : Le principe de solidarité est structurel dans la ville durable qui implique une entraide entre les générations et entre les gens de différents horizons ethniques. Dans des structures réservées à cet effet, les habitants de la ville se retrouvent, pour y partager leur savoir- faire, leurs opinions et en certains cas s'entraident, par exemple: les personnes âgées peuvent partager leur savoir-faire en cuisine ou en couture et les plus jeunes les guider en informatique.

Associations et culture : Pour implanter la politique culturelle de la ville durable, il faut mettre en place des structures spéciales, chargées de réunir les enfants, les personnes âgées, les personnes à mobilité réduite, dans une démarche commune au sein de ces lieux d’échanges. Ces associations culturelles organisent des manifestations, tel que des concerts, des représentations théâtrales ou des expositions, favorisant l'ouverture aux autres avec, par exemple: des expositions d'art primitif africain associé au cinéma d'auteurs étrangers. Regroupant ainsi tous les citoyens et faisant de tous des acteurs de la vie associative.

Il veut que la ville soit "neutre" (c'est à dire sans impact négatif, ou avec des impacts remboursés en termes de bilan global) vis à vis de son environnement local et mondial. C'est un enjeu et objectif majeur dans un quartier (ou ville) durable. Il concerne la consommation d'énergie, mais aussi tous les domaines ayant un impact sur des ressources naturelles ou humaines.

En un an, un Français consomme en moyenne 3 tonnes équivalent pétrole d'énergie. Pourtant, des gestes simples et quotidiens permettraient de réduire cette consommation de moitié.

L'éclairage représente en moyenne 15% d'une facture d'électricité. Pour en diminuer sa charge, il faut profiter au maximum de la lumière du jour, éteindre les lumières dans les pièces vides, et utiliser des lampes a basse consommation.

Il existe bien sûr des alternatives au chauffage électrique. Mais les chauffages au fuel ou au gaz sont eux aussi polluants. Depuis quelques années, des alternatives se développent avec les pompes à chaleur et la géothermie. Ainsi, le chauffage réversible, ou pompe à chaleur air/air permet de chauffer ou refroidir une maison en diminuant beaucoup sa consommation énergétique (on peut retenir le chiffre de 4 unités d'énergies rendues pour 1 consommée).

Dans le quartier durable, les maisons doivent être capable d’assumer elles-mêmes leurs consommations d’énergies, ou en tout cas une partie de leurs consommations. Pour se faire, elles sont construites de façon à s’autoalimenter en énergie : des panneaux solaires sont installés sur les toits ou sur les façades, les eaux de pluies sont récupérées au maximum, l’isolation est améliorée pour ne pas perdre de chauffage et donc ne pas gaspiller. Les équipements fournis sont de type économiques, de catégorie A. Les matériaux de construction sont non polluants, recyclables, récupérés…

En 2002, près de 90% de l’énergie consommée dans le monde provenait des gisements de combustibles fossiles tels que le pétrole, le gaz, le charbon ou encore l’uranium. Cependant, ces sources traditionnelles d’énergie posent de nombreux problèmes, qu’il est urgent de résoudre.

Énergies fossiles : ce terme désigne les énergies que l’on produit à partir de roches issues de la fossilisation des êtres vivants : pétrole, gaz naturel, et charbon.

Ces énergies sont en quantité limitée, elles sont donc épuisables. Pourtant, la consommation de ces énergies ne cesse de croître ; cela rend l’exploitation de plus en plus difficile et chère, et cela se ressent sur l’économie: par exemple, le prix du baril de pétrole a explosé ces dernières années. De plus, les combustibles fossiles contribuent massivement au réchauffement de la Terre par le phénomène de "l’effet de serre" à cause du CO2 que leur combustion rejette dans l'atmosphère tout en la polluant. Ces sources d'énergie présentent des risques de catastrophes majeures : marées noires, fuites radioactives, explosions de gazoducs… Ces énergies coûtent cher, polluent, sont épuisables, et sont dangereuses pour la santé. C’est pourquoi il faut en réduire la consommation le plus tôt possible.

Une énergie propre ou énergie verte est une source d'énergie qui ne produit pas de polluants. Le concept d'énergie propre est distinct de celui d'énergie renouvelable: le fait qu'une énergie se reconstitue n'implique pas que les déchets d'exploitation de cette énergie disparaissent, ni le contraire. Les sources d'énergie généralement citées comme énergie propre sont les énergies géothermiques, l’énergie éolienne, l’énergie hydroélectrique, l’énergie solaire, la biomasse, les énergies marémotrices. Ces énergies sont généralement celles les plus utilisées à travers les pays et les moins onéreuses. De plus, elles sont aussi les mieux maîtrisées. L'énergie la plus propre étant celle que l'on ne consomme pas, on peut donc parler de « négawatts », qui sont une énergie propre qui ne produit aucun déchet. Par exemple, remplacer une ampoule de 100Watts contre une lampe fluorescente de 20Watts revient à économiser 80Watts. Le remplacement de cette lampe génère 80Watts « en moins », ce qui correspond à 80Négawatts. La production de « négawatts » est rendue possible grâce au développement de l'efficacité énergétique et de la sobriété énergétique.

Une énergie renouvelable est une source d'énergie qui se renouvelle assez rapidement pour être considérée comme inépuisable à l'échelle de l'homme. Les énergies renouvelables sont issues de phénomènes naturels réguliers ou constants provoqués par les astres, principalement le Soleil (rayonnement), mais aussi la Lune et la Terre (énergie géothermique). La notion d'énergie renouvelable est souvent confondue avec celle d'énergie propre. Cependant, même si une énergie peut être à la fois renouvelable et propre, quelques unes ne peuvent être classées que dans une seule de ces catégories. Par exemple, le solaire photovoltaïque est renouvelable mais produit des déchets contenant des métaux lourds tandis que la production d'électricité à partir de charbon avec séquestration du CO2 s'approche d'une énergie propre mais n'est pas renouvelable.

Un quartier durable doit favoriser les transports en communs : en effet l’utilisation des bus, des métros, des tramways est plus écologique et plus économique que la voiture. De plus, cela permet de vider les centres-villes surchargés. Ces modes de transports sont très bénéfiques : ils sont beaucoup plus rapides, car ils ont des voies réservées (exemple du TEOR a Rouen), plus économiques, car un voyage en bus coûte moins cher qu’un voyage en voiture (sur la même distance), moins polluants, car les métropolitains et les tramways sont électriques ; ils consomment 5 fois moins d’énergie par passager qu’une voiture. Ils comportent beaucoup plus d’avantages. La voiture pollue énormément. À vitesse moyenne égale, une conduite agressive peut augmenter la consommation de carburant de 30 à 40%. Le quartier durable doit donc inciter a rouler en souplesse : cela abîme moins le moteur et consomme moins de carburant. Le quartier durable peut aussi proposer d’investir dans les véhicules propres : une voiture électrique n'émet pas de gaz polluant, est silencieuse et économique. Sur une échelle plus importante, les personnes doivent prendre le train plutôt que la voiture ; sur des longs trajets, c’est ce moyen de transport qui est le moins polluant, même s’il n’est pas le plus rapide.

Chaque Français consomme en moyenne 150 litres d’eau par jour, et seulement 1% est bu. Dans un quartier durable, cette consommation pourrait être divisée en 2, en allant jusqu'à 76litres d’eau par jour. Cela passe par le pré équipement des foyers d’appareils à faible consommation, qui consomment environ 39litres d’eau contre 100litres pour les appareils traditionnels. Des baignoires de taille plus modeste et des réducteurs de pression doivent être installés ; des chasses d’eau à double débit permettent de gagner 11000litres par an et par habitant. Dans un quartier durable, l’eau de pluie est utilisée à son maximum : elle est stockée, puis sers ensuite a alimenter les chasses d’eau et à arroser les jardins. De plus ce quartier doit posséder sa propre station d’épuration pour le traitement des eaux usées : cela évite l’acheminement inutile de l’eau dans une station éloignée, ce qui va consommer de l’énergie pour rien. L'eau chaude est produite grâce à l'énergie, quelle que soit son origine. Il est impératif de ne pas laisser s’écouler l’eau lorsqu’on ne s’en sert pas : lorsqu’un enfant se lave les dents(3minutes) et qu’il laisse le robinet ouvert il coule l’équivalent de 18 litres d’eau, soit 12 bouteilles d’un litre cinq. De plus, un réglage du thermostat du chauffe-eau permet d’économiser l’eau chaude (et aussi un entartrage plus rapide des canalisations).

Une gestion des déchets basée sur le tri sélectif implique des coûts supplémentaires dus à la complexification des étapes de la collecte et du traitement. Pourtant, dans la plupart des cas, les communes peuvent réussir à tirer un bilan financièrement positif grâce à la valorisation des déchets recyclables. Le tri des déchets est un point positif dans la protection de l’environnement : il permet de le préserver, en utilisant les matériaux recyclés, au lieu d’aller chercher ces mêmes matériaux dans la nature. Le troisième point positif du tri sélectif est enfin la responsabilisation du citoyen, qui a là un moyen simple de contribuer à la bonne gestion de la collectivité et à la préservation de l’environnement, en prenant conscience qu'un geste individuel, aussi simple, peut avoir des retombées globales. Des bacs à différents compartiments encouragent le tri des déchets qui ne peuvent être compostés dans les jardins, de même que des aires d’apports volontaires créées à proximité.

La ville durable cherche à diminuer son taux d'imperméabilisation et à augmenter la naturalité de la ville en restaurant une trame verte qui relie entre eux des espaces verts. Elle accueille pour cela largement une flore et une faune naturelles, pour des raisons aménitaires, microclimatiques, de qualité de l'air et écologiques. Les arbres, buissons, haies, clôture végétales, noues, les espaces verts, mais aussi les murs et terrasses ou toitures végétalisées y jouent un rôle majeur ; Ils embellissent la ville, et s'ils sont suffisant, aident à compenser les émissions de CO2, pour une ville « neutre » en termes de bilan carbone, plus respirable et plus « inoffensive » pour l'atmosphère terrestre. L'éducation à l'environnement peut y contribuer, ainsi que le développement d'une quinzième cible HQE.

Cette objectif de « neutralité » (énergétique et environnementale) implique un aménagement particulier du territoire.

En urbanisme et en architecture, le pilier économique du développement durable conduit à penser le projet en terme de coût global : diminuer les ressources (énergie, matériaux, eau, sol,...) nécessaires au projet durant toute la durée de vie du projet, tout en optimisant le budget de façon à ce que les coûts ne deviennent pas excessifs et en conservant un objectif de haute qualité.

Les villes sont confrontées à l'étalement urbain et aux phénomènes de fragmentation écologique et urbaine. La multiplication des périphériques, rocades de contournement, couronnes urbaines, favorisées par le développement routier et des centres commerciaux périphériques, la multiplication des centres de loisirs, l'extension des zones d'activités, la recherche d'un habitat individuel à la campagne nous conduisent vers une ville dispersée, consommatrice de sol et génératrice de déplacements. L’appel aux énergies renouvelables n’est pas une réponse unique ni suffisante à tous les torts causés à l’environnement. L’aménagement du territoire doit être repensé dans les villes d’aujourd’hui et dans les écovilles nouvelles, ainsi que la mobilité.

Une certaine densification est souvent nécessaire, mais la ville durable refuse le modèle Hong-Kong, tout comme celui de l'étalement de type Los angeles.

Ce phénomène est caractérisé par le développement des surfaces urbanisées en périphérie des grandes villes : la péri-urbanisation. Plus on s’éloigne du centre, plus la densité du bâti est faible. En effet, ces nouvelles zones urbaines (pour la plupart rurales auparavant) sont caractérisées par une urbanisation pavillonnaire, ce qui bien évidemment, compte tenu de la multiplication des maisons individuelles et des jardins privatifs, occupe une surface au sol bien plus importante que celle utilisée par des appartements en immeuble ou des maisons de ville.

Ce mode d’habitat est à première vue alléchant. Il permet de rester près de la ville et de ses atouts, tout en bénéficiant d'un foncier a priori moins cher et plus disponible. Les ménages peuvent se permettre d'y devenir propriétaire d’une maison individuelle relativement vaste, accompagnée d’un grand jardin, pour le prix d’un appartement en ville. De plus, ils recherchent aussi un cadre de vie plus agréable, notamment pour leurs enfants, en étant plus proche de la campagne et en fuyant les gênes clichées occasionnées par le centre des villes ( bruit, pollution, stress, agressivité…).

Cependant, la périurbanisation montre très vite ses limites, tant au niveau économique qu’au niveau de la qualité de vie, et devient même contraire au principes du développement durable. La première critique qui peut être faite, est l’absence de mixité sociale, les lotissements pavillonnaires étant essentiellement occupé lors de leur mise en vente par des jeunes couples avec des enfants en bas âge. De plus, les pavillons au sein d’un lotissement étant similaires, de tailles identiques, ils s’adressent à des personnes qui possèdent le même niveau de revenu et qui appartiennent donc à une même catégorie sociale. Les autres conséquences sont directement liées au problème majeur du concept, la très faible densité qu’il induit. Elle se traduit par la création de « villes dortoirs », ce qui, éloignant le lieu de travail du lieu d’habitation, augmente considérablement le phénomène de « migration pendulaire » et toutes les conséquences adjacentes à celui-ci ( embouteillages, allongement du temps de trajet en voiture….) Le « taux de motorisation » par ménage est beaucoup plus élevé dans les zones péri-urbaines que pour la moyenne nationale1. Les ménages possèdent presque tous deux voitures, même les moins favorisés. Ce fort taux est dû à l’augmentation des distances à parcourir, que ce soit pour le travail, pour les loisirs ou bien pour le ravitaillement, rendant les transports alternatifs (marche et vélo) moins crédibles. De plus, le réseau de transport en commun est dans ces cas là, moins efficace également. Le maillage, réparti en fonction du nombre d’usagers, est par conséquent plus espacé que dans le centre ville, augmentant la distance entre les arrêts et stations et le domicile des résidents. Les usagers sont donc obligés de marcher pendant un certain temps ou de prendre leur voiture pour se rabattre sur la station la plus proche, ce qui augmente significativement le temps des transports et l’inconfort. Il n’existe pas aujourd’hui de mode de transport qui vienne concurrencer la voiture dans les banlieues pavillonnaires. Ces deux précédentes conséquences ajoutées à la faible densité, oblige à la construction d’infrastructures routières et de réseaux de communication beaucoup plus importantes en nombre d’habitant que la moyenne, réduisant de plus en plus les espaces naturels, agricoles, forestiers ou pastoraux. L’urbanisation est responsable de la disparition de 60 000 hectares de terres naturelles et agricoles chaque année en France, selon l’IFEN1. Cette augmentation des surfaces artificielles (routes, bâtiments, parkings…) représente un danger pour la diversité de la faune et de la flore, perturbe l’écosystème, et nuit à l’infiltration des eaux de pluies dans le sol, augmentant les risques d’inondation.

L’étalement urbain, pourtant très à la mode aujourd’hui, et la faible densité qu’il induit, n’est donc en aucun cas une réponse valable dans l’élaboration d’un quartier durable. La solution se trouve dans une densité plus élevée.

Le modèle de la "ville durable" privilégie la densité urbaine dans un souci d'économie de l'espace et de limitation des déplacements. Cette conception s’appuie sur des notions de ville « courtes distances » ou « ville compacte ». Aucune densité urbaine « idéale » n’a aujourd’hui été définie, mais les chercheurs et les exemples de quartiers durables aujourd’hui déjà réalisés, tablent pour une densité relativement élevée. Les constructions sont soit des immeubles d’une hauteur raisonnable (entre 3 et 5 étages), soit des maisons petites, mitoyennes, avec un petit jardin. . Cette forte densité permet une plus grande mobilité ainsi qu’une meilleure accessibilité aux services. Une personne ne disposant pas de voiture dans une ville ou dans un quartier compact, pourra accéder à un nombre de services bien plus importants que dans une ville à faible densité. Cette densité induit cependant une re-conception complète de l’aménagement des sols, de façon à le rendre plus efficace qu’aujourd’hui. Il n’est plus question de « place perdue », tout endroit doit avoir un rôle déterminé, et être utilisé de la façon la plus rentable possible. Cela ne veut pas dire non plus une surenchère de l’occupation des sols, qui se traduirait par une suppression des places communes ou des espaces relativement vastes, non construits, qui permettent de « respirer », de ne pas se sentir étouffé par les constructions. Au contraire, les lieux dit « publics », sont très présents et font aussi preuve d’une re-conception pour les rendre plus agréable à vivre. Ces lieux publics, rues, zones piétonnières, jardins publics, places, jouent non seulement un rôle social favorisant les rencontres et le contact entre individus, mais ils permettent surtout aux personnes de pouvoir s’aérer, se changer les idées, en se promenant à l’extérieur. Ils compensent donc en partie les jardins individuels. Cette solution permet d’éviter l’étalement des villes, et donc la place prise par ces dernières sur la campagne, réduisant d’autant les surfaces artificielles. Le coup engendré par la densification des transports en commun et la hausse de la qualité des infrastructures en général, est réduit par la quantité plus faible de ces dernières. On privilégie la qualité sur la quantité. Et cela permet de faire de nombreuses économies énergétique, que se soit pour les matériaux de construction, ou pour le fonctionnement. Prenons l’exemple de l’éclairage public : en considérant deux villes qui ont le même nombre d’habitants, la consommation d’électricité sera beaucoup moins importantes pour une ville de haute densité que pour celle à la faible densité. En effet, le réseaux routier et la surface totale de la ville à éclairer sera beaucoup moins importante pour la première.

La densité, phénomène de fond qui révèle toute son importance lorsqu’elle est bien contrôlée, influe sur de nombreux autre facteurs, et principalement sur la mobilité des individus.

Ces flux sont nombreux et pour partie inévitables. La ville durable cherche à limiter leurs impacts, par exemple par une disposition cohérente des centres nodaux, des axes de déplacements et par une offre équilibrée de services de proximité et de transports en commun ainsi qu'en développant les nouvelles technologies de l'information ou NTIC comme alternative quand cela est possible (le télétravail et les nouvelles technologies de communication n’ayant toutefois pas permis à ce jour de remplacer significativement et efficacement la concentration physique des individus). Certaines « villes durables » ne remettent pas en cause ces flux, jugés base et signe de la bonne santé économique et socioculturelle d’une ville, et n’entendent pas les supprimer. Elles cherchent à les anticiper et organiser pour sans les limiter, les diversifier ou les étaler dans le temps pour les rendre plus fluide et éviter toute saturation.

La concentration d'une même activité dans un secteur ou quartier (quartier d’affaires, commercial, d’habitations, de loisirs..) est généralement refusée ou limitée pour éviter les sectorisations générant des flux périodiques, brutaux et importants (Ex : migrations pendulaires et embouteillages associés, avec saturations aux heures de pointes, et plages horaires vides aux heures creuses). Une bonne implantation des logements et des activités économiques et de service dans un même environnement (mixité fonctionnelle) limite ces problèmes. Elle permet aux employés de gagner facilement et rapidement leur travail, à pied, en vélo ou via les transports en commun, en évitant de trop centraliser les flux sur quelques axes principaux. Il faut multiplier et diversifier les axes au sein d'une ville pour éviter ainsi toute congestion. Plusieurs axes de taille moyenne sont donc préférables à un grand axe.

Le faible étalement urbain facilite les déplacements non motorisés (vélo, marche, roller..) et le transport public. Quand tout est à portée de main, l’utilisation de la voiture peut devenir marginale. La forte utilisation des transports publics qui limite, remplace le trafic des véhicules privés responsables de congestion, de pollutions et d'accidents, est favorisée par un maillage et une desserte plus fréquente, précise et équilibrée, réduisant la distance domicile-gare ou avec l’arrêt le plus proche, et donc le temps de transport. Bus et tramway sont prioritaires sur le reste de la circulation, bénéficiant souvent de voies dédiées deviennent alors plus pratiques et rapides que d'utiliser sa voiture personnelle (Dans les centres-villes, la vitesse moyenne en voiture est de 20 km/h à Londres, 18 km/h à Paris et de 7 à 8 km/h à Athènes). Malgré une vitesse moyenne moindre, le vélo est très avantageux pour de petits trajets, cette dernière étant compensée par un temps de parking quasi-nul et un risque d’embouteillage inexistant. L’ensemble des transports alternatifs dont fait partie le vélo, mais aussi les rollers, la trottinette peuvent être encouragés, notamment par des pistes cyclables et autres véloroutes et voies vertes, des attaches et abris-vélos. Des quartiers sans voiture existent déjà ainsi que de nombreuses zones piétonnes, également ouvertes aux vélos.

La question des flux de circulation et de la densité urbaine, est un critère déterminant dans l’aménagement des territoires. Pour pouvoir convaincre les populations de l’utilité et de la nécessité de prendre les transports en communs, cela passe par une réelle politique d’aménagement du territoire, étudiée spécialement pour l’amélioration du temps de trajet et de l’efficacité des transports en communs. Il est aussi nécessaire de mettre des « bâtons dans les roues » des voitures, pour freiner son expansion.

Dans la notion de ville durable, l’environnement n’est plus dissocié des projets d’urbanisme, ni des orientations économiques, culturelles ou sociales de la ville. Ce souci d’intégration prend en compte le développement sur le long terme et dans une perspective globale. La ville pensée comme environnement humain se substitue progressivement aux préjugés anti-urbains des premières approches écologiques. Ainsi, à la lutte contre les nuisances s’ajoutent des thèmes plus transversaux : reconquête d’espaces publics, mobilités douces, maîtrise de la péri-urbanisation, participation citoyenne…

Cependant, en voulant concilier l’inconciliable, la ville durable risque de buter sur des contradictions insurmontables, dont la première est certainement de redensifier les villes sans sacrifier l’accès a la nature. Une autre contradiction réside dans le caractère assez inégalitaire de l’accès aux ressources écologiques de la ville. De nouvelles représentations de l’espace s’imposent pour éviter ces différents écueils. Par son aptitude, non pas à gommer les contradictions, mais à les mettre en débat, la ville durable a au moins le mérite d’être un formidable levier pour l’innovation démocratique.

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Gazéification

Voiture allemande Adler Diplomat (1938) munie d'un gazogène.

La gazéification est un procédé qui permet de convertir des matières carbonées, comme le charbon, le pétrole, ou de la biomasse, en monoxyde de carbone et en hydrogène par réaction de la matière première avec une quantité contrôlée d'oxygène à des températures très élevées. Le mélange carboné obtenu, appelé syngaz, est lui-même un carburant. La gazéification est une méthode très efficace pour l'extraction d'énergie à partir des différents types de matières organiques, et trouve également des applications dans l'élimination des déchets verts.

L'avantage de la gazéification réside dans le meilleur rendement de l'essence synthétique à la combustion: l'énergie contenue dans l'hydrocarbure d'origine y est en quelque sorte davantage concentrée. Le syngaz peut être utilisé directement dans un moteur à combustion interne, ou servir à produire de l'hydrogène et du méthanol, ou encore être converti via le procédé Fischer-Tropsch en essence synthétique. La gazéification peut aussi s'appliquer à des matériaux, tels que la biomasse ou les déchets organiques, qui ne sont pas directement utilisables comme carburant. En outre, la combustion à haute température raffine l'hydrocarbure d'origine en éliminant les particules abrasives comme les cendres et le chlorure de potassium, ce qui permet la production d'une « essence propre ».

Quoique la gazéification de carburants fossiles soit actuellement largement utilisée à l'échelle industrielle pour produire de l'électricité, presque tous les types de matières organiques (bois, biomasse, ou même déchets en plastique) conviennent pour la gazéification. Aussi ce procédé constitue-t-il une voie de choix pour la production d'énergies renouvelables. En particulier, la gazéification de la biomasse présente un bilan carbone équilibré.

À la différence des processus biologiques comme la digestion anaérobie, qui produit du biogaz, la gazéification met en œuvre des réactions chimiques à températures élevées (> 700 °C).

En principe, il n'est nécessaire d'injecter qu'une quantité limitée d'oxygène ou d'air dans le réacteur : celle-ci permet la combustion d'une partie des matières premières introduites, combustion qui dégage suffisamment de monoxyde de carbone et de chaleur pour déclencher la gazéification tout en entretenant la combustion de ce qui reste de matière organique.

Le procédé de gazéification fut mis en œuvre dès le milieu du XIXe siècle siècle dans des usine à gaz pour produire le gaz d'éclairage et le gaz de ville. Électricité et gaz naturel remplacèrent par la suite ce gaz de ville pour les usages domestiques, mais lors de la Première Guerre mondiale, les industriels utilisèrent à nouveau la gazéification pour la synthèse chimique et la production d'hydrocarbures.

Au début des années 1920, Eugène Houdry, en France, fabrique de l'essence synthétique à partir de lignite, mais son procédé, trop coûteux, sera abandonné en 1930. Simultanément, deux chimistes allemands, Fischer et Tropsch parviennent à liquéfier un gaz synthétique produit à partir du charbon. Il existait également un procédé mis au point par Friedrich Bergius. Il consistait à faire réagir de l'hydrogène avec du charbon et des goudrons à une température de 450 °C sous une pression de 200 atmosphères, en présence d'un catalyseur.

Au cours de la Seconde Guerre mondiale, par suite de la pénurie en zone occupée, on eut à nouveau recours au gazogène pour faire tourner les véhicules. Mais au plan industriel, ce sont les impératifs militaires allemands qui forcent à l'usage d'essence synthétique. De nombreuses usines en fabriquent, avec des rendements variables. Certaines sont situées dans les camps de concentration (la Pologne, après la guerre, conservera quelques temps un site expérimental à Auschwitz). La principale usine de production d'essence synthétique était située sur le site industriel de Blechhammer. Suite à la défaite nazie, les données et rapports techniques relatifs ont été récupérés par la Technical Oil Mission (T.O.M.) anglo-américaine. Mais après la découverte des champs pétrolifères d'Arabie Saoudite, on abandonna le procédé Fischer-Tropsch, car la voie synthétique ne représentait plus une alternative rentable vis-à-vis de la prospection.

Cependant, dans les années 50, l'Afrique du Sud développa une large gamme d'hydrocarbures synthétiques. Elle y fut contrainte par deux facteurs : l'Apartheid, qui causa un blocus des produits pétroliers, puis, bien plus tard, par l'arrêt des livraisons en provenance de l'Iran. L'Iran était en effet le seul fournisseur de l'Afrique du Sud , et ce jusqu'à la révolution qui renversa le régime du Shah.

On utilise aujourd'hui surtout la gazéification à l'échelle industrielle pour produire de l'électricité à partir de combustibles fossiles tels que le charbon, afin de produire l'essence synthétique requise pour une turbine à gaz. La gazéification est également utilisée dans l'industrie sous la forme de cycles combinés de gazéification intégrée (IGCC), qui permettent, outre la génération d'électricité, de produire de l'ammoniac et des hydrocarbures, notamment du méthane et de l'hydrogène qui pourront alimenter des piles à combustible. D'ailleurs, la technique du cycle combiné est également plus efficace que les technologies conventionnelles pour séparer le CO2. On disposait déjà au début des années 1970 d'installations expérimentales mettant en œuvre ce principe et certaines usines construites dans les années 1990 sont maintenant pleinement opérationnelles.

Ces dernières années, on a mis au point des techniques permettant la gazéification de déchets plastiques, une ressource particulièrement énergétique. Une usine en Allemagne permet la conversion massive de déchets plastiques en essence synthétique puis en méthanol.

On emploie beaucoup en Inde des mini-réacteurs à biomasse en contexte rural, en particulier dans l'Etat du Tamil Nadu (Inde du sud). La plupart de ces installations, gérées par le gouvernement local du panchayat, alimentent à raison de 9 kW l'éclairage public et des pompes pour l'eau potable. Bien que techniquement viables, elles posent un certain nombre de problèmes de maintenance et de difficultés tant politiques que financières. La plupart ne fonctionnent plus au bout d'un à trois ans.

Il existe à l'heure actuelle sur le marché quatre procédés de gazéification opérationnels : la gazéification à lit solide à contre courant ; à lit solide à injection ; la gazéification à lit fluidifié, et la gazéification à lit entraîné,,.

On peut mettre en œuvre la gazéification à partir de n'importe quelle matière organique, y compris la biomasse et les déchets plastiques. L'essence synthétique brûle en ne dégageant que de la vapeur d'eau et du dioxyde de carbone : pour cette raison, on parle de « carburant propre ». Réciproquement, l'essence synthétique peut être transformée de façon efficace en méthane grâce à la réaction de Sabatier, ou en ersatz de gazole pour les moteurs diesel, via le procédé Fischer-Tropsch. Les composants non-organiques présents dans la matière première à transformer, tels que les métalloïdes et les minéraux, sont piégés sous forme de cendres volantes dans une matrice inerte, et pourraient ainsi être ré-utilisés comme engrais.

Quel que soit le carburant produit par gazéification, ni le procédé lui-même, ni les traitements qui peuvent suivre, n'émettent de gaz à effet de serre comme le dioxyde de carbone. Bien sûr, la combustion d'essence synthétique ou de combustibles émet, elle, du dioxyde de carbone : toutefois, la gazéification de biomasse pourrait jouer un rôle important dans une économie de l'énergie renouvelable, car la production de biomasse, elle, élimine le CO2 de l'atmosphère. S'il est vrai que d'autres carburants comme le biogaz et le biodiesel présentent eux aussi un bilan carbone neutre, la gazéification repose, elle, sur une plus grande variété de matières premières ; elle peut être utilisée pour produire une plus grande variété de carburants, et constitue une méthode extrêmement efficace d'extraction d'énergie à partir de biomasse.

La gazéification de la biomasse est donc l'une des sources d'énergie les plus convaincantes, techniquement et économiquement, pour une économie à bilan carbone neutre.

Il n'existe à l'heure actuelle que très peu d'usines de gazéification de biomasse de taille industrielle. Le Renewable Energy Network en Autriche s'est associé avec succès à plusieurs projets expérimentaux de gazéification de biomasse, y compris en utilisant une usine de gazéification à double lit fluidifié qui alimente depuis 2003 la ville de Güssing à raison de 2 MW en électricité et de 4 MW en chaleur, produites à partir de copeaux de bois.

En vérité, la principale difficulté à laquelle sont confrontés les procédés de gazéification de déchets est de parvenir à un bilan énergétique acceptable (c'est-à-dire positif) en termes de production électrique. Le bon rendement de la conversion de gaz de synthèse en énergie électrique est en effet contrebalancé par une forte consommation d'énergie dans le prétraitement des déchets, par la nécessité de produire ou d'injecter de grandes quantités d'oxygène pur (qui est souvent utilisé comme agent de gazéification), et par le coût d'élimination des gaz. Un autre problème se fait sentir dès que l'on met en œuvre le procédé en vraie grandeur : celui des délais de maintenance d'un site, car il faut impérativement nettoyer les réacteurs au bout de quelques mois d'activité, et donc interrompre la production, à moins de disposer d'usines prenant le relais.

On connaît aujourd'hui plusieurs procédés de gazéification de déchets, mais bien peu ont vraiment été développés et testés, et parmi le petit nombre qui ont été mis en œuvre dans de véritables usines de traitement de déchets, ils ont toujours été associés à l'emploi de combustibles fossiles.

Au Japon, à Chiba, une usine retraite des déchets depuis 2000 (en utilisant un processus dit « Thermoselect »), mais elle n'a pas, à ce jour, fait état d'une production d'énergie positive.

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Source : Wikipedia