04.01.2017

L’économie circulaire et l’énergie nucléaire

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Par la rédaction

Transformer l’économie pour ne plus produire de déchets en partageant, en réutilisant et en recyclant les matières, tel est le principe de l'économie circulaire. Comme toutes les industries, la filière énergétique s’investit dans une mission de durabilité et de préservation des ressources, le nucléaire ne fait pas exception. Zoom sur les différentes actions menées par le secteur.

L’économie circulaire : penser l’économie autrement

S’inspirer des écosystèmes naturels

L’économie circulaire s’inspire du fonctionnement des écosystèmes naturels pour créer des systèmes de production qui utilisent efficacement et durablement les matières premières, les ressources animales et végétales, l’eau et l’énergie tout au long du cycle de vie d’un produit.

Ce modèle met notamment l’accent sur de nouveaux modes de conception, production et de consommation, le prolongement de la durée d’usage des produits, l’usage plutôt que la possession de bien, la réutilisation et le recyclage des composants.

Une tendance de fond

Né il y a une dizaine d’années dans un contexte de hausse du prix des matières premières, de raréfaction des ressources et de leur dégradation, ce mouvement s’est déployé à tous les secteurs et à l’ensemble des activités industrielles. Cette approche se fonde sur le principe qu’il n’est pas possible d’envisager une croissance infinie dans un monde où les ressources sont finies.

Au-delà de la raréfaction des ressources se pose aussi la question de la dégradation de la qualité des ressources.

Les fondements de l’économie circulaire

Selon l’ADEME, six éléments constituent les fondements de l’économie circulaire [1] :

  • l’approvisionnement durable, destiné à réduire l’impact de l’approvisionnement en matières premières ou à remplacer des matières premières non renouvelables par des matières premières renouvelables ;
  • l’écoconception vise, dès la conception d’un procédé, d’un bien ou d’un service, à prendre en compte l’ensemble du cycle de vie en minimisant les impacts environnementaux ;
  • l’écologie industrielle et territoriale, qui consiste à mettre en place un mode d’organisation industrielle caractérisé par une gestion optimisée des stocks et des flux de matières, de l’énergie et des services sur un même territoire ;
  • l’économie de la fonctionnalité privilégie l’usage à la possession et tend à vendre des services liés aux produits plutôt que les produits eux-mêmes ;
  • l’allongement de la durée d’usage conduit au recours à la réparation, à la vente ou don d’occasion, ou à l’achat d’occasion dans le cadre du réemploi ou de la réutilisation ;
  • le recyclage consiste à réutiliser les matières issues des déchets, voire à procéder à leur valorisation énergétique.

Les bénéfices de l’économie circulaire

Améliorer la résilience

La mise en place de démarches d’économie circulaire a pour vocation de renforcer la résilience du territoire en limitant sa dépendance aux flux de ressources entrants. Le bouclage des flux de ressources territoriaux permet d’optimiser l’utilisation de la matière et de l’énergie au profit de l’économie locale.

Inclure tous les acteurs du territoire

L’économie circulaire implique de penser le territoire de manière globale, et pas seulement en termes de ressources et de déchets. L’ensemble de la chaîne de valeur doit être intégré : l’approvisionnement aux déchets en passant par les ressources et les usages pour d’autres acteurs… Pour ce faire, l’économie circulaire repose sur la connaissance mutuelle des acteurs et de leurs flux de matières ainsi que sur leur capacité à nouer des synergies innovantes au plan local.

Créer des emplois locaux

Pour France Stratégie [2], la transition vers une économie plus circulaire peut avoir un impact positif sur l’emploi. Selon les estimations de l’agence gouvernementale, le secteur de l’économie circulaire représente environ 800 000 emplois ETP en France, soit 3 % de l’emploi total.

Avoir une vision globale

L’économie circulaire commence à la conception d’un produit. Désormais, de nombreux industriels pensent la conception de leurs organes mécaniques de manière à faciliter leur démontage et leur recyclage dans l’optique de maximiser la récupération de matière.

Cette écoconception permet de minimiser l’impact du produit et des matières sur l’environnement en prenant en compte toutes les étapes de sa vie : matières premières, fabrication, utilisation, durée de vie, réparation, recyclage et retraitement final.
 

Nucléaire : une filière industrielle pionnière

« Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme » (Lavoisier)

Les secteurs les plus exposés à la raréfaction des ressources – ceux qui consomment des quantités importantes d’énergie (la chimie, la sidérurgie, l’aluminerie, le raffinage) ou d’eau (l’agroalimentaire) - ont été les premiers à s’inscrire dans une démarche d’économie circulaire. Soucieux de préserver la ressource uranifère, le nucléaire civil a très tôt développé des stratégies poussant la récupération du combustible usé au maximum des possibilités afin de limiter le volume des déchets.

Fermer le cycle du combustible nucléaire

L’économie circulaire tend à mettre en place un modèle économique où les déchets sont des ressources à travers un fonctionnement en boucle fermée de matières.

On appelle « amont du cycle » l’ensemble des étapes qui mènent de la mine au réacteur, et « aval du cycle » les étapes qui permettent de recycler les matières récupérables dans les combustibles usés à la sortie du réacteur et de conditionner les déchets radioactifs en vue de leur disposition finale. S’il n’y a pas de recyclage, et que l’on traite les combustibles usés comme des déchets ultimes, on parle de « cycle ouvert ». L’amont du cycle comprend l’exploration, l’extraction du minerai d’uranium et sa concentration avant transport, puis l’enrichissement de l’uranium en isotope 235, et enfin la fabrication des assemblages combustibles qui pourront être chargés dans le cœur des réacteurs.

Après quelques années à produire de la chaleur que la centrale transforme en électricité, le combustible est usé et doit être remplacé. Mais il contient encore beaucoup de matière recyclable sous forme d’uranium résiduel et de plutonium formé par la réaction. L’aval du cycle est dédié à la gestion de ce combustible usé sorti de la centrale : récupération de l’uranium et du plutonium et conditionnement du reste des matériaux de l’assemblage – qui constituent les déchets ultimes – pour préparer, après un entreposage plus ou moins long, leur stockage définitif dans une installation ad hoc construite dans une couche géologique profonde qui assurera leur confinement jusqu’à ce que leur radioactivité résiduelle soit devenue inoffensive.

L’uranium et le plutonium récupérés servent alors à fabriquer de nouveaux assemblages combustibles : combustibles en uranium résiduel réenrichi et MOX (mélange d’oxydes), que l’on charge dans les réacteurs à eau sous pression (REP) qui constituent le parc nucléaire actuel d’EDF, et plus tard les assemblages des réacteurs à neutrons rapides (RNR).

Amont du cycle, économiser l’uranium et l’énergie

Dans l’amont du cycle, c’est l’enrichissement qui relève le plus de l’économie circulaire. En effet, pour enrichir de l’uranium en isotope 235, il faut de l’uranium naturel, une usine adaptée et de l’énergie pour l’alimenter. Le côté « circulaire » de l’opération est que l’uranium appauvri est un résidu, mais pas un déchet : non seulement il est (en faible partie) réutilisé dans les MOX des réacteurs REP actuels, mais surtout il sera le combustible de base des réacteurs de quatrième génération RNR. En outre, le passage récent, en France, de l’enrichissement par diffusion gazeuse à la technologie d’enrichissement par ultracentrifugation permet une économie d’énergie considérable.

Réduire les déchets ultimes en aval

Pour les pays qui ont choisi le cycle fermé, tout l’aval du cycle est application d’économie circulaire. Neuf, un assemblage de combustible pour REP contient 500 kg d’uranium. Dans un assemblage usé, il est possible de récupérer 475 kg d’uranium, et 5 kg de plutonium. Les 20 kg restants constituent les déchets ultimes. Après réenrichissement, l’uranium récupéré dans les assemblages usés du parc EDF traités dans l’usine AREVA de la Hague suffit à alimenter deux tranches nucléaires. Ce sont presque 20 % d’uranium naturel que l’on économise ainsi. En outre, un assemblage MOX usé remplace huit assemblages usés standards, ce qui économise les volumes à entreposer. Avec les déchets du combustible, on fabrique des blocs de verre coulés dans des conteneurs en acier inoxydable, tandis que les parties métalliques des assemblages sont comprimées sous forte pression en galettes, empilées dans des conteneurs similaires. L’ensemble de ces colis est entreposé sur le site de l’usine, dans des bâtiments dédiés, en attendant un stockage géologique. Depuis 1976, date du début du traitement à La Hague des combustibles usés REP, le volume de déchets issus du traitement d’un assemblage a été réduit par un facteur proche de 10.
 

Exploiter les centrales dans la durée

La durabilité est une composante essentielle de l’écoconception. L’économie circulaire rompt avec le schéma traditionnel de production linéaire, qui va directement de l’utilisation d’un produit à sa destruction, auquel il substitue une logique de « boucle » [3]. On recherche la création de valeur positive à chaque étape de la vie des matières en évitant le gaspillage des ressources. Les produits sont appréhendés en tant que flux de matière et d’énergie qui sont réinjectés dans des « boucles vertueuses » successives (qu’elles soient organiques ou techniques). Comme dans les écosystèmes naturels, ce système de production sollicite le moins de ressources possible, et la matière et l’énergie ne sont ni perdues, ni gaspillées. Étendre l’exploitation d’une installation industrielle performante et sûre comme une centrale nucléaire s’inscrit dans cette démarche. C’est toute la philosophie du programme « Grand carénage » porté par EDF.

La longévité de ces installations constitue un enjeu fort en termes d’environnement (utilisation efficace des ressources nécessaires à la construction), d’économie et d’emplois du fait des opérations de maintenance et de mises à niveau associées. Les centrales nucléaires permettent de fournir une quantité importante d’énergie sur une petite surface de terrain. D’après l’AIEA [4], les centrales nucléaires sont, avec les centrales à gaz et les centrales hydro-électriques, les énergies qui produisent le plus d’énergie par m2 sur l’ensemble de leur cycle de vie. Leur faible emprise au sol permet de prévenir la bétonisation des territoires.

La faible emprise au sol du nucléaire est considérée comme un facteur clef pour préserver la biodiversité. Ainsi 65 des plus grands experts mondiaux en biologie de la conservation ont pris position pour expliquer que le nucléaire était l’énergie la plus respectueuse de la biodiversité. Dans le cadre du « Grand carénage » La réparation des matériels et équipements utilisés est fortement développée et bénéficie de politiques dédiées et d’équipements adaptés : politique de réparation des matériels, réutilisation de composants ou pièces de rechange après décontamination et réparation, existence de bases chaudes et d’ateliers centralisés de maintenance dans les installations du cycle et création d’une nouvelle base à Saint-Dizier (Haute- Marne) pour traiter plus de matériel en réparation et limiter la production de déchets.

Maîtriser la production de déchets conventionnels

Des progrès constants sont réalisés pour la gestion des déchets conventionnels (non radioactifs) par la mise en œuvre de programmes dans toutes les installations visant à limiter et maîtriser la production de déchets à la source, favoriser le tri (bennes permettant une collecte sélective des déchets ou par la création de centres de tri internes), privilégier le recyclage de la matière et la valorisation des déchets en sélectionnant les filières les plus adaptées et améliorer le traitement et le conditionnement des déchets non valorisables.

Ces pratiques permettent d’atteindre de très forts taux de recyclage : les centrales nucléaires françaises ont des taux d’envoi en filière de valorisation des déchets conventionnels supérieurs à 95 %, et 78 % des déchets conventionnels non dangereux produits par AREVA sont valorisés.

Le recours à des opérations de déconstruction de haute technicité permet de recycler une grande part des matériaux conventionnels ainsi remis à disposition de l’industrie et de réutiliser des bâtiments existants. Il est à noter que plus de 80 % des déchets produits lors des opérations de déconstruction sont conventionnels.

Diminuer la consommation d’énergie

La nouvelle usine Georges Besse II (Drôme) utilise la technologie de centrifugation pour enrichir l’uranium, une technologie éprouvée et efficace, répondant à des impératifs de sûreté, de protection de l’environnement et de compétitivité toujours plus exigeants ; par la mise en œuvre de cette nouvelle technologie, l’usine Georges Besse II a une consommation d’électricité 50 fois inférieure à celle générée par la diffusion gazeuse, et une absence de prélèvement d’eau dans l’environnement comparé au précédent procédé de diffusion gazeuse qui nécessitait 26 millions de m3 d’eau/an.

Dans tous les métiers du cycle nucléaire – mines, amont et aval –, la France dispose d’un leadership technologique unique au monde et d’usines admirées par l’ensemble de l’industrie nucléaire. Aucun autre pays ne dispose d’un tel capital industriel. La filière nucléaire a su depuis sa mise en place intégrer les principes de l’économie circulaire dans son fonctionnement, de la conception de ses installations au retraitement de ses déchets. Cet avantage technologique et de fonctionnement est une force pour la filière nucléaire française à l’export.

Faire évoluer la doctrine en matière de gestion des déchets radioactifs de très faible activité

De nombreux experts [5] plaident pour poursuivre les études permettant d’évaluer l’intérêt économique et la maîtrise des risques d’une filière de recyclage et de réutilisation qui comprendrait une palette plus large de matériaux valorisables (comme les ferrailles et les bétons très faiblement radioactifs).

En 2016, l’IRSN [6] a suggéré à une « diversification » des solutions de gestion dès lors que celle-ci favorise un usage de ressources mieux proportionnées au risque réel que présentent les déchets.


La filière nucléaire a su depuis sa mise en place intégrer les principes de l’économie circulaire dans son fonctionnement, de la conception de ses installations au retraitement de ses déchets. Cet avantage technologique et de fonctionnement est une force pour la filière française à l’export.