TECHNOLOGIES CLÉS 2010 (novembre 2006)

Energie – environnement

- Des grands enjeux aux technologies clés

- Le secteur de l’énergie et de l’environnement

Le contexte

Production et distribution énergétique

La croissance de la demande énergétique est aujourd'hui tirée essentiellement par la demande électrique et les besoins de mobilité. Le premier besoin énergétique reste cependant, en France, la production de chaleur.

Au niveau européen, en 2001, le secteur de l'énergie (comprenant l'industrie minière, la raffinerie, la production d'énergie nucléaire ainsi que la fourniture d'électricité et de gaz) a généré plus de 200 Md€ de valeur ajoutée et a employé 1,1 million de personnes dans l'UE15. La distribution d'énergie représente près des trois quarts de l'emploi et plus de 60 % de la valeur ajoutée du secteur. Presque deux tiers de la valeur ajoutée européenne sont dus au Royaume-Uni en raison de ses ressources pétrolières et gazières en mer du Nord ; mais en termes d'emploi, l'Allemagne représente presque la moitié de la main-d'œuvre européenne du secteur. La France se situe au troisième rang européen tant en termes de valeur ajoutée qu'en nombre d'emplois.

La directive européenne 2001/77 a fixé comme objectif que 20 % de l'électricité soit produite à partir de sources renouvelables (biomasse, géothermie, solaire, hydroélectricité). La France produit environ 16 % de son électricité par ses installations hydroélectriques, le reste est majoritairement fourni par l'énergie nucléaire.

La France détient une position de tout premier rang mondial dans les énergies traditionnelles (électronucléaire, hydrocarbures) avec des acteurs industriels et des acteurs de la recherche publique leaders dans leur domaine et ayant une longue tradition de partenariat : TOTAL, Areva, EDF, Gaz de France, Suez, Alstom, CEA, IFP ...

Cependant sur les nouvelles technologies de l'énergie, la France tend à être en retrait par rapport à d'autres pays européens comme l'Allemagne sur le solaire photovoltaïque ou sur l'énergie éolienne. Dans ces domaines (solaire thermique ou photovoltaïque, éolien, géothermie ...), les entreprises françaises sont plutôt des PME, même si un certain nombre d'entre elles sont des filiales de grands groupes (Total Énergie ou Apex BP Solar). Les dépenses de R&D dans les filières de l'énergie illustrent bien l'orientation de la France dans ces domaines.

Budget global consacré à l'énergie dans les organismes de recherche français (2002, en M€)

Source : Rapport Chambolle, juin 2004 pour le Minéfi et le ministère de la Recherche

Il est à noter que les constructeurs français d'éoliennes (ou de pièces pour éoliennes) ou de systèmes photovoltaïques bénéficient de l'essor de ces marchés dans d'autres pays.

Dans le domaine des productions de combustibles et carburants, la production française diminue depuis le milieu des années 90, mais la production de biocarburants (avec un objectif européen de 5,75 % des carburants utilisés en 2010) pourrait redonner un nouveau souffle à ce secteur.

C'est le secteur de la production et distribution électriques et de la distribution gazière, soit les services énergétiques (et de l'eau), qui a le plus progressé en termes de valeur ajoutée ces quinze dernières années en France avec une quasi-stabilité de l'emploi. La France est avec la Pologne le seul exportateur net d'électricité.

Fourniture et traitement de l'eau

Le marché de l'eau regroupe les activités liées à l'eau potable (captage, transport, traitement, affinage ...), aux eaux usées (collecte, transport, traitement collectif ou individuel ...) ainsi qu'aux eaux pluviales.

La distribution et le traitement de l'eau varient selon les pays européens et impliquent, selon les cas, des entreprises publiques ou privées ainsi que des collectivités locales. Une directive européenne d'octobre 2003 a été édictée pour promouvoir des tarifications qui reflètent les coûts réels ainsi que les économies d'eau. Le secteur a généré en 2001 une VA de 17,9 Md€ et employé plus de 300 000 personnes dans l'UE25. L'Allemagne représentait 27,2 % de la VA européenne et le Royaume-Uni 23,2 %. La collecte, la purification et la distribution d'eau ont produit une VA de 2 Md€ en France en 2001 et se positionne au troisième rang européen de la valeur ajoutée du secteur.

En France, les trois quarts de la population sont desservis en eau potable par le secteur privé en délégation de service public. Le secteur privé de la distribution et de l'assainissement de l'eau est dominé par trois grandes compagnies de taille internationale qui se partagent le marché : Veolia Water (groupe Veolia), Ondeo (groupe Suez) et Saur. Le métier de ces entreprises multinationales est plus étendu que le seul domaine de l'eau ce sont en général des entreprises de «réseaux» qui gèrent aussi des activités dans le domaine de l'énergie, des déchets ou des transports urbains. Veolia (premier opérateur en France) et Suez sont deux des leaders mondiaux du secteur.

Enfin, les sociétés françaises d'ingénierie du secteur de l'eau sont bien positionnées à l'export : c'est le cas, entre autres, de Sogreah, de Safege, de Burgeap ... De leur côté, Suez et Veolia possèdent leur propre filiale spécialisée, respectivement Degremont et OTV. Toutefois, ces différentes sociétés restent d'une taille inférieure à celle de certaines de leur concurrentes, en particulier anglo-saxonnes.

Gestion des déchets et environnement

La gestion des déchets recouvre différents types de traitement de ces déchets : le recyclage des matériaux pour produire de nouveaux biens, l'incinération avec ou sans récupération énergétique, le compostage pour une récupération biologique, la simple réutilisation (cas des pièces automobiles par exemple) et la mise en décharge.

Diverses directives ont été adoptées en 2001 et 2004 par l'Union européenne pour réduire les déchets, les recycler et minimiser l'usage des ressources naturelles dans la fabrication des produits. Des objectifs de taux de recyclage ont été fixés, à horizon 2008, pour l'Europe à 15 (excepté la Grèce, l'Irlande et le Portugal qui disposent de trois années supplémentaires pour les atteindre) : le taux de recyclage à atteindre en poids est de 60 % pour le verre, le papier et le carton, de 50 % pour le métal (avec une attention particulière pour les métaux des batteries), de 22,5 % pour le plastique (en comptant uniquement le recyclage dans les produits à base de plastique), de 15 % pour le bois. En 2001, le secteur du recyclage a généré 4,6 Md€ dans l'UE25 et y employait 106 000 personnes (soit environ 0,3 % de la valeur ajoutée de l'industrie dans l'UE25 et 0,3 % de l'emploi de l'UE15). Le recyclage des produits non métalliques représente un peu plus de la moitié de la valeur générée par le secteur. Le taux de croissance du secteur, tant en terme de production que d'emploi, a été particulièrement important ces dernières années (l'emploi a augmenté de 4,8 % par an dans ce secteur entre 1995 et 2000).

Le secteur est caractérisé par le foisonnement de micro et petites entreprises (moins de 50 employés) qui représentent plus de 62 % de la valeur ajoutée et plus de 68 % de l'emploi. Cette surreprésentation des petites entreprises est la plus importante de toutes les activités industrielles.

C'est la France qui génère la plus importante contribution à la valeur ajoutée de ce secteur en Europe (plus d'un quart avec 25,3 %), tandis que celle associée de l'Allemagne et du Royaume-Uni s'élevait à 38,5 % du secteur en 2001.

Dans le domaine de l'air, le marché de l'instrumentation est dominé par le Français Environnement SA et l'Américain Thermo-Electron. Les entreprises françaises de ce secteur sont exportatrices, leurs compétences étant reconnues au niveau international. Le secteur du traitement des effluents gazeux est en développement, tiré par la demande industrielle.

Les enjeux du secteur

Les enjeux transversaux

Le principal enjeu commun à l'ensemble du secteur est la question de l'accès aux ressources et de leur exploitation sur le long terme, ainsi que des impacts qui en résultent. Cela concerne aussi bien les ressources énergétiques, les ressources en eau ... que l'impact de leur utilisation sur l'environnement (émission de polluants, production de déchets ...) et la population (enjeux sanitaires).

Les grandes orientations européennes sont marquées par une série d'engagements internationaux, parmi lesquels on peut citer le protocole de Kyoto, la Convention sur le transport de la pollution atmosphérique à longue distance, la convention des Nations Unies sur la diversité biologique. Cela s'est traduit par la mise en place de programmes européens ou de directives, tels que le 6^e Programme communautaire d'action pour l'environnement, le Plan d'action en faveur des écotechnologies ou les directives-cadres dans le domaine de l'eau, qui sont ensuite transposés dans chacun des pays membres.

De ce point de vue, la réglementation joue un rôle moteur dans la prise en compte des impacts environnementaux. De multiples secteurs sont concernés car cette problématique est déclinée et intégrée dans les politiques menées dans le domaine des transports, des procédés industriels, de la production d'énergie, du bâtiment ...

L'approche peut être plus délicate dans le cas des particuliers. Elle passe nécessairement par des actions d'information et de sensibilisation, qui font évoluer les pratiques et permettent aux consommateurs de faire leurs choix en toute connaissance de cause. L'information sur les performances énergétiques des appareils ménagers ou des logements en sont des exemples. L'enjeu, à terme, consiste à modifier les comportements individuels en matière de déchets (mise en place de collectes sélectives, par exemple), de modes de transport, d'usages de l'eau ...

Cette prise de conscience est plus marquée si un impact sanitaire est avéré, c'est-à-dire lorsque la santé humaine est affectée par telle ou telle pollution atmosphérique ou aquatique, par l'utilisation de substances dangereuses ... L'intégration récente dans les études d'impact d'un volet évaluant les effets sur la santé de la population des projets soumis à réglementation (installations classées, par exemple) illustre cette tendance. Toutefois, malgré les progrès réalisés ces dernières années, de nombreuses inquiétudes demeurent : l'exposition dans le cadre de la vie quotidienne à des polluants tels que les poussières, l'ozone, les pesticides ... en est un exemple.

Les enjeux spécifiques

Production et distribution énergétique

L'énergie est appelée à devenir un des enjeux majeurs du XXI^e siècle :

• alors que les réserves en hydrocarbures vont s'épuiser au cours du siècle, la demande mondiale énergétique continue de croître à un rythme soutenu (de l'ordre de 60 % dans les 30 prochaines années), même dans les pays industrialisés, y compris la France ;
• par les émissions de CO₂ (dioxyde de carbone) qui en résultent, l'usage de combustibles fossiles est un des principaux facteurs explicatifs du changement climatique. Atteindre les objectifs du protocole de Kyoto relatif à la diminution des émissions de gaz à effet de serre passe nécessairement par des évolutions profondes dans ce secteur.

Néanmoins, à court terme, le pétrole, le gaz naturel et le charbon resteront prédominants. L'électricité produite à partir de sources d'énergie renouvelables n'est toujours pas compétitive en termes de coût (sauf exception, comme le grand hydraulique), la fusion nucléaire n'est envisageable qu'à très long terme, et le recours à l'hydrogène, ressource non naturelle, ne résout pas la question de la production électrique de base.

Les politiques énergétiques des pays industrialisés ou en voie de développement doivent tenir compte de ces enjeux. Bien entendu, ces choix sont faits en fonction des ressources et de la demande énergétique propres à chaque pays. Dans le cas de la France, les grands objectifs de la politique énergétique ont été définis par la loi du 13 juillet 2005 :

• contribuer à l'indépendance énergétique nationale et garantir la sécurité d'approvisionnement ;
• assurer un prix compétitif de l'énergie ;
• préserver la santé humaine et l'environnement, en particulier en luttant contre l'aggravation de l'effet de serre ;
• garantir la cohésion sociale et territoriale en assurant l'accès de tous à l'énergie.

Pour atteindre ces objectifs, des investissements en recherche, développement et démonstration sont indispensables, investissements qui devront tenir compte du fait que le mix énergétique français du XXI^e siècle, au moins dans sa première moitié, combinera énergie nucléaire, combustibles fossiles et sources d'énergie renouvelables. On pourra noter au passage que la France, pays agricole, valorise encore insuffisamment ses ressources en biomasse, de façon directe (bois-énergie) ou à travers la production de carburants de synthèse issus de la biomasse.

Par ailleurs, le marché de l'énergie reste marqué par le caractère volatil des prix. Cela concerne aussi, dans une moindre mesure, le transport de l'énergie, dont les coûts sont très variables. Des considérations politiques interviennent également, comme l'illustre par exemple la fixation des taxes sur les carburants. Ce trait marquant conditionne fortement le développement de telle ou telle filière technologique : ce qui est « économique » à un moment donné ne l'est plus nécessairement ultérieurement. Inversement, une filière jugée non rentable peut bénéficier d'un regain d'intérêt quelques années plus tard, même en l'absence de progrès technique significatif.

La France est un producteur majeur d'électricité en Europe : le nucléaire y est prédominant, et le savoir-faire associé peut être considéré comme un acquis. A priori, le kWh électrique français va rester abordable : les coûts liés au nucléaire vont rester inférieurs à ceux des combustibles fossiles. Ceci est favorable aux exportations françaises d'électricité, d'où l'importance des moyens de transport de l'électricité. L'Allemagne, où la production nucléaire doit être arrêtée, restera intéressée par un kWh moins cher.

En arrière plan de ces enjeux nationaux, on constate qu'un monde en forte demande de consommation d'énergie, notamment de la part des économies émergentes (Chine, Inde), est un monde qui suscite une élévation régulière des prix de référence de toutes les énergies, afin d'ajuster l'offre et la demande. Ainsi peut-on commenter le choc pétrolier de l'été 2005, qui augmente mécaniquement l'offre : réserves de pétrole précédemment non économiquement exploitables (mer profonde, par exemple), mais aussi énergies nouvelles et renouvelables (seuil de rentabilité relatif de l'énergie éolienne, par exemple). Cette remarque vaut également pour le gisement des économies d'énergie. Plus que jamais, le découplage de la croissance du PIB et des consommations d'énergie (élasticité relative) passe par une exploitation intensive du gisement – inépuisable – des nouvelles technologies de maîtrise de l'énergie.

Fourniture et traitement de l'eau

La fourniture d'eau potable et l'assainissement ont aujourd'hui atteint en Europe un niveau de qualité acceptable. Le savoir-faire européen est indéniable : les trois plus grands groupes dans ce domaine, au niveau mondial, sont européens.

Le bilan de l'extraction et de la consommation d'eau au niveau européen apparaît globalement viable sur le long terme. Cela n'est pas forcément vrai au niveau local : certaines ressources s'appauvrissent, comme c'est le cas dans le pourtour méditerranéen ; d'autres se dégradent (pollution par les nitrates). Ainsi, il apparaît de plus en plus nécessaire, au moins dans ces régions, de réduire la consommation d'eau, de traiter ou recycler les eaux impropres à la consommation, et de modifier certaines pratiques (cas de l'agriculture et de l'élevage).

Cette question de la pérennité de la ressource et de sa qualité prend une importance croissante, comme l'illustre la directive européenne sur l'eau (2000), qui définit un cadre pour la gestion et la protection des eaux par grand bassin hydrographique au plan européen. L'objectif est de parvenir à des niveaux de qualité de l'eau acceptables du point de vue de l'environnement et de la santé des personnes, tout en conservant un équilibre entre exploitation des ressources et usages qui soit viable sur le long terme.

C'est ainsi la maîtrise du cycle de l'eau dans son ensemble qui doit être améliorée, depuis la gestion des prélèvements dans le milieu naturel, jusqu'à la distribution chez le consommateur final et le traitement et le recyclage des eaux usées.

Gestion des déchets et environnement

Depuis de nombreuses années, la France fait face à l'augmentation continue du volume de déchets produits. Les actions pour y remédier sont de trois types, par ordre de priorité décroissante : la réduction à la source (prévention de la production de déchets, par l'éco-conception des produits, par exemple), la valorisation (réutilisation, recyclage, valorisation énergétique) et, enfin, l'élimination (incinération sans valorisation énergétique, mise en décharge).

La loi du 13 juillet 1992 avait prévu qu'au 1^er juillet 2002, seuls les « déchets ultimes » seraient admis en décharge, un déchet ultime étant un déchet ne pouvant plus subir de traitement supplémentaire dans des conditions techniques et économiques acceptables. Cet objectif n'a pas été atteint. En amont, les pratiques de tri sélectif, déterminantes pour la qualité des flux de déchets et de leur traitement, sont notoirement insuffisantes et posent la question du comportement des usagers (tous déchets). En aval, les filières de valorisation, et plus particulièrement de recyclage, restent à développer, d'autant plus que plusieurs directives européennes ont fixé des objectifs ambitieux pour plusieurs familles de déchets : véhicules hors d'usage, déchets d'équipements électriques et électroniques, notamment. La croissance des besoins de recyclage des produits semble une tendance lourde pour les vingt prochaines années. Il s'agit d'économiser les ressources et de limiter l'incinération et les mises en décharge, ces dernières présentant des risques de pollution des sols et occupant un espace peu valorisé par les populations voisines, qui, par ailleurs, en subissent les nuisances.

Toutefois, faire exister des filières de recyclage suppose d'assurer leur viabilité économique. Or, avec le renforcement du contexte réglementaire, le coût de traitement des déchets augmente régulièrement. D'autres aspects conditionnent également le développement du recyclage des déchets :

• l'insuffisance éventuelle des débouchés : cette limite concerne par exemple les déchets du bâtiment, dont le tonnage est trop élevé. Il y a alors pénurie d'exutoire ;
• l'homologation des matières premières secondaires : par défaut, leur utilisation peut faire l'objet d'autorisations spécifiques, mais ces matières recyclées conservent réglementairement leur statut de déchet ;
• les recyclages successifs : dans le cas des matériaux recyclés plusieurs fois, se pose la question de la dégradation progressive de leur propriétés ;
• l'insuffisance éventuelle du rendement énergétique du recyclage : c'est le cas par exemple des batteries, pour lesquelles on sait atteindre des rendements de recyclage matière élevés, mais l'énergie consommée est élevée.

Un enjeu particulier pour la France est le traitement et le stockage des déchets nucléaires, qui reste l'un des principaux verrous à la croissance de cette technologie énergétique.

Dans le domaine de l'air, des progrès notables ont été réalisés dans la maîtrise des émissions produites par les centrales électriques, les installations de combustion, les sites industriels, les transports. Les efforts visant à améliorer la qualité de l'air doivent toutefois être maintenus. La pollution atmosphérique reste problématique dans certaines zones en raison de la géographie et de la concentration des sources (exemple de l'ozone dans les grandes agglomérations). D'autres types de pollutions, comme la pollution de l'air à l'intérieur des bâtiments, sont encore insuffisamment connus et a fortiori traités.

Les tendances d'évolution du secteur

D'un point de vue quantitatif, les besoins (en énergie, en eau ...) vont continuer de croître durant les prochaines années, tendance qui résulte de la croissance démographique et de l'augmentation du niveau de vie.

Face à ces besoins, la question de l'acceptabilité sociale vis-à-vis des moyens pour les satisfaire reste posée dans de nombreux cas : on peut citer les inquiétudes liées aux impacts de la filière nucléaire, les réticences vis-à-vis des fermes éoliennes, le refus de nouvelles installations de traitement des déchets (usines d'incinération, centres de stockage ...). Cette tendance est renforcée par l'acuité des questions sanitaires (épidémies de légionellose, présence de plomb et de nitrates dans l'eau potable ...).

Dans ce contexte, un des points clés est le niveau des coûts considérés comme acceptables par le consommateur final pour répondre à ces enjeux : (sur)coût de l'énergie verte produite à partir de sources d'énergie renouvelables, (sur)coût du recyclage systématique des produits de grande consommation, (sur)coût des équipements plus performants en termes de consommation énergétique et d'émissions ... Dans ces différents domaines, les évolutions dépendront en grande partie de la perception des bénéfices résultant de ces (sur)coûts, bénéfices qui, le plus souvent, ne sont visibles qu'à moyen ou long terme.

Production et distribution énergétique

La maîtrise de la demande en énergie est une des priorités nationales. Cela concerne plus spécifiquement les secteurs résidentiel-tertiaire et transports, qui représentent pratiquement les trois quarts de la consommation énergétique française. Améliorer les techniques de combustion, diminuer la consommation énergétique unitaire (consommation en carburant des véhicules, par exemple) sont les objectifs à atteindre. Dans le résidentiel-tertiaire, l'amélioration des performances énergétiques (meilleure isolation, rendements plus élevés ...) est contrebalancée par l'augmentation régulière de la taille des logements et des exigences de confort (chauffage, climatisation, ventilation ...) : la demande énergétique continue donc de croître. Ces aspects sont abordés dans les chapitres consacrés à ces secteurs.

Au niveau mondial, la consommation d'énergie représente environ 10 Gtep, répartis schématiquement de la façon suivante : 1 Gtep pour l'électricité ; 2 Gtep pour les transports ; 3 Gtep pour la chaleur ; 4 Gtep perdus. Les systèmes et les rendements doivent donc être améliorés. Les voies envisageables sont, par exemple, la valorisation de la chaleur à basse température (par exemple : pompes à chaleur sol-air) ou la production combinée (cogénération, voire trigénération).

L'Union européenne joue un rôle moteur dans la lutte contre les émissions de gaz à effet de serre. Néanmoins, les différentes mesures adoptées dans ce cadre ont un impact économique, qui pourrait constituer un handicap, en particulier pour les acteurs industriels, face à des pays qui seraient peu ou pas engagés dans de telles démarches, tels que les États-Unis ou la Chine : il y a là un risque de distorsion de concurrence. Le coût de l'énergie reste un critère déterminant du point de vue de la compétitivité : les orientations technologiques dans ce secteur doivent impérativement tenir compte de cet aspect.

Fourniture et traitement de l'eau

Globalement, la consommation d'eau, que ce soit sous forme d'eau potable, d'eau d'irrigation, d'eau de process pour l'industrie ou d'eau de refroidissement pour les centrales électriques, est en augmentation constante. Face à des ressources limitées, il y a donc une compétition accrue entre ces différents usages.

Il y a une tendance au recyclage de l'eau in-situ, c'est-à-dire sur le site même où les effuents sont produits. Les sites industriels sont particulièrement concernés, l'objectif étant de réinjecter dans la chaîne de production au moins une partie des effluents. Dans le même ordre d'idée, il y a également un intérêt pour les solutions individuelles de traitement des eaux destinées au résidentiel, pilotables à distance, qui évitent d'allonger les réseaux : cela concerne en premier lieu les sites isolés, mais aussi les pays en développement.

Gestion des déchets et environnement

La valorisation matière est devenue une priorité pour nombre de producteurs de déchets, en particulier industriels. Au-delà de la question du coût des produits recyclés (et donc de leur compétitivité), leur utilisation est quelquefois freinée par un déficit de connaissance de leur propriétés, ou une non-conformité aux référentiels normatifs traditionnels. D'autres considérations, d'ordre culturel, sont également à prendre en compte : les pratiques de consommation, le marketing pratiqué autour des emballages ... peuvent aller à l'encontre de la maîtrise de la production de déchets.

En ce qui concerne la qualité de l'air, la demande pour une purification des effluents atmosphériques de sites industriels à la source ne fera probablement qu'augmenter avec l'accroissement des normes environnementales, qui aura aussi comme conséquence une augmentation des coûts d'épuration. Enfin, la demande croissante de sécurité vis-à-vis de la santé pourrait accroître la demande de purification de l'air pour l'habitat.

Les tendances technologiques du secteur

D'un point de vue technologique, deux tendances apparaissent communes aux différents secteurs :

• une importance croissante de la métrologie environnementale (outils de mesure et d'analyse de tous les milieux, air, eau, sols, énergie), qui se traduit par un besoin croissant de capteurs ;
• le recours à des applications dérivées des biotechnologies : valorisation de la biomasse, traitement des déchets fermentescibles, biocapteurs, traitements biologiques des effluents, etc.

Production et distribution énergétique

Ce secteur est marqué par plusieurs orientations : limiter l'impact environnemental de la production et de l'utilisation de l'énergie, augmenter l'efficacité énergétique des systèmes et développer la production à partir de sources d'énergie renouvelables.

La production électrique avec des centrales thermiques classiques (utilisées pour la demande de pointe en France) ou des centrales nucléaires génère des polluants et du CO₂ pour les uns et des déchets dangereux pour les autres, déchets qui devront être réduits à défaut de pouvoir être éliminés. En terme d'émissions de CO₂, une augmentation de 10 % de la production d'électricité à partir d'hydrocarbures annulerait 30 ans d'économies réalisées sur les émissions des véhicules. La séquestration du CO₂ pourrait y remédier et ainsi contribuer à atteindre les objectifs de Kyoto. Cette option fait l'objet de plusieurs programmes de recherche européens, et pourrait intéresser directement des pays tels que la Chine, où le charbon est encore prédominant.

En ce qui concerne le nucléaire, les prochains réacteurs seront proches du parc existant d'un point de vue technologique (réacteurs à eau pressurisée), mais avec une disponibilité et une sûreté améliorées. La génération suivante, qui ne verra pas le jour avant 2030-2035, sera de conception très différente : réacteur à caloporteur sodium, à eau supercritique, à sels fondus ...

Le degré de développement des énergies renouvelables en France varie grandement d'une filière à l'autre. Ainsi, dans le domaine du photovoltaïque, dont le coût reste très élevé, le silicium reste le matériau dominant, et les technologies associées vont continuer de progresser. L'intégration de panneaux photovoltaïques au bâtiment offre de nouvelles possibilités à cette filière, mais le principal obstacle à son développement est de nature économique et réglementaire. De nouveaux gisements éoliens sont à exploiter (essentiellement en offshore), mais il subsiste de multiples difficultés techniques à intégrer une part croissante de ce type de production (intermittente) dans des réseaux conçus pour fonctionner avec de grandes centrales électriques fonctionnant en continu. La filière biomasse reste à développer : hors secteur domestique, les techniques de conversion (pour la production de chaleur, d'électricité ou de carburant) sont insuffisamment maîtrisées. Enfin, si la géothermie basse et moyenne énergies (exploitée pour le chauffage) est aujourd'hui mature, la production d'électricité à partir de géothermie est encore embryonnaire en France, une des principales voies explorées – la technique des roches chaudes fracturées – étant encore au stade expérimental (site de Soultz-sous-Forêts).

Dans le domaine des réseaux électriques, il y a une tendance marquée vers la production décentralisée, en rupture avec le modèle traditionnel. À court terme, il s'agit plutôt de production à partir d'hydrocarbures, par cogénération voire microcogénération. Cette croissance de productions plus décentralisées, mais aussi plus aléatoires, va nécessiter une gestion beaucoup plus complexe du réseau électrique, qui avait été conçu pour distribuer l'énergie et non pour la recevoir, dans un contexte où la sécurisation des réseaux est devenue une priorité.

Dans ce cadre, des technologies comme les capteurs, les technologies de l'information, l'électronique de puissance seront nécessaires à l'évolution et la gestion des technologies de production et distribution énergétique, en complément des technologies de capture et/ou confinement des déchets ou émissions liés à ces productions.

Fourniture et traitement de l'eau

Les enjeux technologiques traditionnellement associés à ces activités concernent les réseaux ainsi que les technologies de purification et de recyclage : les équipements collectifs, comme les stations d'épuration mais aussi les technologies plus individuelles comme les fosses septiques.

En matière de traitement de l'eau, on est progressivement passé des traitements physico-chimiques aux traitements physiques (par membrane, par exemple), mais la compréhension des mécanismes reste à améliorer. Certains des problèmes rencontrés sont spécifiques à la France. Ainsi, la présence d'antibiotiques dans les eaux usées pose un problème particulier, du fait de la forte consommation de ce type de médicament.

Une attention particulière est accordée à l'évaluation de la qualité du milieu naturel. De ce point de vue, les technologies de surveillance ont un rôle à jouer. Plusieurs obstacles restent néanmoins à franchir. Ainsi, les mesures d'éléments tels que le plomb peuvent être faites rapidement. Ce n'est pas le cas des mesures microbiologiques, qui prennent une journée, voire plus.

Les préoccupations du secteur de l'eau s'étendent à l'aval, vers les technologies de distribution, aussi bien pour les besoins agricoles que pour la maîtrise de la consommation d'eau par les ménages (équipements performants à consommation d'eau réduite : sanitaires, machines à laver ...).

Leur mise en œuvre est conditionnée par le contexte réglementaire et les questions sanitaires, mais aussi la dimension culturelle ainsi que les pratiques agricoles. Par exemple, tous les usages ne nécessitent pas d'eau potable : on peut alors envisager des réseaux « multiples » (doublement des réseaux, par exemple). On pourrait aussi imaginer des technologies mises en œuvre aux points d'utilisation, permettant d'adapter la qualité au besoin, à partir d'un réseau unique. Toutefois, les techniques de traitement physiques sont encore onéreuses et posent des problèmes de maintenance.

Gestion des déchets et environnement

Les enjeux du recyclage sont tout autant dans les modes de collecte, notamment le tri amont, que dans les technologies permettant le tri des déchets et dans les technologies permettant de rénover ou transformer pour une nouvelle utilisation, de récupérer de la matière ou encore de l'énergie à moindre coût.

Dans ce secteur, les enjeux peuvent dépasser les technologies car compte tenu de la relative jeunesse de ce secteur et de son extension à d'autres produits manufacturés (exemple des modules photovoltaïques installés il y a vingt ans, dont certains arrivent maintenant en fin de vie), les processus de démontage et de tri doivent être sans cesse renouvelés. De même, de nouvelles filières d'utilisation de pièces ou de matériaux recyclés peuvent sans doute être imaginées.

Concernant les émissions polluantes dans l'atmosphère, le renforcement de la réglementation (en particulier celle des installations classées) a favorisé le développement de techniques spécifiques pour le traitement des émissions de NOx (oxydes d'azotes), de COV (composés organiques volatils), de dioxines ... Dans tous les cas, il s'agit de traiter des sources localisées, clairement identifiées et surveillées. Des progrès restent à réaliser au niveau des techniques de surveillance et de traitement adaptées à d'autres cas de figure : sources diffuses, sources réparties sur une grande surface, qualité de l'air dans le résidentiel-tertiaire ...

© Ministère de l'Économie, des Finances et de l'Industrie,
Direction Générale des Entreprises, 12/2006