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Le dragage de l’eau aux Pays-Bas sans énergie fossile, c’est possible ?

Sun, 05 Aug 2018 00:00:00 +0000

Maquette de 1699 d’un bateau à fond plat, équippé de voiles. Image: [Maritiem Digitaal](http://www.maritiemdigitaal.nl/index.cfm?event=page.home)

L’industrie du dragage est le pilier de l’économie néerlandaise depuis des siècles. Si les canaux, les ports et les rivières n’étaient pas entretenus pendant quelques années, tout le pays serait alors littéralement bloqué.

De nos jours le dragage se fait avec des navires à moteur thermique, qui brûlent jusqu’à 3 000 litres de carburant par heure. Cependant, les voies de navigation néerlandaises étaient autrefois draguées principalement à la main, à l’aide d’outils simples mais ingénieux.

Le dragage manuel était pénible, surtout lorsque les cours d’eau devenaient plus profonds. Il a donc été graduellement complémenté par l’énergie animale, l’énergie éolienne et l’énergie marémotrice. Cependant, dans certaines régions des Pays-Bas, les gens ont opté pour une stratégie différente, en concevant un nouveau type de cargo qui pourrait naviguer sur les cours d’eau peu profonds.

35 millions de m3 de boue

L’envasement est un grave problème aux Pays-Bas, qui se situe dans la zone du delta de plusieurs rivières fournissant de grandes quantités de limon et de particules d’argile. Par ailleurs, les voies de navigation sont essentielles pour maintenir les transports et le commerce : le pays abrite le plus grand port d’Europe, Rotterdam.

Chaque année, quelque 30 à 35 millions de m3 de boue sont dragués pour l’entretien des voies de navigation néerlandaises. Environ 75% proviennent des eaux salées. Rien que dans le port de Rotterdam, 20 millions de m3 de boue sont collectés chaque année.

La demande de dragage continue d’augmenter. Les bateaux de navigation intérieure et les vaisseaux en mer continuent de grossir, nécessitant des voies de navigation toujours plus larges et profondes. Une politique de «transfert modal», dans laquelle le transport de marchandises passe de la route aux voies d’eau pour le rendre plus durable et réduire la congestion conduit également à des navires de plus en plus grands, et donc à davantage de dragage.

Dragage à la main à Delft, Pays-Bas.

Image: Maritiem Digitaal.

Bien que la majeure partie de la boue soit déversée dans la mer, chaque année, 3,5 à 5 millions de m3 de sédiments contaminés doivent être mis en décharge. Ensuite vient la dépendance aux énergies fossiles. Une drague aspiratrice (“suceuse”) typique a une puissance de pompe de 2500 kW et élimine 100 m3 de sédiments par minute. Les plus grandes dragues ont des moteurs de 30 000 kW et 6000 kW de puissance de pompe. À pleine puissance, ces embarcations consomment 3000 litres de pétrole par heure.

Dragage d’un pays à la main

L’envasement est un problème très ancien aux Pays-Bas : comment on faisait avant l’arrivée des engins de dragage et des bateaux à combustibles fossiles?

Pendant des siècles, le dragage des Pays-Bas se faisait principalement à la main. Les dragues tenaient sur un petit bateau et grattaient la boue du fond avec leur “sac de dragage” (“baggerbeugel”). Dans une configuration alternative, la drague tenait sur une planche de bois soutenue par la rive du fleuve d’un côté, et par un flotteur de l’autre côté.

Un sac de dragage. Image: [Maritiem Digitaal](http://www.maritiemdigitaal.nl/index.cfm?event=page.home)

Dragage à la main, debout sur un bateau. [Image](https://www.yumpu.com/nl/document/view/18609381/pre-industrial-dredging-rosmolens-en-krabbelaars-baggeren-vssd/2).

Le sac de dragage, un outil également utilisé pour la coupe de tourbe, consistait en un long bâton (jusqu’à 6 mètres de long) avec un grattoir annulaire en métal auquel était accroché un filet. Il y avait différents types de filets et de sacs, selon la composition des sédiments. En travaillant avec le sac de dragage, le manche était appuyé contre l’épaule, de sorte que le filet pouvait être traîné sur le fond avec deux mains.

Pour les grands travaux de dragage, des milliers de travailleurs équipés de sacs de dragage étaient déployés.

La boue était évacuée sur les berges ou déposée sur une barge plate. Pour les grands travaux de dragage, comme la construction du canal de Hollande du Nord en 1822-1825, des milliers de travailleurs munis de sacs de dragage ont été déployés. Jusqu’en 1960 environ, les gestionnaires des chantiers de dragage employaient des hommes munis de sacs de dragage pour l’entretien des fossés peu profonds et des canaux. L’outil est toujours en vente.

Les moulins de dragage

Le dragage manuel étant un travail long et pénible, une technologie pouvant faciliter et accélérer la tâche a été conçue. En outre, les bateaux étaient devenus de plus en plus gros. Dans le dernier quart du XVIe siècle le «moulin de dragage» a été introduit, qui pouvait fonctionner jusqu’à une profondeur de deux mètres. La force humaine était toujours utilisée mais ne faisait plus qu’alimenter une machine.

Sur un moulin de dragage, un groupe de personnes travaillait sur de grands tapis roulants ou cabestans qui conduisaient une roue à aubes, qui ramassait la boue par le bas et la versait sur une barge amarrée. Le moulin de dragage était généralement composé de deux barges plates avec la roue qui tournait entre les deux. Souvent, des prisonniers faisaient marcher ces machines.

Des prisonniers manœuvrant un moulin de dragage. Image: [Beeldarchief Rijkswaterstaat](https://beeldbank.rws.nl/MediaObject/Details/331290).

Cependant, un siècle plus tard, la profondeur d’un navire marchand standard était passée de 3,5 à 5 mètres - devenant trop profond pour le moulin de dragage à propulsion humaine. Le premier moulin de dragage à chevaux fut construit en 1622. Trois à six chevaux conduisaient un pivot qui mettait en mouvement une chaîne à godets. Les chevaux devaient être changés toutes les heures à cause de la pénibilité de l’œuvre.

En 1829, des moulins de dragage à chevaux pouvaient être utilisés pour draguer jusqu’à une profondeur de 5 à 7 mètres. En travaillant à une profondeur de 3,2 mètres, avec trois à six chevaux, environ 20 m3 de boue par heure pouvaient être collectés. En comparaison, la drague aspiratrice moderne standard - qui enlève 100 m3 de boue par minute - est aussi puissante que des moulins de dragage de 300 chevaux.

Sacs de dragage mécaniques sur flotteur. [Image](https://www.yumpu.com/nl/document/view/18609381/pre-industrial-dredging-rosmolens-en-krabbelaars-baggeren-vssd/2).

Les techniques de dragage originelles ont également été améliorées. Les sacs de dragage mécaniques sont apparus au XVIe siècle, lorsqu’on a eu l’idée de tirer le sac de dragage avec une corde sur un treuil. Des sacs de dragage mécaniques pouvaient être montés sur des bateaux, mais plusieurs sacs de dragage et treuils pouvaient également fonctionner côte-à-côte sur un flotteur.

Au cours de la première moitié du XIXe siècle, la barge à soupapes a été inventée. Le fond de ce petit bateau pouvait être ouvert sans le faire couler. Il fallait ainsi moins de temps pour enlever la boue. La technique est encore utilisée dans certains dragages modernes.

Barge à soupapes avec sac de dragage. Image: [Maritiem Digitaal](http://www.maritiemdigitaal.nl/index.cfm?event=page.home).

Les grattoirs

Les Néerlandais ont également tiré avantage des sources d’énergie renouvelables pour alléger les travaux, en particulier l’énergie éolienne et marémotrice. Les “grattoirs” (“krabbelaar”), un racloir pouvant draguer les ravines si le courant était assez fort, furent utilisés à partir du XVe siècle.

Avec un fort courant, le dragage devient plus facile, car la boue a juste besoin d’être détachée. La marée assure le rejet de la matière dans la mer.

Un grattoir à propulsion humaine. Source: [Maritiem Digitaal](http://www.maritiemdigitaal.nl/index.cfm?event=page.home).

Un grattoir à propulsion humaine. Source inconnue.

Les grattoirs simples étaient des sortes de gros râteaux qui étaient traînés le long du lit du cours d’eau. Ils étaient tirés par des chevaux ou des personnes - certains étaient tirés par un bateau à rames.

Dragues à énergie éolienne

Dans les ports ayant de forts vents et marées, les grattoirs étaient munis de voiles. Ces voiliers triangulaires avaient une large poupe et un fond plat. Ils étaient attachés au fond de l’eau par une herse hérissée de dents en fer. À marée intermédiaire, le grattoir était placé juste devant les portes d’écluse d’un bassin à récurage, qui était rempli à marée haute.

À marée basse, on ouvrait les vannes du bassin et le grattoir était violemment propulsé à travers le port, pendant que les dents de fer grattaient le fond. Le navire gagnait en vitesse grâce à sa large poupe et, si le vent était bon, à ses voiles. Des chevaux pouvaient également être utilisés, tirant le navire en l’absence de vents favorables.

À marée basse, on ouvrait les vannes du bassin et le grattoir était violemment propulsé à travers le port, pendant que les dents de fer grattaient le fond.

Des grattoirs éoliens ont été utilisés au moins depuis 1435 dans la partie sud-est des Pays-Bas. Le fond plat du grattoir s’articulait et pouvait rentrer dans l’eau à l’aide de câbles pour améliorer le tirage. Deux portes battantes, qui pouvaient faire un angle aigu d’environ 45 degrés avec le navire, augmentaient la portée de la barge.

Néanmoins, de la main d’œuvre humaine était encore nécessaire. Cinq à six hommes maintenaient le monstre dans la bonne voie, tandis que deux à trois hommes tenaient la herse à la profondeur souhaitée grâce à des poulies et des palans.

Alternatives au dragage

Le dragage n’était pas la seule réponse à l’envasement des cours d’eau. Jusqu’au XIXe siècle, la hauteur des berges et des digues était également augmentée, afin de permettre au niveau de l’eau de monter. C’était particulièrement vrai pour les grandes rivières.

Dans un rapport de 1825, le dragage était considéré impossible dans les grandes rivières, car elles étaient trop profondes et trop larges pour la technologie de l’époque. Ce n’est qu’avec l’arrivée de la machine à vapeur que le dragage fut étendu aux principaux fleuves.

Un Skûtsje frison. Image: [Skûtsje Langwar](http://skutsjelangwar.nl)

La province de la Frise, dans le nord du pays, révèle une toute autre alternative au dragage. Les Frisons n’ont jamais utilisé de moulin de dragage, de dragage à chevaux ou d’autres outils autres que les sacs de dragage. Ils ont continué le dragage à la main jusqu’à l’arrivée de la machine à vapeur.

Ils ont cependant innové d’une manière différente en construisant, de 1889 à 1933, 1200 grands cargos à tirant d’eau très limité - les «skûtsje». De toute évidence, les bateaux avec un tirant d’eau plus petit draguent moins. Cette stratégie rappelle la brouette chinoise médiévale, qui permettait aux transports de continuer à fonctionner à un moment où l’infrastructure routière était en ruine.

Quelle est la quantité de main d’œuvre requise ?

Dans un avenir plus durable, pourrons-nous assurer le dragage des Pays-Bas sans combustibles fossiles? La durabilité concerne toujours les automobiles et les appareils connectés, mais qu’en est-il des grandes infrastructures et des travaux de maintenance? Alimenter les dragueurs d’aujourd’hui avec de l’énergie solaire ou des éolienne semble irréaliste : ces navires nécessiteraient d’énormes batteries électrochimiques, ce qui n’est ni faisable ni durable.

Par conséquent, dans le cadre de la Centrale Electrique Humaine, nous avons étudié le nombre de personnes requises si nous devions retourner au dragage à la main aux Pays-Bas. Pour répondre à cette question, on a organisé un atelier durant lequel on a dragué une parcelle de voie d’eau frisonne à la main, et mesuré combien de temps il fallait pour retirer 1 m3 de boue. Les résultats sont discutés dans la vidéo ci-dessous.

Pour les sous-titres en anglais, cliquer sur la barre d’outils en bas à droite:

Sources:

Interviews and documentation Nationaal Baggermuseum, Sliedrecht, Rotterdam.

Canon van de geschiedenis van Smallingerland, Smelne’s Erfskip 2010; Drachtstervaart, Smelne’s Erfskip 2015, ISBN 978-94-90543-08-02.

Geschiedenis van de Techniek in Nederland. De wording van een moderne samenleving (1800-1890). H.W. Lintsen, 1992.

Rosmolens en krabbelaars: baggeren in pre-industriële tijd

Maritiem Digitaal.

Groot onderhoudsplan Baggeren 2015 tot 2020. Hoogheemraadschap de Stichtse Rijnlanden.

Uitvoeringsplan 2010 Meerjarenbaggerprogramma Waterschap Rivierenland

Scheepsmodel Krabbelaar, Katie Heyning, Zeeuwse Ankers, juli 2015.

Evaluatie van het Friese Merenproject, 2000-2010, Provincie Fryslân.

Baggeruitvoeringsplan 2007-2015. Wetterskip Fryslân

Baggerproblematiek in Nederland, Compendium voor de leefomgeving.

Meerjarenbaggerplan 2012-2018, Waterschap Hollandse Delta.

Baggerschepen: van baggermolen tot sleephopperzuiger Maritiem Nederland.

L’utilisation des combustibles fossiles pendant la période pré-industrielle

Thu, 29 Sep 2011 00:00:00 +0000

Illustration: manufacture de verre alimentée à la tourbe aux Pays-Bas, vers 1700.

L’histoire de l’utilisation humaine de l’énergie est en général décrite comme ceci: De l’antiquité jusqu’au début de la révolution industrielle, l’être humain utilisait la force musculaire des animaux et de hommes ainsi que la biomasse, le soleil, l’eau et le vent.

Puis toutes ces sources d’énergie renouvelables furent remplacées par les combustibles fossiles: d’abord le charbon, puis le pétrole et le gaz. Enfin, l’uranium complète le tableau dans la seconde partie du 20ème siècle.

Même si ce résumé historique est plutôt correct, il y a quelques exceptions - parfois importantes. Toutes les principales économies d’Europe occidentale comptèrent sur une utilisation à grande échelle des carburants fossiles tels que la tourbe et le charbon.

L’image romantique du moyen âge et de la renaissance, considérés comme un paradis des technologies renouvelables, résulte principalement de notre incapacité à distinguer énergie cinétique et énergie thermique

Avant que l’on ne plonge dans l’histoire pré-industrielle des carburants fossiles, il est important de noter la différence entre l’énergie thermique (chaleur) et l’énergie cinétique (mouvement). Pendant la plus grande partie de l’histoire humaine, le vent, l’eau et la force musculaire ne peuvent fournir seulement de l’énergie cinétique. Ce type d’énergie servait à moudre le grain, scier du bois, déplacer les navires.

Pendant des siècles, le bois (et le charbon de bois obtenu avec du bois) a été la seule source d’énergie thermique en Europe, excepté l’utilisation de l’énergie solaire pour les processus basse température comme le séchage des briques de terre et des récoltes. Le bois et le charbon de bois étaient utilisés pour les activités telles que le chauffage des bâtiments, la cuisine, la production de matériaux de construction (briques, carreaux, ciment, chaux et plâtre), la fabrication du verre et du papier, le forgeage du métal ou la production de teinture et de savon. Dans le même temps, le bois était le principal matériau de construction pour les bâtiments, les navires, les ponts, les moulins, les jetées, les poulies, les grues, les treuils, les puits de mine, les véhicules, les tonneaux, le mobilier et les outils.

L’invention de la machine à vapeur au 18ème siècle signifia la possibilité de convertir l’énergie thermique en énergie cinétique: la chaleur générée par la combustion du charbon a été utilisée pour alimenter en énergie les machines et les véhicules. De la même façon, l’arrivée de l’électricité au 19ème siècle à permis la conversion inverse: de l’énergie cinétique en énergie thermique: par exemple, un moulin à vent peut servir à actionner un générateur qui délivre l’énergie à un four électrique ou à un radiateur. (L’énergie cinétique peut produire de la chaleur par frottement, par exemple via les engrenages des moulins à vent, mais celle ci n’est pas récupérée la plupart du temps).

De nos jours, il est évident que ces deux types d’énergie peuvent être converties l’une l’autre (au prix de pertes importantes), mais en considérant la majeure partie de l’histoire humaine, l’énergie cinétique et l’énergie thermique étaient complètement dissociées et traitées séparément. Ainsi, jusqu’à la période contemporaine, l’énergie thermique était beaucoup plus importante que l’énergie cinétique.

Le retour de l’urbanisation

Les romains – qui se servaient de l’esclavage pour la grande majorité de leurs activités « mécaniques » – ont déforesté de larges zones de l’Europe dans leur appétit d’énergie thermique et de matériaux de construction. Quand leur empire s’effondra, les forêts se reconstituèrent pendant le demi millénaire suivant appelé le Haut Moyen-Age.

Mais au début du second millénaire après J.C., l’Europe fut le cadre d’un retour urbain. Entre l’an 500 et l’an mil, d’importantes innovations agricoles virent le jour comme l’amélioration des charrues, la rotation triennale des cultures, le harnais d’attelage et le fer à cheval.

Image: Walzwerk Neustadt-Eberswalde, une peinture de Carl Blechen, environ 1830.

Ces technologies ont permis une augmentation de la population et des surplus agricoles: plus de nourriture pouvait être obtenue avec moins de labour, ce qui a facilité la croissance des villes où les gens étaient libérés des travaux des champs et pouvaient se tourner vers d’autres activités. L’invention de l’imprimerie par exemple, a accru la demande en bois. De la même façon, construire des cathédrales gothiques nécessite des tonnes de matériaux, augmentant le recours à l’énergie thermique.

L’urbanisation alla donc de pair avec une augmentation de l’activité industrielle. De plus, les processus industriels médiévaux étaient beaucoup moins efficaces que les mêmes processus contemporains. Par exemple: jusqu’à 20kg de charbon de bois (avec un contenu énergétique de 600MJ) étaient utilisés pour produire 1kg de fer (comparé à 20-25MJ/kg de nos jours). L’urbanisation et l’industrialisation augmentèrent rapidement entre 1100 et 1300, ce qui conduisit à nouveau à une déforestation généralisée.

Les moulins à vent sont seulement une partie de l’histoire

L’image romantique du Moyen Age et de la Renaissance, considérés comme un paradis des technologies renouvelables, résulte principalement de notre incapacité à distinguer énergie cinétique et énergie thermique. Les Hollandais et les Flamands, qui ont dominé l’économie européenne de l’an 1100 à 1700, sont célèbres pour leur usage impressionnant de l’énergie éolienne, qui décolla dans les années 1100.

L’utilisation la plus spectaculaire des moulins à vent est apparue en Hollande à partir de la fin du 16ème siècle. Ainsi, les Hollandais appliquèrent l’énergie éolienne à un grande variété de processus industriels notamment la production de papier, le sciage du bois, le polissage du verre et la production de ciment. (Voir l’article: «"Wind powered factories: the history and future of the industrial windmill").

Image: un four.

Le moulin à vent était une merveille de technologie pré-industrielle, mais il explique seulement en partie pourquoi la Hollande est devenue la première puissance économique mondiale au cours du 17ème siècle. Bien que fournissant une énergie durable, les moulins à vent ne pouvaient délivrer que de l’énergie cinétique. Pour prendre un exemple: on peut utiliser l’énergie éolienne pour polir du verre mais on ne peut pas fabriquer du verre avec un moulin à vent. Pour cela, on a besoin d’énergie thermique. Et à cette époque, comme l’indiquent les livres d’histoire, le seul moyen d’atteindre des températures élevées était de brûler du bois.

Un problème cependant: pratiquement toutes les forêts de la région avaient disparu depuis longtemps au début du 17ème siècle. Pourtant, pendant l’Âge d’Or des Pays bas, les Hollandais ne fabriquaient pas seulement du verre mais aussi des briques, du carrelage, de la céramique et des conduits en argile, ils raffinaient du sel et du sucre, blanchissaient le linge, préparaient des lessives, brassaient de la bière, distillaient de l’alcool, et faisaient cuire du pain. Tous ces procédés demandaient un apport massif d’énergie thermique. > La tourbe est considérée par le GIEC comme un combustible renouvelable mais c’est très discutable. Il faut 3000 ans à une couche de tourbe de 3m pour retrouver son épaisseur d’origine.

De plus, les Hollandais produisaient beaucoup plus que leur consommation intérieure. Ils sont devenus le premier exportateur européen de beaucoup des produits manufacturés mentionnés ci-dessus. A une plus petite échelle, une telle explosion de la production se produisit dans les Flandres quelques siècles plus tôt, là où une industrie intensive en énergie apparut quasiment en l’absence de réserves de bois. Alors comment les Hollandais et les Flamands ont réussi cet exploit? En extrayant la tourbe à très grande échelle.

Qu’est-ce que la tourbe ?

C’est un produit intermédiaire dans la formation du charbon, la tourbe se forme quand les plantes, souvent dans les zones marécageuses, ne se décomposent pas complètement à cause du manque d’oxygène. On peut trouver ce combustible près de la surface du sol en couches pouvant aller jusqu’à 5 mètres.

La densité d’énergie de tourbe séchée et comprimée est d’environ 15 à 17 MJ par kg, ce qui est comparable à la densité d’énergie du bois sec (15 à 18 MJ/kg) mais reste inférieure à celle du charbon (24 MJ/kg) ou du charbon de bois (jusqu’à 29 MJ/kg). Cependant, c’est un combustible plus encombrant que le bois: par exemple, 1m3 de charbon fournit 6 fois plus de chaleur qu'1 m3 de tourbe.

La tourbe est encore utilisée de nos jours dans certains pays, particulièrement en Irlande, Finlande et Russie, où elle est brûlée dans des centrales électriques ou pour le chauffage domestique. Bien que la tourbe soit considérée par le GIEC comme un combustible renouvelable, cela est très discutable. La tourbe se renouvelle au plus vite à une vitesse de 1 mm par an, alors il faut au moins 3000 ans à une couche de tourbe de 3m pour retrouver son épaisseur d’origine – et seulement si la terre n’est pas perturbée pendant ce temps là. En plus, la récolte de la tourbe à un impact majeur sur le paysage, comme nous le verrons, alors que la combustion de la tourbe produit légèrement plus d’émissions de CO2 que le charbon pour la même quantité d’énergie. Le seul avantage qu’elle possède sur la charbon est qu’elle produit moins de fumées et contient moins de soufre, et donc engendre moins de pollution atmosphérique que le charbon.

Comment extraire la tourbe ?

A l’époque pré-industrielle, la tourbe était extraite avec des outils très simples. Avant d’être coupée, la tourbe était souvent partiellement asséchée en creusant des tranchées de drainage à sa surface. Ensuite, la végétation était complètement enlevée du sol et les mottes étaient découpées verticalement à la dimension voulue.

L’étape suivante était de découper les mottes de tourbe horizontalement après quoi elles étaient chargées sur des brouettes pour être transportées dans un champ à proximité. A cet endroit, elles étaient disposées ou empilées verticalement pour pouvoir sécher. Le séchage prenait de 6 à 8 semaines aux mottes de tourbe pour pouvoir servir de combustible, après quoi elles étaient frappées ou foulées pour les rendre encore plus compactes. Pendant la phase de séchage dans le champ, les mottes étaient retournées régulièrement. Enfin, les mottes étaient chargées dans des paniers puis emmenées à la ferme ou au marché.

L’extraction de la tourbe était une activité saisonnière qui occupait environ 3 mois par an, de la fin du printemps au début de l’été. Commencer la production avant le mois d’Avril était risqué à cause du gel qui pouvait endommager les mottes en cours de séchage. Le risque était également élevé d’extraire la tourbe en été parce qu’il y a avait des chances que les mottes ne soient pas assez sèches en cas de saison froide et humide. De même, un été très chaud, pouvait rendre la tourbe inutile si elle n’était pas enlevée du champ de séchage assez rapidement – elle aurait été emportée par le vent.

On peut alors soutenir que la tourbe possède les inconvénients à la fois des combustibles fossiles et des renouvelables sans aucun de leurs avantages. Comme d’autres combustibles fossiles, c’est une source d’énergie non renouvelable qui produit de grandes quantités de CO2 avec en plus une densité d’énergie moindre par rapport aux autres combustibles fossiles. D’un autre côté, l’extraction de la tourbe est une activité saisonnière avec une « récolte » qui peut être affectée par les conditions météo. Et pourtant, parce qu’ils n’avaient pas d’autres choix, les Néerlandais et les Flamands ont entièrement construit leur économie autour d’elle.

L’évolution de la production

L’évolution de la production de la tourbe a été étrangement similaire à l’extraction des carburants fossiles se produisant de nos jours. Quand les réserves les plus accessibles ont été épuisées, les mineurs ont développé de nouveaux procédés pour aller chercher les ressources difficiles d’accès au prix d’un coût financier et environnemental toujours croissant. Dans les Flandres et le Brabant, la production n’est pas connue en détail car peu d’archives sont disponibles pour cette période de la fin du Moyen-Âge. En revanche, l’histoire de la production récente aux Pays-Bas est relativement bien documentée.

Bruges, Anvers, Amsterdam

Le renouveau urbain à la fin du Moyen-âge a commencé en Italie du Nord, où dominaient les cités marchandes telles que Venise, Milan, Gênes ou Florence. Cependant, vers l’an 1100, un second cœur urbain se développa à l’est la mer du Nord, une région qui sera connue sous le nom de Pays-Bas à partir de l’an 1500. Cette région a rapidement été la rivale du pouvoir économique des cités italiennes et devint le centre économique et industriel dominant en Europe de 1500 à 1700 environ. Les cités de Bruges, Gand et Ypres dans la province des Flandres (aujourd’hui en Belgique) ont été les premières à se développer. Bruges en particulier devint un centre économique grâce à sa place dans le commerce international, la finance et la production textile. En 1350, Bruges et Gand pouvaient se targuer d’une population de 90000 et 57000 habitants respectivement (contre seulement 1000 à Amsterdam par exemple).

L’hôtel de ville de Bruges bâti en 1376. Source: [Pantchoa](http://www.flickr.com/photos/francois-2/5395519921/).

Vers 1500, le pouvoir économique a basculé vers les cités d’Anvers, Bruxelles et Louvain dans la province du Brabant. Anvers devint le centre économique du monde occidental, une position qu’elle a maintenu jusqu’à la fin des années 1500 (16ème siècle). Aux alentours de 1550, Anvers possédait 90000 habitants (contre 40000 en 1500) ce qui la plaçait au second rang des plus grandes villes d’Europe situées au nord des Alpes après Paris.

En 1580, les Pays-Bas, alors sous contrôle espagnol, ont été séparés en deux. Les sept provinces du Nord se sont révoltées contre les Espagnols et ont formé un nouvel état, la république des Provinces-Unies (actuellement les Pays-Bas). En conséquence du chaos qui suivit dans les provinces du Sud (actuelle Belgique), la ville d’Anvers a perdu son leadership et le pouvoir se déplaça rapidement vers la province unie de Hollande, où la capitale Amsterdam est devenue le centre de l’activité économique et industrielle et qui le restera jusqu’à la fin du 17ème siècle.

Quand les réserves les plus accessibles ont été épuisées, les mineurs ont développé de nouveaux procédés pour aller chercher les ressources difficiles d’accès au prix d’un coût financier et environnemental toujours croissant

L’extraction de la tourbe de 1100 à 1500

La récolte de la tourbe à grande échelle a démarré sur la côte des Flandres et au nord-est d’Anvers respectivement dans les années 1100 et 1200. Le but principal de cette activité était de fournir le combustible pour les villes de Bruges, Gand et Ypres alors en forte expansion. Les réserves dans les tourbières de la côte ont été épuisées vers la fin des années 1300 ou 1400, tandis que la production de tourbe dans le Brabant déclina rapidement au cours du 15ème siècle.

Au moment où Anvers parvenait à dominer l’économie mondiale, ses réserves de tourbe avaient déjà été sorties de terre pour satisfaire les besoins énergétiques des Flandres au cours des deux siècles précédents. La conséquence, c’est que l’extraction de la tourbe se déplaça vers la province voisine de Hollande, d’où la tourbe était exportée vers Anvers.

A cette époque, la Hollande était encore largement une région agricole avec des besoins relativement faibles en énergie. Pendant cette période, on estime qu’entre 220 et 440 hectares de tourbières ont été exploités chaque année dans les province de Hollande et d’Utrecht. Vers 1530, les réserves accessibles dans ces deux provinces furent épuisées alors que la demande continuait de croitre. Le résultat fut une explosion des prix.

L’intensification de l’extraction de la tourbe: L’extraction sous le niveau de l’eau

En réponse à cette situation, les récoltants de tourbe ont développé un nouvel outil le “baggerbeugel” (un filet de curage au bout d’une longue perche). Installés debout sur un petit bateau ou sur la rive, cet outil leur permettait de couper la tourbe sous le niveau de l’eau et de la ramener. Cette technique appelée “slagturven”, augmenta considérablement les réserves de tourbe exploitables.

L’épaisseur des tourbières dans les provinces de Hollande et d’Utrecht pouvait atteindre 4,5 mètres, mais à cause du niveau de l’eau très haut dans cette région (d’où le nom « Pays-Bas »), seule la couche supérieure pouvait être exploitée avec les techniques conventionnelles. Le fait de creuser plus profond aurait inondé le sol et rendu le combustible inaccessible.

Cependant, il était maintenant devenu possible de couper la tourbe bien plus bas que le niveau de l’eau, la tourbière complète pouvait être exploitée. Il y a des preuves que le “baggerbeugel” était déjà utilisé dans les Flandres deux siècles plus tôt, et que la connaissance technologique a été transférée vers le Nord.

Par contre, il a fallu payer le prix de cette intensification de la production. Pour commencer, récolter la tourbe sous le niveau de l’eau a introduit des étapes supplémentaires dans la transformation du combustible. A cause de son taux élevé en eau, la tourbe vaseuse devait être étalée sur des bandes de terre étroites et allongées qui n’étaient pas exploitées. Puis, l’eau était essorée par des hommes marchant dessus avec des planches accrochées sous leurs sabots. A la fin de cette étape, la tourbe pouvait alors être coupée en blocs et empilée pour le séchage.

Image: [MOT](http://www.mot.be)

Les coûts environnementaux : la transformation du sol en eau

Pire encore, cela provoqua la destruction du paysage et la perte des terres cultivables. Là où la tourbe était extraite sous le niveau de l’eau, la terre disparaissait sous les vagues. C’est une conséquence assez cocasse pour un pays qui dépensait tant d’efforts pour récupérer des terres sur la mer ailleurs sur son territoire à l’aide de moulins à vent. Chaque année, environ 115 à 230 hectares de terres étaient perdus à cause de la production de tourbe sous le niveau des eaux. Les tourbières après exploitation formèrent des lacs qui s’étendaient pour couvrir de vastes zones entre Hollande et Utrecht.

Au total, l’extraction de la tourbe aura transformé plus de 60000 hectares (600km2) de terres en zones submergées en Hollande et Utrecht, ce qui correspond à environ 10 % de leur surface totale.

Seules les bandes de terres allongées servant à essorer la tourbe vaseuse restèrent. L’historien Jan de Vries (voir références) note que la zone entre Amsterdam, Rotterdam et Utrecht « a pris l’apparence d’un véritable gruyère, avec des douzaines de tourbières submergées souvent séparées les unes des autres par d’étroites et vulnérables langues de terres sur lesquelles étaient dispersées les structures de ce qui avaient été jadis des fermes ».

Certains de ces lacs singuliers existent encore. L’image montre le “Nieuwkoopse Plassen” en Hollande, aujourd’hui une réserve naturelle de 1400 hectares. Les autres exemples existants sont le Loosdrechtse plassen" et le “Vinkeveense plassen"dans la province d’Utrecht. Souvent, même les étroites arêtes de terre utilisées pour le séchage de la tourbe étaient finalement extraites ou simplement emportées par les vagues pendant les tempêtes.

Les évènements sont devenus hors de contrôle quand des villages entiers ont disparu. L’historien J.W. De Zeeuw (voir références): « Vers 1600, ces lacs occupaient la plus grande partie de la zone entre les rivières Oude Rijn, Gouwe et Hollandse Ijssel et menaçaient les villages de Zevenhuizen, Moerkapelle et Waddinxveen. En 1630, l’église de Jacobswoude, au nord de Oude Rijn, a été démolie parce que le reste du village a été avalé par les vagues des lacs artificiels environnants. »

Au cours des siècles, l’extraction de la tourbe a provoqué la fusion de deux grands lacs (le « Haarlemmermeer » et le « Leidsemeer ») et plusieurs plus petits en Hollande, formant une mer intérieure de 17000 hectares qui ont détruit plusieurs villages (Nieuwerkerk, Rijk, Vijfhuizen, et une partie de Aalsmeer – voir la carte). L’étendue d’eau menaçait les cités alentours de Haarlem, Leiden et Amsterdam jusque dans les années 1800 avant qu’elle ne soit largement « poldérisée ».

Les autorités, préoccupées par la perte des terres agricoles – et des impôts associés – essayèrent de stopper les récoltants de tourbe au cours de 16ème siècle en imposant des interdictions d’exportation et des restrictions sur l’extraction sous le niveau des eaux, mais ils échouèrent. Récolter la tourbe était une activité plus lucrative que l’agriculture. Au total, l’extraction de la tourbe aura transformé plus de 60000 hectares (600km2) de terres en zones submergées en Hollande et Utrecht, ce qui correspond à environ 10 % de leur surface totale.

La production de tourbe se déplace vers le nord : le creusement des canaux

Encore une fois, la demande énergie a augmenté significativement à partir de la fin du 16ème siècle, quand le pouvoir économique se déplaça des Flandres et du Brabant vers la Hollande. En dépit des dommages sur l’environnement, la production dans les tourbières basses de Hollande et d’Utrecht continua si de rien n’était dans les années 1600, avec une production moyenne de 200 hectares par an. Cependant, ce n’était pas encore assez pour satisfaire la demande croissante en combustible et les prix de la tourbe s‘envolèrent à nouveau.

En réponse, à partir des années 1580, l’attention se détourna vers les tourbières un peu plus hautes dans les provinces du Nord du Friesland, Groningen et Drenthe – situés à 200 voire 250 kilomètres (voir la carte). Là-bas, la production totale pendant le 17ème siècle a augmenté pour atteindre une moyenne de 400 hectares par an. La plupart de la tourbe y était exportée vers la Hollande.

Cependant, extraire ces réserves était une autre affaire parce qu’il y avait peu de voies navigables. Transporter la tourbe jusqu’à la Zuiderzee, à partir d’où elle pouvait être embarquée vers la Hollande et Utrecht, eut été excessivement onéreux étant donné les conditions de transport de l’époque. Pour pouvoir exploiter les hautes tourbières des provinces du Nord, des fossés et des canaux ont dû être creusés, ce qui a nécessité un investissement important en capital.

L’historien Jan de Vries: “Le résultat fut qu’au lieu d’avoir de nombreux particuliers récoltant la tourbe en creusant de petites parcelles de « laagveen » (tourbières basses), les tourbières hautes « hoogveen » ont été exploitées par des consortiums d’investisseurs (capitalistes urbains des cités de l’ouest) qui ont jugé les conditions du marché suffisamment attractives pour acheter de vastes étendues désertes de tourbières, y ont creusé de longs canaux et employèrent une armée de travailleurs pour extraire la tourbe. »

La tourbe a été exploitée par des capitalistes urbains des cités de l’ouest qui ont jugé les conditions du marché suffisamment attractives pour acheter de vastes étendues désertes de tourbières, y ont creusé de longs canaux et employèrent une armée de travailleurs pour extraire la tourbe

Les cartes présentées ci-dessous illustrent le vaste réseau de canaux qui a été construit dans les provinces du Nord des Pays-Bas actuels à partir de 1580. Dans les régions de tourbières hautes de Groningen et de Drenthe oriental, la construction de canaux se déroula en continu de 1580 à 1650, pour s’étendre sur la majorité des gisements de cette région. Cela représentait 30000 hectares de tourbe disponible pour l’export.

Dans les provinces de Drenthe occidental, Friesland et Overijssel, des canaux furent creusés de 1600 à 1670 pour atteindre quelques 30000 hectares de tourbe. Au total, on estime que 700km de canaux, dédiés spécifiquement au transport de la tourbe, ont été construits dans les provinces du Nord. Un grand nombre d’entres eux existent encore, avec parfois de résultats surprenants comme des villes sans routes terrestres.

Le développement des canaux se produisit auparavant dans les Flandres et le Brabant, où les monastères semblent avoir été le moteur principal de la production organisée et à grande échelle de tourbe, achetant des terres et employant des ouvriers pour la récolter. Dans les tourbières du Brabant au nord-Est d’Anvers, à partir des années 1300, quelques 20 canaux dédiés ont été creusés jusqu’à 16m au dessus du niveau de la mer, chacun d’entre eux atteignant 10 à 20km.

Les canaux principaux qui connectaient les ports exportateurs aux zones d’extraction, atteignaient une longueur totale supérieure à 320km. Des aqueducs ont été construits pour faciliter la traversée des ruisseaux. Dans les provinces septentrionales des Pays-Bas, la longueur totale des canaux atteignaient au moins 700km.

Production de tourbe et agriculture

L’exploitation des tourbières hautes du Nord ne se traduisit pas toujours, à l’inverse du Sud, par une perte des terres agricoles. D’abord, parce que les compagnies minières ont converti certaines tourbières en terres agricoles après leur exploitation.

J.W. De Vries: « Une fois a tourbe extraite, ces entreprises avaient un intérêt supplémentaire à utiliser les sous-sols nouvellement mis à jour. Parce que ces sols se trouvent au dessus du niveau de l’eau, le coût de conversion de ceux-ci en terres agricoles productives consistait en premier lieu à conserver le sol en surface (qui était pour les tourbières hautes, de toute façon de la tourbe de mauvaise qualité) pour pouvoir être épandu sur les terres et fournir de l’engrais au nouveau sol. Cela se produisit assez systématiquement à Groningen, où la capitale encourageait le développement agricole des tourbières hautes en subventionnant la distribution de fumier ».

Le réseau de canaux nouvellement crée et destiné à transporter la tourbe pour l’industrie de Hollande, a aussi fourni un moyen de transport bon marché pour l’agriculture, qui par lui-même n’aurait jamais pu réaliser un tel investissement. Pourtant, les efforts pour récupérer des terres agricoles dans certaines parties du pays ne compensaient pas les pertes plus grandes se produisant dans les autres territoires.

Si quelques tourbières de la région de Groningen ont été cultivées pendant l’Âge d’Or, ce fut seulement avec l’arrivée des engrais artificiels à la fin du 19ème siècle que put reprendre l’agriculture à grande échelle. Dans la province de Friesland, le sous-sol n’était pas adapté à l’agriculture et l’extraction de la tourbe conduisit à la création de grands lacs qui existent encore aujourd’hui. Et comme nous avons vu, de vastes étendues de terres arables (potentielles) ont disparu sous les vagues dans le Sud du pays.

Le résultat fut que les Néerlandais sont devenus, à l’inverse des autres pays européens à cette époque, très dépendants de l’importation de nourriture. Ils produisaient des légumes, de la viande et des produits laitiers, mais devaient importer environ la moitié de leurs céréales (qui est la nourriture de base) depuis les régions baltiques – une situation très onéreuse.

Consommation d’énergie par habitant

Jusqu’au 20ème siècle, les néerlandais ont exploité une surface d’environ 283500 hectares (2835 km2) de tourbières, ce qui représente près de 10 pourcent de la surface totale des Pays-Bas. Pourtant, seulement les 2/3 des cette surface ont été creusés pendant l’époque pré-industrielle. L’exploitation de la tourbe a continué jusqu’en 1950 avec l’utilisation de pelles mécaniques alimentées au charbon, comme ce fut le cas dans beaucoup d’autres pays à partir de la fin du 19ème siècle.

Si l’on prend la date de 1850 comme le début de la période moderne d’extraction de la tourbe (les Pays-Bas entrèrent tardivement dans la révolution industrielle), l’utilisation de la tourbe dans la période pré-industrielle dans le pays représente 190000 hectares de 1300 à 1850. Plus précisément, quelques 70000 hectares ont été exploités de 1600 à 1700, ce qui correspond approximativement à l’Âge d’Or des Pays-Bas. Tous ces chiffres sont déduits d’un article de J.W. de Zeeuw datant de 1978 « La tourbe et l’Âge d’Or des Pays-Bas » (cf. références). D’autres auteurs, comme Jan de Vries, donnent des estimations supérieures dans des études plus récentes, avec environ 275000 hectares de tourbe exploités après 1600. Dans tous les cas, à peu près toute la tourbe présente aux Pays-Bas a été extraite.

De Zeeuw a aussi calculé la chaleur contenue dans la tourbe exploitée en prenant en compte une épaisseur moyenne des couches exploitées. Il en conclut que pendant une année moyenne au 17ème siècle, les Néerlandais consommaient 25120800 GJ de tourbe. Avec une population moyenne de 1.5 millions d’habitants, cela revient à 16,75GJ par personne et par an.

D’autres auteurs obtiennent des chiffres similaires, de 13,4 à 19,3 GJ par personne et par an. Cela équivaut à de nombreux pays pauvres actuels, dont certains n’atteignent même pas 10GJ par habitant. La consommation moyenne d’énergie par personne dans le monde s’élevait à 76,6 GJ en 2008, seulement 4,5 fois plus que les Pays-Bas du 17ème siècle (bien qu’actuellement les Néerlandais consomment beaucoup plus avec 210 GJ/personne en 2003). Il faut remarquer que le chiffre de 16,75 GJ/personne ne prend en compte que la consommation de tourbe et pas les autres sources d’énergie telles que le vent, la force animale, le feu de bois, le charbon de bois et le charbon (voir plus loin).

Urbanisation et industrialisation dans la Hollande du 17ème siècle

La consommation d’énergie très élevée aux Pays-Bas était une anomalie dans l’Europe du 17ème siècle, de même que leur richesse, les niveaux d’urbanisation et d’industrialisation atteints.

Plus de 60 pourcent des Néerlandais vivaient dans les villes, contre environ 10 pourcent dans la plupart des autres pays européens à la fin du 17ème siècle. Ce niveau d’urbanisation dans les Pays-Bas du 17ème siècle, a été atteint seulement dans les autres pays d’Europe au tournant du 20ème siècle. Un développement équivalent se produisit dans les Flandres et le Brabant dans les années 1500, où plus de 30 pourcent de la population vivaient dans des villes de plus de 10000 habitants. A partir de 1600 environ et jusqu’en 1720, les Néerlandais avaient le plus haut revenu au monde par habitant – au moins le double des pays voisins de l’époque et environ 5 fois plus élevé que les pays actuels les plus pauvres.

Image: Amsterdam à 1662.

L’ouverture des tourbières dans les provinces du Nord à partir de 1580 signifia une source d’énergie bon marché et largement disponible pour les Néerlandais, pendant que la plupart des autres pays d’Europe étaient entièrement dépendants du bois – qui devenait de plus en plus coûteux à mesure que la déforestation progressait. Les abondantes réserves de combustible ont stimulé le développement d’industries consommatrices d’énergie et orientées vers l’exportation.

Plus de 60 pourcent des Néerlandais vivaient dans les villes, contre environ 10 pourcent dans la plupart des autres pays européens à la fin du 17ème siècle.

Dans plusieurs cas, l’existence de ces industries était entièrement due à l’accès à une énergie thermique abondante et bon marché. Par exemple, cela était le cas pour le raffinage du sucre, qui est un processus purement thermique. Le sucre est devenu la denrée la plus importante au monde au 17ème siècle et Amsterdam était le plus important lieu de raffinage en Europe à partir de 1650. En 1662, plus de la moitié de la centaine de raffineries européennes étaient basées aux Pays-Bas, et toutes importaient du sucre depuis l’Amérique du Sud et les Caraïbes.

La raffinage du sel aussi était entièrement alimenté par de grandes quantités d’énergie thermique. Le sel était indispensable à la préservation de la viande, du poisson et des produits laitiers avant que la réfrigération électrique ne soit disponible. Les Pays-Bas possédaient 293 raffineries de sel en 1674, la plupart d’entre elles étaient concentrées en Hollande et chacune consommait environ 800 tonnes de tourbe par an.

Environ 60 de ces raffineries étaient utilisées pour le conditionnement en tonneaux des harengs, une autre exportation majeure. De plus, la ville de Haarlem est devenue le blanchisseur des draps allemands, un autre processus industriel basé uniquement sur l’énergie thermique. En ce qui concerne toutes ces industries, les emblématiques moulins à vent n’offraient aucun avantage direct.

Par contre, le succès d’autres industries était basé sur une combinaison de tourbe et d’énergie éolienne. Le meilleur exemple est l’industrie de la construction navale. La Hollande est devenue leader dans la construction de navires en Europe au cours du 17ème siècle.

De 1625 à 1700, les chantiers navals néerlandais ont produit jusqu’à 500 vaisseaux par an, dont la plupart étaient commandées par des puissances étrangères. Le bois utilisé pour construire ces bateaux était scié à l’aide de scieries alimentées à l’énergie du vent inventées en 1596, pendant que la tourbe fournissait l’énergie thermique dans de nombreux processus de fabrication navale, comme le cintrage des planches, la fonte du goudron et le forgeage de ferrures métalliques.

Au delà de ces cas, la tourbe offrait un avantage indirect important. Bien que l’utilisation généralisée de la tourbe n’empêchaient pas les néerlandais d’importer de grosses quantités de bois, la tourbe pourvoyait à leur besoins en énergie thermique, et donc tout le bois importé était presque exclusivement utilisé comme matériau de construction.

Cela générait un retour sur investissement bien plus élevé que l’utilisation comme bois de chauffage, et rendit les Néerlandais bien moins vulnérables aux prix élevés du bois. La tourbe était aussi le combustible de choix pour chauffer les maisons, les bâtiments publics et pour la cuisson. Seuls les très riches utilisaient du bois de chauffage qui était bien plus cher mais dégageait mois de pollution.

Pourquoi la tourbe a seulement été utilisée aux Pays-Bas ?

Les Pays-Bas n’était pas la seule région qui subissait de sévères pénuries de bois entre 1100 et 1700. De plus, de la tourbe a été trouvée dans différentes régions d’Europe, la plupart au nord des Alpes. Alors pourquoi les autres pays n’ont-ils pas utilisé l’exploitation de la tourbe comme solution à leurs pénuries énergétiques ?

Pour ces pays pré-industriels, la valeur des réserves d’énergie dépendait plutôt du coût du transport que du celui de la collecte du combustible lui-même. Il n’existe aucune période dans l’Histoire où une pénurie de bois se produisit au niveau global continental ou même national. Le problème a toujours été local, causé par la déforestation autour des centres urbains et industriels.

Les transports terrestres—qui reposaient sur des charrettes roulant sur de mauvaises routes – étaient extrêmement lents, coûteux en travail et chers, limitant la distance utile entre les réserves d’énergie et les centres de consommation à 20 ou 25 km tout au plus. La seule exception était le transport sur l’eau, qui avant la période industrielle, était alimenté par la force du vent, des animaux ou des humains sur des chemins de halage (qui était bien plus efficace que le transport terrestre à cause du faible coefficient de frottement).

Un regard sur la carte des Pays-Bas montre immédiatement pourquoi la région était propice au transport de la tourbe sur de grandes distances : elle est quadrillée de lacs et de rivières. Depuis Groningen et Friesland dans la partie la plus septentrionale des Pays-Bas actuels, on peut (littéralement) naviguer directement vers Amsterdam, Utrecht, Rotterdam, et puis Anvers, Bruxelles, Gand et Bruges en Belgique. Aucune autre région en Europe ne possède un si vaste réseau de transport navigable.

De plus, la région est venteuse et plate, offrant d’excellentes conditions de navigation – et la déforestation ne faisant qu’améliorer ces conditions. Pus important, les Pays-Bas sont situés au niveau de la mer, où sont disposées les réserves de tourbe. Le creusement de canaux navigables dans les zones de tourbières et la liaison de ces canaux au réseau navigable naturel déjà existant étaient relativement faciles. Parce que ces voies navigables naturelles menaient aux principales villes, la tourbe pouvait être transportée par bateau directement depuis les tourbières jusqu’à la porte des consommateurs. Pratiquement aucun transport terrestre n’était requis et cela permettait de maîtriser les coûts.

Les transports terrestres étaient extrêmement lents, coûteux en travail et chers, limitant la distance utile entre les réserves d’énergie et les centres de consommation à 20 ou 25 km tout au plus.

Dans la plupart des autres pays, les réserves de tourbe sont situées à une altitude bien plus élevée, rendant la construction de canaux bien plus onéreuse. Souvent, les villes étaient trop éloignées des réserves potentielles ou alors n’avaient pas accès à des rivières navigables. Cela explique pourquoi l’exploitation à grande échelle dans les autres pays européens et aux Etats-Unis commença seulement à la fin du 19ème siècle, quand la tourbe a pu être transportée par des bateaux à vapeur ou convertie localement en électricité (qui est plus facile à transporter).

Le charbon et la fin de l’Âge d’Or aux Pays-Bas

La tourbe n’était pas le seul combustible fossile utilisé durant le second millénaire en Europe. L’exploitation minière du charbon a commencé au 13ème siècle en Angleterre, aux Pays de Galles et la Wallonie. A travers l’Europe, le charbon est devenu rapidement le combustible recherché pour des processus industriels spécifiques comme le forgeage et la fabrication de la chaux.

L’exploitation du charbon à grande échelle a commencé dans les années 1400. En 1430, entre 1600 et 2000 ouvriers travaillaient dans l’industrie du charbon à Liège (Belgique). A partir des années 1500, le charbon a été utilisé de manière exponentielle à Londres, qui était alors une des plus grandes villes d’Europe. Dans ce cas, le charbon était utilisé de façon industrielle, mais plus souvent dans les foyers pour le chauffage et la cuisson.

Au début du 17ème siècle, quand l’Âge d’Or des Pays-Bas commençait, le charbon représentait les 3/4 de la consommation de combustible à Londres, ce qui causa une pollution de l’air importante. La combustion du charbon est bien plus sale que celle du bois, raison pour laquelle la pratique était auparavant interdite en Angleterre. Cependant, une grave pénurie de bois de chauffage à partir des années 1500 a forcé les Anglais à basculer vers ce combustible abondant. Pour les nombreuses raisons citées précédemment, la tourbe ne pouvait pas être une solution pour les Anglais.

Le rôle déterminant de la production de fer

Initialement, le charbon offrait des inconvénients majeurs face à la tourbe, ce qui explique pourquoi l’usage précoce des combustibles fossiles en Angleterre n’a pas fourni un avantage commercial pendant le 17ème siècle. Dans le plupart des processus de production, le charbon ne pouvait pas être utilisé car il était en contact direct avec le produit, qui était alors dégradé par les impuretés présentes dans le charbon – particulièrement le soufre. Le remplacement du bois par le charbon était possible uniquement pour les processus où le produit pouvait être séparé du combustible.

Au début du 17ème siècle, le charbon représentait les 3/4 de la consommation de combustible à Londres, ce qui causa une pollution de l’air importante.

Grâce à sa plus faible proportion en soufre, la tourbe ne souffrait pas de ces limitations. Les Néerlandais pouvait l’utiliser pour presque tous les processus thermiques de leurs industries. Avec le temps, les Anglais ont réussi à adapter leurs processus industriels avec l’utilisation du charbon à la place du bois et du charbon de bois. Petit à petit, les Anglais rattrapèrent leur retard. Le point de basculement arriva à l’aube du 18ème siècle quand le dernier, et le plus important, processus industriel à été converti au charbon : la production du fer.

Cette dernière étape, rendue possible par l’introduction de coke (charbon purifié), a marqué le départ de la révolution industrielle dans le monde occidental (Il faut préciser que les Chinois avaient déjà développé ce processus au 11ème siècle). A partir de ce moment, l’utilisation du fer comme matériau de construction n’était plus dépendante de l’approvisionnement en bois.

La tourbe, d’un autre côté, ne pouvait pas délivrer la quantité de chaleur produite par le charbon, et donc ne fut pas utilisée pour la production de fer ni dans les machines à vapeur. (Les Néerlandais n’ont jamais produit de fer, ils l’importaient). De plus, le pouvoir calorifique du charbon est 4 fois plus élevé que celui de la tourbe pour un volume donné, ce qui le rendait bien plus facile à transporter et à stocker. La combinaison de la machine à vapeur et du fer a permis aux Anglais de développer le chemin de fer, ce qui a résolu leur problème d’approvisionnement en combustible. Les voies ferrées se révélèrent également plus rapides et plus flexibles que le système de canaux.

Epuisement des réserves de tourbes accessibles

Au même moment, les réserves de tourbe néerlandaises les plus accessibles s’épuisèrent. De plus, il y avait le problème grandissant de l’envasement des ports peu profonds et des voies navigables, ce qui augmentait le coût de transport de la tourbe. De plus en plus de bancs de sable sont apparus et où les navires devaient être tirés.

Cette même situation s’était produite à Bruges quelques siècles plus tôt. Les conditions géographiques particulières des Pays-Bas, qui avaient permis l’utilisation à grande échelle des premiers combustibles fossiles, devinrent finalement un inconvénient. La déplétion des réserves de tourbe combinée avec les difficultés de transport amena une hausse des prix de la tourbe, jusqu’au moment où le charbon importé est devenu moins cher.

Pour contrer cette situation, les industries des Pays-Bas basculèrent de la tourbe vers le charbon, où ils purent adapter leur production avec l’utilisation de combustible meilleur marché. Les exportations anglaises de charbon vers la Hollande ont grimpé de 35200 tonnes en 1700 à 117900 tonnes vers 1750. L’importation du charbon désavantagea les industries des Pays-Bas à cause des frais de douanes supplémentaires. A partir de 1700, la prospérité aux Pays-Bas a commencé à décliner. L’importation de céréales devint trop chère et une désurbanisation se produisit quand de plus en plus de gens retournèrent vers l’agriculture. En 1815, le niveau d’urbanisation chuta de 60 pourcent à 38 pourcent.

Peut-on alimenter une société prospère à partir d’énergie renouvelable ?

L’utilisation de charbon et de tourbe à l’époque pré-industrielle se produisit successivement dans les parties de l’Europe qui ont dominé la production industrielle des années 1100 jusqu’au début de la révolution industrielle. Tour à tour, les Flandres, les Pays-Bas et l’Angleterre sont devenues les régions les plus riches d’Europe au moment exact où elles utilisaient les plus grandes quantités d’énergie fossile. Autrement dit, toutes les « success stories » économiques du dernier millénaire sont basées sur l’utilisation abondante des combustibles fossiles – accompagné de graves dégâts écologiques. De plus, ces régions ont beaucoup exporté ce qui a aussi bénéficié aux pays qui n’utilisaient pas de combustibles fossiles.

Toutes les « success stories » économiques du dernier millénaire sont basées sur l’utilisation abondante des combustibles fossiles – accompagné de graves dégâts écologiques.

Ce qui précède ne veut pas dire qu’une société prospère ne peut pas être bâtie à partir de 100 pourcent de renouvelables. On peut maintenant transporter de la biomasse sur de grandes distances grâce à des voies en bon état et des moyens de transport économiques. Et je ne parle pas d’autoroutes et de camions diesel, mais de trains, « strip roads », « trolleytrucks », vélos cargo, et véhicules électriques légers dans les régions planes et du transport par cable et « trains à cable » dans les régions montagneuses.

En outre, nous avons maintenant une énergie renouvelable supplémentaire qui peut délivrer de grandes quantités d’énergie thermique: l’énergie solaire thermique (voir l’article “The bright future of solar powered factories”). Les mérites du chauffage solaire thermique et de l’énergie solaire concentrée sont connus depuis des siècles, mais les matériaux et les processus industriels nécessaires à leur déploiement à grande échelle sont devenus disponibles à la fin du 19ème siècle. Même chose pour la géothermie, dont le potentiel d’utilisation était limité par manque de matériaux et de technologie.

Il est évident qu’un futur prospère pour 7 milliards d’habitants ne peut pas être basé sur des technologies pré-industrielles. La clé de notre succès consiste cependant à choisir le meilleur de la technologie industrielle et d’abandonner le reste.

Sources:

“Energiemarkten en energiehandel in Holland in de late middeleeuwen”, Charles Cornelisse, 2008.
“Peat and the Dutch golden age” (.pdf), J.W. de Zeeuw, 1978.
“The First Modern Economy: Success, Failure, and Perseverance of the Dutch Economy, 1500-1815”, Jan de Vries, 1997.
“The Economy of Europe in an Age of Crisis, 1600-1750”, Jan De Vries, 1976
“Verdwenen venen. Een onderzoek naar de ligging en exploitatie van thans verdwenen venen in het gebied tussen Antwerpen, Turnhout, Geertruidenberg en Willemstad. 1250-1750”, K.A.H.W. Leenders, 1989 (English summary).
“Peat and Canals” (.pdf), Michiel A.W. Gerding
“Meeten, boren en besien: turfwinning in de buitenrijnse ambachten van het Hoogheemraadschap van Rijnland 1680-1800”, A.J.J. van’t Riet, 2005
“Delfstoffen, machine- en scheepsbouw”, in “Geschiedenis van de techniek in Nederland”, H.W. Lintsen, 1993.
“Het verloren technisch paradijs”, in “Geschiedenis van de techniek in Nederland”. H.W. Lintsen, 1993.
“Vervening”, “Turfsteken”, “Veen”, “Slagturven”, “Baggerbeugel”, Dutch Wikipedia.
“Canals and energy. The relationship between canals and the extraction of peat in the Netherlands 1500-1950” (.pdf), Michiel A.W. Gerding, in “Peatlands”, February 2010.
“The Rise of Commercial Empires: England and the Netherlands in the Age of Mercantilism, 1650-1770!, David Ormrod, 2003
“A Forest Journey: The Story of Wood and Civilization”, second edition, John Perlin, 2005
“The Making of Urban Europe, 1000-1994!”, Paul M. Hohenberg & Lynn Hollen Lees, 1985
“Urban World History: an Economic and Geographical Perspective.: An article from: Canadian Journal of Regional Science!”, Luc-Normand Tellier, 2009
“Peatlands and climate change” (pdf), International Peat Society, 2008
“The Dutch Republic in the Seventeenth Century: The Golden Age!”, Maarten Roy Prak, Diane Webb, 2005.
“The Rise of the Amsterdam Market And Information Exchange: Merchants, Commercial Expansion And Change in the Spatial Economy of the Low Countries, C.1550-1630”, Clé Lesger, 2006.
“Turf fires -burning peat”. Old and Interesting.
“The Mother of All Trades: The Baltic Grain Trade in Amsterdam from the Late 16th to the Early 19th Century!”, Milja van Tielhof, 2002.
“Energy transitions: history, requirements, prospects”, Vaclac Smil, 2010.

Le recyclage de déjections animales et humaines : la clé de l’agriculture durable

Wed, 15 Sep 2010 00:00:00 +0000

Tirer la chasse d’eau est bien pratique, mais provoque de terribles dégâts sur l’environnement, prive les sols agricoles de leurs nutriments essentiels et rend la production alimentaire dépendante des énergies fossiles.

Pendant 4 000 ans, les excréments humains et les urines étaient considérés comme de grands biens d’échange en Chine, en Corée et au Japon. On en transportait sur tout un réseau de canaux dédiés, à bord de bateaux.

L’utilisation des « déchets » humains comme engrais sur les champs agricoles permit à l’Orient de nourrir une population nombreuse sans polluer l’eau potable. Pendant ce temps, les villes médiévales européennes se transformaient en véritables égouts extérieurs. Le concept fut modernisé à la fin du 19e siècle aux Pays-Bas, à l’aide du système d’évacuation sophistiqué de Charles Liernur.

Un cycle brisé

Derrière l’apparence innocente de nos w.c. se cache une rupture du cycle naturel de l’approvisionnement en nourriture. Des ressources particulièrement précieuses sont réduites au statut de déchets. En cultivant, nous extrayons des nutriments essentiels du sol : potassium, azote et phosphate, pour ne citer que les plus importants. Durant la majeure partie de l’histoire de l’humanité, ces nutriments ont été recyclés par notre organisme puis rendus à la terre, à travers nos excréments, les déchets alimentaires et l’inhumation des morts. Aujourd’hui, nous les rejetons principalement dans la mer. (voir infographie ci-dessous)

Le cycle des nutriments. Source : [Humanure Handbook](http://humanurehandbook.com/contents.html)

Cela pose problème et entrave le développement durable, pour trois principales raisons. Tout d’abord, le rejet d’excréments dans les rivières, les lacs et les océans tue les poissons et pollue l’eau douce. Cela ne peut être empêché qu’en agrandissant le réseau d’évacuation, déjà très coûteux, à l’aide d’infrastructures tout aussi coûteuses de stations de traitement des eaux usées (ce qui n’annulerait pas entièrement l’impact négatif sur la vie marine).

Ensuite, cela nous oblige à recourir à des engrais chimiques pour maintenir la fertilité de nos sols. En 2008, près de 160 millions de tonnes d’engrais chimiques ont été utilisées dans le monde (source et source). Sans eux, nos sols agricoles ne seraient plus fertiles après seulement quelques années, entraînant un effondrement inévitable de la production alimentaire et de la population humaine. Le troisième problème découle de la quantité d’eau potable gaspillée en évacuant les déchets.

Les w.c. consomment beaucoup d’énergie

Extraire l’eau, construire et entretenir les égouts, traiter les déchets (et leurs émissions), ainsi que la production d’engrais chimiques, tout cela consomme beaucoup d’énergie. L’azote, qui représente plus de la moitié de la consommation d’engrais est présent en grande quantité dans l’air, mais doit être chauffé et mis sous pression pour se transformer en matière traitable. L’énergie requise pour ce procédé (polluant) est fournie par un gaz naturel ou des centrales à charbon (en Chine).

Le potassium et le phosphate doivent être déterrés par minage (jusqu’à plusieurs centaines de mètres de profondeur) et transportés. Plus de 150 millions de tonnes de pierres de phosphate sont nécessaires à la production annuelle de 37 millions de tonnes d’engrais phosphatés, et 45 millions de tonnes de minerai de potasse pour produire 25 millions de tonnes d’engrais potassiques. Les deux opérations consomment beaucoup d’énergie et polluent l’environnement.

Toilettes médiévales dans un château.

De plus, si le potassium est largement vendu et encore disponible en grande quantité (nous en avons suffisamment de réserves pour tenir 700 ans au rythme actuel), ce n’est pas le cas du phosphore. 90 % des réserves mondiales de phosphate sont concentrées dans une petite poignée de pays, et il a été estimé que les réserves ne pourront répondre à la demande économique et agricole que pendant une durée de 30 à 100 ans. Les réserves sont bien plus conséquentes si l’on prend en compte l’extraction de phosphate des fonds marins, mais cela demanderait une énergie considérable, impactant plus encore la durabilité de notre système alimentaire et sanitaire.

La seule façon d’extraire et de profiter de nutriments issus de la mer serait à l’aide de déjections d’oiseaux marins (ce qui représenterait bien sûr une petite quantité), ou bien en se nourrissant de poisson ou de fruits de mer. Mais, une fois notre délicieux saumon à l’oseille digéré, les nutriments sont filtrés et rejetés dans la mer par le réseau d’égouts.

Un symbole de civilisation

L’existence des toilettes et du réseau d’égouts qui les accompagne est rarement remise en question. Considéré comme un progrès technique évident et généralement symbole de civilisation, les pays ne possédant pas de système équivalent sont vus comme sous-développés ou en retard. Cela est dû au conditionnement nous ayant amenés à penser que les toilettes et le système d’égouts sont les seules solutions aux problèmes d’odeurs et de maladies.

Nous avons été conditionnés à croire que les toilettes et le système d’évacuation d’égout sont les seules solutions aux problèmes d’odeurs et de maladies.

Après la chute de l’Empire romain (et son système d’évacuation et de salles d’eau déjà développé) et jusqu’au XIXe siècle, l’évacuation concentrée et désorganisée des rejets humains dans les eaux souterraines, canaux des villes et rivières furent à l’origine d’épidémies mortelles du choléra et de la fièvre typhoïde dans le monde occidental. Ces dernières étaient causées par la consommation d’eau contaminée de fèces.

La population faisait parfois ses besoins dans la rue et vidait ses seaux hygiéniques dans les cours ou dans des cloaques mal scellés ; des méthodes peu propices à un mode de vie sain dans des villes densément peuplées. Les toilettes et le système d’évacuation des égouts ayant résolu ce problème, du moins pour les pays riches, personne ne souhaite aujourd’hui revenir aux conditions sanitaires déplorables de l’époque.

L’agriculture chinoise

Cependant, il est aujourd’hui évident que les toilettes ne représentent pas l’unique solution au problème sanitaire. Il existe des solutions plus durables pour séparer les rejets humains de nos sources d’eau potable. Pour commencer, les conditions sanitaires déplorables du Moyen Âge et du début de la révolution industrielle ne concernaient que le monde occidental. Au tournant du XXe siècle, l’eau des rivières chinoises était tout à fait potable.

La population chinoise était équivalente à celle des États-Unis et de l’Europe à l’époque, et certaines villes étaient, elles aussi, particulièrement peuplées. La différence résidait dans leur maintien d’un système agricole basé sur l’utilisation d’engrais à base de « déchets » humains. Les selles et l’urine étaient collectées avec soin et discipline, et transportées parfois sur des distances considérables. Elles étaient mélangées aux autres déchets organiques, compostées puis répandues sur les terres agricoles (voir illustration ci-dessous).

Cela faisait d’une pierre deux coups : aucune pollution des eaux, et un système agricole qui aurait pu fonctionner indéfiniment. Il dura d’ailleurs 4 000 ans, une période bien plus longue que celle que même notre ressource la plus abondante, le potassium et ses 700 ans de réserve, nous permet aujourd’hui.

Le système agricole chinois, copié en Corée et au Japon, est décrit en détail par le scientifique agricole américain Franklin Hiram King dans « Farmers of Forty Centuries »(anglais). Le livre fut publié en 1911, au même moment que la découverte du procédé Haber-Bosch permettant la fabrication d’engrais azotés bon marché.

King consacra un chapitre entier au système de collecte et utilisation d’engrais humains en Asie. Joseph Needham décrit lui aussi cette méthode dans le volume VI:2 de « Science and civilization in China » en citant différentes sources antérieures. Plus récemment, le système chinois est dépeint par Duncan Brown dans « Feed or Feedback: Agriculture, Population Dynamics and the State of the Planet »!

Marchands de fumier

Lorsque King se rend en Chine, la population est alors d’environ 400 millions d’habitants adultes, contre 400 millions d’habitants en Europe et 100 millions aux États-Unis. Les selles et l’urine de ces 400 millions de personnes étaient collectées dans des pots en terre cuite hermétiques, puis récupérées auprès de chaque maison, que ce soit dans les petits villages de campagne ou dans les grandes villes urbanisées.

Dans certaines villes, des canaux et bateaux spécialement dédiés furent conçus (voir illustration ci-dessous), comme à Hankow-Wuchang-Hanyang, par exemple, une ville de près de 1,8 million d’habitants sur 6,5 kilomètres carrés. Vous pourriez alors contester que les Chinois possédaient bien un réseau d’égouts et d’évacuation par les eaux, bien que la différence avec le nôtre soit frappante.

Le transport de « fumain » sur bateaux

Au moment du voyage de King, la Chine collectait plus de 182 000 000 tonnes de fumier humain (fumain) depuis les villes et les villages, soit 450 kg par personne chaque année. Cela signifiait un total de 1 160 000 tonnes d’azote, 376 000 tonnes de potassium et 150 000 tonnes de phosphate rendues à la terre. Au Japon en 1908, 23 850 295 tonnes de fumain furent collectées et rendues à la terre.

Shanghai marchandait et transportait le fumain de la ville à l’aide d’un réseau de canaux uniques et de centaines de bateaux (voir la carte ci-dessous), un commerce qui rapportait des centaines de milliers de dollars chaque année. Le fumain était alors considéré comme une marchandise précieuse. En 1908, un homme d’affaires chinois versa même 31 000 dollars à la ville (ce qui représente aujourd’hui plus de 700 000 dollars) pour obtenir le droit de retirer 78 000 tonnes de fumain par an d’une région de la ville dans le but de le revendre aux fermiers des campagnes.

Réseau de canaux pour le transport de fumier à Shanghai.

Au Japon, bien plus urbanisé à l’époque que la Chine, les habitants payaient moins cher leur loyer en laissant à leurs propriétaires des excréments de qualité. King décrit le transport des selles de Tokyo à Yokohama « sur les épaules des hommes ou le dos des animaux, mais le plus souvent sur de solides charrettes tirées par des hommes, transportant 6 à 10 conteneurs en bois bien fermés d’une capacité de 20 kg, 30 kg ou plus chacun ». Dans la campagne japonaise, il n’était pas rare de croiser des panneaux indiquant aux passants de faire leurs besoins sur place. Les fermiers les utilisaient ensuite comme fumier pour leurs champs.

Cette pratique de recyclage d’excréments en Asie rebutait certains visiteurs étrangers. L’explorateur portugais Fernão Mendez Pinto écrit en 1583 :

« Sachez que dans ce pays, beaucoup participent au commerce d’excréments. Ils achètent et vendent des excréments humains, cela ne représente pas un mauvais commerce pour eux, certains s’en enrichissent beaucoup et sont très bien considérés. Ceux-là mêmes qui cherchent à acheter vont et viennent dans les rues, signifiant subtilement ce qu’ils recherchent sans l’exprimer trop ouvertement au regard de la chose malpropre en soi ; ce à quoi j’ajouterai que cette marchandise est tellement estimée parmi eux, et un si grand commerce en est conduit, qu’il en arrive en un seul port parfois deux ou trois cents bateaux qui en sont remplis. » (sic)

Ce système de boucle fermée de 4 000 ans prit fin avec l’arrivée des engrais chimiques, importés depuis l’Occident pendant les premières décennies du XXe siècle. Aujourd’hui, la Chine est le plus grand consommateur d’engrais non organiques, représentant 28 % de la consommation mondiale. L’Asie dans son ensemble utilise plus de la moitié des engrais chimiques du monde.

La collecte d’excréments en Europe

La collecte de « déchets » humains avait aussi lieu en Europe, mais sur une période bien plus courte et à une bien plus petite échelle. La deuxième moitié du XIXe siècle marqua la fin d’une ère majoritairement agricole en Europe ; les migrations vers les villes s’accélérèrent et le problème de traitement des eaux usées empira.

Collecte d’excréments à Amsterdam. [Source](http://www.bronnenuitamsterdam.nl/weergave.asp?ID=6).

Dans le même temps, les médecins commencèrent à relier le choléra et la fièvre typhoïde à la contamination de l’eau. Le fumier se faisant de plus en plus rare pour l’agriculture, les deux problèmes pouvaient être réglés en même temps. Le premier système, instauré dans plusieurs pays et plusieurs villes, est appelé en anglais « night soil » (engrais de nuit), et ressemble à la méthode asiatique.

Les selles et l’urine étaient collectées dans des récipients en bois sous le siège des toilettes et mélangées à la terre, les cendres et le charbon pour empêcher les mauvaises odeurs. Les personnes chargées de la collecte passaient à intervalles plus ou moins réguliers (le plus souvent la nuit, d’où le nom anglais) pour récupérer la marchandise.

« Night soil » dans les Pays-Bas. [Source](http://www.jenneken.nl/bekijk/1900afvoervanmestenhuisvuil.htm).

Les récipients étaient vidés dans des chariots et rendus dans la foulée (le nettoyage devait donc être effectué par l’usager), ou récupérés entiers et remplacés immédiatement par des propres (le nettoyage devait être effectué par les collecteurs). Les récipients vides étaient remis sous le siège des toilettes, et la cargaison transportée par des charrettes tirées par des chevaux jusqu’au point de collecte à l’extérieur de la ville. Là-bas, l’ensemble était composté puis utilisé pour l’agriculture.

Malheureusement, la collecte et le transport n’étaient pas aussi fiables, efficaces et hygiéniques qu’en Chine, en Corée ou au Japon. Aucun problème ne survenait lors de l’utilisation de conteneurs fermés hermétiquement, mais cette dernière n’était pas systématique. L’utilisation de chariots ouverts entraînait une odeur nauséabonde (voir la caricature du XIXe siècle ci-dessous) et les bacs étaient parfois renversés dans les escaliers ou pendant le transfert dans les chariots. La collecte n’était pas si fréquente, en particulier dans les quartiers pauvres.

Caricature de collecte de « night soil ». [Source](http://www.bronnenuitamsterdam.nl/weergave.asp?ID=17).

L’arrivée du système des bacs en bois constitua cependant une nette amélioration en comparaison aux collectes de night soil en Europe. Durant la période du Moyen Âge, de soi-disant agriculteurs de fumier récupéraient les excréments animaux et humains dans les rues, arrière-cours et cloaques pour les vendre à des fermiers qui les utilisaient dans leurs champs. Mais il fallait qu’ils aient récupéré de quoi remplir des cargaisons entières pour les revendre. Duncan Brown cite Cipolla, qui décrit la situation comme telle :

« L’aspect le plus tragique de cette affaire était celui du peuple, dont la pauvreté si abjecte faisait ramasser et conserver le fumier qu’il trouvait dans les rues \ [chez lui] jusqu’à en avoir amassé en quantité suffisante pour le revendre. »

Il y eut quelques exceptions, comme dans le comté de Flandre en Belgique, où un système de collecte de nuit rappelant celui de la Chine fut mis en place dès le Moyen Âge. Aux alentours d’Anvers, la gestion des déchets organiques (excréments humains, fumier de chevaux de ville, fientes de pigeons, boue des canaux et restes alimentaires) était devenue une industrie majeure dès le XVIe siècle. Au XVIIIe siècle, on trouvait de grands magasins le long de la rivière Schelde sur laquelle les excréments de villes néerlandaises étaient transportés par chalands.

L’assainissement sous vide de Charles Liernur

Une seconde méthode de collecte fut mise au point par l’ingénieur néerlandais Charles Liernur en 1866 (patent, PDF). Son système d’assainissement sous vide alliait le confort de l’évacuation des eaux usées moderne à l’aspect écologique et sanitaire des toutes premières méthodes. Un cabinet était installé dans chaque maison, relié à une infrastructure pipeline souterraine de petit diamètre et les selles et l’urine quittaient immédiatement la maison.

Le système d’assainissement sous vide de Liernur alliait le confort de l’évacuation des eaux usées moderne à l’aspect écologique et sanitaire des toutes premières méthodes

La différence majeure avec la technologie actuelle, cependant, résidait dans l’absence d’eau, mais l’utilisation de pression atmosphérique comme moyen de transport. Cela empêchait la dilution du fumain dans l’eau, préservant ainsi sa qualité d’engrais, ce qui était l’intention exprimée par Liernur. D’autre part, l’assainissement sous vide permettait de ne plus requérir les passages d’éboueurs dans chaque maison, transportant des seaux de selles et d’urine et perturbant le sommeil de tous. Il s’agissait d’un avancement majeur sur les systèmes de « night soil », y compris celui d’Asie.

Les villes néerlandaises furent équipées du système de Liernur : Leiden en 1871, Amsterdam en 1872 et Dordrecht en 1874. À l’origine, seuls quelques milliers de foyers étaient reliés au réseau d’évacuation, mais à Amsterdam, il fut considérablement étendu. À la fin du XIXe siècle, près de 90 000 Amstellodamois possédaient le système d’évacuation de Liernur, soit 20 % de la population.

Le système d’évacuation sous vide de Liernur.

À Amsterdam et à Leiden, le système perdura près de 40 ans. Il fut également adopté à plus petite échelle à Prague (République tchèque), Trouville-sur-Mer (France), Hanau (Allemagne) et Stansted (Angleterre). Le système de Trouville, installé en 1892, opéra jusqu’en 1987 (source, PDF). Aujourd’hui, cette méthode est encore utilisée à bord de bateaux, trains et avions.

Les Français retravaillèrent le concept du système de Liernur en créant le système Berlier. Testé pendant une période d’essai en 1880 à Lyon, il permit d’évacuer les toilettes sur une distance de quatre kilomètres. En 1881, un réseau test de cinq kilomètres fut installé en banlieue parisienne. Les Français prenaient ces tests très au sérieux : les eaux usées étaient contrôlées à l’aide de tuyauterie de verre à plusieurs endroits. Le système Berlier, techniquement supérieur à celui de Liernur, fonctionnait parfaitement : la brigade de milliers de soldats de la Pépinière, caserne parisienne où le système était installé, fut la seule à ne pas être touchée par une sévère épidémie de typhoïde.

L’arrivée des toilettes

Malgré son succès, le système Berlier ne dépassa jamais le stade expérimental. Le conseil de santé néerlandais conseilla une adoption globale et nationale du système de Liernur en 1873, après la réussite des tests à Amsterdam, mais cela n’eut pas lieu non plus. Liernur proposa des plans pour d’autres villes européennes (Paris, Berlin, Stockholm, Munich, Stuttgart et Zurich) et américaines (Baltimore), mais ils ne furent jamais réalisés.

Plusieurs raisons rendaient impossible l’adoption du système pneumatique pour qu’il devienne celui utilisé aujourd’hui. Tout d’abord, l’arrivée des toilettes à chasse d’eau et des voies d’évacuation. Aux Pays-Bas, un nombre croissant de personnes reliait le système de Liernur à celui à eau, diluant les selles et urines à tel point que leur qualité agricole chuta considérablement.

Et même avant cela, la vente d’eaux usées pour l’agriculture n’atteignait pas le profit espéré. Les experts de santé affirmaient que le profit ne devait pas constituer l’objectif premier d’un système sanitaire, mais Liernur lui-même l’avait utilisé comme argument majeur pour vendre son système. Cela avait attiré des investisseurs, qui abandonnèrent la technologie dès lors que l’argent vint à être perdu.

L’installation d’un système d’assainissement sous vide est deux fois moins chère que celle d’un système traditionnel d’évacuation des eaux.

L’un des problèmes majeurs, non seulement aux Pays-Bas, mais également à travers le monde occidental, était la taille croissante des villes. Les méthodes à la fois de night soil et celles plus sophistiquées finirent par être dépassées par la logistique requise pour perdurer dans de grandes villes fournies par des fermes reculées. Le dernier coup porté au système fut l’arrivée des engrais chimiques après qu’une méthode de production peu chère fut découverte en 1910. La pénurie d’engrais dans le monde agricole était « résolue ».

Les villes ayant déjà entrepris la construction de systèmes d’évacuation des eaux pluviales, il sembla évident d’améliorer ce système pour permettre l’évacuation des eaux usées par le même réseau. Finalement, il s’agissait d’un pas en arrière : les excréments se retrouvaient drainés à la surface des eaux, pas nécessairement dans les environs, mais quelques kilomètres en aval. Il fallut près de 70 ans pour que les stations d’épuration deviennent (relativement) communes dans les pays développés.

Les trois uniques possibilités pour l’avenir

Pour rétablir notre cycle alimentaire naturel, il n’existe que trois possibilités technologiques. Nous pourrions développer une variante moderne de la méthode de collecte à l’aide de toilettes de compost, dans lesquelles les selles seraient mélangées aux déchets organiques du foyer. L’urine serait récupérée séparément dans des réservoirs vidés une fois par an à l’aide de citernes (cette méthode existe déjà dans certaines régions néerlandaises et suédoises où les habitants utilisent des toilettes séparées selon le type de besoin). Ou bien, nous pourrions développer une variante du système de Liernur ou Berlier, grâce à laquelle les eaux usées seraient traitées sans eau.

Les systèmes d’assainissement sous vide ont été adoptés à petite échelle dans des lotissements récents depuis les années 60 et 70. Quelques centaines de systèmes fonctionnent encore aux États-Unis, au Royaume-Uni, en Australie, en Allemagne, aux Maldives, en Afrique du Sud et au Moyen-Orient. (aperçu). L’installation d’un système d’assainissement sous vide est deux fois moins chère que celle d’un système traditionnel d’évacuation des eaux usées. Ce système est également plus rapide à construire et plus facile à entretenir : il nécessite de bien plus petits tuyaux qui ne doivent pas être enterrés aussi profondément, une tranchée étroite dans la chaussée suffit.

Une troisième solution existe, mais celle-ci est bien plus coûteuse que les deux autres : l’utilisation d’eaux usées diluées en tant qu’engrais. Cela reviendrait, en fait, à rajouter une infrastructure coûteuse et complexe à un système qui l’est déjà aujourd’hui. Les eaux usées diluées doivent non seulement sécher, mais aussi être purifiées. Les boues d’épuration contiennent les déchets humains, mais aussi bien d’autres déchets (parfois toxiques), des foyers et des usines.

Si les selles et l’urine étaient retirées du système de traitement des eaux usées, nous pourrions également stopper le traitement des eaux pluviales, ce qui économiserait à la fois des dépenses et de l’énergie. Il existe déjà des alternatives viables pour traiter l’eau de pluie (notamment en réduisant la surface pavée) et également pour le traitement et la réutilisation des eaux grises.

Le compost

Le fumain ne peut exister qu’après avoir été correctement traité. Les écrivains agricoles chinois l’avaient très vite compris, prévenant que le fumain non traité pourrait « brûler et tuer les plantes, gangréner les pousses et attaquer les mains et les pieds humains ». Nous savons aujourd’hui que cela présente également de sérieux risques pour la santé. F.H. King et Joseph Needham louaient les efforts avancés en matière de compost des Chinois, qui regroupaient souvent leur compost à ceux de la ferme familiale (voir l’illustration ci-dessous). Cependant, Duncan Brown critiqua plus vivement leurs techniques de compost. Ce que les Chinois préservaient pour leur santé en assurant la qualité de leur eau était souvent mal compensé par la transmission de maladies causées par les cultures vivrières :

« Les maladies gastro-intestinales sévissaient dans toute la région. En Corée et au Japon, les distomatoses ont été rendues fréquentes par la consommation de poisson cru cultivé dans des étangs dont la fertilisation se faisait à partir d’excréments humains. Cependant, ces maladies auraient pu être facilement évitées si leurs origines et moyens de transmission avaient été mieux compris. Utilisés correctement, des dispositifs relativement modernes comme les fosses septiques, les cuves d’oxydation ou les « toilettes sèches » peuvent prévenir l’apparition de maladies gastro-intestinales associées jusqu’alors à l’utilisation d’excréments humains en tant que fumier. »

Les méthodes de compost devraient toujours être privilégiées, et cela de deux façons possibles. La première, le compost lent, est une méthode « do it yourself » (à faire soi-même) qui est décrite dans le « Humanure Handbook », un guide pratique en ligne de Joseph Jenkins (qui créa le terme « fumain »). En français, on retrouve le petit livre du fumain. Le compost lent se produit à faibles températures et demande environ un an dans un climat modéré. Pour ne prendre aucun risque, beaucoup conseillent d’utiliser le compost (inodore) ainsi obtenu exclusivement pour les cultures sans contact direct entre l’engrais et la nourriture (arbres fruitiers par exemple) et les plantes non comestibles (fleurs, plantes d’intérieur).

La seconde méthode de compost, à température élevée, donne des résultats bien plus rapides et un engrais adapté à n’importe quelle culture. Ce procédé industriel a déjà été adopté avec succès dans plusieurs pays et depuis de nombreuses années. De plus, la première étape de cette méthode génère de l’électricité, améliorant considérablement la durabilité du système tout entier. Depuis 2005, une usine de l’entreprise néerlandaise Orgaworld composte les couches (des bébés et des personnes âgées) en même temps que d’autres déchets organiques. Il s’agit d’un procédé technologique de pointe demandant environ 6 semaines pour obtenir un compost de grande qualité, sans agents infectieux, résidus de médicaments ou d’hormones. L’entreprise a également fait construire deux usines au Canada et plante des arbres au Royaume-Uni.

Peut-on nourrir le monde à l’aide du fumain ?

Est-il possible de produire suffisamment d’engrais pour substituer à l’azote, au potassium et phosphates chimiques ? D’après les chiffres obtenus par F.H. King, une personne adulte produit environ 1 135 grammes de selles et d’urine par jour. Combien d’azote, de potassium et de phosphates cela représente-t-il ? Tout dépend du régime.

En Chine il y a 100 ans, King observe différents résultats, allant de 2,9 à 6 kg d’azote par personne par an, 0,9 à 1,5 kg de potassium par personne par an, et 0,4 à 1,5 kg de phosphates par personne par an.

En recyclant nos propres déchets, la production d’engrais augmenterait parallèlement avec l’augmentation de la population

Aujourd’hui, la population mondiale est estimée à 6 800 000 000 personnes. Supposons qu’elles aient toutes le même régime qu’au début du XXe siècle en Chine, et que les chiffres les plus élevés obtenus par King soient les plus proches des régimes que nous suivons aujourd’hui (les véritables chiffres sont difficiles à obtenir). Cela signifierait que la population mondiale pourrait produire 40,8 millions de tonnes d’azote, 14 millions de tonnes de potassium et 10,4 millions de tonnes de phosphates. Cela serait-il suffisant pour ne plus nécessiter d’engrais chimiques ? A priori, non. La production d’engrais chimiques est aujourd’hui de :

99,9 millions de tonnes d’azote, ou plus du double de la quantité la population mondiale serait capable de produire (40,8 millions de tonnes)
37 millions de tonnes de phosphates, soit 4 fois plus que la production de la population mondiale (14 millions de tonnes)
25,8 millions de tonnes de potassium, soit plus de 1,8 fois la quantité que pourrait produire la population mondiale (10,4 millions de tonnes)

Bétail

Cependant, nous « importons » une quantité considérable de fumier de l’élevage agricole. Une grande partie des engrais chimiques est utilisée pour les cultures dédiées à l’alimentation du bétail. Ces animaux produisent bien plus de fumier que la population humaine mondiale. Les déjections du bétail représentaient en 2004, d’après des estimations, près de 125 millions de tonnes d’azote et 58 millions de tonnes de phosphates (il n’existe pas de chiffres pour le potassium, qui sera donc ignoré). Cela représente 3 fois plus que l’azote et 6 fois plus que le phosphate contenus dans le fumain.

Les animaux ont joué un rôle mineur dans l’économie agricole chinoise basée sur l’exploitation du fumain, mais les fermiers européens du Moyen Âge en dépendaient bien plus, puisqu’il s’agissait du principal engrais utilisé. Le fumier animal n’était jamais gaspillé. Joseph Needham cite Fussell :

« Les fermiers européens du XVe au XVIIe siècle, riches comme pauvres, se souciaient principalement d’une chose : le fumier. Ils n’osaient négliger aucune source d’approvisionnement, aussi minime fût-elle, car le bon développement de chaque culture dépendait largement de la quantité qu’ils pourraient accumuler pour s’en servir. Ils étaient disposés à entreprendre les travaux d’Hercule pour obtenir un tas de fumier suffisant ».

Nombreuses sont les bonnes raisons de réduire la consommation de viande, à la fois pour notre santé et l’environnement (l’élevage du bétail est une des causes principales de la déforestation, elle-même responsable en grande partie de la dégradation des sols). Cependant, si l’on ne veut pas stopper notre consommation de viande, la moindre des choses serait alors d’« entreprendre les travaux d’Hercule pour amasser un tas de fumier suffisant ».

Épandeur à fumier mécanique.

En plus d’économiser les efforts de la production d’engrais chimiques qui ne cesse d’augmenter, cela mettrait fin aux conséquences écologiques désastreuses provoquées par le rejet de 91 millions de tonnes d’azote et 49 millions de tonnes de phosphates dans l’environnement chaque année. La plupart de ces rejets se font sans aucun traitement, soit illégalement, soit légalement en surtraitant les champs avoisinant les villes, une pratique très rentable de la gestion des déchets.

Restes alimentaires et techniques de gestion

Il existe une autre source naturelle d’engrais que nous gaspillons : les restes alimentaires. Là encore, une ressource précieuse qui n’est rendue qu’à l’état de déchet. Les restes alimentaires pourraient nourrir les animaux, comme les cochons, améliorant grandement la durabilité de la production de la viande. Au lieu de cela, nous les nourrissons de céréales. De tous les restes alimentaires produits aux États-Unis, seuls 3 % sont actuellement recyclés. Le reste finit dans des décharges à fortes émissions de gaz à effets de serre.

La réduction de la demande est également une piste : un des problèmes principaux de l’utilisation d’engrais actuelle réside dans sa surconsommation. Les engrais chimiques étant bon marché, les agriculteurs préfèrent trop en utiliser plutôt que de risquer la perte de rendements en traitant moins. Davantage de nutriments sont donc perdus du fait de l’érosion, du ruissellement et du lessivage des sols, et ils polluent les eaux souterraines, les rivières et océans, car ils ne sont pas traités en station d’épuration.

Le problème majeur n’est pas la production d’engrais chimiques, mais l’absence de recyclage de ces derniers

Les temps étaient bien différents au début du système agricole chinois et pendant le Moyen Âge en Europe. Il n’y avait jamais de surplus d’engrais, donc les fermiers l’utilisaient avec parcimonie. À l’aide de techniques plus appliquées, les agriculteurs pourraient aujourd’hui obtenir les mêmes rendements en utilisant bien moins d’engrais. La rotation culturale, la culture associée et l’utilisation d’engrais verts sont des techniques historiques importantes encore utilisées de nos jours et qui peuvent faire baisser la demande en engrais chimiques.

Équilibre des nutriments

Récapitulons un peu ces nombreuses informations. D’un côté, le bétail et les humains, qui produisent ensemble 166 millions de tonnes d’azote et 72 millions de tonnes de phosphates. La quasi-totalité est jetée, ce qui provoque un véritable séisme écologique.

De l’autre côté, nos usines, qui produisent 99,9 millions de tonnes d’engrais azoté artificiels et 37 millions de tonnes de phosphates. Une opération tout à fait superflue, empirant la pollution et la consommation très élevée d’énergie. L’augmentation attendue de la population, à la fois humaine et animale, sans oublier celle des cultures énergétiques pour créer des biocarburants, entraînera l’augmentation de la production d’engrais naturels et chimiques, empirant d’autant plus la situation.

Nous avons largement dépassé le stade où l’humanité pourrait être nourrie sans engrais chimiques. Ce sont, après tout, ces engrais chimiques qui ont entraîné le boom démographique du XXe siècle. Mais cela ne devrait pas poser de problème. La grande quantité de fumier, humain et animal, contient des nutriments d’origine inorganique puisque nous consommons une nourriture elle-même cultivée à l’aide d’engrais inorganiques. On estime que la quantité de nutriments dans l’écosystème mondial a été doublée par les humains. Le problème central, donc, n’est pas la production d’engrais chimiques, mais le fait que nous ne les recyclons pas.

Défi logistique

En ne prenant en compte que le fumier animal, il y aurait suffisamment d’engrais pour subvenir à près de 7 milliards de personnes. Il n’existe par ailleurs aucun tabou autour de l’utilisation de fumier animal, pourquoi ne pas l’utiliser ? Les nutriments que l’on retrouve dans le fumier utilisé dans les champs agricoles étaient estimés à seulement 34 millions de tonnes d’azote (28 % du total) et 8,8 millions de tonnes de phosphates (15 %) en 1996. La quantité gaspillée est soit égale (pour l’azote) soit supérieure (pour les phosphates) à la production d’engrais chimiques.

Tout cela résulte d’un système de production de viande et de produits laitiers industriel et intensif à l’échelle mondiale. Dans de nombreux pays, le bétail est nourri de céréales importées de l’autre bout du monde. Alors, pour boucler la boucle, nous devrions réutiliser le fumier pour cultiver la nourriture du bétail. La FAO (Organisation pour l’alimentation et l’agriculture des Nations Unies) écrit (PDF) :

« Quand bien même le bétail est élevé sur le même continent que sa nourriture, l’étendue et la concentration géographique de la production de matières premières industrielles entraîne de grands déséquilibres qui entravent les possibilités de recyclage. Le coût élevé de la main-d’œuvre et du transport limite souvent l’utilisation du fumier en tant qu’engrais organique à proximité immédiate des lieux de production. »

Si nous voulons recycler nos propres déchets, nous devons les renvoyer depuis le lieu de consommation jusqu’à celui de production.

Bien sûr, le même constat peut être fait pour le fumain. Tout comme le bétail, les humains sont concentrés géographiquement dans de grandes villes sans aucune ferme à proximité. Et comme le bétail, nous mangeons une nourriture souvent produite très loin de notre lieu de vie. Cela signifie que si nous décidons de récupérer du fumain, nous devons également le renvoyer du lieu de consommation jusqu’au lieu de production. En conséquence, recycler des éléments nutritifs demanderait un système logistique de masse, incluant camions, trains et navires de transport de fumier (ou des réseaux d’égouts) à travers le monde entier.

Il ne s’agirait pas de renvoyer chaque gramme de fumier à son lieu de provenance — ce serait tout à fait impossible et ridicule. Mais l’idée à retenir est qu’il faudrait un équilibre entre l’import et l’export des nutriments. Les pays qui exportent leurs cultures devraient aussi choisir d’importer (d’autres cultures), au lieu du fumier, obtenant le même résultat tout en augmentant la variété diététique. Et cela ne nécessiterait en soi qu’un système performant de comptabilité des nutriments.

Décentralisation de la population humaine

La solution la plus fondamentale reste bien sûr une production plus locale. Non seulement elle réglerait les problèmes d’export de fumier, mais aussi celui de l’alimentation. Si le bétail était mieux réparti géographiquement et alterné avec les terres de culture, l’intégralité du fumier pourrait être utilisée sans avoir besoin de recourir aux engrais chimiques.

Avec des villes plus petites et mieux réparties dans les régions agricoles, tout le procédé de retour du fumain à la terre se verrait simplifié. Évidemment, cette « décentralisation » de la population humaine va à l’encontre de l’idée selon laquelle les villes densément peuplées sont plus durables que lorsque la population est uniformément répartie. Le défi n’est pas d’abandonner les banlieues, mais de les rendre autosuffisantes.

Un grand merci à Sietz Leeflang créateur de Nonolet (des toilettes de compost urbaines : plans de construction), qui a passé deux ans à me convaincre d’écrire cette épopée sur le sujet de la merde, et m’a dirigé vers la plupart des documents listés ci-dessous. Sietz m’a également motivé à écrire au sujet des cuisinières (ce qui a demandé bien moins d’efforts).

Sources :

« Farmers of Forty Centuries », F.H. King (1911) - dung recycling in china, korea and japan
« Science and civilization in China », Vol VI:2, Joseph Needham (1984) - idem
« De geschiedenis van de techniek in Nederland - de wording van een moderne samenleving 1800 - 1890, deel 2 », H.W. Lindsen (1993) - the liernur system (en néerlandais)
« Feed or Feedback: Agriculture, Population Dynamics and the State of the Planet », Duncan Brown, 2003 - the nutrient cycle and how to restore it (super livre !)
« The history of sanitary sewers » (website) - the liernur system and other early sewer systems
« Proposed plan for a sewerage system, and for the disposal of sewage », PDF, Samuel M. Gray (1884) - the technical options at the end of the 19th century
« Humanure Handbook », Joseph Jenkins (2005 - third edition) - diy
« The nitrogen dilemma: is America fertilizing disaster? », Tom Philpott, Grist (2010) - inorganic fertilizers
« Livestock’s long shadow », PDF, Food and Agriculture Organisation (2006) - figures of livestock dung production
« Production and use of potassium », PDF (1998)
« Inorganic phosphorus and potassium production and reserves », PDF, T.L. Roberts and W.M. Stewart, in « Better Crops » (2002)
« Environmental aspects of phosphate and potash mining », PDF, UNEP (2001)
« Peak Phosphorus », James Elser & Stuart White, Foreign Policy (2010)
« Scientists warn of lack of vita phosphorus as biofuels raise demand », Times Online, June 23, 2008
« The voyages and adventures of Ferdinand Mendez Pinto, a Portugal, during his travels for the space of one and 20 years in the kingdom of Ethiopia, China, Tartaria, etcetera », Ferdinand Mendez Pinto (1583).