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Pouvons-nous rendre les vélos à nouveau durables ?

Tue, 28 Feb 2023 00:00:00 +0000

Illustration: [Diego Marmolejo](https://www.instagram.com/ddidak/).

Le cyclisme est durable, mais à quel point le vélo est-il durable ?

Se déplacer à vélo est l’un des modes de transport les plus durables. L’augmentation du nombre de cyclistes réduit la consommation de combustibles fossiles et la pollution, économise de l’espace et améliore la santé et la sécurité publiques. Cependant, le vélo lui-même a réussi à échapper à la critique environnementale. ¹² Les études calculant l’impact environnemental du vélo le comparent presque toujours à la voiture, avec des résultats prévisibles : le vélo est le plus durable. De telles recherches peuvent encourager les gens à faire du vélo plus souvent, mais n’encouragent pas les fabricants à rendre leurs vélos aussi durables que possible.

Pour cet article, j’ai consulté des études universitaires qui comparent différents types de vélos les uns aux autres ou se concentrent sur le stade de fabrication d’un deux-roues particulier. Ce genre de recherche était pratiquement inexistant jusqu’à il y a trois ou quatre ans. En utilisant les études disponibles, je compare différentes générations de vélos. Placé dans un contexte historique, il devient clair que l’utilisation des ressources dans la production d’un vélo augmente tandis que sa durée de vie diminue. Il en résulte une empreinte environnementale croissante. Cette tendance a un début clair. La bicyclette a évolué très lentement jusqu’au début des années 1980, puis a soudainement subi une succession rapide de changements qui se poursuit jusqu’à aujourd’hui.

Il n’y a pas d’études sur les bicyclettes construites avant les années 1980. Les analyses du cycle de vie, qui étudient l’utilisation des ressources par un produit du « berceau » à la « tombe », ne sont apparues que dans les années 1990. Cependant, la référence pour un vélo durable se trouve dans la pièce où j’écris ceci. C’est mon vélo de route Gazelle Champion de 1980 – maintenant âgé de 43 ans. Je l’ai acheté il y a dix ans à Barcelone à un Allemand de grande taille qui quittait la ville. Il avait les larmes aux yeux quand je suis reparti avec. J’ai un deuxième vélo de route, un Mercier de 1978. C’est mon véhicule de rechange au cas où l’autre tomberait en panne et que je n’aurais pas le temps de réparer immédiatement. J’ai deux autres vélos de route garés en Belgique, où j’ai grandi et où je voyage encore quelques fois par an (en train, pas à vélo). Il s’agit d’un Plume Vainqueur de la fin des années 1960 et d’un Ventura des années 1970.

La principale raison pour laquelle j’ai opté pour de vieux vélos est qu’ils sont bien meilleurs que les nouveaux vélos. La plupart des gens ne s’en rendent pas compte, ils sont donc aussi beaucoup moins chers. Mes quatre vélos ne m’ont coûté que 500 euros au total. Avec ce même montant, je ne pourrais m’acheter qu’un seul vélo de route neuf d’entrée de gamme, et un tel vélo ne durerait sûrement pas 40 à 50 ans – comme nous le verrons. Bien sûr, il n’y a pas que les vieux vélos de route qui sont meilleurs. Il en va de même pour les autres types de bicyclettes construites avant les années 1980. Je fais du vélo de route parce que je parcoure des distances relativement longues, généralement entre 35 et 50 km aller-retour.

Image: Le vélo que j’utilise le plus souvent, un Gazelle Champion de 1980. Il a parcouru au moins 30000km depuis que je l’ai acheté en 2013.

De quoi les vélos sont faits

Le premier changement important dans l’industrie de la bicyclette a été le passage de l’acier à l’aluminium dans leur fabrication. Avant les années 1980, pratiquement tous les vélos étaient fabriqués en acier. Leur cadre était en acier, ainsi que les roues, les composants et les pièces. De nos jours, la plupart des cadres et des roues de vélo sont construits en aluminium. Il en va de même pour de nombreuses autres pièces de vélo. Plus récemment, un nombre croissant de cycles ont des cadres et des roues en composites de fibre de carbone. Certains cadres de vélo sont construits en titane ou en acier inoxydable. Tous ces matériaux sont plus énergivores à produire que l’acier. De plus, alors que l’acier et l’aluminium peuvent être recyclés et réparés, les fibres composites ne peuvent être décyclés (downcycle, en Anglais) et ont une faible réparabilité. ³

Plusieurs études ont comparé les impacts carbone et énergétique des cadres de vélos et d’autres composants faits à partir de ces différents matériaux – qui ont tous des ratios résistance-poids différents. Ces recherches ont certaines limites. Les scientifiques utilisent des méthodes rudimentaires parce qu’ils manquent de données énergétiques détaillées sur les processus de fabrication de vélos, et certaines études proviennent de fabricants qui paient des chercheurs pour examiner la durabilité de leurs produits. Néanmoins, tous mis ensemble, les résultats sont assez cohérents. Par souci de brièveté, je me concentre sur les émissions (CO2 = CO2-équivalent) et ignore les autres impacts environnementaux.

Avant les années 1980, pratiquement tous les vélos étaient fabriqués en acier.

Reynolds, un fabricant britannique connu pour ses tubes de cadre de vélo, a constaté que la fabrication d’un cadre en acier coûte 17,5 kg de CO2, tandis qu’un cadre en titane ou en acier inoxydable coûte environ 55 kg de CO2 par cadre, soit trois fois plus. ⁴ Starling Cycles, un des rares fabricants de vélos de montagne en acier, a conclu qu’un cadre en carbone classique consomme 16 fois plus d’énergie qu’un cadre en acier. ⁵ (Soit 280 kg de CO2). Une étude indépendante de 2014 – la première du genre – a calculé l’empreinte d’un cadre de vélo de route en aluminium avec fourche en carbone de la marque « Specialized » et a révélé que le coût était de 2 380 kilowattheures d’énergie primaire et de plus de 250 kg de carbone – environ 14 fois celui d’un cadre en acier (sans fourche) calculé par Reynolds. ²

Un vélo est plus qu’un cadre seul. Des analyses de cycle de vie de vélos complets montrent que l’empreinte carbone de tous les autres composants est au moins aussi grande que celle d’un cadre en acier. ⁶ Des scientifiques ont estimé les émissions de carbone sur la vie d’un vélo en acier à 35 kg de CO2, contre 212 kg de CO2 pour un vélo en aluminium. ⁷⁸L’analyse du cycle de vie la plus détaillée établit l’empreinte carbone d’un vélo en aluminium de 18,4 kg à 200 kg de CO2, en incluant ses pièces de rechange, pour une durée de vie de 15 000 km. La phase d’impact principale est la préparation des matériaux (74 % ; aluminium, acier inoxydable, caoutchouc), suivie de la phase de maintenance (15,5 % pour 3,5 nouveaux jeux de pneus, six plaquettes de frein, une chaîne et une cassette) et de la phase d’assemblage (5 %). ⁹

Où et comment sont fabriqués les vélos

Mes bicyclettes en acier datent d’une époque où la plupart des pays industrialisés avaient des industries nationales de bicyclettes établies de longue date desservant leur propre marché. ³ Ces industries se sont effondrées en Europe et en Amérique du Nord à la suite de la mondialisation néolibérale à la fin des années 1970. La Chine s’est ouverte aux investissements étrangers et est rapidement devenue le plus grand fabricant de bicyclettes au monde. Au cours des deux dernières décennies, la Chine a fabriqué les deux tiers des bicyclettes du monde (60 à 70 millions sur 110 millions par an). La plupart des autres viennent d’autres pays asiatiques. L’Europe est revenue une production de dix millions de vélos par an, mais les États-Unis n’en fabriquent que 60 000 par an. ³

Tout au long du XXe siècle, la fabrication de bicyclettes a nécessité des apports substantiels de main-d’œuvre humaine. ³ Selon le Routledge Companion to Cycling, « les jantes étaient rayonnées et alignées manuellement ; les cadres ont été construits à la main ; la fabrication de la selle était laborieuse ; les jeux de direction, les groupes de vitesses (cassettes), les câbles de frein et les plateaux étaient physiquement boulonnés. Depuis les années 2000, l’automatisation a considérablement réduit le besoin de main-d’œuvre humaine. Le plus grand fabricant chinois de vélos, qui construit un cinquième des vélos du monde, possède 42 chaînes de montage de vélos produisant 55 000 vélos par jour, soit presque autant que les États-Unis en un an. ³

Les industries nationales en Europe et en Amérique du Nord se sont effondrées à la suite de la mondialisation néolibérale à la fin des années 1970.

La mondialisation et l’automatisation de l’industrie du vélo rendent les vélos moins durables. Premièrement, ils introduisent des émissions supplémentaires pour le transport (de matières premières, de composants et de vélos) et pour la production et l’exploitation de robots et d’autres machines. Deuxièmement, la production d’acier, d’aluminium, de composites en fibre de carbone et d’électricité est plus énergivore et plus intensive en carbone en Chine et dans d’autres pays producteurs de vélos qu’en Europe et en Amérique du Nord. ¹⁰ Le plus important, cependant, est que la production automatisée à grande échelle représente un capital irrécupérable qui doit travailler la plupart du temps pour étaler les frais généraux, ce qui entraîne une surproduction. ³

Combien de temps vit un vélo

La quantité d’énergie et d’autres ressources nécessaires pour fabriquer un vélo et le livrer à un cycliste n’est que la moitié de l’histoire. Au moins aussi important est la durée de vie du vélo. Plus sa durée de vie est courte, plus il faut en produire au cours de la vie d’un cycliste et plus l’utilisation des ressources augmente.

Pour une longue durée de vie, certaines parties d’un vélo doivent être remplacées. Ce sont généralement des pièces plus petites telles que les manettes de vitesse, les chaînes et les freins. ¹¹ Jusqu’à il y a quelques décennies, la compatibilité des composants était une caractéristique de la fabrication de bicyclettes. ¹² Mes vélos en sont un parfait exemple. La plupart des composants – tels que les roues, la cassette et les freins – sont interchangeables entre les différents cadres, même si les vélos sont de marques et d’années différentes. La compatibilité des composants facilite l’entretien et la réparabilité, augmentant ainsi la durée de vie d’un vélo. Les magasins de vélos, même dans les plus petits villages, peuvent réparer tous les types de vélos en utilisant un ensemble limité d’outils et de pièces de rechange. ¹² Les cyclistes peuvent effectuer des réparations mineures à la maison.

Malheureusement, la compatibilité n’est plus une caractéristique entrant en compte dans la fabrication de vélos. Les constructeurs ont introduit un nombre croissant de pièces propriétaires et ne cessent de modifier les normes, ce qui entraîne des problèmes de compatibilité même pour les vélos plus anciens de la même marque. ¹³ Par exemple, si le levier de vitesses d’un vélo moderne tombe en panne après quelques années d’utilisation, une pièce de rechange ne sera probablement plus disponible. Vous devez commander un nouvel ensemble d’une nouvelle génération, qui sera incompatible avec vos dérailleurs avant et arrière – que vous devrez également remplacer. ¹³ Pour les vélos de route, le passage de cassettes à dix pignons (vers 2010) à des cassettes à onze, douze et plus récemment treize pignons a rendu de nombreuses jeux de roues obsolètes, et il en va de même pour le reste de la transmission, y compris les manettes et les chaînes. ¹² ¹

Avant les années 1980, la plupart des composants de bicyclette étaient interchangeables entre des cadres de différentes marques et générations.

Les freins à disque, qui équipent désormais presque tous les nouveaux vélos, ont tous des conceptions d’axe différentes, ce qui signifie que chaque monture nécessite désormais des pièces de rechange propriétaires. ¹ Les freins à disque nécessitent également certaines pièces de conception différente (manettes, fourches, cadres, câbles et roues) rendant ces bicyclettes incompatibles avec les conceptions antérieures. ¹² L’essor des pièces propriétaires rend de plus en plus difficile de garder un vélo sur la route par l’entretien, la réutilisation et la remise à neuf. Au fur et à mesure que le nombre de composants incompatibles augmente, il devient impossible pour les magasins de vélos de disposer d’un stock complet de pièces de rechange. ¹²

L’incompatibilité des composants s’accompagne d’une diminution de la qualité des composants. Un exemple est la selle, qui ne dure presque jamais plus longtemps qu’un cadre parce qu’elle se fissure au bas de la coquille. ¹² Un peu de matériel supplémentaire le ferait durer éternellement – comme le prouvent toutes les selles de mes vélos de route vieux de 40 à 50 ans. La mauvaise qualité affecte certaines parties des bicyclettes coûteuses, mais est particulièrement problématique pour les bicyclettes bon marché entièrement composées de composants de mauvaise qualité. Les vélos bon marché – les mécaniciens de vélo les appellent « vélos construits pour tomber en panne » ou « objets en forme de vélo » – ont souvent des pièces en plastique qui se cassent facilement et ne peuvent pas être remplacées ou améliorées. Ces vélos ne durent généralement que quelques mois. ¹³¹⁴

Illustration: [Diego Marmolejo](https://www.instagram.com/ddidak/).

Comment les vélos sont propulsés

Jusqu’à présent, nous n’avons traité que des vélos entièrement à propulsion musculaire, mais les vélos à moteur électrique deviennent de plus en plus populaires. Le nombre de vélos électriques vendus dans le monde est passé de 3,7 millions en 2019 à 9,7 millions en 2021 (10% des ventes totales de vélos et jusqu’à 40% dans certains pays comme l’Allemagne). Les vélos électriques renforcent ces deux tendances qui rendent les vélos moins durables. D’une part, les moteurs électriques et les batteries nécessitent des ressources supplémentaires telles que le lithium, le cuivre et les aimants, ce qui augmente la consommation d’énergie et les émissions de la fabrication de vélos. Les chercheurs ont calculé les émissions de gaz à effet de serre causées par la fabrication d’un vélo électrique en aluminium à 320 kg. ⁸ Cela se compare aux 212 kg pour la production d’une bicyclette en aluminium sans assistance et à 35 kg pour une bicyclette en acier non assistée.

D’autre part, l’espérance de vie d’un vélo électrique est plus courte que celle d’un deux-roues non assisté car il a plus de points de défaillance potentiels. La panne des composants supplémentaires – moteur, batterie, électronique – entraîne un cycle de vie plus court en raison de l’incompatibilité des composants. Une étude universitaire sur la circularité dans l’industrie de la fabrication de vélos observe une augmentation significative des composants défectueux par rapport aux vélos non assistés et conclut que « la grande dynamique du marché due aux innovations régulières, aux renouvellements de produits et au manque de pièces de rechange pour les modèles plus anciens rend l’utilisation à long terme par les clients beaucoup plus difficile que pour les vélos conventionnels ». ¹⁵

Les vélos électriques renforcent ces deux tendances qui rendent les vélos moins durables.

De plus, les vélos électriques ont besoin d’électricité pour fonctionner, ce qui augmente encore l’utilisation des ressources et les émissions. Cet impact est relativement faible par rapport à la phase de fabrication. Après tout, les humains fournissent une partie de l’énergie, et la consommation d’électricité d’un vélo électrique (25 km/h) n’est que d’environ 1 kilowattheure aux 100 km. L’intensité moyenne des émissions de gaz à effet de serre de la production d’électricité en Europe en 2019 était de 275 gCO2/kWh. ¹⁶ Si un vélo électrique dure 15 000 km, la charge de la batterie n’ajoute que 41 kg de CO2, contre 320 kg pour la production du vélo (en aluminium). Même aux États-Unis et en Chine, où l’intensité carbone du réseau électrique est de 50 à 100% supérieure à la valeur européenne, c’est la phase de production qui domine la quantité totale des émissions et d’énergie nécessaires à ces vélos électriques.

Les vélos cargos

La combinaison de matériaux énergivores, de courtes durées de vie et d’assistance par moteur électrique peut augmenter les émissions du cycle de vie à des niveaux surprenants, en particulier pour les vélos cargos. Ces vélos sont plus gros et plus lourds que les vélos de tourisme et ont besoin de moteurs et de batteries plus puissants. Une étude récente a calculé que les émissions sur cycle de vie par kilomètre étaient de 80 gCO2, soit seulement la moitié de celles d’une camionnette électrique (158 gCO2/km). ¹⁷ Les chercheurs expliquent cela par la différence de kilométrage sur la vie du produit – 34 000 km pour le vélo cargo contre 240 000 km pour le fourgon – et les composites en fibre de carbone dans de nombreux composants, y compris le châssis du vélo. Les émissions du cycle de vie du vélo cargo, y compris l’électricité utilisée pour charger sa batterie, s’élèvent à 2 689 kg. C’est près de 40 fois les émissions du cycle de vie de deux bicyclettes en acier (chacune avec un kilométrage de 15 000 km sur leur vie).

La prolongation de la durée de vie utile des vélos électriques a moins d’impact sur les émissions du cycle de vie que pour les vélos non assistés. En effet, la batterie doit être remplacée tous les 3 à 4 ans et le moteur tous les dix ans, ce qui ajoute à l’utilisation des ressources en pièces de rechange. ¹¹ Ceci est démontré par une analyse du cycle de vie d’un vélo cargo électrique avec une espérance de vie présumée de 20 ans. ¹⁸ Au cours de sa vie, le vélo cargo utilise cinq batteries (pesant chacune 8,5 kg), deux moteurs et 3,5 jeux de pneus. La majorité des émissions du cycle de vie sont causées par ces pièces de rechange, les batteries représentant à elles seules 40% des émissions totales. En comparaison, les émissions pour le cadre en acier sont presque insignifiantes. ¹⁸

Les vélos cargos présentent un autre inconvénient. Les vélos et les voitures de tourisme ne transportent généralement qu’une seule personne, ce qui signifie qu’un kilomètre-passager sur un vélo équivaut à peu près à un kilomètre-passager dans une automobile. Cependant, pour le transport de marchandise, la comparaison des tonnes-kilomètres est plus compliquée. Si la charge est relativement légère – généralement jusqu’à 150 kg – le vélo cargo électrique aura une intensité carbone moindre qu’une camionnette. Cependant, les charges plus lourdes nécessitent plusieurs vélos cargos pour remplacer une fourgonnette, ce qui multiplie les émissions intrinsèques. ¹⁸ Il est peu probable que le passage à des vélos cargos sans réduire sensiblement le volume total de marchandises transporté permette de réduire les émissions. Les vélos cargos ont également des alternatives moins intensives en carbone, telles que les chariots à bras. En termes d’émissions, une brouette chinoise bat de loin n’importe quelle camionnette de livraison, même lorsqu’elle est mesurée en tonnes-kilomètres.

Comment les vélos sont utilisés

Ces dernières années, de nombreuses villes ont introduit des services de vélos partagés. En théorie, les vélos partagés pourraient réduire le nombre de vélos produits et ainsi diminuer l’impact environnemental de la production de vélos. Cependant, la construction et l’exploitation de services de partage de vélos ajoutent une consommation d’énergie et des émissions importantes. De plus, les vélos partagés ne durent pas aussi longtemps que les vélos privés. Par conséquent, les services de vélos partagés renforcent encore les tendances qui rendent les vélos moins durables.

Une étude de 2021 compare l’impact environnemental des vélos partagés et privés tout en incluant les infrastructures requises par chaque option. Elle conclut que les vélos personnels sont plus durables que les vélos partagés. ⁸ La recherche est basée sur le système Vélib à Paris, en France, qui compte 19 000 vélos, dont environ la moitié avec un moteur électrique. La fabrication de vélos et les infrastructures de partage de vélos sont responsables de plus de 90 % des émissions et de la consommation d’énergie. Les émissions restantes sont dues à la construction de pistes cyclables (3,5%), à la redistribution des vélos pour assurer un approvisionnement optimal de toutes les stations (2%) et à l’électricité utilisée pour recharger les batteries des vélos électriques (0,3%). Au total, un vélo partagé issu du système Vélib a un taux d’émission de 32 g de CO2/km, soit trois à dix fois plus élevé que le taux d’émission d’un vélo personnel (entre 3,5 gCO2/km pour un vélo en acier et 10,5 g CO2/km pour un vélo en aluminium). ⁸

La construction et l’exploitation de services de vélos en libre-service ajoutent une consommation d’énergie et des émissions importantes

Les scientifiques ont constaté que le service de partage de vélos a entraîné une baisse de 15% du nombre de propriétaires de vélos. Cependant, ils ont également calculé que la durée de vie moyenne d’un vélo partagé n’est que de 14,7 mois, avec un kilométrage moyen de 12 250 km. En comparaison, la durée de vie moyenne d’un vélo personnel en France, selon une enquête de 2020, est d’environ 20 000 km, soit près de 50% de plus que les vélos partagés. Le système Vélib comprend 14 000 stations de vélos en libre-service d’une surface totale de 92 000 m2 et d’une durée de vie estimée à dix ans. Chacune des 46 500 station individuelle d’accueil est composé de 23 kg d’acier et de 0,5 kg de plastique. La consommation électrique de chaque station de vélos en libre-service est d’environ 6 000 kWh par an. En raison de l’impact élevé de l’infrastructure, les émissions du cycle de vie des vélos électriques partagés sont 24% plus élevées que celles des véhicules non électriques partagés. ⁸

L’empreinte environnementale des systèmes de vélos en libre-service peut varier considérablement d’une ville à l’autre. Une analyse du cycle de vie des services de partage de vélos aux États-Unis a révélé des émissions de carbone de 65 g de CO2 / km – deux fois plus élevées qu’à Paris. ¹⁹ Cela s’explique en grande partie par le fait que les systèmes américains redistribuent les bicyclettes entre les stations à l’aide de fourgonnettes diesel, tandis que le service français utilise des véhicules électriques. L’étude américaine se penche également sur la nouvelle génération de services de partage de vélos « sans station d’accueil », qui obtiennent des résultats encore pires. Les vélos partagés sans station d’accueil peuvent être garés n’importe où et localisés via une application pour smartphone. Bien que cela élimine le besoin de stations, chaque vélo nécessite des composants électroniques énergivores, et le système génère également des émissions via les réseaux de communication. ¹⁹¹⁰ De plus, les systèmes sans station d’accueil nécessitent plus de bicyclettes et impliquent plus de rééquilibrage géographique.

Une analyse du cycle de vie des services chinois de partage de vélos, avec de nombreux systèmes sans station d’accueil, montre des taux dégâts élevés et de faibles taux d’entretien pour les vélos. Le taux de dégâts annuel est de 10 à 20 % pour les vélos renforcés et de 20 à 40 % pour les vélos plus légers qui sont devenus plus courants. En pratique, un vélo partagé devient de la ferraille lorsque la partie du vélo la plus résistante subit une avarie. La réparation n’a pratiquement jamais lieu. ¹⁰ Enfin, lorsque les entreprises font faillite, les vélos en libre-service créent des montagnes de déchets, y compris des vélos en bon état. ¹⁰¹

Image: Émissions de carbone par kilomètre parcouru à vélo sur le cycle de vie. Sources des données :[^8][^17][^19][^26]. Graphique: Marie Verdeil.

Tous les vélos ne remplacent pas une voiture

Rien de tout cela ne devrait décourager au cyclisme. Même les vélos les moins durables sont nettement plus durables que les voitures. L’empreinte carbone de la fabrication d’une voiture à essence ou diesel est comprise entre 6 tonnes (Citroën C1) et 35 tonnes (Land Rover Discovery). ²⁰ Par conséquent, la construction d’une petite automobile telle que la C1 produit autant d’émissions que la fabrication de 171 bicyclettes en acier ou de 28 bicyclettes en aluminium. En outre, les voitures ont également une empreinte carbone élevée via la consommation de carburant, tandis que les vélos sont entièrement ou partiellement alimentés musculairement. ²¹ Les voitures électriques ont des émissions plus élevées pour la production, mais moins d’émissions pour le fonctionnement (bien que cela dépende entièrement de l’intensité carbone du réseau électrique).

Le vélo conserve même son avantage lorsque son plus petit kilométrage sur durée de vie est pris en compte. ²² Les voitures à essence et diesel atteignent maintenant plus de 300 000 km, soit le double de leur durée de vie dans les années 1960 et 1970. ²³ Si une bicyclette dure 20 000 km, il faudrait 15 bicyclettes pour parcourir 300 000 km. S’il s’agit de vélos en acier sans moteur électrique, l’empreinte carbone totale pour la fabrication est encore six fois inférieure à celle d’une petite voiture : 1 050 kg de CO2. Si les vélos sont fabriqués en aluminium et ont des moteurs électriques, les émissions atteignent 4 800 kg de CO2, ce qui reste inférieur à l’empreinte carbone de fabrication de la petite voiture.

Cependant, tous les vélos ne remplacent pas une voiture. Cela est particulièrement pertinent pour les vélos partagés et électriques : des études montrent qu’ils se substituent principalement à des alternatives de transport plus durables telles que la marche, l’utilisation d’un vélo non assisté ou privé, ou les déplacements en métro. ¹⁹²⁴ À Paris, les vélos partagés ont trois fois plus d’émissions que les transports en commun électriques. ⁸ En outre, de nombreux vélos à forte intensité carbone sont achetés pour les loisirs et ne sont pas du tout destinés à remplacer les voitures – ils peuvent même impliquer une utilisation accrue de la voiture lorsque les cyclistes quittent la ville pour une escapade dans la nature. Dans tous ces cas, les émissions ne diminuent mais augmentent.

Comment rendre les vélos à nouveau durables ?

En conclusion, il y a plusieurs raisons pour lesquelles les vélos sont devenus moins durables : le passage de l’acier à l’aluminium et à d’autres matériaux plus énergivores, l’expansion de l’industrie de la fabrication de vélos, l’incompatibilité croissante et la diminution de la qualité des composants, le succès croissant des vélos électriques et l’utilisation de services de vélos partagés. La plupart d’entre eux ne sont pas problématiques en eux-mêmes. C’est plutôt la combinaison des tendances qui conduit à des différences significatives avec les vélos des générations précédentes.

Par exemple, sur la base des données mentionnées précédemment, la fabrication d’un vélo électrique en acier aurait une empreinte carbone de 143 kg. Bien que ce soit quatre fois les émissions d’un vélo en acier non assisté, il est inférieur à l’empreinte carbone d’un vélo en aluminium sans moteur électrique (212 kg). Surtout si la batterie est chargée en énergie renouvelable, faire du vélo électrique peut donc être plus durable que d’en faire un sans moteur. De même, un vélo en aluminium avec une longue espérance de vie – par exemple, grâce à la compatibilité des composants – pourrait avoir une empreinte carbone inférieure à celle d’un vélo en acier avec une durée de vie plus limitée.

De nombreux chercheurs préconisent de revenir à la production de bicyclettes à partir d’acier au lieu d’aluminium et d’autres matériaux énergivores. Cela apporterait des gains significatifs en matière de durabilité pour un coût relativement faible – des vélos légèrement plus lourds. Les cadres en acier rendraient également les vélos électriques et partagés moins intensifs en carbone. Certains chercheurs font la promotion des cadres de vélo en bambou, mais l’avantage par rapport aux cadres en acier ou même en aluminium à l’ancienne n’est pas clair. ²⁵ Une « bicyclette en bambou » nécessite encore des roues et de nombreuses autres pièces en métal ou en composites en fibre de carbone, et les tubes du cadre sont généralement maintenus ensemble par des pièces en fibre de carbone ou en métal. ⁶ De plus, le bambou est traité chimiquement contre la pourriture et devient non biodégradable. ¹

Revenir à une fabrication de vélos locale et moins automatisée est une exigence pour des vélos durables.

Une meilleure compatibilité des composants augmenterait la durée de vie des bicyclettes – également électriques – grâce à la réparation et à la remise à neuf. Cela n’apporterait aucun inconvénient aux consommateurs, bien au contraire. Cependant, contrairement à un passage aux cadres en acier, une meilleure compatibilité des composants nuirait aux ventes de vélos neufs. Une étude conclut que « l’abandon de la normalisation est un modèle économique rentable car il garantit que les vélos ne peuvent être utilisés que pendant un certain temps ». ¹ La diminution de la durabilité des vélos n’est pas un problème technologique et n’est pas unique aux vélos. Nous le voyons également dans la fabrication d’autres produits, tels que les ordinateurs. Un mécanicien de vélo observe : « Le problème ici, c’est le capitalisme ; ce ne sont pas les vélos. » ¹⁴

Revenir à une fabrication de vélos locale et moins automatisée est une exigence pour des vélos durables. La raison principale n’est pas la consommation d’énergie supplémentaire générée par le transport et les machines, qui est relativement faible. Par exemple, l’expédition depuis la Chine ajoute environ 0,7 à 1,2 gCO2/km pour les vélos partagés. ⁸ Plus important encore, la fabrication de vélos sur le territoire d’utilisation et à la main est essentielle pour faire de la réparation et de la remise à neuf l’option la plus attrayante sur le plan économique. Par définition, la réparation est locale et manuelle, elle devient donc rapidement plus coûteuse que la production d’un nouveau vélo dans une grande usine automatisée. ¹⁰ Les bicyclettes fabriquées localement augmenteraient le prix d’achat pour les consommateurs. Cependant, une meilleure réparabilité permettrait une espérance de vie plus longue et un coût inférieur à long terme. Il est également essentiel de s’attaquer aux problèmes de vol de vélos et de stationnement, car ils sont souvent une raison d’acheter des vélos bon marché et à courte espérance de vie. ²⁶

Enfin, les services de vélos partagés peuvent avoir leur place, et nous verrons probablement de nouvelles améliorations dans leur efficacité à utiliser les ressources – les nouvelles stations de vélos en libre-service à Paris ont réduit leur consommation d’énergie d’un facteur six. ⁸ Cependant, il est peu probable que les vélos partagés deviennent plus durables que les vélos privés, car ils nécessitent toujours une redistribution entre les stations et une infrastructure de haute technologie pour que le service fonctionne. De plus, être attaché à son vélo peut inciter à bien en prendre soin et ainsi augmenter sa durée de vie, comme je peux en témoigner.

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Leuenberger, Marianne, and Rolf Frischknecht. “Life cycle assessment of two wheel vehicles.” ESU-Services Ltd.: Uster, Switzerland (2010). https://treeze.ch/fileadmin/user_upload/downloads/Publications/Case_Studies/Mobility/leuenberger-2010-TwoWheelVehicles.pdf ↩︎ ↩︎
Erik Bronsvoort & Matthijs Gerrits. “From marginal gains to a circular revolution”. Paperback (full-colour): 160 pages, ISBN: 978-94-92004-93-2, Warden Press, Amsterdam. https://circularcycling.nl/product/from-marginal-gains-to-a-circular-revolution/ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎ ↩︎
US petition that calls for end o built to fail bikes gaining support in BC. https://vancouversun.com/news/local-news/u-s-petition-that-calls-for-end-of-built-to-fail-bikes-gaining-support-in-b-c ↩︎ ↩︎ ↩︎
Aaron Gordon. “Mechanics Ask Walmart, Major Bike Manufacturers to Stop Making and Selling ‘Built-to-Fail’ Bikes”, Vice, January 13, 2022. https://www.vice.com/en/article/wxdgq9/mechanics-ask-walmart-major-bike-manufacturers-to-stop-making-and-selling-built-to-fail-bikes ↩︎ ↩︎
Koop, Carina, et al. “Circular business models for remanufacturing in the electric bicycle industry.” Frontiers in Sustainability 2 (2021): 785036. https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frsus.2021.785036/full ↩︎
https://www.eea.europa.eu/data-and-maps/indicators/overview-of-the-electricity-production-3/assessment ↩︎
Temporelli, Andrea, et al. “Last mile logistics life cycle assessment: a comparative analysis from diesel van to e-cargo bike.” Energies 15.20 (2022): 7817.. https://www.mdpi.com/1996-1073/15/20/7817 ↩︎
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Luo, Hao, et al. “Comparative life cycle assessment of station-based and dock-less bike sharing systems.” Resources, Conservation and Recycling 146 (2019): 180-189. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0921344919301090 ↩︎ ↩︎ ↩︎
https://www.theguardian.com/environment/green-living-blog/2010/sep/23/carbon-footprint-new-car ↩︎
Bicycles are entirely or partly powered by food calories. Some people argue that the life cycle energy requirements of bicycles are higher than other modes, when one considers the impact of food require to provide additional calories that are burned during the bicycle use. However, the majority of people in car-centered societies take in more calories than their sedentary lifestyle requires. Increased cycling would lead to lower obesity rates, not to higher calorie intakes. ↩︎
This a purely theoretical calculation, because cars encourage much longer trips than bicycles. ↩︎
Ford, Dexter. “As Cars Are Kept Longer, 200,000 Is New 100,000.” New York Times, March 16, 2012. https://www.nytimes.com/2012/03/18/automobiles/as-cars-are-kept-longer-200000-is-new-100000.html?_r=2&ref=business&pagewanted=all& ↩︎
Zheng, Fanying, et al. “Is bicycle sharing an environmental practice? Evidence from a life cycle assessment based on behavioral surveys.” Sustainability 11.6 (2019): 1550. https://www.mdpi.com/2071-1050/11/6/1550 ↩︎
A comparison of the life cycle emissions of a bamboo versus an aluminium bicycle showed little difference (233 vs. 238 kg CO2). [6] ↩︎
Larsen, Jonas, and Mathilde Dissing Christensen. “The unstable lives of bicycles: the ‘unbecoming’of design objects.” Environment and Planning A: Economy and Space 47.4 (2015): 922-938. https://orca.cardiff.ac.uk/id/eprint/131212/1/M%20Christensen%202015%20the%20unstable%20lives%20of%20bicycles%20ver2%20postprint.pdf ↩︎

Les Matelas-Fascines : la Vannerie se Déchaîne

Wed, 03 Nov 2021 00:00:00 +0000

Image : Un matelas-fascine en train d’être coulé pour le drainage des écluses à Den Oever. Source : Dienst Zuiderzeewerken, CC BY 3.0 NL. Date inconnue.

Défenses Côtières et Fluviales

Le changement climatique est une menace imminente pour les communautés côtières et fluviales très peuplées du monde entier. Pendant des siècles, les gens ont construit des structures de défense pour prévenir les inondations et l’érosion : brise-lames, cloisons, épis, levée, fossés, digues et murs de retenue. De nos jours, nous construisons généralement ces structures au moins en partie à partir de matériaux à haute teneur en énergie et en carbone : béton armé (le plus souvent), géotextiles, acier, treillis métallique, asphalte. Cependant, nous pouvons construire—et certains l’ont fait—des défenses fluviales et côtières très adéquates sans contribuer encore plus à la destruction de l’environnement à long terme.

L’inspiration vient—sans surprise—des Pays-Bas. La mer y est une menace depuis bien avant le changement climatique. Les Hollandais ont construit leur pays en partie sur le fond de la mer, l’ont asséché à l’aide de moulins à vent et ont entouré de digues les nouvelles terres. La côte néerlandaise a un sol sablonneux à grain fin qui offre peu de résistance au frottement de l’eau. Les courants, les vagues et les hélices des navires érodent les fonds et peuvent facilement conduire à l’effondrement des digues, des berges, des quais, des écluses et des culées.

Image : effondrement de digue au Zeeland, près de Kats dans le North Beveland, 1966. Domaine public.

Le Matelas-Fascine

Avec de l’eau douce ou saumâtre qui stagne ou s’écoule lentement, la plantation de roseaux à la surface de l’eau peut protéger les berges. Cependant, cette approche ne fonctionne pas avec l’eau salée et n’empêche pas non plus les dégâts causés par de grosses vagues. Il y a au moins 400 ans, les Hollandais trouvèrent une solution : le matelas-fascine (ou matelas de fagots, ou couches de branches à rejets). Un matelas-fascine se compose de milliers de brindilles fines, principalement de saules. Celles-ci sont tissées ensemble en un tapis robuste coulé au fond d’un canal, d’un estuaire ou d’une rivière. Un matelas-fascine peut s’étendre en partie sur la rive ou la digue.

Les matelas-fascines étaient souvent rectangulaires et de grandes dimensions : généralement entre 20 et 30 mètres de large et jusqu’à 150 mètres de long (parfois plus). Les structures étaient fabriquées sur terre, remorquées jusqu’à leur emplacement, puis coulées au fond en les lestant avec des gravats. Tout se faisait à la main. Les plantations de taillis voisines fournissaient le bois pour tresser les matelas.

Image : La fabrication d’un matelas-fascine, Haringvliet, 1956. Domaine public.

Durée de vie : des siècles

On ne sait pas exactement quand les Néerlandais ont commencé à utiliser des matelas-fascines. L’image la plus ancienne est un tableau de 1676 de Matthias Withoos, qui illustre la réparation d’une digue. Cependant, il existe des références à des constructions en broussailles dans l’ingénierie hydraulique déjà au 16ème siècle. De nombreux matelas-fascines restent fonctionnels aujourd’hui, des siècles après leur construction. Le bois de saule devient dur comme de la roche sous l’eau et ne se détériore presque pas. Des recherches menées à la fin des années 1960 ont montré que la plupart des matelas-fascines submergés pendant plus de 100 ans—certains datant du début des années 1820—sont restés intacts.

Nous ne savons pas combien de matelas-fascines sont encore opérationnels au fond des eaux néerlandaises, mais ils sont pratiquement partout. La plupart des données sont disponibles à partir de la période qui a suivi la Seconde Guerre mondiale, lorsque les Néerlandais utilisèrent cette technologie à grande échelle. En 1953, des inondations catastrophiques frappèrent les Pays-Bas. Cela conduisit aux Delta Works, une série de travaux de construction ambitieux pour protéger la terre de la mer.

Image : Matelas-fascines dans le Biesbosch, 1968. Domaine public.

Les matelas-fascines furent une partie essentielle de ce plan. Par exemple, entre 1960 et 1966, les Néerlandais ont ajouté 200 000 m² de matelas-fascines dans la région des Wadden (un groupe d’îles au nord). Entre 1954 et 1967, lors de travaux fluviaux à travers le pays, ils ont coulé 1 200 000 m² de matelas-fascines par le fond.

Tressage d’un Matelas-Fascine

La fabrication d’un matelas-fascine était un métier qui impliquait principalement nouage et tressage. Dans les zones soumises aux marées, les Hollandais tressaient des matelas-fascine dans des bancs de vases qui étaient secs à marée basse. Cela signifiait que le travail devait se faire rapidement. La marée haute revenue, la structure commençait à flotter—et elle devait être suffisamment robuste pour ne pas partir en morceaux. La finition du matelas-fascine pouvait se produire lors de la prochaine marée basse ou même pendant que la structure flottait.

Les artisans commencèrent à tisser de petits branchages en fagots ou en bandes appelés fascines (« wiepen » en néerlandais). Les fascines pouvaient atteindre 50 m de long, pour un diamètre d’environ 30 à 50 cm, et étaient attachées ensemble avec de fines brindilles. Les fascines servaient à construire un cadre inférieur, qui constituait la base de toute la structure. Les fagots étaient superposés transversalement à environ un mètre les uns des autres et fixés avec une corde et un poteau aux intersections.

Au-dessus de ce cadre se présentait un « remplissage » de 30 à 40 cm de deux couches de branchages en croix l’une par rapport à l’autre. Entre celles-ci, il y avait une couche de roseaux, qui rendait le matelas-fascine résistant au sable. Ensuite, un cadre supérieur de fascines était construit, identique au cadre inférieur, au-dessus du « remplissage ». Les hommes attachaient le tout aux poteaux. Il fallait environ six hommes pour construire un matelas-fascine de 100 m².

Image : Un matelas-fascine. Par Jan Muijs, Rijkswaterstaat, 1974, CC BY 3.0 nl.

Image : Dessin d’un matelas-fascine classique en bois de saule pour la protection du lit du cours d’eau. Source : Hollands' Rijshout, Van Breen (1920).

Image : Fabrication de fascines, 1945. Photographe inconnu / Anefo, CC0, via Wikimedia Commons

Image : Fabrication de fascines, 1952. Harry Pot / Anefo, CC0, via Wikimedia Commons.

Image : Transport de fascines, 1953. Joop van Bilsen / Anefo, CC0, via Wikimedia Commons.

Image : Tressage de matelas-fascines, 1956. Harry Pot / Anefo, CC0, via Wikimedia Commons.

Clôtures

Ensuite, les artisans tressaient des clôtures au-dessus des matelas-fascines en tissant plus de branchages autour des poteaux aux points où les fascines se croisaient et qui saillaient bien au-dessus du cadre supérieur. Ces clôtures renforçaient encore plus la structure et évitaient aux gravats de rouler hors du matelas. C’était un risque durant l’enfoncement des matelas-fascines au fond de l’eau. L’enclos remplissait également son rôle lorsque le matelas-fascine reposait sur une pente forte, comme dans le cas d’une digue. Les gravats les plus petits pouvaient aussi être emportés par le courant—les clôtures empêchaient cela. Finalement, les hommes équipaient le matelas-fascine avec des accessoires de traction (dispositifs de sept pieux offrant des attaches solides aux cordes) à des fins de remorquage.

Image : Tressage de clôtures sur un matelas-fascine, 1950. Par van Oorschot / Anefo, CC0, via Wikimedia Commons.

Image : Tressage de clôtures. Source : [Zink- en aanverwante werken, benevens het hoe en de wijze waarop](https://repository.tudelft.nl/islandora/object/uuid%3A1ed44c19-ee2a-450d-bc3c-6e377cae54ef), B. Hakkeling, 1970.

Couler un Matelas-Fascine

Une fois que les artisans avaient remorqué un matelas-fascine jusqu’à sa destination et l’avaient amarré, ils coulaient la structure par le fond. À cette fin, les ouvriers lestaient le matelas-fascine de pierres et de gravats. Ce travail éreintant se faisait manuellement. Des rangées d’artisans s’alignaient sur des passerelles, se passant des pierres de 10 à 30 kg une par une. Les travailleurs munis de brouettes transportaient les gravats depuis la terre ferme avec celles-ci ou les transbordaient directement d’un bateau sur le matelas-fascine.

En mer, un mètre carré de matelas-fascine nécessitait environ 200 kg de pierres pour couler. La plupart du poids était placé sur les bords pour empêcher le matelas-fascine de basculer pendant qu’il sombrait. Une fois que la structure atteignait le fond, 1 000 kg supplémentaires de pierres plus lourdes étaient ajoutés. En rivière, moins de poids était nécessaire : seulement 120 kg environ pour couler un matelas-fascine et environ 300 kg pour le maintenir en place. Trouver suffisamment de pierres était beaucoup plus problématique que de trouver des broussailles parce qu’elles devaient être transportées par bateau depuis des zones éloignées.

Les matelas-fascines ne pouvaient être coulés au fond que par mer calme et avec peu de courant, donc le timing était crucial. L’étale, cette période de quelques minutes entre jusant et flot, était exploité au maximum, même si cela impliquait du travail partiellement nocturne.

Image : Des ouvriers installent des matelas-fascines pour la construction des écluses dans le Haringvliet près de Hellevoetsluis, 1956. Par Anefo, CC0.

Image : Un matelas-fascine en train d’être couler, 1968. Par Nationaal Archief, CC0.

Image : Renforcement du boulevard Vlissingen, 1958. Par Anefo, CC0.

Image : Renforcement d’une digue près de Ouwerkerk sur le Duiveland, 1953. Par Joop van Bilsen / Anefo, CC0.

Image : Un matelas-fascine en train d’être couler. Source : [Zink- en aanverwante werken, benevens het hoe en de wijze waarop](https://repository.tudelft.nl/islandora/object/uuid%3A1ed44c19-ee2a-450d-bc3c-6e377cae54ef), B. Hakkeling, 1970.

Image : Préparatifs pour couler un matelas-fascine. Source : [Holland’s rijshout](https://repository.tudelft.nl/islandora/object/uuid%3A72029c69-9567-4ad9-8883-ff428cf7d68b), L.G. van Breen, 1920.

Image : Mouillage d’un matelas-fascine. Notez les accessoires de remorquage au premier plan. Joop van Bilsen / Anefo, CC0.

Chevauchements de Matelas-Fascines

Déposer un matelas-fascine au bon endroit était un défi. Il était difficile de les faire couler avec précision. Selon certaines sources, il y avait parfois 2 à 5 m d’espace prévu entre des matelas-fascines adjacents. Le chevauchement de structures était à éviter car le courant pouvait retourner la pièce supérieure.

Toutefois, Gerrit Jan Schiereck, professeur retraité en ingénierie hydraulique et ancien employé du département des travaux publics néerlandais, n’est pas d’accord avec ce conseil : « contrairement à ce que certaines livres disent, il était nécessaire de faire se chevaucher partiellement les matelas-fascines ». ¹

Tous les matelas-fascines ne sont pas des rectangles. En se connectant à des constructions existantes, dans les courbes des rivières et à cause de tout autre irrégularité, les structures pouvaient prendre la forme d’un trapèze ou d’un quadrilatère irrégulier. Néanmoins, les pièces avec des coins dentelés étaient évitées le plus possible.

Image : Des matelas-fascines mal placés dans la courbe d’une rivière. Source : [Zink- en aanverwante werken, benevens het hoe en de wijze waarop](https://repository.tudelft.nl/islandora/object/uuid%3A1ed44c19-ee2a-450d-bc3c-6e377cae54ef), B. Hakkeling, 1970.

Image : Une collection de matelas-fascines. [Holland’s rijshout](https://repository.tudelft.nl/islandora/object/uuid%3A72029c69-9567-4ad9-8883-ff428cf7d68b), L.G. van Breen, 1920.

Plantations de Taillis en Zone de Marée

L’utilisation de matelas-fascines était fortement liée à la production à large échelle de broussailles sur des plantations de taillis. Comme vu dans un précédent article, nos ancêtres récoltait du bois sur des arbres taillés plutôt qu’abattus. Les plantations en taillis hollandaises – les « grienden » – sont remarquables en raison de leurs sols « humides » : de hauts niveaux d’eaux fluviales ou l’action des marées inondaient occasionnellement les terres. Au contraire de la majorité des autres espèces d’arbres, le saule tolère l’eau salée et (temporairement) d’avoir les pieds mouillés. Ainsi, les plantations de taillis pouvaient utiliser des terres autrement impropres à l’agriculture.

En 1915, environ 14 000 hectares (140 km²) de forêt aux Pays-Bas étaient des plantations de taillis en zone fluviale ou de marée, à comparer aux 85 000 hectares de plantations de taillis « classiques », ainsi que 155 000 hectares de futaie. La plupart se situait le long d’estuaires au-delà des digues et dans les zones fluviales de Hollande-du-Sud et de Brabant-du-Nord. Le plus grand complexe se situait dans le Biebosch. Plus de 200 différents types de saules poussaient dans les plantations de taillis de zones fluviales et de marée. Sur les sols pauvres, les Hollandais plantèrent des aulnes entre les saules. Les feuilles mortes des aulnes fertilisaient les sols et augmentaient la durée de vie et la production des saules.

Souvent, un quai entourait les plantations de taillis en zone de marée. Cela gardait l’eau hors de la zone de plantation pendant les marées normales. La plantation était inondée uniquement par les ondes de tempête en hiver. Des valves assuraient un drainage de l’eau suffisamment lent afin de permettre aux boues de se déposer, fertilisant ainsi le sol. Des fossés traversaient les plantations et aidaient au drainage – l’eau stagnante étant nuisible aux arbres. Les ouvriers utilisaient aussi les étroits canaux pour transporter les brousailles hors des plantations par bateau. Les plantations de taillis fluviales se situaient à l’intérieur des zones protégées par les digues. Là, le niveau d’eau souterrain – influencé par les rivières alentours – déterminait l’environnement pour les arbres.

Récolter le bois demandait tout autant de travail que le tressage des matelas-fascines. La maintenance était entièrement effectuée à la main et principalement lors des mois d’hiver. Les ouvriers des plantations taillaient les broussailles après que la chute des feuilles et ils groupaient les branches en fagots. Ils plaçaient aussi de nouvelles boutures dans le sol, draguaient les fossés et enlevaient le bois. La majorité des ouvriers travaillaient dans les plantations à la journée lorsque le travail manquait dans les champs. Ils dormaient le plus souvent dans de petits abris ou sur de petits bateaux sur les plantations. ²

Image : Champ de saules à l’extérieur des digues sur le Oude Maas (Carnisse Grienden). Par Ceinturion, (CC BY-SA 3.0).

Image : Le Biesbosch en 1908. Source : [Wilgenkartering in de Brabantse, Sliedrechtse en Dordtse Biesbosch, 2012-2013](http://www.ecologischadviesbureaumaes.nl/429_I.pdf). Nationaal Park de Biesbosch, 2014.

Image : Une plantation de taillis en zone de marée (Anna-Jacominaplaat) en 1950. Source : [Wilgenkartering in de Brabantse, Sliedrechtse en Dordtse Biesbosch, 2012-2013](http://www.ecologischadviesbureaumaes.nl/429_I.pdf). Nationaal Park de Biesbosch, 2014.

Image : Fossé dans un plantation de taillis en zone de marée (1930-1950). Source : [Wilgenkartering in de Brabantse, Sliedrechtse en Dordtse Biesbosch, 2012-2013](http://www.ecologischadviesbureaumaes.nl/429_I.pdf). Nationaal Park de Biesbosch, 2014.

Image : Une cabane d’ouvrier sur une butte. Source : Regionaal Archief Dordrecht. (CC-BY-SA 4.0).

Péniche aménagée sur une plantation de taillis en zone de marée. Source : Regionaal Archief Dordrecht. (CC-BY-SA 4.0).

Évolution dans les années 1960

A la suite des inondations catastrophiques des années 1950, les Hollandais constituèrent un groupe de travail dans le but de trouver des méthodes moins laborieuses et plus productives. Le tissage des fascines, travail qui pesait pour environ le tiers de toutes les heures passées à concevoir un matelas-fascine, fut le premier processus à être mécanisé. Une « machine à fascine »—tournant grâce à un moteur diesel de 2 CV—apparu en 1956. Elle pouvait réaliser 10 000 fascines par semaine, fournissant assez de matière pour 2 300 m² de matelas-fascines. A partir des années 1950, les Hollandais utilisèrent également des grues et des transporteurs vibratoires pour déplacer les gravats, et ils construisirent des quais afin de tresser les matelas-fascines sur de larges pentes près de l’eau. Cela rendit la fabrication des matelas-fascines indépendante des marées et permit une meilleure organisation du travail. Les techniques pour couler les structures évoluèrent également.

Enfin, l’invention des géotextiles comme de bons filtres à sable réduisirent le besoin pour le bois de taillis. Ceci fut déterminant, car les champs de production de saules existants dans le pays à cette époque ne pouvaient pas fournir les quantités nécessaires pour le Delta Project. Les plantations hollandaises de taillis en zones fluviales et de marée servirent d’autres buts et les matelas-fascines formèrent seulement un petit marché. Bien plus important furent le tressage de paniers et de caisses, et tout particulièrement la fabrication de cerceaux pour l’élaboration de tonneaux à harengs, un produit d’export important aux Pays-Bas à l’époque. En effet, les Hollandais utilisèrent les matériaux de rebus issus de la fabrication des cerceaux pour tresser des matelas-fascines. Toutefois, après la Première Guerre Mondiale, les sangles en acier et autres matériaux de conditionnement supplantèrent la fabrication des cerceaux du marché. Qui plus est, les combustibles fossiles rendirent l’assèchement des polders plus facile, ainsi de moins en moins de terres restaient disponible pour les plantations de taillis. Des 14 000 hectares de plantations de taillis de zones fluviales et de marée en 1915, seulement 2 000 hectares restaient en 1983.

L’utilisation de matelas-fascines traditionnels—sans géotextiles—a presque complètement disparue. Néanmoins, ils sont toujours utilisés dans les réserves naturelles et ont connu un regain d’intérêt dernièrement. La production d’acier, de ciment et de plastique entraîne des émissions de carbone et génère d’autres formes de pollution. D’autre part, les matelas-fascines traditionnels extraient du carbone de l’atmosphère et le stockent au fond de la mer pour plusieurs siècles—sans aucune pollution ni combustible fossile.

Remerciements à Gerrit Jan Schiereck, Bart Schultz et Alice Essam.

Références :

De Bruin, Dick, and Bart Schultz. “A simple start with far‐reaching consequences.” Irrigation and Drainage: The journal of the International Commission on Irrigation and Drainage 52.1 (2003): 51-63.

Zink- en aanverwante werken, benevens het hoe en de wijze waarop, B. Hakkeling, 1970.

JW van Westen, Ontwerp en uitvoering van zinkwerken, 1969.

Holland’s rijshout, L.G. van Breen, 1920.

J.A.M. Schepers, Een landelijk overzicht van de grienden, 1988

Getijdenbossen, F.W. Rappard, 1971

Rijshout-, riet- en stroconstructies, J.C Visser 1954

Stroomzinken 1967-1968, H.Y. Wenning

De teelt van griend- en teenhout in nederland en het naburige vlaanderen. DWP Wisboom van Giessendam, 1878.

Geschiedenis van de techniek in nederland. De wording van een moderne samenleving. 1800-1890, deel III. H.W. Lintsen, 1993.

Wilgenkartering in de Brabantse, Sliedrechtse en Dordtse Biesbosch, 2012-2013. Nationaal Park de Biesbosch, 2014.

Discussion téléphonique le 2 novembre 2021. ↩︎
A ma connaissance, le grand matelas-fascine est quasiment exclusivement une technologie hollandaise. Néanmoins, des ingénieurs hollandais comme Johannis de Rijke introduisirent également le matelas-fascine au Japon durant l’époque Meiji (1868-1912). Là, il était fait de bambou. Il y a quelques années, les Japonais utilisaient toujours cette technologie dans la région de Hokuriku. Des plantations de taillis fluviales existent également de nos jours en Belgique (autour de Bornem) et en Pologne, mais ces plantations fournissent des matériaux uniquement pour la vannerie. ↩︎

Comment concevoir un voilier pour le 21e siècle?

Tue, 11 May 2021 00:00:00 +0000

À bord du navire *Garthsnaid* en mer. Une vue depuis le haut du gréement. Image d’Allan C. Green, vers 1920.

Le voilier est un exemple classique de durabilité. Depuis au moins 4 000 ans, les voiliers transportent des passagers et des marchandises à travers les mers et les océans du monde sans utiliser une seule goutte de combustibles fossiles. Si nous voulons continuer à voyager et à commercer à l’échelle mondiale dans une société à faibles émissions de carbone, les voiliers sont l’alternative évidente aux porte-conteneurs, aux vraquiers et aux avions.

Toutefois, par définition, le voilier n’est pas une technologie neutre en carbone. Pendant la majeure partie de l’histoire, les voiliers ont été construits en bois, mais, à l’époque, des forêts entières étaient abattues pour la construction des navires, et ces arbres ne repoussaient souvent pas. À la fin du 19e et au début du 20e siècle, les voiliers étaient de plus en plus souvent fabriqués en acier, qui a lui aussi une empreinte carbone importante.

L’idée d’une neutralité carbone de la voile au 21e siècle est encore plus soumise à questions. C’est parce que nous avons profondément changé depuis l’Age de la Voile. Par rapport à nos ancêtres, nous avons des exigences plus élevées en matière de sécurité, de confort, de commodités et de propreté. Ces standards plus élevés sont difficiles à atteindre à moins que le navire ne dispose également d’un moteur diesel et d’un générateur à bord.

La renaissance du voilier

Le voilier a connu une modeste renaissance au cours de la dernière décennie, en particulier pour le transport de marchandises. En 2009, la compagnie néerlandaise Fairtransport a commencé à expédier du fret entre l’Europe et les Amériques avec le Tres Hombres, un voilier construit en 1943. La compagnie reste active aujourd’hui et dispose d’un deuxième navire en service depuis 2015, le Nordlys (construit en 1873).

Depuis, d’autres ont rejoint le secteur du transport de marchandises à voile. En 2016, la société allemande Timbercoast a commencé à expédier des marchandises avec le Avontuur, un navire construit en 1920. ¹ En 2017, la Français Blue Schooner Company a commencé à transporter du fret entre l’Europe et les Amériques avec le Gallant, un voilier construit en 1916. ² Tous ces voiliers ont été construits au 19ème ou au 20ème siècle et ont été restaurés à une date ultérieure. Cependant, une renaissance de la voile ne peut pas compter uniquement sur les navires historiques, car ils ne sont pas en nombre suffisant. ³

Le Noach, construit en 1857.

À l’heure actuelle, il y a au moins deux voiliers en développement qui sont construits de toutes pièces : le Ceiba et le EcoClipper500. Le premier est en cours de construction au Costa Rica par une société nommée Sailcargo. Il est fabriqué en bois et inspiré d’un navire finlandais du 20ème siècle. Le deuxième est conçu par une société appelée EcoClipper, qui est dirigée par l’un des fondateurs du néerlandais FairTransport, Jorne Langelaan. Leur EcoClipper500 est une réplique en acier d’un clipper néerlandais de 1857 : le Noach.

« Les vieux modèles ne sont pas nécessairement les meilleurs », dit Jorne Langelaan, « mais chaque fois qu’un design éprouvé est utilisé, on peut être sûr de ses performances ». Un nouveau design est plutôt un pari. En outre, aux 20e et 21e siècles, la technologie de navigation s’est développée pour les voiliers rapides, ce qui est une tout autre histoire que les navires qui doivent pouvoir transporter des marchandises.

Des voiliers plus économiques

Ces deux navires – l’un en construction et l’autre en phase de conception – ont le potentiel de rendre le transport à la voile beaucoup plus économique qu’il ne l’est aujourd’hui. C’est parce qu’ils ont une capacité de chargement beaucoup plus grande que les voiliers actuellement en service. À mesure qu’un navire s’allonge, sa capacité de chargement augmente plus que proportionnellement.

Le EcoClipper500 est une réplique grandeur nature du Noach.

Le Ceiba (46 mètres de long), est propulsé par 580 m² de voiles et transporte 250 tonnes de fret. Le EcoClipper500 (60 mètres) est lui propulsé par près de 1 000 m² de voiles et transporte 500 tonnes de marchandises. À titre de comparaison, le Tres Hombres n’est pas beaucoup plus court, avec 32 mètres, mais il n’accepte que 40 tonnes de marchandises – douze fois moins que le EcoClipper500. Un plus long navire est également plus rapide et permet d’économiser de la main-d’œuvre. Le Tres Hombres a besoin d’un équipage de sept personnes, tandis que le EcoClipper500 n’a qu’un équipage légèrement plus grand de douze personnes.

Analyse de cycle de vie d’un voilier

Bien que le EcoClipper500 ne soit encore que dans sa phase de conception, il sera au centre de cet article. C’est parce que l’entreprise a réalisé une analyse de cycle de vie du navire avant de le construire. Pour autant que je sache, c’est la première analyse de cycle de vie d’un voilier jamais réalisée. L’étude révèle qu’il faut environ 1200 tonnes de carbone pour construire le navire.

La moitié de ces émissions sont générées pendant la production de l’acier et environ un tiers par des procédés de façonnage de l’acier et d’autres activités de chantier naval. Les peintures à base de solvants ainsi que les systèmes électriques et électroniques représentent chacun environ 5 % des émissions. Les émissions produites lors de la fabrication des voiles ne sont pas incluses parce qu’il n’existe pas de données scientifiques disponibles, mais un calcul rapide de coin de table (pour les voiles basées sur les fibres d’aramide) indique que leur contribution à l’empreinte carbone totale est très faible. ⁴

L’EcoClipper500 a une empreinte carbone de 2g de CO2 par tonne-kilomètre, cinq fois moins élevé que celle d’un porte-conteneur.

Si ces 1200 tonnes d’émissions étaient réparties sur une durée de vie estimée à 50 ans, alors l’EcoClipper500 aurait une empreinte carbone d’environ 2 grammes de CO2 par tonne-kilomètre de cargaison, conclut le chercheur Andrew Simons, qui a fait l’analyse du cycle de vie du navire. C’est environ cinq fois moins que l’empreinte carbone d’un porte-conteneurs (10 grammes de CO2/tonne-km) et trois fois moins que l’empreinte carbone d’un vraquier (6 grammes de CO2/tonne-km). ⁵

Vue vers la proue depuis la mâture sur le ‘Parma’, au mouillage. Alan Villiers, 1932-33. Le travail de Villiers décrit de façon vivante la période du début du XXe siècle pendant laquelle les voiliers de la marine marchande ou “grands navires” furent en rapide déclin.

Transporter une tonne de fret sur une distance de 8000 km (environ la distance entre les Caraïbes et les Pays-Bas) produirait ainsi 16 kg de carbone avec l’EcoClipper500, contre 80 kg sur un porte-conteneurs et 48 kg sur un vraquier. Les proportions sont similaires pour d’autres facteurs environnementaux, tels que l’appauvrissement de la couche d’ozone, écotoxicité, pollution atmosphérique, etc.

Bien que le voilier bénéficie d’un avantage convaincant, il peut ne pas être aussi grand qu’on peut l’imaginer. Tout d’abord, comme Simons l’explique, il y a une question d’échelle. Un porte-conteneurs ou un vraquier bénéficie des mêmes avantages sur l’EcoClipper500 que le EcoClipper500 jouit sur le Tres Hombres. Il peut prendre beaucoup plus de fret – en moyenne 50 000 tonnes au lieu de 500 tonnes – et il n’a besoin que d’un équipage légèrement plus important de 20 à 25 personnes. ⁶

Deuxièmement, les navires alimentés aux combustibles fossiles sont plus rapides que les voiliers, ce qui signifie qu’il faut moins de navires pour transporter une quantité donnée de marchandises sur une période donnée. Le navire d’origine sur lequel l’EcoClipper500 est basé, naviguait entre les Pays-Bas et l’Indonésie en 65 à 78 jours, tandis qu’un porte-conteneurs fait ce voyage en environ moitié de temps (en prenant le raccourci par le canal de Suez).

Construire une flotte de voiliers

Il y a deux façons de réduire davantage les émissions de carbone des voiliers par rapport aux porte-conteneurs et aux vraquiers. L’une consiste à utiliser du bois plutôt que de l’acier pour construire les navires, comme pour le Ceiba. Si l’on permet aux arbres coupés de repousser (ce que les fabricants du Ceiba ont promis), un tel navire peut même être considéré comme un puits de carbone.

Cependant, il y a une bonne raison pour laquelle le EcoClipper500 sera fabriqué en acier : l’objectif de l’entreprise n’est pas de construire seulement un navire, mais une flotte entière. Jorne Langelaan : « Il y a peu de chantiers navals capables de livrer des navires en bois de nos jours. L’acier facilite la construction d’une flotte en moins de temps. »

Un compromis possible serait une construction composite, dans laquelle un squelette en acier serait relié à une quille de bois, des planches, et un pont. Andrew Simons : « Cela réduirait de moitié l’empreinte carbone de la construction. Il pourrait également être possible de fabriquer des superstructures et certaines sections de mâts et longerons à partir de bois au lieu d’acier.

Projections d’embruns sur le pont principal du ‘Parma’. Alan Villiers, 1932-33.

A l’avenir, une autre possibilité pour réduire davantage les émissions d’un voilier par tonne-km serait de le construire encore plus grand. Bien que le EcoClipper500 ait une capacité de chargement beaucoup plus importante que les voiliers de fret actuellement en service, il est loin d’être le plus grand voilier jamais construit.

Les navires historiques tels que la Grande République (5000 tonnes), le Parme (5300 tonnes), le France II (7300 tonnes) et le Preussen (7800 tonnes) mesurent plus de 100 mètres de long et peuvent embarquer plus de dix fois la capacité de fret de l’EcoClipper500*. Langelaan rêve déjà d’un EcoClipper3000.

Passagers

La plupart des voiliers de fret traversant les océans aujourd’hui peuvent également embarquer quelques passagers. Entièrement chargé de fret, l’EcoClipper500 emmène 12 membres d’équipage, 12 passagers et 8 apprentis (passagers apprenant à naviguer). Si le pont supérieur n’est pas utilisé pour la cargaison, 28 autres apprentis peuvent s’y installer, de sorte que le navire peut accueillir jusqu’à 60 personnes à bord (avec un volume de chargement plus faible : 480 m3 au lieu de 880 m3).

L’empreinte carbone des passagers s’élève à 10g par passager-km, à comparer avec environ 100g par passager-km pour un avion.

Par conséquent, et depuis que les paquebots ont disparu, le EcoClipper500 devient également une alternative à l’avion. Selon les résultats de l’analyse du cycle de vie, l’empreinte carbone des passagers du EcoClipper500 s’élève à 10 grammes par passager-kilomètre, contre environ 100 grammes par passager-kilomètre dans un avion. Le transport d’un passager produit donc autant d’émissions de carbone que le transport d’une tonne de fret.

Moteur ou pas?

Fait important, l’analyse du cycle de vie du EcoClipper500 suppose qu’il n’y a pas de moteur diesel à bord. Sur un voilier, un moteur diesel peut servir à deux fins, qui peuvent être combinées. Tout d’abord, il permet de propulser le navire lorsqu’il n’y a pas de vent ou lorsque les voiles ne peuvent pas être utilisées, par exemple en sortant d’un port ou en y entrant. Deuxièmement, combiné à un générateur, un moteur diesel peut produire de l’électricité pour la vie quotidienne à bord du navire.

Pendant la majeure partie de l’histoire, la consommation d’énergie à bord d’un voilier n’était pas trop problématique. Il y avait du bois à brûler pour la cuisson et le chauffage, et il y avait des bougies et des lampes à huile pour l’éclairage. Il n’y avait pas de réfrigérateurs pour le stockage des aliments, pas de douches ou de machines à laver pour la toilette et la lessive, pas d’instruments électroniques pour la navigation et la communication, pas de pompes électriques en cas de fuite ou d’incendie.

Cependant, nous avons maintenant des normes plus élevées en termes de sécurité, de santé, d’hygiène, de confort thermique et de commodités. Le problème est que ces normes plus élevées sont difficiles à atteindre lorsque le navire n’a pas de moteur qui fonctionne avec des combustibles fossiles. Les systèmes de chauffage modernes, les appareils de cuisson, les chaudières à eau chaude, les réfrigérateurs, les congélateurs, l’éclairage, l’équipement de sécurité et les instruments électroniques ont tous besoin d’énergie pour fonctionner.

Membre d’équipage du ‘Parma’ avec une maquette de son navire. Alan Villiers, 1932-33.

Les voiliers modernes utilisent souvent un moteur diesel pour fournir cette énergie (et pour propulser le navire si nécessaire). Un exemple est le Avontuur de Timbercoast, qui a un moteur de 300 CV (chevaux), un générateur de 20 kW (kilowatts), et un réservoir de carburant de 2330 litres. Les grands voiliers utilisés pour la formation et les navires de croisière ont plusieurs moteurs et générateurs à bord. Par exemple, le Brig Morningster (48m) dispose d’un moteur de 450 CV et de trois générateurs d’une capacité totale de 100 kW, tandis que le Bark Europa (56m) dispose de deux moteurs de 365 CV avec trois générateurs – et brûle des centaines de litres de carburant par jour.

Selon le mode de vie des gens à bord, les émissions de carbone par passager-km peuvent équivaloir, voire surpasser, celles d’un avion.

Évidemment, les émissions de carbone et autres polluants de ces moteurs doivent être pris en compte lors du calcul de l’empreinte environnementale d’un voyage à voile. Selon le mode de vie des gens à bord, les émissions de carbone par passager-km peuvent équivaloir, voire surpasser, celles d’un avion. Dans une moindre mesure, la consommation d’électricité à bord augmente également les émissions du transport de marchandises.

La consommation d’énergie à board d’un voilier

Le EcoClipper500 n’a pas de moteur diesel à bord, ce qui est une deuxième raison pour se concentrer sur ce navire. De toute évidence, un voilier sans moteur ne peut pas poursuivre son voyage quand il n’y a pas de vent. Ceci est facilement résolu à l’ancienne : le EcoClipper500 reste là où il est jusqu’à ce que le vent revienne. Un navire sans moteur a également besoin de remorqueurs – la quasi-intégralité brûlant des combustibles fossiles – pour entrer dans les ports et en sortir. Pour le EcoClipper500, ces services de remorqueurs représentent 0,3 g/t.km de l’empreinte carbone totale de 2 g/t.km (15%).

Sans moteur diesel, le navire doit également produire toute l’énergie nécessaire à bord à partir de sources d’énergie locales, et c’est la partie la plus difficile. Les énergies renouvelables sont intermittentes et ont une faible densité d’énergie par rapport aux combustibles fossiles, ce qui signifie qu’il faut plus d’espace pour produire une quantité donnée d’énergie – ce qui est plus problématique en mer qu’à terre.

Renouvellement du calfatage sur la poupe du 'Parma'. Alan Villiers, 1932-33.

Pour rendre le EcoClipper500 autosuffisant en termes de consommation d’énergie, une première décision de conception a été d’utiliser autre chose que de l’électricité comme source d’énergie à chaque fois que possible. Ceci est particulièrement important pour la chaleur haute température, qui ne peut être fournie par des pompes à chaleur électriques. Le navire aura un poêle à granulés à bord pour assurer le chauffage des locaux, ainsi qu’un biodigesteur – jamais utilisé auparavant sur un navire – pour convertir les déchets humains et de cuisine en gaz pour la cuisson. L’isolation thermique du navire est une autre priorité.

Néanmoins, même avec le poêle à granulés et le biodigesteur (qui ont eux-mêmes besoin d’électricité pour fonctionner), et avec l’isolation thermique, la demande d’énergie sur le navire peut monter jusqu’à 50 kilowatt-heures (kWh) d’électricité par jour (consommation moyenne d’énergie de 2 kW). Il s’agit d’un scénario de « pire des cas de fonctionnement normal », lorsque le navire navigue par temps froid avec 60 personnes à bord. La consommation d’énergie sera plus faible par temps chaud et/ou lorsque moins de personnes seront embarquées. En cas d’urgence, les besoins en puissance peuvent s’élever à 8 kW, tandis que plus de 24 kWh d’énergie peuvent être nécessaires en seulement trois heures.

Hydrogénérateurs

Comment produire cette énergie ? Les panneaux solaires et les éoliennes ne sont qu’une petite partie de la solution. Produire 50 kWh d’énergie par jour nécessiterait au moins 100 mètres carrés de panneaux solaires, pour lesquels il y a peu d’espace sur un voilier de 60 m de long. La vulnérabilité aux éléments et l’ombrage par les voiles sont des problèmes additionnels. Les éoliennes peuvent être fixées dans le gréement, mais leur puissance est également limitée. Le faible potentiel de l’énergie solaire et éolienne est démontré par le voilier Avontuur mentionné précédemment. Il a un générateur de 20 kW, alimenté par le moteur diesel, mais seulement 2,1 kW de panneaux solaires et 0,8 kW d’éoliennes.

L’hydrogénérateur est la seule source d’énergie renouvelable qui peut fournir à un grand voilier suffisamment d’énergie pour l’utilisation de technologies modernes à bord.

L’hydrogénérateur est la seule source d’énergie renouvelable qui peut fournir à un grand voilier suffisamment d’énergie pour l’utilisation de technologies modernes à bord. Les hydrogénérateurs sont fixés sous la coque et fonctionnent de façon opposée à une hélice de navire. Au lieu que ce soit l’hélice qui propulse le navire, le navire fait tourner l’hélice, qui elle-même entraîne un générateur, qui a son tour produit de l’électricité. Malgré son nom et son apparence, l’hydrogénérateur est en fait une forme d’énergie éolienne : les voiles propulsent les hélices. Évidemment, cela ne fonctionne que lorsque le navire navigue assez vite.

Ferlage d’une voile sur une des vergues principales du Parma. Alan Villiers, 1932-33.

L’EcoClipper500 sera équipé de deux grands hydrogénérateurs, pour lesquels Simons a calculé la puissance à différentes vitesses, en tenant compte du fait que la traînée supplémentaire qu’ils produisent ralentit quelque peu le navire. Il conclut que l’EcoClipper500 doit naviguer à une vitesse d’au moins 7,5 nœuds pour produire suffisamment d’électricité. À cette vitesse, les hydrogénérateurs produisent environ 2000 watts de puissance, ce qui équivaut à environ 50 kWh d’électricité par jour (24 heures de navigation).

À une vitesse inférieure de 4,75 nœuds, les générateurs produisent 350 watts, c’est-à-dire 8,4 kWh d’énergie sur une période de 24 heures – seulement 1/6e de l’énergie maximale requise. D’autre part, à des vitesses plus élevées, les hydrogénérateurs produisent plus d’énergie que nécessaire. À une vitesse de près de 10 nœuds ils fournissent 120 kWh/jour, à une vitesse de 12 nœuds cela donne 182 kWh/jour – 3,5 fois plus que nécessaire.

Batteries à l’eau de mer

Selon sa vitesse surface, l’EcoClipper500 pourra naviguer à un peu plus de 16 nœuds en vitesse de pointe – soit le double de la vitesse minimale requise pour générer suffisamment de puissance. Atteindre cette vitesse sera rare, car cela nécessite une mer calme et des vents forts dans la bonne direction. Néanmoins, dans de bonnes conditions de vent, le voilier navigue facilement à une vitesse suffisante pour produire toute l’électricité nécessaire à son bord.

De bonnes conditions de vent peuvent durer des jours, en particulier sur les océans, où les vents sont plus puissants et prévisibles que sur terre. Cependant, ils ne sont pas garantis, et le navire naviguera également à des vitesses inférieures, ou se retrouvera dans des conditions de vent nul – où les hydrogénérateurs sont aussi inutiles que les panneaux solaires au milieu de la nuit.

Parce qu’il n’a pas de moteur, l’EcoClipper500 fait face à un double problème lorsqu’il n’y a pas de vent : il ne peut pas poursuivre son voyage, et il n’a pas d’énergie pour maintenir la vie à bord.

Parce qu’il n’a pas de moteur, l’EcoClipper500 fait face à un double problème lorsqu’il n’y a pas de vent : il ne peut pas poursuivre son voyage, et il n’a pas d’énergie pour maintenir la vie à son bord. Le premier problème est facilement résolu, mais le second ne l’est pas. La vie à bord continue, et il y a donc un besoin continu d’énergie. Pour ce faire, le navire a besoin de la stocker.

Pour couvrir les besoins pendant trois jours à la dérive par temps froid, un stockage d’énergie de 150 kWh serait nécessaire, sans tenir compte des pertes de charge et décharge. Cinq ou sept jours de consommation d’énergie à bord nécessiteraient de 250 à 350 kWh de stockage. Pour une utilisation d’urgence, un autre stockage d’énergie de 25 kWh serait nécessaire.

Brossage du pont du 'Parma'. Alan Villiers, 1932-33.

Le fait de ne pas avoir de moteur, de générateur et de réservoir de carburant permet d’économiser de l’espace à bord, mais cet avantage peut être rapidement perdu lorsqu’on commence à ajouter des batteries pour les hydrogénérateurs. Les batteries lithium-ion sont très compactes, mais elles ne peuvent pas être considérées comme durables et posent des risques de sécurité. C’est pourquoi Jorne Langelaan et Andrew Simons voient – très pertinemment – plus de potentiel dans les batteries à l’eau de mer, qui sont non-inflammables, non toxiques, faciles à recycler, ont une grande tolérance vis-à-vis des températures et peuvent durer plus de 15 ans. Comme le biodigesteur, elles n’ont jamais été utilisées sur un voilier auparavant.

Contrairement aux batteries lithium-ion, les batteries à l’eau de mer sont volumineuses et lourdes. Avec une capacité de stockage de 60 kg par kWh, un bloc de batteries de 150 kWh ajouterait un poids de 9 tonnes, tandis qu’une capacité de stockage de 350 kWh ajouterait 21 tonnes. Néanmoins, cela se compare favorablement à la capacité totale de chargement (500 tonnes), et les batteries peuvent servir de ballast si elles sont placées dans la partie basse de la coque du navire. Les exigences en matière d’espace ne sont pas trop problématiques non plus. Même un stockage d’énergie de 350 kWh ne nécessite que 14 à 29 m3, ce qui est faible par rapport aux 880m3 de volume de fret (1,5 à 3%).

Les émissions produites par la fabrication des hydrogénérateurs, du biodigesteur et des batteries ne sont pas incluses dans l’analyse du cycle de vie du navire car il n’y a pas de données disponibles. Toutefois, ces émissions doivent être relativement faibles. Les hydrogénérateurs ont une densité de puissance beaucoup plus élevée que les éoliennes, et donc une énergie intrinsèque relativement faible (énergie nécessaire à la fabrication des produits). Un rapide calcul de coin de table nous apprend que l’empreinte carbone des batteries à l’eau de mer de 350 kWh est d’environ 70 tonnes de CO2 (6% de l’empreinte carbone totale). ⁷

Puissance humaine

Il y a une autre source d’énergie renouvelable et de stockage d’énergie à bord de l’EcoClipper, et ce sont les êtres humains eux-mêmes. Comme le poêle à granulés et le biodigesteur, l’utilisation de l’énergie humaine pourrait réduire le besoin d’électricité. De nos jours, les cargos et la plupart des grands voiliers ont des treuils électriques ou hydrauliques, des pompes et un appareil à gouverner, économisant ainsi de la main-d’œuvre manuelle au détriment d’une consommation d’énergie plus élevée. En revanche, l’EcoClipper s’en tient autant que possible à la manutention manuelle du navire.

Equipage au cabestant du Parma, relevant l’ancre. Alan Villiers, 1932-33.

Simons et Langelaan envisagent également l’ajout de quelques « rameurs », couplés à des générateurs, pour produire de l’énergie d’urgence. Deux rameurs pourraient fournir environ 400 watts de puissance. S’ils sont exploités 24 heures sur 24 par quarts, ils pourraient fournir au navire 9,6 kWh d’énergie supplémentaires par jour (sans tenir compte des pertes d’énergie) – un cinquième de la consommation maximale totale d’électricité.

D’ailleurs, comme je l’ai dit à Simons et Langelaan, dix rameurs en action continuellement par quarts fourniraient autant de puissance que les hydrogénérateurs à une vitesse de 7,5 nœuds. S’il y a 60 personnes à bord, et que tout le monde produit de l’électricité à peine une heure par jour, aucun hydrogénérateur ni batterie ne serait nécessaire. « Une pensée très intéressante », répond Simons, « mais quelle impression donnerions-nous ? »

Douches chaudes ?

Même avec un biodigesteur, des hydrogénérateurs, des batteries et des rameurs, les passagers et l’équipage à bord de l’EcoClipper500 seraient loin de baigner dans le luxe, et ce serait peut-être trop peu confortable pour certains. Par exemple, si 60 personnes à bord du navire prennent une douche chaude quotidienne – qui nécessite en moyenne 2,1 kilowattheures d’énergie et 76,5 litres d’eau sur terre – la consommation totale d’électricité par jour serait de 126 kWh, soit plus du double de l’énergie produite par le navire à une vitesse de 7,5 nœuds.

Le navire pourrait fournir cette énergie à une vitesse de navigation plus élevée, mais il y aurait également un besoin de 4590 litres d’eau par jour, une quantité qui ne pourrait être produite qu’à partir d’eau de mer – un processus qui nécessite beaucoup d’énergie. Même un équipage de 12 personnes prenant une douche chaude quotidienne aurait besoin de 25,2 kWh d’énergie par jour, soit la moitié de ce que les hydrogénérateurs produisent à une vitesse de navigation de 7,5 nœuds. Le Bark Europa est le seul voilier mentionné dans cet article qui a des douches chaudes dans chaque cabine (partagée), mais c’est aussi le navire avec les plus gros générateurs et la plus forte consommation de carburant.

En tête de gaillard avant sur le Parma par beau temps. Image de Alan Villiers, 1932.

Andrew Simons : « Sur l’EcoClipper500, il doit y avoir un compromis raisonnable entre la consommation d’énergie et le confort. La consommation d’énergie à bord devra être activement gérée. Les ressources sont limitées, tout comme pour la planète. À bien des égards, le navire est un microcosme de défis auxquels le monde entier doit faire face et trouver des solutions.

Jorne Langelaan: « En mer, vous êtes dans un monde différent. Il importe peu si vous pouvez prendre une douche quotidienne ou non. Ce qui compte, ce sont les gens, les mouvements du navire, et le vaste désert de l’océan autour de vous ».

Utiliser les bonnes mesures

Cet article a jusqu’à présent comparé le voilier EcoClipper500 avec porte-conteneur, vraquier et avion moyens en termes d’émissions par tonne ou passager-kilomètre. Toutefois, ces valeurs sont des abstractions qui voilent des informations beaucoup plus importantes : les émissions totales produites par tous les passagers et toutes les cargaisons, sur tous les kilomètres.

Le commerce international de fret maritime est passé de 4 milliards de tonnes de cargo en 1990 à 11,2 milliards de tonnes en 2019, ce qui a entraîné plus de 1 milliard de tonnes d’émissions. Le nombre de passagers aériens internationaux est passé de 1 milliard en 1990 à 4,5 milliards en 2019, ce qui a entraîné 915 millions de tonnes d’émissions. Par conséquent, la réduction des émissions par tonne et par passager-kilomètre n’est ni une nécessité ni une garantie pour réduire les émissions totales.

Si nous divisons par plus de cinq le trafic international de fret et par plus de dix le trafic de passagers, les émissions de tous les porte-conteneurs et avions seraient inférieures aux émissions de tous les voiliers transportant 11,2 milliards de tonnes de fret et 4,5 milliards de passagers. Inversement, si nous passons aux voiliers, mais que nous continuons à transporter de plus en plus de marchandises et de passagers à travers la planète, nous finirons par produire autant d’émissions qu’aujourd’hui avec le transport alimenté par des combustibles fossiles.

Le mât de misaine 'Grace Harwar'; vue vers l’arrière depuis les barres de mât principales. Alan Villiers, 1932-33.

Bien sûr, rien de tout cela n’arrivera jamais. La quantité de fret échangée à travers les océans en 2019 équivaut à la capacité de fret de 22,4 millions EcoClippers. En supposant que le EcoClipper500 peut faire 2-3 voyages par an, nous aurions besoin de construire et d’exploiter au moins 7,5 millions de navires, avec un équipage total d’au moins 90 millions de personnes. Ces navires ne pourraient embarquer que 0,5 milliard de passagers (12 passagers et 8 stagiaires par navire), nous aurions donc besoin de millions de navires et de membres d’équipage supplémentaires pour remplacer le trafic aérien international.

Nous ne devrions pas nous laisser berner par des mesures relatives abstraites, qui ne servent qu’à maintenir l’accent sur la croissance et l’efficacité.

Tout cela est techniquement possible et, comme nous l’avons vu, cela produirait moins d’émissions que les alternatives actuelles. Toutefois, il est plus probable qu’un passage aux voiliers s’accompagne d’une diminution du trafic de fret et de passagers, et cela est en lien direct avec la vitesse et l’échelle des choses. Beaucoup de marchandises et de passagers ne voyageraient pas sans les vitesses élevées et les faibles coûts des avions et des porte-conteneurs d’aujourd’hui.

Il serait peu logique de transporter des pièces d’iPhone, des marchandises Amazon, des vêtements d’ateliers de misère, ou des voyageurs intensifs avec des voiliers. Un voilier est plus qu’un moyen de transport technique : il implique une autre vision de la consommation, de la production, du temps, de l’espace, des loisirs et des voyages. Par exemple, beaucoup de marchandises se déplace maintenant dans des endroits différents pour chaque étape de traitement avant d’être livré comme produit terminé. En revanche, toutes les compagnies de fret maritime mentionnées dans cet article ne transportent que des marchandises qui ne peuvent pas être produites localement, et qui font un voyage du producteur au consommateur. ⁸

Cela signifie également que même si les voiliers ont des moteurs diesel à bord, ils entraîneraient toujours une diminution significative des émissions totales pour le trafic de fret et de passagers, simplement parce qu’ils réduiraient le nombre absolu de passagers, de marchandises et de kilomètres. Nous ne devrions pas nous laisser berner par des mesures relatives abstraites, qui ne servent qu’à maintenir l’accent sur la croissance et l’efficacité.

Cette traduction a également été publiée sur Changement climatique et énergie.
En savoir plus sur EcoClipper500. La plupart des images: Alan Villiers collection.

Entre 1978 et 2004, l’Avontuur a été exploité comme voilier cargo sous le Commandement de Paul Wahlen. L’Apollonia, construit en 1946, est un autre voilier cargo en service depuis 2014. Il a une longueur de 19,5 mètres et peut transporter 10 tonnes de marchandises. ↩︎
Très récemment, Grain de Sail a été construit et lancé pour le transport transatlantique de vin et de cacao. C’est un voilier moderne sans moteur, construit en aluminium, et pouvant emporter 35 tonnes de fret. ↩︎
Andrew Simons: « Il y a beaucoup de voiliers historiques, mais ils sont soit très coûteux à mettre en service en tant que voilier cargo conforme à la réglementation – car ils sont encore utilisés à d’autres fins – soit ils ne conviennent pas. » ↩︎
Malheureusement le coin de table a disparu (NdT : la note a plus de sens en Anglais, langue original de l’article, car l’expression veut qu’on fasse le calcul “au dos d’une enveloppe” et la note dit que “l’enveloppe a malheureusement disparu). ↩︎
Dans le case de EcoClipper, la plupart des émissions sont produites durant la construction du navire, alors que dans les cas des vraquiers et porte-conteneurs, elles sont principalement produites durant l’opération du navire et la production du carburant. ↩︎
Les plus grand porte-conteneurs peuvent aujourd’hui embarquer 190000 tonnes de marchandises. ↩︎
Il n’y a pas beaucoup de données disponibles sur les batteries à l’eau de mer, mais elles sont moins exigeantes en énergie lors de la fabrication que beaucoup d’autres types de batteries. Le calcul est basé sur une estimation de capacité de stockage de 66 kg CO2/kWh et de trois générations de batteries sur une période de 50 ans. ↩︎
Presque un tiers de toute la marchandise transportée sont des carburants fossiles. ↩︎