La réversibilité industrielle, nouveau paradigme pour l’ingénierie des matériaux

Ingénierie industrielle et développement durable

La réversibilité industrielle désigne une approche novatrice de la gestion des matériaux, qui vise à dépasser le cadre traditionnel du recyclage. Présentée lors d’une conférence en ligne le 1er octobre 2025 par Stanislas Moreau, ingénieur spécialisé dans les cycles géochimiques, cette notion invite à repenser la conception industrielle en s’inspirant des cycles naturels du vivant. Revue des limites du recyclage, des flux de matières dans l’économie et l’industrie, et aperçu de critères concrets pour évaluer la réversibilité des produits et des procédés industriels.

Le 1er octobre dernier, lors d’une conférence en ligne organisée par les éditions Techniques de l’Ingénieur, Stanislas Moreau a présenté une nouvelle approche de la gestion des matériaux industriels. Expert en cycles géochimiques et anthropiques, l’ingénieur propose de substituer au concept de recyclage celui de réversibilité industrielle, inspiré du fonctionnement des écosystèmes et des mécanismes du vivant. un changement de paradigme qui pourrait transformer radicalement les pratiques de conception et de production.

Ressources terrestres et nucléosynthèse

Sa réflexion prend appui, en guise d’illustration, sur les données de circulation des matières dans l’économie française. Sur les 1000 millions de tonnes de matériaux utilisés annuellement par les industries du pays, dont 65 % proviennent de l’extraction intérieure et 35 % de l’importation, une proportion considérable se trouve irrémédiablement perdue. Les émissions atmosphériques représentent à elles seules 30 % de l’ensemble des flux entrants, auxquels s’ajoutent 5 % de flux dissipatifs dans les sols, principalement sous forme d’engrais agricoles. Au total, 35 % de la matière traitée par l’industrie disparaît dans l’environnement sans possibilité de récupération, tandis que seulement 18 % fait l’objet d’un recyclage au sens strict, excluant désormais le remblai, l’enfouissement et l’incinération.

Cette situation interpelle d’autant plus que les ressources terrestres demeurent fondamentalement limitées. La matière disponible sur Terre provient de la nucléosynthèse stellaire, processus qui a forgé les éléments chimiques au cœur d’étoiles massives avant l’explosion en supernova à l’origine du système solaire. Aucun atome nouveau ne peut être créé sans recourir à des accélérateurs de particules exigeant une énergie considérable, et les cycles géologiques susceptibles de renouveler les couches terrestres s’étendent sur des périodes de l’ordre du milliard d’années. L’humanité doit donc composer avec un stock fini d’éléments chimiques, dont l’extraction devient progressivement plus difficile et coûteuse. Les mines de cuivre actuellement exploitées présentent ainsi des teneurs descendues à 1 %, contre des filons bien plus riches par le passé, tandis que l’extraction génère des volumes croissants de gravats et de poussières, avec des impacts environnementaux considérables illustrés notamment par le gigantesque barrage minier en Amazonie, qui a stérilisé 100 kilomètres de cours d’eau du rio Xingu.

Des cycles fermés et équilibrés : une réversibilité inspirée des mécanismes du vivant

Face à cette raréfaction relative et à la dissipation massive des matériaux, le recyclage tel qu’il est pratiqué aujourd’hui montre ses limites structurelles. Les définitions juridiques françaises et européennes du recyclage se contentent d’exiger une valorisation économique des déchets en vue de produire une substance, une matière ou un produit, sans garantie quant à la qualité finale ni à la préservation des propriétés initiales. Cette approche conduit à ce que Philippe Bréchet, éminent spécialiste de la science des matériaux en France, qualifie d’« économie hélicoïdale », plutôt que circulaire : les matériaux se dégradent à chaque cycle de traitement, faute de précautions prises en amont lors de la conception.

Ainsi, le béton recyclé ne peut servir qu’en dalles extérieures non porteuses, le bitume dit recyclé résulte d’une dilution à 50 % dans du goudron neuf, et les aciers ou aluminiums de haute performance se trouvent mélangés dans les bains de fusion avec des matériaux de qualités inférieures, produisant, en l’absence de traçabilité rigoureuse, des alliages dégradés.

La réversibilité industrielle propose une rupture conceptuelle en s’inspirant directement des mécanismes du vivant. Les organismes biologiques fonctionnent depuis 4,5 milliards d’années sur la base de six éléments principaux, désignés par l’acronyme CHNOPS : carbone, hydrogène, azote, oxygène, phosphore et soufre. Ces atomes circulent en permanence au sein de cycles fermés et équilibrés, sans extraction minière ni accumulation de déchets. Le cycle de l’azote illustre particulièrement bien ce principe : des bactéries fixatrices captent l’azote atmosphérique, des bactéries nitrifiantes le transforment en composés assimilables par les plantes, et des décomposeurs restituent l’azote au milieu après la mort des organismes. Cette industrie naturelle, d’une complexité redoutable, assure la perpétuation de la vie en permettant aux mêmes atomes de servir indéfiniment à de nouvelles fonctions vitales. Il aura fallu attendre 100 millions d’années après l’apparition des premiers arbres pour que des organismes décomposeurs du bois se développent, période durant laquelle s’est constituée l’essentiel des gisements de charbon et de pétrole que l’humanité consume actuellement en quelques siècles.

Des critères de coût et de qualité

Transposer ce modèle à l’industrie humaine implique, selon Stanislas Moreau, un changement radical de vocabulaire et de pratiques. Plutôt que de qualifier un matériau de recyclable, il conviendrait, d’après l’ingénieur, de déterminer s’il est réversible, c’est-à-dire susceptible de revenir à sa fonction initiale après usage. Le terme de réversion remplacerait ainsi avantageusement celui de recyclage, en intégrant dès la conception la question du devenir du matériau. Cette approche doit permettre d’aborder des problématiques négligées par le cadre actuel du recyclage : ainsi de la réversion des engrais azotés et phosphorés, dont le caractère dispersif impose à la France une dépense annuelle d’un milliard d’euros pour le seul traitement de l’eau potable, ou encore la réversion des pesticides stabilisés au fluor, dont les liaisons chimiques particulièrement robustes persistent pendant des millénaires dans l’environnement. De même, la notion de réversibilité s’applique aux produits pharmaceutiques, dont les métabolites polluent les eaux, aux pneumatiques, composés d’une quarantaine de matériaux distincts et vulcanisés de manière irréversible, ou encore aux cartes électroniques – un secteur qui, comme le précise Stanislas Moreau, ne connaît toujours pas de procédé économique pour défaire ses soudure à l’étain, sept décennies après la généralisation des circuits imprimés, dans les années 1950.

L’évaluation de la réversibilité repose sur plusieurs critères objectifs qui dépassent le cadre des analyses de cycle de vie traditionnelles. Le coût constitue le premier indicateur : un produit peut être considéré comme véritablement réversible si le coût de sa réversion équivaut approximativement à son coût de fabrication initial. Au-delà de ce seuil, la séparation et la récupération des matériaux deviennent économiquement prohibitives, comme l’illustre l’impossibilité pratique de séparer les fibres de bois, le polyuréthane et le vinyle composant un mobilier de bureau standard.

La qualité du matériau reversé constitue le deuxième critère fondamental : si le produit ne peut retrouver sa fonction initiale, il ne s’agit que de recyclage dégradant et non de réversibilité. Enfin, les pertes inévitables à chaque cycle, imposées par les lois de la thermodynamique, doivent être quantifiées et maintenues dans des proportions acceptables, restant à définir collectivement.

Industrie de la réversion

Cette grille d’analyse révèle que la quasi-totalité des productions industrielles et agricoles sont devenues irréversibles depuis les années 1930. Les colorants ajoutés aux plastiques ou aux textiles, les stabilisants anti-ultraviolets, les additifs de renforcement constituent autant d’obstacles à la réversion des matériaux. Les assemblages multi-matériaux, la vulcanisation, les soudures ou les colles structurelles (PUR, epoxy, cyanoacrylates...) créent des liaisons dont la rupture exigerait des moyens disproportionnés. Même les combustibles fossiles, dont, remarque Moreau, « personne n’envisage le recyclage du CO₂ émis, bien que la nature l’assure naturellement », pourraient relever d’une logique de réversibilité : celle-ci consisterait à ne pas émettre davantage que les capacités d’absorption des écosystèmes, respectant ainsi les cycles naturels observés.

La mise en place d’une véritable industrie de la réversion représente un défi de grande ampleur, potentiellement plus complexe encore que l’industrie de production elle-même, à l’image de la sophistication des mécanismes naturels de décomposition et de régénération. Cette transformation nécessite de repenser la conception des produits dès l’origine, en intégrant la défabrication comme contrainte de même niveau que la performance ou le coût. Elle suppose également l’établissement de normes partagées définissant les seuils acceptables de coût, de qualité, de délai et de pertes pour qualifier une réversion de satisfaisante. L’économie circulaire, malgré ses mérites, demeure aujourd’hui essentiellement une approche économique et commerciale plutôt qu’une refonte industrielle profonde. La réversibilité, en revanche, ambitionne de constituer le socle d’une ingénierie réellement durable, capable de limiter drastiquement les 35 % de matériaux actuellement perdus et de préserver les ressources finies de la planète face aux besoins croissants de la transition écologique et de l’équipement universel des populations.

Sambuc éditeur

Ressources

Ressource : La réversibilité, nouvelle frontière de l’ingénierie durable (techniques-ingenieur.fr)

Ressource : CHNOPS (echosciences-paca.fr)

Ressource : Yves Bréchet métallurgiste (radiofrance.fr)

Ressource : Micropolluants dans l’eau : jusqu’à un milliard d’euros à investir pour l’agglomération parisienne (banquedesterritoires.fr)

Ressource : Rapport sur la proposition de loi de M. Jean-Claude Raux et plusieurs de ses collègues visant à protéger durablement la qualité de l’eau potable (assemblee-nationale.fr)

Entités liées

Économie circulaire, analyse du cycle de vie, recyclage, écoconception, cycles biogéochimiques, extraction minière, gestion des déchets, transition écologique, biomimétisme, CHNOPS.

Entités nommées fréquentes : Stanislas Moreau, CHNOPS.