2.2 La planète

2.2.1 Les enjeux du développement durable

Le concept de développement durable a été formalisé en 1987 à l'occasion des travaux de la Commission Mondiale sur l'Environnement et le Développement. Le développement durable se définit comme " un développement qui répond aux besoins du présent sans compromettre la capacité des générations futures à répondre aux leurs ".

Appliqué à l'économie, le développement durable intègre trois dimensions :

  • économique (efficacité, rentabilité) : trouver un juste équilibre entre profit et gestion durable de l'environnement.
  • sociale (responsabilité sociale) : satisfaire les besoins essentiels des populations en réduisant les inégalités sociales dans le respect des différentes cultures.
  • environnementale (responsabilité environnementale) : maintenir l'équilibre écologique sur le long terme en limitant notre impact sur l'environnement.

2.1.2a

Image 2.2.1a –  Les trois dimensions

Il s'agit de réussir à concilier le progrès social et économique avec la sauvegarde de l'équilibre naturel de la planète, c'est l'enjeu majeur de ce début du XXIe siècle. 

Le développement durable se résume pour certains à un concept écologique. Cela signifie que les processus d'évolution de nos sociétés doivent s'inscrire dans la durée sans altérer les capacités des écosystèmes qui subviennent à leurs besoins, pour laisser aux générations futures un capital intact. Le développement durable implique donc d'exploiter les ressources biologiques à un rythme qui n'entraîne pas leur appauvrissement, voire leur épuisement mais rend possible le maintien indéfini de la productivité biologique de la biosphère.

Cette forme de développement économique respecte l'environnement par une exploitation rationnelle et modérée de la nature et de ses nombreuses ressources.

C'est dans cette optique que le concept de transition énergétique a été mis en place. Il s'agit de progressivement abandonner les énergies émettrices de gaz à effet de serre au profit des énergies renouvelables.

Image 2.2.1b – Les énergies renouvelables

Attribuez des sous-légendes aux images de 2.2.1b, choisissez parmi les termes ci-contre :

énergie hydraulique – énergie solaire – énergie éolienne – énergie géothermique

Vers l’oral interactif – Texte 2

Regardez la vidéo réalisée par Unesco et répondez en suite aux questions de la fiche texte 2.

Production écrite

Rédigez une brochure à l’usage des élèves de votre école qui vise à éduquer à la biodiversité.

Comment? Consultez la page 14.1.8 pour réviser les stratégies d’écriture de la brochure.

Section B niveau supérieur

« On ne commande à la nature qu’en lui obéissant ». Discutez cette affirmation en exprimant votre point de vue en 150 à 250 mots.

2.2.1c

Image 2.2.1c – La consommation et les déchets

Textes à télécharger

Texte 1
Texte 3
Fiche texte 1 Word | PDF
Fiche texte 2 Word | PDF
Fiche texte 3 Word | PDF

2.2.1d

Image 2.2.1d – La biodiversité

Lexique thématique

  • responsabilité
  • environnement
  • partie prenante
  • biosphère
  • dérèglement climatique
  • équitable
  • économie soutenable
  • économie solidaire
  • viable
  • énergies renouvelables
  • ressources naturelles
  • épuisement
  • épuisé
  • énergie
  • solaire
  • éolien(ne)
  • géothermique
  • thermique
  • hydraulique
  • des vagues

2.2.1e

Image 2.2.1e – L’Economie solidaire et sociale

Profil de l’apprenant

Equilibré et Informé: L’apprenant réfléchit aux causes des abus dans la société et s’informe sur les dangers du dérèglement climatique et de l’exploitation excessive des ressources.

2.2.1f

Image 2.2.1f – Campagne de sensibilisation contre le gaspillage alimentaire

CAS

Planifiez dans le cadre de votre CAS un projet environnemental qui vise à sensibiliser, à mesurer l’empreinte écologique de chacun et à encourager une action durable et solidaire.

Texte 1 – Nourrir 9 milliards...par Samuel Rebulard

Nourrir 9 milliards de personnes en 2050 : quelques pistes pour l’avenir
par Samuel Rebulard, 2016

Avec l'augmentation de la population mondiale, la production alimentaire devra augmenter de 30 à 100 % d'ici 2050. Cette augmentation passera principalement par une intensification de l'agriculture, (voir l'article « Nourrir 9 milliards de personnes en 2050 - quelques éléments du problème » du même auteur).
Une agriculture à la fois intensive et écologique est-elle envisageable et pourra-t-elle nourrir l'humanité ?

La destruction des environnements naturels et agricoles, la dépendance aux fournisseurs, la disponibilité des intrants, les coûts d'équipement, le plafonnement des rendements, l'épuisement de certaines ressources (sol, eau, phosphates...) sont autant de facteurs qui font de l'agriculture intensive conventionnelle un assez mauvais candidat pour l'augmentation de la production alimentaire à venir. En particulier pour les pays en voie de développement qui seront les principaux moteurs de cette augmentation.

L'agroécologie ou agriculture écologique et intensive

L'agroécologie est un ensemble de pratiques ayant l'ambition de produire beaucoup tout en étant écologiquement viable.

En agroécologie, il s'agit de passer d’une agriculture basée sur une imitation de l’industrie (plus d'intrants donne plus de produits selon un mode de production linéaire) à une imitation de la nature. On améliore ainsi la durabilité des agrosystèmes, gérés comme des écosystèmes agricoles caractérisés par leur biodiversité, leurs interactions, leurs flux de matière et d'énergie.

Selon plusieurs rapports des organisations de l'ONU (FAO, PNUE, Conseil des droits de l'Homme...), le développement des pratiques agroécologiques remplit les trois objectifs que recherche toute agriculture moderne : accroître la sécurité alimentaire, améliorer les revenus dans les zones rurales et préserver les ressources génétiques et environnementales. Ce dernier point est indispensable pour assurer durablement la santé des personnes et la capacité de production des agrosystèmes.
Concrètement, on retrouve en agroécologie beaucoup de pratiques courantes en agriculture biologique ou agriculture de conservation. Néanmoins, l'agroécologie ne s'interdit théoriquement pas un recours ponctuel à des intrants chimiques. Les piliers de l'agroécologie sont l'utilisation et la préservation des ressources en nutriments et en eau d'origine locale, la diversification des espèces dans le temps et l'espace, la gestion des interactions entre espèces (sauvages et/ou cultivées), la prise en compte de la productivité globale de l'agroécosystème et non pas de chaque espèce individuellement.

2.1 Préserver les ressources agricoles pour garantir leur pérennité

La préservation des deux ressources agricoles principales que sont les sols et l'eau est une priorité de l'agroécologie.
Le travail réduit du sol (labour moins fréquent voir abandonné) permet à ce dernier de se restructurer, et à la faune et la flore du sol de s'y développer. Le travail d'aération, d'homogénéisation et de mise à disposition des nutriments est alors réalisé notamment par les lombrics. Des prédateurs généralistes comme les araignées et les carabes limitent la prolifération des insectes ravageurs. En revanche, l'absence de labour peut être à l'origine du développement des adventices. L'agriculteur peut limiter leur développement en laissant en permanence une couverture végétale sur le sol, par exemple des résidus végétaux restant d'anciennes cultures qui forment ainsi une litière. Le semis de la prochaine culture peut alors s'effectuer sous cette litière d'où le nom de « semis sous couvert ».

La couverture du sol va également limiter son érosion, garder l'humidité du sol et favoriser l'infiltration locale de l'eau de pluie.
En Afrique, on plante aussi sur le bord des parcelles une espèce d'acacia Faidherbia albida, qui a l'avantage de ne pas faire d'ombre aux cultures car il perd ses feuilles quand les cultures sont en place, à la saison des pluies. Comme tous les arbres son système racinaire va pouvoir aller chercher des éléments minéraux plus profondément que la plupart des plantes cultivées. Par ailleurs, comme toutes les plantes de la grande famille des légumineuses il fixe l'azote de l'air (78% de l'atmosphère) pour faire sa propre biomasse. Lorsqu'il perd ses feuilles celles-ci contiennent les éléments minéraux prélevés et vont ainsi servir d'engrais organique. En Zambie, le rendement du maïs cultivé sans engrais à proximité de ces arbres a atteint en moyenne 4,1 t/ha, contre 1,3 t/ha pour du maïs cultivé non loin de là, mais au-delà de la zone plantée d’arbres (cet exemple provient du rapport du Conseil des droits de l'Homme de l'ONU du 20 décembre 2010 sur l'agroécologie, voir bibliographie).

Une autre source naturelle d'engrais est bien sûr l'élevage. Dans les pays en voie de développement on encourage l’intégration du bétail dans les systèmes de production agricole. En plus d'apporter un complément nutritionnel en protéine pour les consommateurs locaux, les déjections servent comme engrais organiques. Les faibles coûts de transport et de production rendent cet engrais plus intéressant que les engrais chimiques. Il contribue lui aussi à améliorer la vie dans le sol, contrairement aux engrais chimiques.

L'eau, dans les milieux désertiques, est la clé de la production alimentaire. Elle provient souvent de puits creusés dans des nappes phréatiques qui ne se renouvellent plus ou moins rarement. Ainsi en Tunisie, l'usage traditionnel de l'irrigation dans les oasis se fait dans des canaux à ciel ouvert ou des conduites en terre cuite qui laisse évaporer une partie importante de l'eau. Un programme récent a favorisé l'installation de conduites étanches et d'irrigation localisée (goutte à goutte). Les pertes ont ainsi diminuée de 30%. Les économies réalisées ont encouragé les agriculteurs à diversifier et à augmenter leur production (surface cultivée en légume multipliée par 8 et surface cultivée pour le fourrage multipliée par 4).

L'eau de pluie peut être mal exploitée si elle ruisselle avant d'avant d'avoir servi aux cultures. En Afrique occidentale, l'installation de barrières de pierre posées autour des champs ralentit le ruissellement de l'eau et l'érosion des sols pendant la saison des pluies. La capacité de rétention de l’eau est multipliée de 5 à 10 fois. L'infiltration de l'eau contribue à recharger les nappes phréatiques. Enfin, l'humidité du sol augmente la production de biomasse de 10 à 15 fois (cet exemple provient du rapport du Conseil des droits de l'Homme de l'ONU du 20 décembre 2010 sur l'agroécologie, voir bibliographie).

Samuel Rebulard http://edu.mnhn.fr/mod/page/view.phpid=1430#Avantages_sur_la_qualite_nutritionnelle

Texte 3 – Nourrir 9 milliards...par René Tregouët

Nourrir 9 milliards de personnes en 2050 : quelques pistes pour l’avenir
par René Tregouët, 2015

En matière d'énergies propres, l'énergie solaire, en dépit d'un développement très rapide depuis 5 ans, reste encore relativement marginale au niveau mondial, loin derrière l'énergie éolienne, la biomasse et surtout l'énergie hydraulique. Grâce à de récentes avancées techniques et à des ruptures technologiques en cours, l'énergie solaire est probablement celle des énergies propres et renouvelables qui possède la plus forte marge de progression pour les décennies à venir et le plus fort potentiel pour devenir la première source d'énergie de l'Humanité avant le milieu de ce siècle.  

En matière de panneaux solaires photovoltaïques, le taux de conversion de la lumière en électricité constitue un facteur-clé en matière de développement et de rentabilité. Ce seuil maximum vient de passer à 46 %, nouveau record mondial ! Ce taux a été atteint par une cellule solaire développée conjointement par le CEA-Leti, l'entreprise française Soitec et l'Institut Fraunhofer pour les Systèmes Energétiques Solaires (ISE) en Allemagne.  Contrairement aux panneaux photovoltaïques qui sont utilisés largement aujourd'hui, ces nouvelles cellules ne sont pas fabriquées en silicium mais utilisent d'autres semi-conducteurs, issus des matériaux dits « III-V »,parce qu'ils sont composés des éléments chimiques classés dans les 3e et 5e colonnes du tableau périodique de Mendeleïev.  Ces nouveaux capteurs solaires à très haut rendement sont constitués d'une superposition de plusieurs couches - ou "jonctions" - dont chacune réagit à la lumière dans une certaine longueur d'onde.

Autre avantage, ce nouveau type de cellule solaire peut être produit à l'aide d'une technologie parfaitement maîtrisée par l'industrie depuis 20 ans. Ces cellules «  III-V » peuvent donc être utilisées à très grande échelle dans les grandes centrales solaires situées dans les régions tropicales ou désertiques qui disposent d'un ensoleillement direct élevé.  En utilisation réelle, sur le terrain, le rendement sera toutefois légèrement inférieur mais devrait tout de même dépasser les 40 %. Un taux de conversion énergétique bien supérieur au taux moyen actuel de 25 % des dernières cellules au silicium. 

De son côté, le groupe nantais Armor a présenté il y a quelques semaines sa dernière innovation : un film photovoltaïque mince et organique (OPV), qui devrait permettre, à terme, de transformer de nombreuses surfaces, aujourd'hui inexploitées, en panneaux solaires producteurs d'électricité.  S'appuyant sur sa maîtrise de la chimie des encres et des technologies d'impression, Armor a développé, en partenariat avec Cambrios Technologies, un film organique photovoltaïque.

Très mince (400 grammes au mètre carré), il peut s'adapter et s'accrocher à presque n'importe quelle surface. Certes, ce film solaire a pour l'instant un rendement deux fois et demi plus faible que celui d'un panneau classique mais ce handicap est largement compensé par sa facilité de production et d'installation.  Avec ces films solaires souples, on peut en effet imaginer que chacun pourra, d'ici seulement quelques années, produire facilement et en permanence l'énergie électrique dont il a besoin pour les « petites » consommations, comme celles des terminaux et appareils électroniques par exemple.
En outre, contrairement aux panneaux actuels rigides en silicium, ces films souples n'utilisent pas de terres rares dont les gisements risquent d'être épuisés dans quelques années.  

Mais dans le domaine du solaire, d'autres avancées remarquables sont en cours dans le domaine des centrales solaires thermiques à concentration. Des chercheurs du MIT ont ainsi mis au point une « galette solaire » qui permet de générer de la vapeur à partir de la lumière du soleil. Ce sandwich est constitué de deux couches : d'une part, une couche isolante (insulating) en mousse de carbone, sur laquelle se trouve une autre couche composée de flocons de graphite si légers qu'ils flottent sur l'eau contenue dans le récipient qu'ils recouvrent. Lorsqu'un faisceau de lumière solaire concentrée touche la galette, le graphite s'échauffe, provoquant une pression qui va faire remonter l'eau par capillarité à travers les pores de la mousse de carbone. L'eau finit par se vaporiser dans la couche de graphite de sorte que la galette fonctionne comme une éponge qui, placée dans l'eau pendant une journée chaude et ensoleillée, peut continuellement absorber et évaporer du liquide. Par ailleurs, la couche de carbone sert aussi d'isolant, empêchant la chaleur de s'échapper de l'eau sous-jacente.  Ces recherches ont montré qu'avec un faisceau de lumière dont l'intensité était seulement 10 fois supérieure à celle d'une journée ensoleillée normale, il était possible d'atteindre un taux de conversion de 85 % de l'énergie solaire en vapeur !  

Il y a six mois, une autre équipe américaine, associant des chercheurs du MIT et de l'Université de Harvard, a, quant à elle, découvert un moyen de stocker l'énergie solaire sous forme chimique afin de la restituer en chaleur plus tard. Le principe repose sur l'utilisation d'une famille de molécules (les azobenzènes) qui, exposées à la lumière du soleil, absorbent l'énergie en modifiant leur configuration. En exploitant cette propriété chimique, il est possible d'inverser à la demande leur état par une légère stimulation afin de produire de la chaleur, ce qui permet de restituer de manière différée l'énergie et la chaleur captées, en chauffant par exemple un bâtiment la nuit… En permettant l'utilisation différée de l'énergie produite, cette technologie offre une nouvelle solution prometteuse au problème que constitue l'intermittence de l'énergie solaire. 

Autre avancée en matière de stockage de l'énergie : en mai dernier, la première centrale solaire équipée de la technologie de batterie en flux redox a été inaugurée dans la ville de Turlock en Californie. Développé par la société américaine Enervault, ce dispositif permet de stocker de l'énergie sur une période courte mais suffisante pour faire face de manière optimale aux pics de consommation d'électricité.  Cette technologie redox Fer-Chrome consiste à stocker des électrolytes (substance conductrice) dans deux réservoirs séparés au lieu d'être contenus à l'intérieur de la batterie. Les échanges d'électrons et de protons entre les réservoirs se font alors par l'intermédiaire de deux électrodes en carbone poreux, séparées par une membrane échangeuse d'ions. Le dispositif de circulation entre les deux réservoirs détermine la puissance de la batterie alors que le volume des réservoirs conditionne la capacité de stockage électrique.

notre-planete.info, http://www.notre-planete.info/actualites/4177-energie-solaire-evolution