Modélisation spatialement explicite et analyse des interactions entre projets de valorisation de biomasses pour favoriser une économie circulaire à l'échelle de l'île de La Réunion

Kleinpeter Vivien. 2023. Modélisation spatialement explicite et analyse des interactions entre projets de valorisation de biomasses pour favoriser une économie circulaire à l'échelle de l'île de La Réunion. Montpellier : Institut Agro Montpellier, 170 p. Thèse de doctorat : Sciences agronomiques : Institut agro Montpellier

Titre anglais : Spatially explicit modelling and analysis of interactions between different projects of organic material use to promote a circular economy at the scale of Reunion Island

Encadrement : Vayssières, Jonathan ; Wassenaar, Tom ; Lo Seen, Danny

Résumé : Le passage d'une économie linéaire à une économe circulaire peut apporter des solutions à des problématiques locales et globales sur le plan économique, social et environnemental. Plusieurs territoires voient aujourd'hui se multiplier la construction et la mise en place de scénarios dits de Symbioses Industrielles (SI), agissant sur la circularité des matières. Les SI sont définies en Ecologie Industrielle comme des projets de collaboration structurelle entre acteurs permettant d'accroître l'efficience matérielle globale de systèmes ou réseaux d'activités par le biais d'échanges entre ses composantes. L'étude des SI en recherche, qui utilise fortement la modélisation pour l'évaluation de scénarios, n'a à ce jour pas tenu compte à notre connaissance de la possibilité d'interactions entre plusieurs projets planifiés sur un même territoire au même moment. Dans cette thèse, nous questionnons l'implication d'une telle coexistence dans le temps et dans l'espace de plusieurs projets sur les effets attendus des acteurs prenant part à chaque projet de SI. Notre hypothèse de départ est que des interactions (positives ou négatives) sont possibles en particulier dans des systèmes agri-alimentaire-déchets. Nous avons testé notre hypothèse sur le territoire de La Réunion, au sein duquel plusieurs projets de SI impliquant la valorisation de nombreuses biomasses sont planifiés. Quatre d'entre eux ont été simulés au sein d'un modèle unique et intégré de simulation spatiale et dynamique construit spécifiquement dans le cadre de cette thèse. La différence entre les scénarios de chaque projet de SI simulés seuls et la simulation de plusieurs scénarios de coexistences ont permis de quantifier les interactions entre projets. Une analyse qualitative conjointe a été réalisée en vue de comprendre les mécanismes en jeu. La méthode comprend également une étude détaillée des flux et stocks de matières du système agri-alimentaire-déchets de La Réunion. Notre hypothèse a été validée et nos résultats ont montré des natures et des intensités diverses d'interaction entre projets de SI. Un seul projet de SI n'avait quasi pas d'interaction avec les trois autres. Les trois autres ont montré de fortes interactions entre eux, à la fois positives et négatives. Par analogie aux concepts développés en Ecologie des Communautés, nous avons identifié des interactions entre activités économiques de type mutualisme, commensalisme, neutralisme, parasitisme et compétition. Les simulations spatiales ont également montré des disparités spatiales au sein même du territoire. Nos résultats montrent l'importance de la prise en compte des interactions entre projets dans les processus d'élaboration de projets territoriaux d'économies davantage circulaires et dans les analyses multicritères qu'ils comportent. La mise en évidence de ces interactions et des mécanismes impliqués apporte un nouveau regard sur la conception de scénarios prospectifs, en particulier dans la recherche de compromis basés sur une réduction des impacts négatifs entre SI et/ou favorisant des synergies positives entre projets de SI.

Résumé (autre langue) : The transition from a linear to a circular economy can provide solutions to local and global economic, social and environmental problems. A number of regions are now seeing an increase in the construction and implementation of scenarios known as Industrial Symbioses (IS), acting on the circularity of materials. In Industrial Ecology, these IS are defined as projects involving structural collaboration between stakeholders to increase the overall material efficiency of systems or networks of activities through exchanges between their components. The study of IS in research, which makes extensive use of modelling to evaluate scenarios, has from our knowledge never taken into account the possibility of interactions between several projects planned in the same area at the same time. In this thesis, we question the implication of such a coexistence in time and space of several projects on the expected effects of the actors taking part in each IS project. Our initial hypothesis is that interactions (positive or negative) are possible, particularly in agri-food-waste systems. We tested our hypothesis in Reunion Island, where a number of IS projects involving the use of various biomasses are planned. Four of these were simulated within a single, integrated spatial and dynamic simulation model built specifically for this thesis. The difference between the scenarios of each IS project simulated alone and the simulation of several coexistence scenarios made it possible to quantify the interactions between projects. A joint qualitative analysis was carried out in order to understand the mechanisms at play. The method also includes a detailed study of flows and socks of material inflows and stocks in Réunion's agri-food-waste system. The method also includes a detailed study of material flows and stocks of the agri-food-waste system of Reunion Island. The method also includes a detailed study of material flows and stocks of the Reunion Island agri-food-waste system. Our hypothesis was validated and our results showed the varying nature and intensity of interaction between IS projects. Only one IS project had virtually no interaction with the other three. The other three showed strong interactions between them, both positive and negative. By analogy with the concepts developed in Community Ecology, we identified interactions between economic activities of the mutualism, commensalism, neutralism, parasitism and competition type. Spatial simulations also showed spatial disparities within the territory itself. Our results show the importance of taking into account the interactions between projects in the process of developing territorial projects for economies that are more circular and in the multi-criteria analyses that they involve. Highlighting these interactions and the mechanisms involved provides a new perspective on the design of prospective scenarios, particularly in the search for trade-offs based on reducing negative impacts between IS and/or favouring positive synergies between IS projects.

Mots-clés libres : Modelisation, Simulation spatiale, Symbiose industrielle, Economie circulaire, Agriculture, Élevage

Agences de financement hors UE : Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement, Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie

Auteurs et affiliations

• Kleinpeter Vivien, CIRAD-ES-UMR SELMET (REU)

Source : Cirad-Agritrop (https://agritrop.cirad.fr/613370/)

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