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Evaluation et représentation des

enjeux environnementaux dans une perspective de transitions

écologique et énergétique

Habilitation à Diriger des Recherches

Présentée

le 24 avril 2015

A l'Ecole des Mines de Saint-Etienne

Et à l'Université Jean Monnet de Saint-Etienne Par

Natacha Gondran

DISCIPLINE

: Sciences et Génie de l'Environnement

Membres du jury

Rapporteurs : Agnès JULLIEN

Directeur de Recherche, IFSTTAR,

Bouguenais

Jean-Pierre NICOLAS Chargé de Recherche, LET - ENTPE, Vaulx-en-Velin Patrick ROUSSEAUX Professeur, Université de Poitiers, Poitiers Examinateurs Bernard BOURGES Professeur, Mines Nantes Christian BRODHAG Directeur de Recherche, EMSE, Saint-Etienne Directeur de recherche : Didier GRAILLOT Directeur de Recherche, EMSE, Saint-Etienne Invité : Olivier FREROT Vice-Recteur de l'Université Catholique de Lyon 1

Somewhere over the rainbow

Way up high

And the dreams that you dreamed of

Once in a lullaby

Oh somewhere over the rainbow

Bluebirds fly

And the dreams that you dreamed of

Dreams really do come true"

E.Y. Harburg, Over the Rainbow 1939

Repris par Israel Kamakawiwo'ole (1993)

3

Résumé

De nombreux articles scientifiques alertent sur les risques de conséquences irréversibles et de

changements environnementaux brutaux provoqués par l'atteinte des limites planétaires pour

différents processus naturels du système Terre. Ces constats appellent à des changements, à court et

moyen termes, de nos comportements et modes de vie afin de limiter nos pressions sur

l'environnement. Dans ce contexte global, nous considérons l'évaluation environnementale comme un

moyen de construire de nouvelles représentations de l'environnement afin d'amener les acteurs à

mieux prendre en compte les enjeux écologiques à différentes échelles. A cette fin, nous souhaitons

développer des outils d'évaluation qui ne reposent pas sur le postulat de substituabilité entre capital

naturel et capital humain.

Nos travaux de recherche

se positionnent à l'interface entre les outils d'évaluation de niveau " macro »

et ceux au niveau " micro » de chaque organisation. Ils s'appuient sur des approches de comptabilité

environnementale basées sur les consommations des systèmes étudiés (et non sur leurs seules

émissions directes). Positionnés dans une logique de recherche intervention, ils ont pour objectif de

proposer, aux acteurs impliqués, un élargissement de leurs critères de décision afin de les amener à

prendre conscience et à identifier les impacts de leurs activités sur l'environnement et les aider à les optimiser. Afin de répondre aux besoins de leurs utilisateurs, les outils de comptabilité

environnementale développés s'appuient sur différentes méthodologies : analyses de risques,

évaluation qualitative à base d'indicateurs, méthodologies d'analy se multicritère, analyse de cycle de vie et empreinte écologique.

La problématique de l'évaluation implique la recherche d'un double équilibre à trouver, d'une part,

entre approche normative versus approche évaluative et d'autre part entre précision et exhaustivité

scientifique versus l'expression de résultats simples souhaités par les usagers des outils proposés. Elle

requiert également une approche interdisciplinaire, basée sur la recherche-intervention, que nous

discuterons en décrivant quelques principes que nous essayons de suivre pour guider nos méthodologies de recherches.

Nos perspectives de recherche s'inscrivent dans une volonté de proposer aux acteurs impliqués des

outils de comptabilité environnementale visant à guider les transitions écologiques et énergétiques.

Ces perspectives se structurent autour de trois axes de recherche complémentaires et un axe transverse de réflexion. Notre premier axe vise à appliquer des méthodes de comptabilité environnementale à d'autres systèmes complexes que ceux étudiés jusqu'alors. Le deuxième axe a pour objectif d'améliorer les outils d'évaluation existant dans une perspective d'aide à la décision. Notre troisième axe de recherche propose une réflexion amont sur le choix de nouveaux indicateurs qui semblent nécessaires dans une perspective de transition, tant par la forme que par le fond du choix des indicateurs. Enfin, nous ouvrons des pistes de réflexion transverses en nous interrogeant sur le lien entre le temps, la vitesse, l'accélération et la durabilité. Mots clés : Evaluation environnementale, pressions sur l'environnement, empreinte écologique, interdisciplinarité, durabilité Evaluation and representation of environmental issues with the aim of ecological and energy transition

Abstract

According to several recent scientific articles, some planetary boundaries have already been overstepped and crossing certain biophysical thresholds could have disastrous consequences for humanity. This risk appeals to important changes, at short and longer terms, within our ways of behaving and living. In this global context, environmental assessment is considered as a way of constructing new representations of environmental issues to make people consider ecological issues. With this in mind, we endeavor to develop environmental assessment tools that do not rely on the substitutability assumption between natural and man-made capital. Our research projects are situated at the interface between macro-environmental assessment tools (at the scale of Nations) and the micro -level of the organization. The environmental accounting methods that are developed use consumption-based approaches. Thus, they do not only consider direct emissions of the system under study but also its indirect impacts. Based on intervention research approach, they aim to help decision -makers to increase their decision criteria in order to make them

aware and identify the environmental impacts of their activity in view to optimize them. To answer to

the needs of their users, the accounting methods that are developed rely on various methodologies: risk analysis, qualitative indicators -based assessment, multi-criteria analysis, life cycle assessment and ecological footprint. Environmental assessment implies to search for a double equilibrium between, on one hand, normative versus constructive approach, and on the other hand, between scientific precision and completeness versus simplicity of resul ts that is expected by the potential users. It also involves an interdisciplinary approach, based on intervention research, which will be discussed to present some "tricks of the trade" that guide our research methodology. Our research perspectives endeavor to propose environmental accounting methods to help decision makers with the aim of ecological and energy transitions. These perspectives are structured around three axes: The first research axis aims at applying environmental accounting methods to new complex systems The second axis aims at improving existing environmental assessment tools in view of a better reflection and decision aid. The third research axis proposes an upstream reflection about the choice of new indicators that appear necessary with the aim of transition. The originality of these indicators could rely as well as within their definition than their presentation. At least, some transversal tracks of reflection are opened to question the relationships between time, speed, acceleration and sustainability. Keywords: environmental assessment, environmental pressures, ecological footprint, interdisciplinarity 5

Sommaire

Liste des figures .................................................................................................................................... 8

Liste des tableaux ............................................................................................................................... 10

Liste des abréviations ......................................................................................................................... 11

Remerciements .................................................................................................................................... 13

Curriculum vitae ................................................................................................................................ 15

Prologue : Un chemin de rencontres ................................................................................................ 17

1.

Introduction : évaluation et représentation des enjeux environnementaux ...................... 27

2.

Des enjeux environnementaux planétaires et locaux ............................................................ 33

2.1 Diffusion et mobilisation des connaissances sur les enjeux environnementaux ....... 43

2.1.1 La notion d'acteur ....................................................................................................... 43

2.1.2 Données, informations, communication et rationalités ........................................ 45

2.1.3 De l'information à la connaissance .......................................................................... 47

2.1.4 Le cadre conceptuel K* .............................................................................................. 50

2.2 L'évaluation environnementale stratégique : des impacts aux enjeux ....................... 58 2.3 La comptabilité environnementale pour représenter les enjeux environnementaux 68

2.3.1 Des questions de valeurs... ....................................................................................... 76

2.3.2 L'évaluation environnementale induit de nouvelles représentations de

l'environnement .......................................................................................................................... 82

2.3.3 Au coeur des débats entre écologie et économie : l'épineuse question de la

substituabilité .............................................................................................................................. 84

2.4

Les outils d'évaluation monétaire de l'environnement ................................................ 91

2. 5 Synthèse du chapitre sur les enjeux environnementaux planétaires et locaux ......... 94 3.

Evaluer la durabilité, ou non-durabilité, écologique : une démarche interdisciplinaire qui

s'affirme ............................................................................................................................................... 97

3.1 Un positionnement particulier : des travaux interdisciplinaires basés sur la

recherche-intervention ................................................................................................................... 97

3.2 Les méthodologies de comptabilité environnementale : des outils de représentation des

enjeux environnementaux .................................................................................................... 101

3.2.1 Le choix d'une approche de comptabilité environnementale basée sur les

consommations ......................................................................................................................... 102

3.2.2 Un élargissement des champs de la comptabilité environnementale à partir

d'approches multicritères ou basées sur les flux biophysiques ......................................... 106

3.2.3 Les outils de comptabilité environnementale à base d'indicateurs ................... 107

3.2.4 Les outils de comptabilité environnementale basés sur les méthodes d'analyses

de risques ................................................................................................................................... 109

3.2.5 Les outils d'évaluation qualitative à base d'indicateurs ..................................... 114

3.2.6 Un focus spécifique sur les questions énergétiques ............................................ 125

3.2.7 Les méthodes quantitatives de représentation d'indicateurs............................. 128

3.2.8 L'empreinte écologique ........................................................................................... 140

3.2.9 Récapitulatif sur les méthodes d'évaluation développées dans le cadre des

thèses co-encadrées .................................................................................................................. 153

3.3

Les limites de la recherche sur l'évaluation environnementale ................................. 157

3.3.1 Un équilibre à trouver entre approche normative et approche évaluative, voire

constructiviste ........................................................................................................................... 157

3.3.2 Dilemme de la précision scientifique versus la simplification souhaitée par les

décideurs .................................................................................................................................... 159

3.3.3 Les limites de l'évaluation environnementale ...................................................... 161

3.4 Evaluation environnementale : des enjeux qui viennent interroger l'approche

disciplinaire traditionnelle .......................................................................................................... 165

3.4.1 Une communauté académique qui se crée ........................................................... 165

3.4.2 L'interdisciplinarité nécessite de la discipline ...................................................... 168

3.5

Synthèse du chapitre présentant les travaux de recherches réalisés ......................... 180

4. Perspectives de recherche : pour une comptabilité environnementale visant à guider les

transitions .......................................................................................................................................... 183

4.1 Premier axe de recherche : Application des méthodes de comptabilité

environnementale à des systèmes complexes .......................................................................... 188

4.2 Deuxième axe de recherche : vers une amélioration des outils d'évaluation existant

dans une perspective d'aide à la réflexion voire à la décision ............................................... 193

4.2.1 Quelle cohérence des différentes méthodologies d'évaluation des pressions

environnementales, selon les différents niveaux ? .............................................................. 193

4.2.2 Estimer l'incertitude en vue de l'utilisation des outils d'évaluation pour l'aide à

la décision .................................................................................................................................. 202

4.3 Troisième axe de recherche : vers de nouveaux indicateurs dans une perspective de

transition ........................................................................................................................................ 208

4.3.1 Modifier les représentations par des outils pédagogiques adaptés aux

différents publics ...................................................................................................................... 208

4.3.2 Réflexion et propositions d'indicateurs susceptibles de faire l'objet de seuil de

durabilité .................................................................................................................................... 212

4.4

Axe de réflexion transverse : la vitesse est-elle durable ? ........................................... 217

4.5 Synthèse de nos perspectives de recherche pour une comptabilité environnementale

visant à guider les transitions ..................................................................................................... 223

5.

Ouverture .................................................................................................................................. 225

7

6. Bibliographie ............................................................................................................................. 230

ANNEXE 1.

CV Détaillé .................................................................................................................. 250

Directions de recherches .............................................................................................................. 250

Co-encadrement de thèses en cours : ..................................................................................... 250

Co-encadrement de thèses soutenues .................................................................................... 250

Participations à des jurys de thèses non co-encadrées ........................................................ 253

Direction de mémoires de master recherche ........................................................................ 254

Publications ................................................................................................................................... 259

Articles dans des revues à comité de lecture ........................................................................ 259

Contributions (orales ou affichées) à des congrès ayant donné lieu à des actes ............. 261 Ouvrages et contributions à des ouvrages collectifs ........................................................... 263

Textes de vulgarisation ou de valorisation ........................................................................... 264

Mémoires ayant permis de soutenir des diplômes .............................................................. 265

Rapports de fin de contrat.

...................................................................................................... 266

Dépôt de brevets ou référencements IDDN auprès de l'Agence de Protection des

Programmes .............................................................................................................................. 267

Autres faits marquants ................................................................................................................ 267

Invitations à donner des conférences et à participer à des congrès et émissions

scientifiques de radios nationales........................................................................................... 267

Organisations de congrès nationaux et

internationaux, ..................................................... 268

Evaluation d'articles pour des revues internationales ........................................................ 268

Prix .............................................................................................................................................. 269

Séjours à l'étranger ................................................................................................................... 269

Diffusion des connaissances scientifiques vers le grand public et les décideurs ............ 270

Missions d'expertise ................................................................................................................. 270

De nombreuses conférences " Grand public » ..................................................................... 271

Formation ...................................................................................................................................... 271

ANNEXE 2.

Références de 5 publications essentielles ................................................................ 274

Liste des figures

Figure 2. La notion de pic du pétrole (Wingert 2005) .................................................................... 38

Figure 3. Tableau de bord environnemental 2012, présentant les progrès réalisés sur les principaux enjeux environnementaux (United Nations Environment Programme (UNEP)

2012a) .................................................................................................................................................... 41

Figure 4. Processus cognitif et décisionnel (traduit de (Van Gigch 1987)) ................................. 45

Figure 5. Le schéma de la communication inspiré de (André 1999) ........................................... 46

Figure 6. Transferts de connaissances explicites et tacites (d'après (Nonaka, Toyama & Konno

2000)) .................................................................................................................................................... 48

Figure 7. Représentation du transfert de connaissances (traduit de (Shaxson, Bielak & et al.

2012.)) ................................................................................................................................................... 50

Figure 8. Représentation de l'échange de connaissances (traduit de (Shaxson, Bielak & et al.

2012.)) ................................................................................................................................................... 51

Figure 9. Représentation du courtage de connaissances (traduit de (Shaxson, Bielak & et al.

2012.)) ................................................................................................................................................... 52

Figure 10. Le spectre K* (traduit de (Shaxson, Bielak & et al. 2012.)) ......................................... 53

Figure 11. Positionnement de K* dans le modèle linéaire de transfert de technologies (traduit

de (Shaxson, Bielak & et al. 2012.)) ................................................................................................... 54

Figure 12. Représentation de K* comme englobant l'ensemble du jeu d'acteurs (traduit de

(Shaxson, Bielak & et al. 2012.) ......................................................................................................... 55

Figure 13. Typologie des impacts intermédiaires et dommages selon IMPACT 2002 +

(d'après (Humbert et al. 2012) .......................................................................................................... 66

Figure 14. Modèle Pression Etat Réponse proposé par (OCDE 1993) ......................................... 71

Figure 15. Le cadre d'évaluation DPSIR, traduit de (Kristensen 2004) ...................................... 71

Figure 16. Cadre conceptuel des interactions entre services d'origine écosystémique et le

Bien-être de l'Homme (traduit de (Millennium Ecosystem Assessment 2005) ) ....................... 74

Figure 17. Essai de typologie des approches du développement durable : échelle de

perception (Boutaud 2005) ................................................................................................................ 77

Figure 18. Exemple de typologie des outils d'évaluation de la durabilité (d'après une

synthèse de (Gasparatos, Scolobig 2012)) et (Le Pochat et al. 2013)) ........................................... 79

Figure 19. Représentation de la pensée sociale selon M.L. Rouquette (cité par (Rateau, Ernst

Vintila & delouvée 2012)) .................................................................................................................. 82

Figure 20. Représentation des différents impacts, directs et indirects, d'une organisation .. 104

Figure 21. Avancement des

travaux de mise à 2*2 voies de la RN7-RN82 dans la Loire,quotesdbs_dbs14.pdfusesText_20

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