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Faits scientifiques sur l'économie circulaire dans l'UE et dans le monde: quoi, où, qui et comment ?

3. Quelles sont les contraintes et limites physico-chimiques à la production et à l’usage de produits et de services ?

    Selon les principes ou « lois » de la thermodynamique5 , dans un système fermé qui n’échange ni énergie, ni matière avec l’extérieur, l’énergie se conserve (première loi). Au sein d’un tel système, toute transformation de matière ou d’énergie s’accompagne de la dissipation irréversible, que l’on nomme entropie, d’une forme dispersée et désordonnée d’énergie, la chaleur (2ème loi). Dans ce contexte, la Terre est un système non pas fermé, mais clos, c'est-à-dire un système qui échange de l'énergie (l’énergie solaire en l’occurrence) mais pas de matière avec son environnement.

    Dans un tel système, des structures peuvent spontanément apparaître et s’organiser, structures dites « dissipatives » qui sont des machines thermiques naturelles qui vont maximiser localement leur production d’entropie (dissipation de l’énergie qui les traverse ou s’y accumule sous forme de chaleur). Ce processus localisé « d’auto-organisation » se traduisant par un faible taux d’entropie interne.

    Le maintien de leur existence est donc lié à celui de(s) flux d’énergie qui les « nourrit »6. L’exemple le plus simple est celui du cyclone, structure qui, au-delà d’un seuil critique, s’organise localement et dissipe vers l’atmosphère la chaleur accumulée par l’océan. Les (éco)systèmes biologiques n’en sont que des formes plus sophistiquées7.

    Mais les contraintes de la seconde loi de la thermodynamique, celle de l’entropie, font que le maintien de telles structures organisées requiert un apport continu d’énergie et de matière. Ce qui impose à un système clos comme la Terre qui n’échange pas de matière avec l’extérieur, le recyclage de celle-ci (l’eau dans le cas du cyclone, l’eau le CO2 et les minéraux dans le cas des végétaux). Au sein des boucles évoquées précédemment et caractérisant le fonctionnement les (éco)systèmes, le recyclage des matières est parfois comparé au rassemblement des perles d'un collier cassé éparpillées sur le sol : en quantité limitée et non renouvelables leur perte peut mener à l’épuisement des ressources indispensables au maintien du système dissipatif organisé.

    Pour éviter un bilan entropique global négatif, il y a donc absolue nécessité de l’optimiser en réduisant, réutilisant et en recyclant (les 3 «R») dans une économie circulaire les produits et les services que nous utilisons et donc conservant les ressources naturelles non renouvelables qui y sont associés. Cela implique alors d’intégrer quantitativement dans le calcul de la valeur globale d’un produit ou d’un service l’ensemble de ses impacts ou «externalités» environnementales : matérielles et énergétiques, sociétales et économiques.

    5 voir par exemple : https://fr.wikipedia.org/wiki/Thermodynamique 
    6 Axel Kleidon - Thermodynamic Foundations of the Earth System
     https://thermodynamicearth.files.wordpress.com/2015/09/book_chap1.pdf
    7 Voir une courte vidéo d’animation sur le sujet : Le principe d’émergence
    https://www.youtube.com/watch?v=3wDLbwaOpck 


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