Description du sujet de thèse

La comptabilité environnementale consiste à mesurer l'utilisation des ressources naturelles, la production de déchets et les coûts ou avantages environnementaux associés aux activités économiques. L'intégration de la comptabilité environnementale dans la prise de décision constitue un défi majeur pour la mise en place d'une économie circulaire. Ce projet prend ce défi au sérieux et applique des méthodes de comptabilité environnementale de pointe à une ressource critique dans la région de la métropole lilloise : l'eau.
Pour ce faire, il combine l'analyse dynamique des systèmes et les méthodes d'évaluation du cycle de vie, apportées par A. Estevez-Torres, et les approches du métabolisme urbain, apportées par M. Dumont, dans une approche pluridisciplinaire entre les sciences et technologies et les sciences sociales. Il applique ces méthodes à un territoire confronté à des problèmes croissants liés à l'eau : la métropole lilloise. Le projet a quatre objectifs : i) établir un bilan hydrique précis dans cette zone ; ii) quantifier l'eau virtuelle, c'est-à-dire l'eau échangée par le biais du commerce ; iii) estimer l'analyse du cycle de vie de la gestion de l'eau dans le territoire ; iv) analyser différents scénarios de production/consommation d'eau et établir un lien avec la frontière planétaire de l'eau. En comprenant mieux les utilisations et les quantités d'eau dans la métropole lilloise, ce projet fera progresser nos connaissances sur la gestion de l'eau, la relation entre les limites écologiques planétaires et régionales et fournira une évaluation politique fondée sur la science.

Le cadre des limites planétaires identifie les limites environnementales dans lesquelles l'humanité peut opérer en toute sécurité tout en maintenant la stabilité et la résilience de la Terre. Introduit en 2009, ce concept définit neuf seuils critiques qui régulent les systèmes dynamiques essentiels de la planète, tels que le climat, la biodiversité, les flux biogéochimiques et les ressources en eau (Rockström et al. 2009). Le dépassement de ces limites augmente le risque de déstabiliser le système terrestre, pouvant entraîner des changements environnementaux irréversibles.

Plusieurs limites ont déjà été franchies, y compris les quatre mentionnées ci-dessus et en particulier l'eau (Richardson et al. 2023). Cependant, bien que le cadre des limites planétaires offre une perspective globale sur les limites environnementales de la Terre, la traduction de ces limites en stratégies opérationnelles nécessite de les adapter à l'échelle régionale (Häyhä et al. 2016). La régionalisation des limites planétaires implique d'adapter le cadre à des contextes géographiques, écologiques et socio-économiques spécifiques, en reconnaissant que les défis environnementaux et la disponibilité des ressources varient considérablement à travers le monde.

Dans ce projet, nous nous concentrerons sur la limite planétaire des ressources en eau et nous utiliserons des méthodes pour la quantifier à l'échelle d'une région particulière : la métropole de Lille. Pour ce faire, nous combinerons trois approches : le métabolisme urbain, l'empreinte eau et l'analyse du cycle de vie.

Le métabolisme urbain examine les flux, l'utilisation et la transformation des ressources au sein des environnements urbains (Kennedy et al. 2015). Il traite les villes comme des systèmes dynamiques où l'eau est une ressource vitale, circulant à travers des processus naturels et artificiels, y compris l'approvisionnement, la consommation, le traitement et le rejet. En se concentrant sur l'eau, le métabolisme urbain de l'eau analyse les entrées, sorties et stockages directs d'eau, et fournit des informations sur l'efficacité des ressources, la génération de déchets et les impacts environnementaux (Renouf et Kenway 2017). Il aide à identifier les inefficacités, telles que les pertes dans la distribution ou la pollution, et soutient les stratégies de gestion durable de l'eau. À mesure que l'urbanisation s'intensifie, comprendre le métabolisme urbain de l'eau est essentiel pour concevoir des villes résilientes et sûres en eau qui équilibrent les besoins écologiques et sociétaux. Notre étude prendra comme point de départ notre récent travail sur le métabolisme urbain de la métropole de Lille (Barles et Dumont 2021), en mettant un accent spécifique sur la ressource en eau.

Dans les villes australiennes, (Kenway, Gregory, et McMahon 2011) ont observé que des volumes significatifs de précipitations, d'eaux pluviales et d'eaux usées —équivalents à 265 %, 61 % et 75 % de la demande en eau potable, respectivement— traversent les zones urbaines sans être utilisés, soulignant le sous-usage de ces ressources en eau accessibles. (Thériault et Laroche 2009) ont réalisé une analyse du bilan hydrique d'une ville canadienne, ce qui leur a permis d'identifier les futurs défis potentiels en matière de sécurité de l'eau. Plus récemment, (Renouf et al. 2018) ont utilisé le métabolisme urbain de l'eau pour évaluer la performance des interventions sensibles à l'eau, telles que le dessalement, la réutilisation des eaux usées et la récupération des eaux de pluie.

Le métabolisme urbain fournit une estimation des usages directs de l'eau, c'est-à-dire l'eau produite et consommée localement. Cependant, dans les temps critiques de l'épuisement des ressources et du changement climatique à venir, l'évaluation de la sécurité régionale de l'eau nécessite une approche intégrale qui tienne compte à la fois de la consommation indirecte d'eau et de l'impact des installations de gestion directe de l'eau sur l'épuisement des ressources globales et locales, c'est-à-dire sur d'autres ressources que l'eau. La consommation indirecte d'eau peut être estimée en utilisant soit l'empreinte eau (Hoff et al. 2014), soit des méthodes d'analyse entrées-sorties environnementales (Lenzen 2009). Enfin, l'analyse du cycle de vie (ACV) des installations de gestion de l'eau quantifie les ressources naturelles et les impacts (Corominas et al. 2020) de la production et du traitement de l'eau. Ici, nous appliquerons notre expertise en ACV (Estevez-Torres et al. 2024 ; De Paepe et al. 2024) à l'évaluation de la gestion de l'eau dans la métropole de Lille.

Ces méthodes complémentaires, le métabolisme urbain, l'empreinte eau et l'analyse du cycle de vie, ont récemment été appliquées au contexte de la gestion de l'eau dans les villes (Renouf et Kenway 2017). Cependant, à notre connaissance, elles n'ont pas été combinées pour analyser la dépendance intégrale à l'eau pour une ville donnée. Ici, nous explorerons cette approche avec deux objectifs : i) fournir une évaluation intégrale de l'eau pour les décideurs locaux et ii) relier la consommation locale d'eau à la limite planétaire des ressources en eau.

Contexte de travail

Le travail s'effectuera entre le laboratoire LASIRE, à l'interface chimie-environnement, et le laboratoire TVES de géographie/urbanisme, à l'Université de Lille. Le/la candidate effectuera ses travaux au sein de l'équipe Physico-chimie de l'environnement du Lasire, comprenant des chimistes de l'eau et de l'atmosphère et des écologues. La thèse sera co-encadrée par André Estevez-Torres (Directeur de recherche en chimie/sciences de la soutenabilité) et Marc Dumont (Professeur d'Urbanisme.

Le travail consistera essentiellement à de l'analyse de données publiques et sera effectué avec un ordinateur. Des connaissances solides en analyse de données, programmation python ou R, utilisation de bases de données, statistique sont nécessaires. Des connaissances sur le cycle de l'eau seront bienvenues. La candidate ou le candidat aura un goût pour les problèmes écologiques. Une formation d'ingénieur ou en sciences de l'environnement est attendue avec un goût pour l'interdisciplinarité (co-encadrement sciences de l'environnement/urbanisme). Le travail pourra être complémenté par du travail de terrain avec des entretiens avec les acteur de l'eau ou des analyses d'eau, selon le profil du/de la candidat/e.

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.

Contraintes et risques

Travail sur ordinateur