Le système alimentation/excrétion des territoires urbains : régimes et transitions socio-écologiques.

Doctoral thesis French OPEN
Esculier , Fabien (2018)
  • Publisher: HAL CCSD
  • Subject: [ SDE ] Environmental Sciences | séparation à la source | urine | transition. | biogeochemical cycles | métabolisme urbain | systèmes socio-écologiques | source separation | [ SDE.ES ] Environmental Sciences/Environmental and Society | cycles biogéochimiques | socioecological systems | urban metabolism | [ SPI ] Engineering Sciences [physics] | [ SDE.MCG ] Environmental Sciences/Global Changes

Nutrition and excretion are fundamental physiological needs for all human beings. Analysis of their materiality, from the cellular scale up to the great planetary-scale biogeochemical cycles, shows that nutrition and excretion form a system. The focus of our study is the sustainability of the nutrition/excretion systems of urban areas, which we have sought to assess by analysing substance flows.The most relevant of these substances seems to be nitrogen, so by assessing urban nitrogen flows we can characterise the different possible socioecological regimes and their sustainability. We identify a wide diversity of nutrition/excretion systems depending on the places and eras considered. We propose to distinguish them in terms of their circularity, in other words by the rate at which nitrogen from excreta returns to agricultural land.Using the Paris urban area as our case study, we show that its nutrition/excretion system became increasingly circular in the 19th century, reaching maximum circularity right at the start of the 20th century, before becoming steadily more linear in the course of the 20th century. In these early years of the 21st century, the nutrition/excretion system of the Paris urban area is essentially linear, and still generates significant pollution at both local and global scales. Its environmental footprint is exacerbated by a diet that is very protein rich, mostly animal in origin, and by the non-consumption of a significant proportion of the food produced. All these factors make it unsustainable. These characteristics are found throughout the Western world and raise questions about the possibility of a socioecological transition to sustainable systems of nutrition and excretion. Since the 1990s, initially in Sweden, followed by Nordic and German-speaking Europe, awareness has been growing of the role of urine. Urine is responsible for three-quarters of urban nitrogenous excretions and is a safe substance: following a period of storage, it can be used as agricultural fertiliser. This new awareness has been followed by extensive experimentation and research on urine source separation. We show that this is currently the only method in the Western world to have accomplished a return to circular systems of nutrition/excretion.Urine source separation can be done in multiple ways, depending on circumstances, and conditions in France are favourable to its development, despite the sociotechnical lock-in to mixed sewage management systems. In a forward-looking scenario, we therefore explore the possibility that the Paris urban area could return to, and within a few decades even surpass, the heights of circularity that it attained during the Belle Époque. In that case, alongside a socioecological transition in the other systems – water, energy, transport – the people of this territory could establish a sustainable regime for their system of nutrition/excretion. This thesis is part of the OCAPI research and action programme (www.leesu.fr/OCAPI).; L’alimentation et l’excrétion constituent deux besoins physiologiques fondamentaux de tout être humain. L’analyse de leur matérialité, depuis l’échelle cellulaire jusqu’à celle des grands cycles biogéochimiques planétaires, montre que l’alimentation et l’excrétion font système. Nous avons centré notre étude sur les systèmes alimentation/excrétion dans les territoires urbains et avons cherché à évaluer leur soutenabilité par des analyses de flux de substances. À cet effet, l’azote apparaît comme la substance la plus pertinente. L’évaluation des flux d’azote urbains nous permet ainsi de caractériser les divers régimes socio-écologiques possibles et leur soutenabilité. Nous mettons en évidence une grande diversité de systèmes alimentation/excrétion selon les lieux et les époques considérés. Nous proposons de les distinguer selon leur circularité, c’est-à-dire par le taux de retour sur des sols agricoles de l’azote des excrétats. En prenant l’agglomération parisienne comme cas d’étude, nous montrons que son système alimentation/excrétion a été de plus en plus circulaire au cours du XIXe siècle, jusqu’à un maximum de circularité au tout début du XXe siècle, avant qu’il ne se linéarise progressivement au cours du XXe siècle. En ce début de XXIe siècle, le système alimentation/excrétion de l’agglomération parisienne est essentiellement linéaire et encore relativement polluant aux échelles locales et globales. Son empreinte environnementale est exacerbée par un régime alimentaire très riche en protéines, majoritairement d’origine animale, et la non-consommation d’une part importante de la nourriture produite. Il n’apparaît donc pas soutenable. En outre, ces caractéristiques se retrouvent dans l’ensemble du monde occidental et interpellent sur la possibilité d’une transition socio-écologique vers des systèmes alimentation/excrétion soutenables. Or, depuis les années quatre-vingt-dix, une prise de conscience relative à l’urine a réémergé, principalement en Suède puis dans l’Europe scandinave et germanique. L’urine contient en effet les trois quarts des excrétions azotées urbaines et elle est salubre : après un simple stockage, elle peut être utilisée comme engrais agricole. Cette prise de conscience s’est traduite par de nombreuses réalisations et recherches autour de la séparation à la source des urines. Nous montrons que ce dispositif est actuellement le seul, dans le monde occidental, à avoir permis de nouveau la mise en œuvre de systèmes alimentation/excrétion circulaires. Pouvant être déclinée sous de multiples formes en fonction des contextes, la séparation à la source des urines bénéficie de conditions favorables à son développement, en dépit du verrouillage socio-technique autour du tout-à-l’égout. Dans un scénario prospectif, nous explorons ainsi la possibilité pour l’agglomération parisienne de retrouver, et même de dépasser en quelques décennies, l’extremum de circularité qu’elle avait connu à la Belle Époque. Les acteurs de ce territoire pourraient alors parvenir, en cohérence avec une transition socio-écologique des autres systèmes énergie, eau et transport, à un régime soutenable de leur système alimentation/excrétion.Cette thèse fait partie du programme de recherche et action OCAPI (www.leesu.fr/OCAPI)
  • References (1)

    Le contexte favorable parisien aujourd'hui ............................................................. 390 5.2.1.

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