L'impact environnemental de la technologie

Expliquer avec vos propres mots ce qu'est le cycle de vie d'un produit et ordonner ses quatre phases : utilisation, extraction des matières premières, fin de vie et fabrication. Donner un exemple de ce qui se passe à chaque phase dans la vie d'un tee-shirt.

La figure montre l'anneau du cycle de vie d'un produit, mais l'une des phases est masquée.

Trouver quelle phase est masquée (que devient le produit quand nous cessons de l'utiliser) et décrire ce qui peut arriver à ses matériaux pendant cette phase : les deux issues possibles (décharge ou récupération) et pourquoi il est important que l'une plutôt que l'autre se produise.

La figure montre un schéma indicatif de la répartition de l'empreinte environnementale d'un téléphone portable entre les phases de son cycle de vie.

Interpréter le graphique : quelle phase pèse le plus dans l'empreinte d'un téléphone portable et pourquoi (mines et usine), ce que cela signifie pour nos décisions (qu'est-ce qui pollue le plus : changer de téléphone chaque année ou le recharger chaque jour) et quelle phase nous pouvons allonger nous-mêmes pour améliorer le total.

L'empreinte environnementale d'un produit, c'est tout ce qu'il « coûte » à la planète : matériaux, énergie, eau, transport et déchets. Expliquer cette idée avec la comparaison des traces de pas dans le sable (ce que nous laissons derrière nous même sans le voir) et nommer trois empreintes invisibles que laisse un simple crayon avant d'arriver dans votre main.

Un téléphone portable contient des dizaines de matériaux différents : des métaux comme le cuivre et l'or, des terres rares, des matières plastiques et du verre. Expliquer ce que signifie le fait que ces matériaux sont « extraits » (exploitation minière, énergie, lieux lointains) et pourquoi fabriquer un téléphone neuf coûte beaucoup plus à la planète que de l'utiliser pendant un an.

Suivre la trace mondiale d'un téléphone portable : minerais de plusieurs continents, usines de composants en Asie, assemblage, transport en bateau et en camion jusqu'à votre magasin. Expliquer pourquoi ce voyage fait aussi partie de son empreinte et ce qu'il a à voir avec le prix que vous payez (et avec ce que vous ne payez pas : les coûts environnementaux).

Une marque de vêtements commercialise un tee-shirt en coton pour seulement $5\ \text{€}$ avec le slogan : « Des prix bas pour renouveler votre style chaque mois sans coût pour l'environnement ».

Analyser la fiche technique de production suivante du vêtement :

• Culture : nécessite $2700\ \text{litres}$ d'eau et $150\ \text{g}$ de pesticides par tee-shirt.

• Teinture : rejette des eaux usées contenant des colorants toxiques non épurées dans le pays d'origine.

• Transport : parcourt $9500\ \text{km}$ en cargo et en camion depuis l'Asie du Sud-Est jusqu'en France.

• Durabilité : perd sa forme et se détériore après $5$ lavages.

1. a) Réfuter le slogan publicitaire en identifiant les « coûts cachés » (environnementaux et sociaux) qui ne sont pas reflétés dans le prix de vente de $5\ \text{€}$.
2. b) Si une personne achète $8$ tee-shirts de ce type par an alors qu'une autre en achète $2$ en coton biologique issu du commerce équitable (conçus pour durer $50$ lavages, à $20\ \text{€}$ pièce), comparer l'impact hydrique annuel (en supposant la même consommation d'eau de culture par tee-shirt) et la dépense totale des deux consommateurs.
3. c) Justifier deux mesures d'écoconception que la marque devrait appliquer au vêtement pour prolonger sa durée de vie et faciliter son recyclage à la fin de son cycle de vie.

Pendant la phase d'utilisation, l'impact ne s'arrête pas : les appareils consomment de l'électricité, de l'eau ou des consommables. Choisir trois appareils de votre maison et décrire ce que chacun consomme pendant son utilisation (et quels consommables cachés il comporte, comme les capsules de café ou les cartouches d'encre).

Les étiquettes énergie des appareils électroménagers classent leur efficacité avec des lettres et des couleurs. Expliquer quelles informations elles donnent (combien l'appareil consomme en fonctionnant) et comment les utiliser lors d'un achat : comparer deux lave-linge de prix proche mais de lettres différentes et expliquer lequel revient le moins cher au total après dix ans d'utilisation.

À la fin de sa vie, un jouet cassé peut finir à la poubelle ordinaire, à la déchèterie ou être réparé et hérité par votre cousin. Comparer ces trois fins : que deviennent ses matériaux dans chaque cas et laquelle des trois prolonge réellement la vie du produit ?

Comparer le cycle de vie d'une gourde en acier réutilisable à celui de $200$ petites bouteilles à usage unique par an : matériaux et énergie nécessaires à la fabrication de chacune, nombre d'utilisations de chacune et déchets qu'elles génèrent. À partir de quand la gourde réutilisable commence-t-elle à « gagner » ? Justifier la conclusion.

Un sac en tissu doit être fabriqué (plus de matière et d'énergie qu'un sac en plastique), mais il est utilisé des centaines de fois. Expliquer ce que signifie « amortir » l'impact de la fabrication grâce aux utilisations et calculer : si fabriquer le sac en tissu a un impact $20$ fois plus élevé que celui d'un sac en plastique, combien d'utilisations faut-il pour compenser ? Et que se passe-t-il si vous l'oubliez dans le placard ?

Réparer prolonge la durée de vie et évite de fabriquer un produit neuf. Décrire trois réparations simples qui prolongent la vie d'objets de votre maison (changer la batterie, recoudre un bouton, changer une roue de trottinette) et estimer combien d'années d'utilisation supplémentaires chacune permet par rapport au fait de jeter l'objet.

La consommation responsable commence avant l'achat. Rédiger cinq questions à se poser avant un achat (En ai-je besoin ? Combien de temps durera-t-il ? Peut-il se réparer ? D'où vient-il ? Que ferai-je de l'ancien ?) et les appliquer à un cas réel : changer d'écouteurs parce que « de nouveaux sont sortis ».

L'écoconception consiste à concevoir les produits en pensant dès le départ à leur impact : qu'ils durent, qu'ils se réparent, qu'ils se démontent et qu'ils se recyclent. Expliquer cette idée et donner deux décisions concrètes de conception écoconçue pour un cartable (matériaux, fermetures éclair remplaçables, couleurs et teintures…).

Évaluer un produit réel de votre maison selon des critères d'écoconception : matériaux (recyclés ou recyclables ?), réparabilité (peut-il se démonter ? existe-t-il des pièces détachées ?), emballage (nécessaire ? recyclable ?) et durabilité prévue. Attribuer une note justifiée pour chaque critère et proposer deux améliorations de conception qui l'augmenteraient.

Une marque de fast fashion confectionne un sweat-shirt avec $65\ \%$ de coton et $35\ \%$ de polyester (fibre synthétique issue du pétrole). Le vêtement coûte $12\ \text{€}$ et son design suit une micro-tendance conçue pour durer une seule saison.

1. a) Analyser le cycle de vie de ce vêtement : expliquer ce qui se passe pendant la phase d'utilisation lors des lavages domestiques avec les fibres synthétiques (microplastiques) et quel impact ils causent sur les écosystèmes aquatiques.
2. b) Du point de vue des matériaux, justifier pourquoi mélanger coton et polyester dans le même tissu réduit le coût de fabrication mais transforme le vêtement en un déchet techniquement presque impossible à recycler, contrairement à un vêtement monomatériau ($100\ \%$ coton ou $100\ \%$ polyester).
3. c) Proposer deux critères concrets d'écoconception qu'un fabricant textile devrait appliquer pour que les vêtements facilitent une véritable économie circulaire sans perdre en fonctionnalité.

L'obsolescence programmée consiste à concevoir un produit pour qu'il cesse de fonctionner avant l'heure (batteries qui ne se changent pas, pièces détachées introuvables). Expliquer cette idée avec un exemple connu et expliquer à qui elle profite et à qui elle nuit (utilisateurs, fabricants et planète).

L'obsolescence perçue ne casse pas le produit : elle nous fait sentir qu'il est démodé (la mode, le dernier modèle, la couleur de cette année). Expliquer la différence avec l'obsolescence programmée, donner un exemple de chacune et analyser quels mécanismes la publicité et les soldes utilisent pour alimenter l'obsolescence perçue.

Un fabricant de smartphones scelle la coque et colle la batterie avec un adhésif structurel, sans vendre de pièces détachées officielles au public. Face aux critiques, l'entreprise affirme : « C'est une décision technique indispensable pour rendre le téléphone submersible (résistance IP68) et obtenir une épaisseur inférieure à $8\ \text{mm}$ ».

1. a) Réfuter cet argument technique en analysant comment d'autres conceptions résolvent ce compromis (par exemple, l'utilisation de joints en caoutchouc étanches, de microvis et de bandes d'adhésif élastique qui s'enlèvent proprement).
2. b) Expliquer l'impact de cette décision de conception sur l'indice de réparabilité du produit et sur la production de déchets électroniques (DEEE) lorsque la batterie se dégrade après deux ans d'utilisation.
3. c) Dans le cadre du « droit à la réparation », concevoir une proposition de norme technique qui oblige les fabricants à garantir la réparabilité sans les contraindre à renoncer à la protection contre l'eau.

Analyser l'impact environnemental et économique de deux habitudes de consommation de téléphonie mobile sur une période de $10\ \text{ans}$ à partir de ces données moyennes :

• Fabriquer un smartphone neuf : génère $60\ \text{kg}$ de $\text{CO}_2$, produit $180\ \text{g}$ de déchet électronique lorsqu'on le jette et coûte $300\ \text{€}$.

• Remplacer la batterie dégradée par une batterie officielle : génère $3\ \text{kg}$ de $\text{CO}_2$, produit $35\ \text{g}$ de déchet de batterie et coûte $40\ \text{€}$ main-d'œuvre comprise.

• Utilisateur A : achète un téléphone neuf tous les $2\ \text{ans}$ (ne répare jamais).

• Utilisateur B : achète un téléphone neuf tous les $5\ \text{ans}$ et change la batterie à mi-vie (la $2,5$ année et la $7,5$ année).

1. a) Calculer pour chaque utilisateur, au bout de $10\ \text{ans}$, combien de téléphones il a consommés, la dépense économique totale, les kilogrammes de $\text{CO}_2$ cumulés et la masse totale de déchets générés.
2. b) Interpréter les résultats : quel pourcentage d'émissions de $\text{CO}_2$ et combien d'argent l'utilisateur B économise-t-il par rapport à l'utilisateur A ?
3. c) Justifier pourquoi de nombreux consommateurs agissent comme l'utilisateur A en identifiant au moins un obstacle technique du produit et un mécanisme d'obsolescence psychologique.

Dans votre établissement, des ordinateurs, des périphériques et de petits appareils électroménagers sont jetés chaque année parce qu'ils ne fonctionnent plus ou deviennent lents. Concevoir un plan technique pour l'établissement intitulé « Prolonge la vie de tes appareils » qui réponde aux points suivants :

1. a) Protocole de tri : décrire les étapes logiques que les élèves devraient suivre en salle de technologie pour diagnostiquer si un appareil qui ne s'allume pas a une panne simple et réparable (câbles, connexions, fusibles, saleté) avant de l'envoyer à la déchèterie, sachant que toutes les vérifications se font appareil débranché et sous la surveillance des professeurs.
2. b) Atelier de maintenance et de réutilisation : concevoir deux actions techniques concrètes applicables aux équipements mis au rebut (par exemple, installer des distributions légères de logiciels libres sur de vieux ordinateurs, remettre en état des connecteurs par soudure supervisée (avec lunettes de protection et extraction des fumées) ou créer une banque de pièces détachées).
3. c) Mesure de l'impact : définir une formule ou une méthode avec des données concrètes (nombre d'appareils récupérés, masse de DEEE évitée en kilogrammes ou économie estimée) pour démontrer en fin d'année à l'équipe de direction si le plan a réussi.

Un constructeur automobile annonce son nouveau modèle avec le message : « Zéro émission dès le premier kilomètre ». Vous disposez des données moyennes suivantes issues de son analyse du cycle de vie (ACV) :

• Fabrication du véhicule : la voiture à essence génère $6\ \text{t}$ de $\text{CO}_2$ ; la voiture électrique génère $10\ \text{t}$ de $\text{CO}_2$ (à cause de l'extraction et du traitement du lithium et du cobalt de sa batterie).

• Utilisation : la voiture à essence émet $130\ \text{g}$ de $\text{CO}_2$ par kilomètre parcouru. La voiture électrique consomme $16\ \text{kWh}$ tous les $100\ \text{km}$.

1. a) Si la voiture électrique est rechargée dans un pays dont le réseau électrique émet $0,25\ \text{kg}$ de $\text{CO}_2$ par $\text{kWh}$, calculer combien de grammes de $\text{CO}_2$ elle émet par kilomètre et à partir de quel kilométrage total elle compense l'impact initial de sa fabrication par rapport à la voiture à essence.
2. b) Que se passerait-il pour ce seuil si l'électricité provenait d'une centrale à charbon émettant $0,80\ \text{kg}$ de $\text{CO}_2$ par $\text{kWh}$ ? Effectuer le calcul et prévoir si la voiture électrique resterait plus écologique après avoir parcouru $100\,000\ \text{km}$.
3. c) À partir des résultats, réfuter l'affirmation du constructeur et justifier de quels facteurs dépend réellement la durabilité du véhicule électrique.

Une entreprise d'éclairage conçoit une ampoule à DEL dont les condensateurs tombent en panne après $2000\ \text{heures}$ d'utilisation, alors que les diodes peuvent émettre de la lumière pendant $25\,000\ \text{heures}$. L'entreprise affirme que l'installation de composants plus durables ferait passer le prix de l'ampoule de $1,50\ \text{€}$ à $2,30\ \text{€}$ et que « le consommateur préfère payer moins ».

1. a) Démontrer par un calcul quelle option est la plus rentable pour un utilisateur : acheter des ampoules à $1,50\ \text{€}$ qui durent $2000\ \text{heures}$ ou des ampoules à $2,30\ \text{€}$ qui durent $25\,000\ \text{heures}$ pour couvrir un total de $50\,000\ \text{heures}$ d'éclairage.
2. b) Justifier pourquoi il est si difficile de démontrer devant un tribunal que cette conception constitue un cas intentionnel d'obsolescence programmée et non une simple décision de réduction des coûts.
3. c) Concevoir une proposition de loi avec deux mesures techniques obligatoires (par exemple, un indice de réparabilité visible, des garanties proportionnelles à la durée de vie déclarée ou la disponibilité obligatoire de pièces détachées) qui empêchent ces pratiques sans qu'il soit nécessaire d'auditer en interne le circuit de chaque appareil.