Régionalisation des limites planétaires : le cas de la ressource en eau

L’UMR 8516, LAboratoire de Spectroscopie pour les Interactions, la Réactivité et l’Environnement (LASIRE) est une unité mixte de recherche dont les établissements tutelles sont le CNRS et l’Université de Lille. Le laboratoire est rattaché principalement à l’INstitut de Chimie et secondairement à l’INstitut Écologie et Environnement du CNRS. ll est rattaché à L’Institut de Recherche Pluridisciplinaires en Sciences de l’Environnement (IREPSE) qui est une structure fédérative de l’Université de Lille (FED 4129) pour ses activités pluridisciplinaires autour des thématiques environnementales. Le stage se déroule au sein de l'équipe Phyisco-chimie de l'environnement.

Contexte Les limites planétaires1 sont un cadre conceptuel émergé en 2009 et inspiré de la narrative des limites.2 On en distingue neuf, associées à des pressions environnementales (pollutions ou ressources), et dont le franchissement entraînerait un changement de régime du système Terre qui mettrait en danger son habitabilité pour les humains. Les limites planétaires peuvent être classées en deux groupes3 : homogènes et hétérogènes. Les homogènes sont indépendantes de l’endroit où les pressions environnementales s’exercent (car ces pressions sont « bien mélangées » à l’échelle de la planète). Cela concerne quatre limites : changement climatique, acidification des océans, déplétion de l’ozone et entités nouvelles. Les limites hétérogènes sont la conséquence de l’agrégation au niveau global de pressions exercées localement (et qui ne sont donc pas « bien mélangées »). Elles sont au nombre de cinq : intégrité de la biodiversité, flux biogéochimiques (azote et phosphore), changement d’usage des terres, usage de l’eau et aérosols. Parmi les neuf limites, seulement trois n’ont pas été dépassées : acidification des océans, déplétion de l’ozone et aérosols.4

Le travail de ce stage s’intéressera à la déclinaison régionale5 des limites planétaires hétérogènes et plus particulièrement à la limite d’usage de l’eau. Cette régionalisation est intéressante à double titre, car c’est à l’échelle régionale (UE, pays, région) que les politiques publiques de l’eau sont mises en place et qu’on peut donc agir pour limiter la contribution régionale à cette limite. Mais également car la limite eau est très liée au bassin versant d’une région donnée. Nous prendrons comme échelle la Métropole européenne de Lille (MEL), qui a la compétence eau potable et assainissement des eaux usées à l’échelle d’une métropole d’un million d’habitants et 700 km². L’eau potable provient à 75 % de ressources souterraines, notamment de la nappe de la craie, et à 25 % d’eaux de surface. La nappe est localement polluée par les activités industrielles et minières passées dans la région lilloise et par l’agriculture, très intensive dans l’actualité. Elle subit également de prélèvements importants pour des usages agricoles et domestiques et est à la limite de la surexploitation, en particulier en période caniculaire.

Objectif Etablir un bilan de matière de la ressource en eau à l’échelle de la MEL qui intègre en particulier l’eau virtuelle provenant des importations en nourriture, les principaux usages et les principales sources de pollutions.

Description du travail Il s’agit d’un projet fortement interdisciplinaire à la croisée des sciences de la soutenabilité et la chimie d’une part (André Estevez-Torres) et de l’urbanisme d’autre part (Marc Dumont). Dans un premier temps il s’agira de répertorier les bases de données susceptibles d’alimenter le bilan de matière en eau de la MEL : BRGM, Agence de l’eau, MEL, Ministère de la transition écologique, EUROSTAT. Dans un deuxième temps ces bases seront mises en cohérence entre elles, au niveau des unités et de leur périmètre géographique (européen, national, régional, métropolitain). Dans une troisième étape, ces données seront utilisées pour établir un diagramme de flux de matière à travers la MEL, décliné par activité. Cela sera effectué dans une perspective de métabolisme territorial6. Quatrièmement, des méthodes alternatives seront mises en œuvre pour estimer ces flux et leurs incertitudes, notamment des méthodes de type analyse de cycle de vie input-output7. Enfin, seront intégrées à ces modèles, des données de qualité chimique de l’eau obtenus par les stations de mesure de l’Agence de l’eau Artois-Picardie.

1Rockström, J. et al. A safe operating space for humanity. Nature 461, 472–475 (2009).

2Meadows, D. H. M., et al. The Limits to Growth. (Potomac Associates, New York, 1972).

3Häyhä, T., et al. From Planetary Boundaries to national fair shares of the global safe operating space — How can the scales be bridged? Global Environmental Change 40, 60–72 (2016).

4Richardson, K. et al. Earth beyond six of nine planetary boundaries. Science Advances 9, eadh2458 (2023).

5Larrieu, C. et al. La France Face Aux Neuf Limites Planétaires. Ministère de la transition écologique et de la cohésion territoriale (2023).

6Barles, S. & Dumont, M. Métabolisme et Métropole : La Métropole Lilloise, Entre Mondialisation et Interterritorialité. (Autrement, Paris, 2021).

7De Paepe, M., Jeanneau, L., Mariette, J., Aumont, O. & Estevez-Torres, A. Purchases dominate the carbon footprint of research laboratories. PLOS Sust. and Transf. 3, e0000116 (2024).

Etudiant.e en Master chimie (ou Ecole d’Ingénieur) ou environnement intéressé.e par les problématiques environnementales ; compétences en programmation demandées (Python) et goût pour l’analyse des données. Des compétences en comptabilité environnementale (analyse de cycle de vie, analyse de flux de matière) seront appréciées. Enfin, le.a candidate devra faire preuve d’autonomie dans l’organisation de ses missions et devra avoir un sens développé de la communication (plusieurs interlocuteurs de divers horizons pendant ce stage).