En Afrique, seulement 20 % des structures urbaines qui auront été installées d'ici 2050 sont déjà construites. Les matériaux de construction font l’objet d’une forte demande.
Photo : Arne Hoel/ World Bank

Le développement urbain vert offre des perspectives d’emploi dans l’espace rural

En créant de nouvelles chaînes de valeur à partir des agro-déchets pour les matériaux de construction, les zones rurales peuvent bénéficier de manière significative de la croissance urbaine. Parallèlement, des opportunités se développent pour une construction plus verte et plus durable dans les villes africaines en pleine expansion. Les agricultrices pourraient particulièrement bénéficier de ces nouvelles chaînes de valeur.

Le destin des zones urbaines de l'Afrique subsaharienne (ASS) sera inévitablement déterminé par les zones rurales qui les entourent. Ces dernières fournissent les biens qui sont nécessaires et consommés dans les zones urbaines, tels que la nourriture, l'énergie, les minéraux et les matériaux de production. Pour faire face à la croissance de la population urbaine, il faut davantage de biens ruraux. Par conséquent, la faible capacité d'amélioration des moyens de subsistance en milieu rural, conjuguée à la croissance urbaine galopante, est préjudiciable au développement socio-économique durable en Afrique.

En Afrique subsaharienne, la croissance urbaine annuelle moyenne est de 4,13 pour cent, avec un maximum de 6,48 pour cent et un minimum de 0,14 pour cent pour la Guinée équatoriale et Maurice, respectivement. En revanche, la croissance rurale moyenne n'est que de 1,95 pour cent avec, respectivement, un maximum de 3,77 pour cent et un minimum de -0,81 pour cent pour le Niger et le Gabon. Bien que la population rurale augmente dans la plupart des pays d'Afrique subsaharienne, sa croissance par rapport à la croissance urbaine est nettement plus faible.

En moyenne, la population urbaine croît 2,12 fois plus vite que la population rurale, et la diminution potentielle des moyens de subsistance dans les zones rurales est susceptible d'augmenter ce ratio à l'avenir. Les services, une activité typiquement urbaine, ont augmenté de 12,17 pour cent entre 2000 et 2018, alors que le marché agricole a chuté de 10,90 pour cent dans le même temps. En Afrique subsaharienne, les meilleures perspectives d'emploi en milieu urbain sont par ailleurs soutenues par une croissance de l'emploi de 26,91 pour cent dans les services, contre une baisse de 14,16 pour cent dans l'agriculture. En outre, les différences de revenu et le nombre de personnes vivant en dessous du seuil national de pauvreté sont beaucoup plus élevés dans les zones rurales.

Exploiter les synergies entre le développement urbain et le développement rural

Néanmoins, le meilleur potentiel des zones urbaines ne se traduisent pas toujours par de meilleures conditions de vie. Environ 60 pour cent de la population urbaine de l'Afrique subsaharienne vit dans des quartiers défavorisés à faible revenu, avec un maximum de 96 pour cent au Sud-Soudan et un minimum de 18 pour cent au Zimbabwe. Organisé dans le cadre de l'initiative Star Kids dans le quartier de Mukuru à Nairobi, au Kenya, un récent atelier sur la vision qu'ont les enfants de leur ville du futur a clairement montré que les enfants des villes rêvaient de plus d'espace, de plantes et d'animaux, ce qui ressemble plus à un cadre rural qu'à un cadre urbain.

En revanche, un atelier similaire avec des filles et des jeunes mères à l'organisation Forward Step dans la région rurale de Bagamoyo, en Tanzanie, a clairement montré que les principaux souhaits de la population féminine rurale étaient plus proches d'un cadre urbain. Les principaux souhaits mentionnés étaient l'infrastructure, l'approvisionnement en eau et en énergie, les courtes distances à parcourir pour accéder aux services ainsi qu’aux installations sanitaires et scolaires. En résumé, du point de vue de leurs futurs habitants, cela signifie que les villes devraient avoir davantage de composantes rurales et les villages davantage de composantes urbaines.

Ainsi, au lieu de surdévelopper les zones urbanisées, il est vital de développer les zones rurales. La création de perspectives d'emploi et de meilleurs moyens de subsistance en milieu rural est la clé d'un développement plus équilibré des zones urbaines et rurales. Compte tenu des perspectives de développement limitées dont il a été question plus haut dans les zones d’activités rurales classiques, il devient nécessaire d'identifier de nouvelles perspectives, qui résident dans les synergies entre la croissance urbaine et le développement rural.

Des matériaux de construction respectueux du climat offrent de nouvelles sources de revenu

Dans les villes africaines en pleine croissance, la conjecture économique et les perspectives d'emploi reposent essentiellement sur le simple besoin de matériaux de construction. Seulement 20 pour cent des structures urbaines qui auront été installées d'ici 2050 sont déjà construites. Cela signifie que 80 pour cent de la construction urbaine se fera au cours des 30 prochaines années. Bien qu'il soit souvent décrié, le béton est le matériau le plus facilement utilisable  pour les villes futures. Comparativement à tous les autres matériaux de construction, son empreinte carbone et sa demande énergétique sont les plus faibles. En outre, c'est la seule ressource sur Terre pouvant répondre à l'énorme demande mondiale.

En Afrique, l'acier doit être importé, et le bois est prohibitif dans la plupart des pays en raison d'une déforestation déjà dramatique. Et bien que la hauteur des bâtiments doive généralement être limitée pour économiser les matériaux, elle l’est, en soi, avec la construction en bois. Cependant, étant donné l'énorme quantité de béton nécessaire dans le monde, son liant hydraulique, le ciment, est à lui seul responsable d'environ dix pour cent des émissions mondiales de carbone. En Afrique, les futures constructions urbaines en béton augmenteront considérablement cet impact climatique déjà élevé. Par contre, l'Afrique a également plus de potentiel que toute autre région du monde pour inventer des innovations en matière de béton vert et à faible teneur en carbone, en faisant appel aux connaissances de pointe et en utilisant les produits locaux de manière innovante.

Pour savoir comment la construction urbaine peut créer des perspectives de développement rural, il est important de comprendre les économies rurales types. L'agriculture représente généralement de 60 à 80 pour cent des moyens de subsistance. L'exploitation minière est un autre important contributeur. Le commerce de détail, l'administration et les services sociaux sont nettement moins importants. Il convient donc de se concentrer sur les branches d’activité les plus importantes. En ce qui concerne le potentiel de l'exploitation minière, de nouvelles perspectives d'avenir résident dans le choix d'argiles qui ne peuvent pas être utilisées pour la céramique mais qui peuvent être très performant pour remplacer le ciment après calcination.

Cependant,  les déchets agricoles, qui peuvent être transformés  et entrer dans la composition de bétons haute performance, sont une ressource disponible largement négligée. Le continent africain représente environ 60 pour cent des terres arables inutilisées dans le monde. La plupart des déchets agricoles issus de la production alimentaire ont une teneur élevée en résidus organiques. Ils ne peuvent pas être utilisés pour l'alimentation, mais ils peuvent servir d'adjuvant réducteur d'eau ou améliorer la robustesse du béton et ainsi contribuer à de meilleures performances avec une moindre consommation de ciment. Ces adjuvants organiques d'origine agricole peuvent créer de nouvelles opportunités économiques locales en remplaçant les agents à base de pétrole brut, qui doivent aujourd'hui être importés au prix fort en Afrique.

Alors que les produits chimiques pour la construction constituent un petit marché spécialisé, le ciment est un marché à gros volume. Les cendres des déchets agricoles, qui sont disponibles en grandes quantités et ne sont actuellement pas utilisées pour d'autres technologies, constituent la ressource la plus importante. Lorsque les déchets agricoles sont brûlés à des températures comprises entre 600 et 800 °C, ils contiennent souvent d’importantes quantités d'oxyde de silice et d'alumine réactif et peuvent donc remplacer le clinker de ciment Portland dans le béton jusqu'à 30 pour cent ou plus.

Afin de tirer le meilleur parti du processus, la combustion des cendres peut se faire parallèlement à la cuisson de briques d'argile ou bien l'énergie peut être utilisée pour la transformation des aliments. Un processus idéal, avec un rendement maximal des sous-produits et des émissions de carbone minimales, peut être obtenu si les déchets agricoles passent par un processus de pyrolyse avant d'être brûlés en cendres réactives. Ce processus produit du gaz pyrolytique (énergie), de l'huile pyrolytique (produits chimiques), ainsi qu'un biocharbon qui peut être transformé en engrais ou en ciment de remplacement. Afin de tester le concept, une petite installation pilote de pyrolyse en deux étapes a été construite récemment sur le campus de l'université du Ghana dans le cadre du projet INFRACOST financé par le ministère fédéral allemand de l'Éducation et de la Recherche (BMBF). Un exemple de cette installation à plus grande échelle, couplée à une technologie de four à axe vertical, est donné dans la figure ci-dessus.

Les déchets tels que la bagasse de canne à sucre, les balles de riz, les écorces de manioc ou les noyaux de palmier conviennent parfaitement comme produits verts de remplacement du clinker de ciment Portland. Normalement, ces déchets n'ont pas ou peu de valeur d'utilisation aujourd'hui. Toutefois, comme le montre la figure ci-dessus, en développant les bonnes chaînes de valeur dans le secteur de la construction urbaine, les déchets ruraux autrefois inutilisés peuvent être transformés en matériaux de remplacement du ciment, en produits chimiques de construction, en énergie et en précurseurs sans créer de concurrence supplémentaire. Ainsi, les agriculteurs ruraux peuvent considérablement améliorer leurs moyens de subsistance et, parallèlement, contribuer à la réduction des émissions de gaz à effet de serre.

Chaînes de valeur basées sur les déchets de manioc au Nigeria

Le manioc est un aliment de base pour plus de 500 millions de personnes dans le monde, et il représente une source de nourriture pour environ 80 pour cent des habitants de l'ASS. C'est un produit bon marché, riche en hydrates de carbone, qui pousse sur des sols peu fertiles et ne nécessite pas de transformation complexe. Outre l'alimentation, l'amidon de manioc est également utilisé dans les industries du papier, du textile et de la pharmacie. L'Afrique représente près de 60 pour cent de la production mondiale.

Avec ses 56 mégatonnes produites par an, soit 35 pour cent de la production africaine et 20 pour cent de la production mondiale, le Nigeria est le plus grand producteur de la planète. Le manioc ayant des pelures relativement épaisses, les déchets représentent jusqu'à 20 % de la masse du tubercule, ce qui pose aujourd'hui de gros problèmes pour leur élimination efficace. Les pelures ne sont pas utilisables pour l'alimentation du bétail, car elles ne sont pas bien digérées et contiennent peu de protéines. Elles sont généralement mises en décharge, brûlées de manière incontrôlée ou simplement laissées à pourrir. Elles produisent alors de mauvaises odeurs, polluent l'environnement et occupent un espace considérable qui pourrait être mieux utilisé.

À ce jour, il n'existe pas de chaîne de valeur significative pour ces déchets qui pourraient pourtant être entièrement utilisés pour produire des matériaux de construction urbains à haute performance. Tout d'abord, l'amidon qui adhère aux pelures peut être dissout et transformé en un mélange chimique plastifiant qui a prouvé sa capacité à réduire la teneur en eau du béton pour en augmenter la résistance. Ensuite, les pelures résiduelles peuvent être brûlées et les cendres peuvent remplacer le ciment dans le béton d'une manière respectueuse de l'environnement.

Si le potentiel technique a déjà été prouvé scientifiquement, les impacts socio-économiques et climatiques font l'objet de recherches dans le cadre du projet Local-Care qui a reçu, en 2018, le Prix germano-africain d'encouragement à l'innovation décerné par le BMBF. Dans le cadre du projet, pour la première fois, une véritable structure en béton à base de manioc sera construite en 2020 sur le campus de l'université de Lagos. Cette réalisation est importante, car l'innovation en matière de recherche a besoin de projets pilotes tangibles pour être acceptée par la société.

Dans le cadre de ce projet, une enquête menée auprès de 200 transformateurs de manioc au Nigeria a indiqué que 81 pour cent d'entre eux étaient des femmes, pour la plupart âgées de 20 à 50 ans. Environ 75 pour cent d'entre elles n'avaient reçu qu'une éducation primaire et n'avaient donc que peu de possibilités d'améliorer leurs moyens de subsistance. Les revenus tirés des pelures étaient très limités. Moins de 20 pour cent étaient vendues. Par conséquent, au moins 80 pour cent des déchets seraient disponibles pour l'industrie du ciment et du béton, ce qui pourrait améliorer considérablement les moyens de subsistance des producteurs locaux.

En supposant que toutes les pelures disponibles seront collectées et utilisées pour remplacer durablement le ciment, cela représenterait 2,5 à 5 pour cent du marché nigérian du ciment et réduirait d’environ 0,7 million de tonnes les émissions de carbone. Les cendres des pelures et l'amidon peuvent être utilisés soit à petite échelle par les petits exploitants formels ou informels, soit à grande échelle par l’industrie du ciment, qui pourrait mélanger les cendres de pelures de manioc au ciment pour les vendre sur le marché de détail national et international. Cela nécessiterait une infrastructure complexe de collecte des déchets et des efforts d’homogénéisation. Les petits producteurs pourraient utiliser directement les cendres pour réduire la quantité de ciment dans le béton destiné au marché local, mais contrairement à la grande industrie, il faudrait davantage de formation et de soutien technique.

Obstacles et compétences nécessaires

Le plus grand obstacle à la mise en œuvre de ces techniques de matériaux de construction écologiques est l'idée fausse selon laquelle les déchets agricoles ne peuvent être utilisés que pour des produits bas de gamme. Par ailleurs, et malgré les valeurs ajoutées spectaculaires qui peuvent être créées, les nouvelles technologies s'accompagnent toujours de difficultés encore inconnues. Les difficultés types sont liées à la présence de résidus d'engrais ainsi qu’aux différences de qualité et des volumes de production. Ces obstacles peuvent être résolus techniquement mais ils nécessitent des recherches et des compétences interdisciplinaires.

Par conséquent, il importe d’informer les futurs décideurs ruraux, qui ont besoin d'avoir une image claire des potentialités économiques et sociétales des marchés des matériaux de construction d'origine agricole. En plus de créer de nouvelles sources de revenus, ces marchés contribuent à l'autonomisation des agricultrices et à leur plus grande indépendance, ce qui est de la plus haute importance dans les environnements ruraux. En même temps, les décideurs ont besoin d'informations claires sur les défis techniques à relever et les infrastructures à mettre en place avant la mise en œuvre. Cela nécessite une collaboration plus étroite avec le monde universitaire et les spécialistes de disciplines concernées telles que le génie civil et environnemental, l'économie, l'agriculture, les matériaux et la chimie.

Saisir l’opportunité

En créant de nouvelles chaînes de valeur allant des déchets agricoles aux matériaux de construction, les zones rurales peuvent bénéficier de manière significative de la croissance urbaine et contribuer à une construction plus verte et plus durable en Afrique. Cela peut permettre d'accélérer le développement rural susceptible, lui, de freiner la migration vers les villes. Étant donné qu'il n'existe pas de solution unique pour les chaînes de valeur des déchets agricoles, les meilleures pratiques doivent être développées individuellement, en fonction du cadre local. Ces solutions doivent être élaborées en étroite collaboration avec les unités universitaires locales, qui sont généralement situées dans les villes. Ainsi, la production de matériaux de construction à base de déchets agricoles offre une opportunité unique de transfert d’activités et de connaissances au bénéfice mutuel des zones rurales et urbaines, avec un impact très positif sur le climat mondial.

Wolfram Schmidt est chercheur au Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) à Berlin, Allemagne ; ses travaux sont axés sur les matériaux de construction durables. Il a lancé plusieurs collaborations panafricaines dans les domaines de la recherche et de l’enseignement.
Kolawole Adisa Olonade est maître de conférence à l’université de Lagos, Nigeria. Il a participé à divers projets panafricains de collaboration dans le domaine de la recherche. Avec Wolfram Schmidt, il a obtenu le Prix germano-africain d’encouragement à l’innovation en 2018.
Nonkululeko Winnie Radebe est étudiante en 3ème année de PhD  à l’Institut de technologie de Karlsruhe, Allemagne. Elle travaille à l’Institut de chimie technique et de chimie des polymères.  
Faudhia Zando et Vincent Ssekamatte sont les initiateurs et les présidents de la Forward Step Organization, un centre d’autonomisation et de mentorat pour les filles et les jeunes mères à Bagamoyo, Tanzanie.
Contact: wolfram.schmidt@bam.de 

Remerciements :
Une partie des travaux présentés sur les procédés au four et le traitement des pelures de manioc ont été développés dans le cadre des projets INFRACOST et Local-Care, respectivement. Les auteurs apprécient grandement le financement fourni par le ministère fédéral allemand de l'Éducation et de la Recherche dans le cadre des programmes CLIENT II et GAIIA.

Références :

  • Barcelo, L., J. Kline, G. Walenta, and E. Gartner, “Cement and carbon emissions,” Materials and Structures, vol. 47, no. 6, pp. 1055-1065, 2014.
  • Barucker-Sturzenbecher, M. and W. Schmidt, "Learning from the future — how children of Mukuru fancy the city of tomorrow." pp. 194-197.
  • C. Calvosa, C. and G. Amoriggi, The feasibility study to put in place an animal feed plant in Ogun State (Abeokuta), making use of cassava peel, 2009.
  • Comeph and Associated Ltd: "https://www.youtube.com/watch?v=j1_asRdyf6w&feature=youtu.be," 2016.
  • Olonade, K. A.: “Benefit - cost analysis of recycling solid wastes in concrete: a case study of cassava peels in Nigeria,” Nigerian Research Journal of Engineering and Environmental Sciences, vol. 1, no. 2, pp. 1-8, 2017.
  • A. Perry, A: The Rift: A New Africa Breaks Free, p.^pp. 448: Little, Brown and Company 2015.
  • K. Scrivener, K, V. M. John and E. M. Gartner, Eco-efficient cements: Potential economically viable solutions for a low-CO2 cement-based materials industry, United Nations Environment Programme, Paris, 2017 (Revised edition).
  • Schmidt, W., J. Anniser, and K. Manful, "A sustainability point of view on horizontal and vertical urban growth," ISEE - Innovation, Science, Engineering, Education (Post-conference edition), W. Schmidt, ed., pp. 189-193, Berlin, Germany: Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), 2019.
  • Schmidt, W., N. W. Radebe, M. O. Otieno, K. A. Olonade, S. Fataei, F. Mohamed, G. L.
  • Schiewer, M. Thiedeitz, A. Tetteh Tawiah, R. Dauda, G. Bassioni, M. Telong, and A. Rogge, "Challenges, opportunities and potential solution strategies for environmentally and socially responsible urban development of megacities in Africa," 3RD RILEM Spring Convention 2020 - ambitioning a sustainable future for built environment: comprehensive strategies for unprecedented challenges, p. in press, Guimaraes, Portugal: RILEM, 2020.
  • W. Schmidt, “Potentials for sustainable cement and concrete technologies – comparison between Africa and Europe,” in Proceedings of the 1st International Conference on Construction Materials for a Sustainable Future, Zadar, Croatia, 2017.
  • Schmidt, W. N. S. Msinjili, and H.-C. Kühne, “Materials and technology solutions to tackle the challenges in daily concrete construction for housing and infrastructure in sub-Saharan Africa,” African Journal of Science, Technology, Innovation and Development, pp. 1-15, 2018.
  • Schmidt, W. and M. J. Barucker-Sturzenbecher, "Bio-based concrete (https://vimeo.com/310549146 )," 2019, p. 7:51.
  • Schmidt, W, F. Falade, A. Rogge, and R. Tchitnga, ISEE - Innovation, Science, Engineering, Education (Post-conference edition) - www.isee-africa.com, post-conference edition ed., Berlin, Germany: Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), 2019.

Commentaires sur les nouvelles

Ajoutez un commentaire

×

Le nom est requis!

Enter valid name

Une adresse e-mail valide est requise!

Enter valid email address

Un commentaire est requis!

Captcha Code Can't read the image? Click here to refresh

Captcha is required!

Code does not match!

* Ces champs sont obligatoires.

Soyez le premier à faire un commentaire
Cookie settings