Faut-il consacrer davantage de terres agricoles à la production d'énergie ? Où installer de nouvelles cultures sans menacer les ressources en eau ? Comment produire des matériaux de construction d'origine végétale sans concurrencer l'alimentation ? Dans le Grand Reims, ces questions sont déjà au cœur des réflexions sur l'avenir du territoire. L'intercommunalité ambitionne de produire autant d'énergie renouvelable qu'elle en consommera d'ici 2050. Un défi considérable : aujourd'hui, la production issue de ses propres ressources ne couvre qu'environ 10 % de sa consommation énergétique totale.
Pour préparer cette transition, une cinquantaine d'experts ont élaboré différents scénarios énergétiques, que des chercheurs de l'INRAE étudient désormais à l'aide d'outils de modélisation. Leur objectif : déterminer quelles ressources mobiliser, où les produire et avec quelles conséquences sur les terres agricoles, l'eau ou la biodiversité. Car derrière la promesse d'une énergie plus verte se cachent des arbitrages complexes. Comment faire davantage avec les ressources du territoire, sans simplement déplacer les problèmes environnementaux ? Une interrogation qui dépasse largement le cas rémois et pourrait devenir centrale dans les villes françaises au cours des prochaines décennies.
À Reims, produire de l'énergie sans sacrifier l'alimentation
Parmi les pistes explorées figure la culture du miscanthus, une plante pérenne qui nécessite peu d'engrais et de pesticides et peut notamment être valorisée en énergie. Les chercheurs étudient la possibilité de l'implanter dans des zones de captage d'eau potable, où la limitation des intrants agricoles constitue une priorité. À l'aide de la plateforme de simulation MAELIA, ils comparent différents usages des terres agricoles jusqu'en 2050, en intégrant les effets du changement climatique.
"L'idée est de tester différentes implantations des cultures et différents bouquets énergétiques pour identifier les meilleurs compromis entre production d'énergie renouvelable, production alimentaire et préservation des ressources naturelles, explique Julie Wohlfahrt, chercheuse à l'INRAE. Nous espérons ainsi aider les décideurs à déterminer la quantité et la localisation optimales des cultures énergétiques.”
Les décisions devront également tenir compte des contraintes paysagères, notamment de la préservation de sites inscrits au patrimoine mondial de l'UNESCO. Les installations ne pourront pas être implantées n'importe où. Les travaux s'élargissent par ailleurs aux matériaux biosourcés, avec la possibilité de produire localement du chanvre et de la paille pour isoler les bâtiments. Autant de pistes qui interrogent la manière dont une ville peut mobiliser les ressources de son territoire.
Bioéconomie urbaine : quatre scénarios pour les villes françaises de demain
Ces réflexions s'inscrivent dans un champ de recherche plus vaste : la bioéconomie urbaine. Derrière cette expression se trouvent toutes les activités qui mobilisent des ressources biologiques, qu'il s'agisse d'alimentation, de bois, de végétaux, de matériaux biosourcés ou de biodéchets. Dans le cadre du métaprogramme BETTER, l'INRAE a présenté, le 9 novembre 2026, une étude prospective explorant quatre trajectoires possibles pour les villes françaises de plus de 50 000 habitants à l'horizon 2050.
Le constat de départ est simple : les villes absorbent d'importantes quantités de matières organiques, mais une faible partie de ces ressources retourne dans les cycles de production. Selon Sophie Thoyer, directrice de recherche en économie agricole et environnementaleq à l’INrae et qui a coordonné l'étude, environ 10 % seulement des déchets organiques considérés sont aujourd'hui valorisés pour retourner au sol. Pourtant, les possibilités sont nombreuses : produire de l'énergie à partir des résidus végétaux, transformer les déchets alimentaires en fertilisants ou encore développer des matériaux de construction issus de la biomasse.
Quatre futurs contrastés, quatre trajectoires qui pourraient coexister
Les chercheurs ont imaginé quatre futurs contrastés. Dans le scénario "Valo-biodéchets", les villes améliorent progressivement leurs infrastructures de traitement des déchets, sans transformation profonde. Le scénario "High-tech" privilégie les innovations technologiques, des fermes verticales au recyclage des ressources à l'échelle des bâtiments, principalement dans les métropoles disposant de moyens importants. Le modèle "Indus-biosourcée" mise sur le développement de filières industrielles produisant de nouveaux matériaux, molécules ou énergies à partir de ressources biologiques. Enfin, "Écologie territoriale" repose sur une coopération renforcée entre villes et campagnes, autour de l'alimentation, de l'énergie et du retour des matières organiques vers les terres agricoles.
Ces trajectoires ne sont ni des prédictions ni les étapes d'une transition idéale. Elles pourraient coexister, selon les caractéristiques des territoires et les politiques mises en œuvre. Et davantage de produits d'origine biologique ne signifie pas nécessairement davantage de circularité. "Une ville peut rénover une école avec des isolants végétaux, acheter du mobilier biosourcé, orienter son chauffage et ses transports vers des énergies produites à partir de biomasse. Mais utiliser davantage de produits biosourcés ne signifie pas nécessairement rendre son métabolisme urbain plus circulaire", souligne Sophie Thoyer.
À Paris, les urines deviennent une ressource
Certaines expérimentations donnent déjà un aperçu de ces transformations. Dans le 14e arrondissement de Paris, l'ancien hôpital Saint-Vincent-de-Paul se transforme en écoquartier. Le projet prévoit un système de collecte séparée des urines des habitants, acheminées vers une unité de traitement pour être transformées en engrais liquide. Selon la Ville de Paris, le dispositif doit permettre de produire 47 m³ d'engrais par an, destinés au centre de production horticole municipal de Rungis, qui approvisionne les espaces verts parisiens.
L'idée peut surprendre. Elle répond pourtant à un enjeu majeur : récupérer les nutriments contenus dans nos excrétas, notamment l'azote et le phosphore, plutôt que de les laisser rejoindre les eaux usées. Des initiatives similaires émergent dans plusieurs métropoles françaises, notamment à Bordeaux, Toulouse, Lyon et Angers. D'autres collectivités expérimentent des solutions plus simples, comme les toilettes sèches avec séparation des urines, notamment dans des établissements scolaires.
Au-delà de ces projets, le potentiel concerne directement l'agriculture. Les nutriments récupérés dans les villes pourraient contribuer à réduire la dépendance aux engrais conventionnels, dont la production repose en partie sur des ressources fossiles ou importées. Mais les quantités disponibles ne suffiraient pas, à elles seules, à répondre aux besoins de l'agriculture actuelle. "Si l'on conserve le système français tel qu'il est aujourd'hui, relativement exportateur, le recyclage de ces ressources permettrait de couvrir environ 15 à 20 % de la consommation d'engrais. En revanche, si l'objectif est de nourrir la population française, on peut atteindre des taux beaucoup plus élevés. Tout dépend du type d'agriculture que l'on envisage", explique Tanguy Fardet, chercheur en sciences de l'environnement à l'INRAE.
Reconnecter les villes à leurs campagnes
Car l'avenir de la bioéconomie dépendra aussi de l'évolution de nos modes de consommation et des pratiques agricoles. Une prospective européenne évoquée pendant la conférence envisage ainsi une autonomie alimentaire accrue, à condition notamment de réduire de moitié la consommation de protéines animales, de développer les légumineuses et de favoriser des systèmes agricoles associant davantage cultures et élevage.
À une autre échelle, certaines collectivités cherchent déjà à reconstruire des liens avec l'agriculture environnante. Montpellier, par exemple, développe des projets alimentaires territoriaux et s'est engagée dans le Pacte de Milan sur les politiques alimentaires urbaines. Ailleurs, des villes réfléchissent à la valorisation des résidus agricoles pour alimenter les réseaux de chaleur ou à l'approvisionnement local de leur restauration collective.
Ces démarches ne signifient toutefois pas que chaque métropole pourra devenir autosuffisante. Les besoins alimentaires, énergétiques et industriels sont trop diversifiés pour être nécessairement couverts par les seules ressources de proximité. Et la relocalisation peut faire apparaître de nouvelles tensions. "Il ne faut pas non plus idéaliser complètement la proximité. Des conflits d'usage, des problèmes logistiques et des désaccords sur le partage de la valeur peuvent persister, même à l'échelle locale. Construire de nouveaux marchés avec ces déchets qui deviennent des ressources, et définir de nouveaux prix, est déjà une question complexe", prévient Sophie Thoyer.
Le risque d'une transition à plusieurs vitesses
Reste une question déterminante : quelles villes auront les moyens d'engager ces transformations ? Car si la bioéconomie bénéficie de réglementations favorables au tri des déchets, à l'économie circulaire ou au développement des matériaux biosourcés, il n'existe pas aujourd'hui de stratégie nationale ou européenne spécifiquement consacrée à la bioéconomie urbaine. L'INRAE estime donc probable une forte disparité des trajectoires locales.
Les métropoles les plus riches pourraient multiplier les démonstrateurs technologiques, tandis que des villes moins bien dotées se limiteraient à améliorer leurs équipements existants. Même au sein d'une agglomération, le risque existe de voir émerger quelques quartiers écologiques exemplaires, sans que leurs bénéfices profitent à l'ensemble des habitants. Les chercheurs insistent donc sur la nécessité de construire des projets avec les collectivités, les entreprises, les agriculteurs et les citoyens.
Pour accompagner cette transition, l'INRAE prépare une boîte à outils destinée aux acteurs locaux, avec des supports de scénarios et des méthodes de concertation, dont la finalisation est envisagée d'ici octobre 2027. Car au-delà des technologies, c'est bien une autre manière de penser la ville qui se dessine. Une ville qui ne se contenterait plus de consommer des ressources venues d'ailleurs et d'évacuer ses déchets, mais chercherait à mieux organiser les échanges de matières, d'eau et d'énergie avec les territoires qui l'entourent.
