L'industrie des semi-conducteurs, qui consomme beaucoup d'eau, connaît une forte augmentation de la demande de puces, les pays et les entreprises accélérant leurs stratégies de numérisation. Cela nécessitera un recyclage accru de l'eau et des quantités encore plus importantes d'eau ultra-pure. Prakcommeh GovindanCOO de Gradiant, explique pourquoi il est de plus en plus important pour l'industrie des semi-conducteurs, grande consommatrice d'eau, d'adopter la durabilité dans la chaîne d'approvisionnement.
L'Asie-Pacifique joue un rôle essentiel dans la chaîne d'approvisionnement mondiale puisqu'elle accueille plus de 40% de la production mondiale. Compte tenu de l'importance de la région, les effets des impacts environnementaux sont accrus, tout comme les avantages économiques et sociaux qui peuvent découler de l'adoption de pratiques durables. À cela s'ajoutent l'industrialisation rapide et la forte population de la région, où les pratiques de gestion responsable sont encore plus essentielles pour équilibrer la croissance économique et la qualité de vie.
Au début de l'année 2021, le gouvernement de Singapour a dévoilé le Plan vert 2030 de Singapour, qui vise à permettre à la ville-État de réaliser ses aspirations écologiques. Un aspect important du plan vert est l'utilisation de modèles d'économie circulaire pour maximiser le cycle de vie des ressources naturelles, ce qui permet de les réutiliser plusieurs fois et de réduire le volume global de déchets produits.
Les principaux bénéficiaires des modèles d'économie circulaire sont les industries à forte intensité d'eau, qui consomment de l'eau douce précieuse dans des régions déjà soumises au stress hydrique. D'ici 2025, la moitié de la population mondiale vivra dans des régions soumises au stress hydrique. La pénurie d'eau douce constitue une menace majeure pour la croissance économique, la sécurité de l'eau et la durabilité pour les générations futures. Le défi que représente la fourniture d'une eau potable adéquate et sûre est encore compliqué par le changement climatique et les pressions exercées par le développement économique. Ces contraintes nous poussent à tirer le meilleur parti de nos réserves d'eau limitées.
L'EAU, UNE RESSOURCE ESSENTIELLE
La récupération et la réutilisation des eaux usées à l'aide de technologies de traitement avancées sont devenues une tendance croissante pour assurer la durabilité de l'eau. Les industries essentielles telles que les semi-conducteurs, les produits pharmaceutiques, les produits chimiques, les aliments et les boissons figurent parmi les secteurs les plus gourmands en eau au monde. Une grande installation de fabrication de semi-conducteurs peut nécessiter jusqu'à 5 millions de gallons d'eau municipale par jour, en utilisant l'eau pour produire des plaquettes de silicium ou refroidir l'équipement - ce qui équivaut à la consommation quotidienne d'eau domestique d'une ville de 136 000 habitants. La fabrication d'un circuit intégré de 300 mm nécessite à elle seule 2 200 litres d'eau. Les récentes sécheresses à Taïwan et en Arizona, deux régions importantes pour la fabrication de semi-conducteurs, ont menacé les chaînes d'approvisionnement mondiales, la continuité des opérations et les plans d'expansion.
La Banque mondiale estime que 80% de toutes les eaux usées sont éliminées sans traitement. En l'absence de traitement et d'élimination appropriés, les eaux usées industrielles peuvent polluer nos ressources en eau douce. Cela les rend non seulement impropres à la réutilisation et à la consommation, mais perturbe également les écosystèmes marins délicats, ce qui peut avoir des répercussions considérables sur l'environnement naturel et les communautés qui dépendent de ces écosystèmes pour leurs moyens de subsistance.
RÉDUIRE LES EAUX USÉES ET LES TRANSFORMER EN FLUX DE RESSOURCES
Les avancées technologiques dans le domaine du traitement de l'eau permettent aujourd'hui aux industries de récupérer et de réutiliser les eaux usées, d'éliminer les contaminants et même de récupérer des produits de valeur à partir des flux de déchets. Ces dernières années, l'industrie a mis au point des procédés de traitement avancés capables de fournir des résultats rentables tout en réduisant les besoins en énergie et en produits chimiques. Le rejet nul de liquides (ZLD) est une approche en plein essor qui permet de récupérer et de réutiliser la quasi-totalité de l'eau, minimisant ainsi les rejets dans l'environnement et les prélèvements d'eau douce. Les minéraux précieux qui auraient autrement été éliminés comme des déchets sont récupérés en vue d'une réutilisation bénéfique. On obtient ainsi de l'eau recyclée purifiée et des minéraux récupérés qui pourraient être utilisés à d'autres fins industrielles ou économiques, ce qui crée une boucle de ressources continue ou une économie circulaire.
Les ressources en eau douce se raréfiant, les économies du monde entier deviennent plus strictes en matière de qualité et de quantité des eaux usées, ce qui conduit les industries à adopter de plus en plus les solutions de réutilisation de l'eau. Réaffirmant l'importance croissante de la gestion des eaux usées dans le contexte de la pandémie de COVID-19, la recherche industrielle a prévu que le marché mondial de la réutilisation de l'eau croîtra à un taux de croissance annuel moyen de 12,21 % entre 2022 et 2027, pour atteindre 1,4 milliard de dollars américains d'ici à 2027. L'Asie-Pacifique sera le moteur de cette croissance, principalement en raison de la croissance démographique, du développement social et économique et des réglementations environnementales de plus en plus strictes.
PERMETTRE AU SECTEUR DES SEMI-CONDUCTEURS D'ATTEINDRE SES OBJECTIFS EN MATIÈRE DE DÉVELOPPEMENT DURABLE
Les propriétaires de marques et les fabricants sont de plus en plus confrontés à la continuité opérationnelle et aux pressions financières et sociales qui les poussent à promouvoir la durabilité dans la chaîne d'approvisionnement. Les nouvelles technologies nous aident à trouver de meilleures façons d'utiliser nos ressources limitées tout au long du cycle de vie du produit - de l'extraction des matières premières à la fabrication et à l'élimination. Certains exemples de solutions durables dans le secteur de l'eau propre sont la réutilisation de l'eau, la ZLD, le traitement ciblé des contaminants et la récupération des ressources. Les déchets peuvent être réduits ou éliminés du processus de fabrication - la consommation d'eau et les déchets sont minimisés et, dans la mesure du possible, récupérés et réutilisés à d'autres fins bénéfiques. Il est urgent aujourd'hui d'améliorer la durabilité dans la chaîne d'approvisionnement de la fabrication de plaquettes et de semi-conducteurs.
Nous connaissons une pénurie mondiale de semi-conducteurs nécessaires pour tout contrôler, des automobiles aux smartphones en passant par les appareils électroménagers. Le marché des semi-conducteurs devrait croître de 17,3% en 2021, en plus de la croissance de 10,8% en 202. Les ventes mondiales ont atteint $439 milliards en 2020 - alimentées par l'explosion de la demande d'ordinateurs et d'appareils électroniques. En cette période de demande sans précédent, de graves sécheresses dans les principales régions de fabrication de semi-conducteurs menacent la continuité opérationnelle et les plans d'expansion des propriétaires de marques et des fonderies.
Onze des 14 principales usines de fabrication de semi-conducteurs dans le monde se trouvent en Asie-Pacifique et représentent plus de 75% des ventes globales de l'industrie. Les semi-conducteurs sont désormais considérés comme un atout stratégique dans la politique commerciale mondiale et l'autosuffisance. En 2015, la Chine a publié son "plan Made in China", qui fixe des objectifs d'autosuffisance de 70% en semi-conducteurs d'ici 2025. Les pays ayant accès à des approvisionnements suffisants en semi-conducteurs seront en mesure de répondre aux quantités massives de puissance de traitement nécessaires pour faire progresser leurs innovations en matière d'intelligence artificielle (IA) et d'apprentissage automatique - ceux qui n'y ont pas accès ne le pourront pas.
L'eau est essentielle à la fabrication des semi-conducteurs. Le secteur des semi-conducteurs est l'un des plus grands utilisateurs industriels d'eau à Singapour - il requiert environ 11% de la demande totale d'eau non domestique de Singapour. Une grande partie de cette eau est de l'eau ultrapure qui est des milliers de fois plus pure que l'eau potable - si propre qu'elle est considérée comme un solvant industriel. La figure 2 montre un processus typique de système d'eau ultra-pure utilisé dans la fabrication de semi-conducteurs.
Les fabricants de semi-conducteurs sont constamment à la recherche d'opportunités pour minimiser leur empreinte sur l'eau et traiter les eaux usées grâce à des pratiques de gestion durable de l'eau, telles que la réutilisation de l'eau, le ZLD, le traitement ciblé et la récupération des ressources. Ces fabricants adoptent des opérations durables en minimisant la quantité d'eau douce consommée dans le processus de production, en réduisant le volume des eaux usées rejetées ou éliminées dans l'environnement, voire en séparant les flux d'effluents en vue d'un traitement et d'une réutilisation optimisés.
La figure 3 montre le potentiel de recyclage de l'eau dans une usine de fabrication de plaquettes et de semi-conducteurs, en fonction des flux de déchets. Dans les applications de recyclage de l'eau, les eaux usées qui auraient autrement été rejetées sont réduites en volume et recyclées au début du processus de fabrication des semi-conducteurs - les installations peuvent atteindre des récupérations globales allant jusqu'à 98% en utilisant les dernières technologies de dessalement par membrane. En outre, les flux d'eaux usées dans le processus de fabrication sont stratégiquement séparés et traités (voir figure 4) jusqu'aux niveaux requis et pas au-delà, et réutilisés de manière bénéfique dans les processus de fabrication en amont, ce qui entraîne une réduction nette positive des prélèvements d'eau douce de l'installation.
UN AVENIR DURABLE
L'Asie-Pacifique a enregistré une croissance significative des investissements environnementaux, sociaux et de gouvernance (ESG), la pandémie ayant mis en évidence l'impact que des événements catastrophiques tels que le changement climatique pouvaient avoir sur les rendements des investissements. Selon MSCI, environ 79% des investisseurs en Asie-Pacifique ont augmenté leurs investissements ESG en réponse au COVID-19, tandis que 57% des investisseurs de la région prévoient d'avoir intégré les questions ESG dans leurs processus d'analyse d'investissement et de prise de décision d'ici la fin de 2021.
Partout dans le monde, les gouvernements ont fixé des objectifs ambitieux et défini des mesures pour parvenir à un avenir durable sans déchets. L'environnement réglementaire relatif à la gestion des eaux usées a également évolué sur les principaux marchés asiatiques afin de suivre l'évolution des sentiments du public, comme en témoigne le plan vert 2030 de Singapour. À l'avenir, il reste encore beaucoup à faire pour sensibiliser au potentiel inexploité des eaux usées en tant que flux de ressources et aux capacités des technologies de traitement avancées à minimiser l'impact sur l'environnement et à apporter une valeur économique et sociale.
Une approche efficace pour accélérer ce changement consiste à renforcer les collaborations public-privé afin de permettre aux gouvernements de tirer parti de l'expertise du secteur privé et d'orienter l'élaboration des réglementations industrielles en vue d'une croissance durable. L'industrie des semi-conducteurs, qui consomme beaucoup d'eau, a connu une forte augmentation de la demande de puces électroniques, les pays et les entreprises accélérant leurs stratégies de numérisation. Cela nécessitera un recyclage accru de l'eau et des quantités encore plus importantes d'eau ultra-pure. Prakcommeh GovindanCOO de Gradiant, explique pourquoi il est de plus en plus important pour l'industrie des semi-conducteurs, grande consommatrice d'eau, d'adopter la durabilité dans la chaîne d'approvisionnement.
L'Asie-Pacifique joue un rôle essentiel dans la chaîne d'approvisionnement mondiale puisqu'elle accueille plus de 40% de la production mondiale. Compte tenu de l'importance de la région, les effets des impacts environnementaux sont accrus, tout comme les avantages économiques et sociaux qui peuvent découler de l'adoption de pratiques durables. À cela s'ajoutent l'industrialisation rapide et la forte population de la région, où les pratiques de gestion responsable sont encore plus essentielles pour équilibrer la croissance économique et la qualité de vie.
Au début de l'année 2021, le gouvernement de Singapour a dévoilé le Plan vert 2030 de Singapour, qui vise à permettre à la ville-État de réaliser ses aspirations écologiques. Un aspect important du plan vert est l'utilisation de modèles d'économie circulaire pour maximiser le cycle de vie des ressources naturelles, ce qui permet de les réutiliser plusieurs fois et de réduire le volume global de déchets produits.
Les principaux bénéficiaires des modèles d'économie circulaire sont les industries à forte intensité d'eau, qui consomment de l'eau douce précieuse dans des régions déjà soumises au stress hydrique. D'ici 2025, la moitié de la population mondiale vivra dans des régions soumises au stress hydrique. La pénurie d'eau douce constitue une menace majeure pour la croissance économique, la sécurité de l'eau et la durabilité pour les générations futures. Le défi que représente la fourniture d'une eau potable adéquate et sûre est encore compliqué par le changement climatique et les pressions exercées par le développement économique. Ces contraintes nous poussent à tirer le meilleur parti de nos réserves d'eau limitées.
L'EAU, UNE RESSOURCE ESSENTIELLE
La récupération et la réutilisation des eaux usées à l'aide de technologies de traitement avancées sont devenues une tendance croissante pour assurer la durabilité de l'eau. Les industries essentielles telles que les semi-conducteurs, les produits pharmaceutiques, les produits chimiques, les aliments et les boissons figurent parmi les secteurs les plus gourmands en eau au monde. Une grande installation de fabrication de semi-conducteurs peut nécessiter jusqu'à 5 millions de gallons d'eau municipale par jour, en utilisant l'eau pour produire des plaquettes de silicium ou refroidir l'équipement - ce qui équivaut à la consommation quotidienne d'eau domestique d'une ville de 136 000 habitants. La fabrication d'un circuit intégré de 300 mm nécessite à elle seule 2 200 litres d'eau. Les récentes sécheresses à Taïwan et en Arizona, deux régions importantes pour la fabrication de semi-conducteurs, ont menacé les chaînes d'approvisionnement mondiales, la continuité des opérations et les plans d'expansion.
La Banque mondiale estime que 80% de toutes les eaux usées sont éliminées sans traitement. En l'absence de traitement et d'élimination appropriés, les eaux usées industrielles peuvent polluer nos ressources en eau douce. Cela les rend non seulement impropres à la réutilisation et à la consommation, mais perturbe également les écosystèmes marins délicats, ce qui peut avoir des répercussions considérables sur l'environnement naturel et les communautés qui dépendent de ces écosystèmes pour leurs moyens de subsistance.
RÉDUIRE LES EAUX USÉES ET LES TRANSFORMER EN FLUX DE RESSOURCES
Les avancées technologiques dans le domaine du traitement de l'eau permettent aujourd'hui aux industries de récupérer et de réutiliser les eaux usées, d'éliminer les contaminants et même de récupérer des produits de valeur à partir des flux de déchets. Ces dernières années, l'industrie a mis au point des procédés de traitement avancés capables de fournir des résultats rentables tout en réduisant les besoins en énergie et en produits chimiques. Le rejet nul de liquides (ZLD) est une approche en plein essor qui permet de récupérer et de réutiliser la quasi-totalité de l'eau, minimisant ainsi les rejets dans l'environnement et les prélèvements d'eau douce. Les minéraux précieux qui auraient autrement été éliminés comme des déchets sont récupérés en vue d'une réutilisation bénéfique. On obtient ainsi de l'eau recyclée purifiée et des minéraux récupérés qui pourraient être utilisés à d'autres fins industrielles ou économiques, ce qui crée une boucle de ressources continue ou une économie circulaire.
Les ressources en eau douce se raréfiant, les économies du monde entier deviennent plus strictes en matière de qualité et de quantité des eaux usées, ce qui conduit les industries à adopter de plus en plus les solutions de réutilisation de l'eau. Réaffirmant l'importance croissante de la gestion des eaux usées dans le contexte de la pandémie de COVID-19, la recherche industrielle a prévu que le marché mondial de la réutilisation de l'eau croîtra à un taux de croissance annuel moyen de 12,21 % entre 2022 et 2027, pour atteindre 1,4 milliard de dollars américains d'ici à 2027. L'Asie-Pacifique sera le moteur de cette croissance, principalement en raison de la croissance démographique, du développement social et économique et des réglementations environnementales de plus en plus strictes.
PERMETTRE AU SECTEUR DES SEMI-CONDUCTEURS D'ATTEINDRE SES OBJECTIFS EN MATIÈRE DE DÉVELOPPEMENT DURABLE
Les propriétaires de marques et les fabricants sont de plus en plus confrontés à la continuité opérationnelle et aux pressions financières et sociales qui les poussent à promouvoir la durabilité dans la chaîne d'approvisionnement. Les nouvelles technologies nous aident à trouver de meilleures façons d'utiliser nos ressources limitées tout au long du cycle de vie du produit - de l'extraction des matières premières à la fabrication et à l'élimination. Certains exemples de solutions durables dans le secteur de l'eau propre sont la réutilisation de l'eau, la ZLD, le traitement ciblé des contaminants et la récupération des ressources. Les déchets peuvent être réduits ou éliminés du processus de fabrication - la consommation d'eau et les déchets sont minimisés et, dans la mesure du possible, récupérés et réutilisés à d'autres fins bénéfiques. Il est urgent aujourd'hui d'améliorer la durabilité dans la chaîne d'approvisionnement de la fabrication de plaquettes et de semi-conducteurs.
Nous connaissons une pénurie mondiale de semi-conducteurs nécessaires pour tout contrôler, des automobiles aux smartphones en passant par les appareils électroménagers. Le marché des semi-conducteurs devrait croître de 17,3% en 2021, en plus de la croissance de 10,8% en 202. Les ventes mondiales ont atteint $439 milliards en 2020 - alimentées par l'explosion de la demande d'ordinateurs et d'appareils électroniques. En cette période de demande sans précédent, de graves sécheresses dans les principales régions de fabrication de semi-conducteurs menacent la continuité opérationnelle et les plans d'expansion des propriétaires de marques et des fonderies.
Onze des 14 principales usines de fabrication de semi-conducteurs dans le monde se trouvent en Asie-Pacifique et représentent plus de 75% des ventes globales de l'industrie. Les semi-conducteurs sont désormais considérés comme un atout stratégique dans la politique commerciale mondiale et l'autosuffisance. En 2015, la Chine a publié son "plan Made in China", qui fixe des objectifs d'autosuffisance de 70% en semi-conducteurs d'ici 2025. Les pays ayant accès à des approvisionnements suffisants en semi-conducteurs seront en mesure de répondre aux quantités massives de puissance de traitement nécessaires pour faire progresser leurs innovations en matière d'intelligence artificielle (IA) et d'apprentissage automatique - ceux qui n'y ont pas accès ne le pourront pas.
L'eau est essentielle à la fabrication des semi-conducteurs. Le secteur des semi-conducteurs est l'un des plus grands utilisateurs industriels d'eau à Singapour - il requiert environ 11% de la demande totale d'eau non domestique de Singapour. Une grande partie de cette eau est de l'eau ultrapure qui est des milliers de fois plus pure que l'eau potable - si propre qu'elle est considérée comme un solvant industriel. La figure 2 montre un processus typique de système d'eau ultra-pure utilisé dans la fabrication de semi-conducteurs.
Les fabricants de semi-conducteurs sont constamment à la recherche d'opportunités pour minimiser leur empreinte sur l'eau et traiter les eaux usées grâce à des pratiques de gestion durable de l'eau, telles que la réutilisation de l'eau, le ZLD, le traitement ciblé et la récupération des ressources. Ces fabricants adoptent des opérations durables en minimisant la quantité d'eau douce consommée dans le processus de production, en réduisant le volume des eaux usées rejetées ou éliminées dans l'environnement, voire en séparant les flux d'effluents en vue d'un traitement et d'une réutilisation optimisés.
La figure 3 montre le potentiel de recyclage de l'eau dans une usine de fabrication de plaquettes et de semi-conducteurs, en fonction des flux de déchets. Dans les applications de recyclage de l'eau, les eaux usées qui auraient autrement été rejetées sont réduites en volume et recyclées au début du processus de fabrication des semi-conducteurs - les installations peuvent atteindre des récupérations globales allant jusqu'à 98% en utilisant les dernières technologies de dessalement par membrane. En outre, les flux d'eaux usées dans le processus de fabrication sont stratégiquement séparés et traités (voir figure 4) jusqu'aux niveaux requis et pas au-delà, et réutilisés de manière bénéfique dans les processus de fabrication en amont, ce qui entraîne une réduction nette positive des prélèvements d'eau douce de l'installation.
UN AVENIR DURABLE
L'Asie-Pacifique a enregistré une croissance significative des investissements environnementaux, sociaux et de gouvernance (ESG), la pandémie ayant mis en évidence l'impact que des événements catastrophiques tels que le changement climatique pouvaient avoir sur les rendements des investissements. Selon MSCI, environ 79% des investisseurs en Asie-Pacifique ont augmenté leurs investissements ESG en réponse au COVID-19, tandis que 57% des investisseurs de la région prévoient d'avoir intégré les questions ESG dans leurs processus d'analyse d'investissement et de prise de décision d'ici la fin de 2021.
Partout dans le monde, les gouvernements ont fixé des objectifs ambitieux et défini des mesures pour parvenir à un avenir durable sans déchets. L'environnement réglementaire relatif à la gestion des eaux usées a également évolué sur les principaux marchés asiatiques afin de suivre l'évolution des sentiments du public, comme en témoigne le plan vert 2030 de Singapour. À l'avenir, il reste encore beaucoup à faire pour sensibiliser au potentiel inexploité des eaux usées en tant que flux de ressources et aux capacités des technologies de traitement avancées à minimiser l'impact sur l'environnement et à apporter une valeur économique et sociale.
Une approche efficace pour accélérer ce changement consiste à renforcer les collaborations public-privé afin de permettre aux gouvernements de tirer parti de l'expertise du secteur privé et d'aider à orienter l'élaboration des réglementations industrielles en vue d'une croissance durable. Sur le plan technologique, la reconnaissance et le soutien des gouvernements permettront également d'accéder au potentiel d'innovation entrepreneuriale du secteur privé et de l'exploiter.
