L’Écologie industrielle présente une approche intéressante pour être en mesure de comprendre comment les flux de matière et d’énergie dépendent des configurations spatiales. L’accent sur le capital social et la perspective géographique vient justifier l’approche spatiale de la gestion des flux.

L’écologie industrielle tente d’utiliser une approche systémique pour intégrer la problématique environnementale aux activités socio-économiques (Ehrenfeld, 2007). L’objectif est d’intégrer le système industriel aux systèmes naturels (Ehrenfeld, 2009, Isenmann, 2003). L’écologie industrielle défend une approche holistique exprimée par la perméabilité entre les activités humaines et la biosphère (Commoner, 1997). Elle s’inspire largement de l’écologie scientifique, mais également de l’économie. Elle définit les activités du système industriel comme des écosystèmes biologiques (Hess, 2010) pour étudier de manière objective les processus de consommation et de production ; les activités humaines sont considérées comme un amalgame de processus évolutifs qui émergent de l’écosphère (Jensen et al, 2011). L’écologie industrielle considère donc l’ensemble des flux de matière et d’énergie liés aux activités humaines dans son domaine d’étude ; elle considère également les dynamiques technologiques dans l’analyse du système (Erkman, 2004). La conception et l’évolution des technologies sont l’une des composantes qui influencent la dynamique de l’évolution des systèmes industriels. Il s’agit d’une discipline intégratrice qui vise à comprendre le système industriel de la manière que les écologistes comprennent les systèmes biologiques. Pour trouver une solution à la crise environnementale, l’écologie industrielle propose d’utiliser le design des écosystèmes pour redésigner le système industriel (Lowe et Evans, 1995). Elle pourrait être considérée comme la science de la conception et de la gestion du système de production et de consommation soutenable (Ehrenfeld, 2004). Contrairement à l’écologie biologique, l’écologie industrielle tente d’influencer l’évolution du système qu’elle étudie (Harper et Graedel, 2004).

La naissance du concept derrière l’écologie industrielle provient d’une analogie entre le système industriel et les systèmes naturels (Frosch et Gallopoulos, 1989; Erkman, 1997). Cette analogie a amené son lot d’ambiguïtés dans le vocabulaire naissant de l’écologie industrielle. Les termes importés du lexique de l’écologie pour expliquer certains principes écologiques ont permis de questionner la nature de la comparaison entre le système industriel et les écosystèmes naturels (Ehrenfeld, 2004). Les systèmes naturels sont-ils des modèles où l’analogie doit être expliquée par des métaphores ? L’usage de la métaphore repose sur une approche essentiellement anthropocentrique. Elle différencie les systèmes naturels des systèmes humains. Cette approche est chargée d’une idéologie et ne repose pas sur une approche objective (Jensen et al, 2011). La métaphore a donc été déterminée comme une approche qui ne pouvait pas être retenue. L’argumentaire décrivant les systèmes naturels comme un modèle pour les activités humaines repose sur les origines du système industriel. Les activités humaines sont issues de la biologie, le système industriel ne serait donc qu’une extension exosomatique de l’évolution humaine (Georgescu-Roegen, 1979). Cependant, même si la nature est abordée comme un modèle, il est important d’aborder la nature humaine des sciences naturelles. C’est la compréhension humaine de la nature qui est révélée par la recherche scientifique et non son fonctionnement intégral (Isenmann, 2003). Une large partie d’interprétation humaine est alors introduite et cette compréhension du monde est alors également anthropocentrique. Pour réduire ce biais, l’écologie, abordée comme un modèle, doit être entrevue comme une approche théorique d’étude de systèmes. Ce sont les concepts et les outils issus de l’écologie qui doivent être utilisés comme modèles pour comprendre quels sont les liens entre le système industriel et les systèmes naturels. Les systèmes naturels n’agissent donc ni sous la forme d’une métaphore ni sous la forme d’un modèle exact. Les résultats en biologie ou en écologie doivent servir d’intuition pour explorer le système industriel. C’est uniquement la caractérisation, l’analyse et l’interprétation des études sur les systèmes industriels qui donneront les principes de l’écologie industrielle ; ils seront uniques, en fonction des secteurs et des territoires (Jensen et al, 2011).

Cette ambiguïté est un aspect important qui a su faire évoluer l’écologie industrielle au cours des 25 dernières années, car elle permet de cerner les limites des deux approches. La discipline s’est davantage approprié les notions de complexité issue de l’écologie et des mathématiques pour faire face à ces limites. L’étude des systèmes naturels agit alors comme un modèle théorique, car ils caractérisent le même type de systèmes. Le système industriel et les écosystèmes sont des systèmes dynamiques auto-organisés ouverts composés de boucles de rétroaction positive et négative régies par des interactions entre et dans les différents ordres de grandeur (Dijkema et Basson, 2009, Ehrenfeld, 2003). La complexité de ces systèmes réside dans les structures organisationnelles et les réseaux qui composent les systèmes naturels et humains. Elles interagissent de manière perpétuelle avec leurs environnements entre et dans plusieurs échelles de grandeurs (Parrot, 2010). La notion d’auto-organisation qui est associée à ces deux systèmes repose sur leur capacité à bifurquer sous leurs propres dynamiques suffisamment pour tendre vers des états plus ordonnés ou complexes (Hook, 2011). Pour qualifier le système industriel de complexe, la discipline a dû intégrer les réseaux sociaux complexes aux systèmes techniques mécanistes (Ehrenfeld, 2009). À l’inverse des études économiques classiques qui placent l’humain comme un insulaire rationnel, l’écologie industrielle a placé l’individu dans un réseau de relations (Erkman, 2004). La compréhension des dynamiques qui régissent les interactions entre les acteurs du système socio-économique et leurs environnements devrait permettre de limiter l’impact environnemental du système socio-économique (Jensen et al, 2011; Dijkema et Basson, 2009) .