analyse du cycle de vie à l'aide du logiciel simapro
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© Meryem El Faiz, 2020
Analyse du cycle de vie à l'aide du logiciel SimaPro
Mémoire
Meryem El Faiz
Maîtrise en génie mécanique - avec mémoire
Maître ès sciences (M. Sc.)
Québec, Canada
I
Analyse du cycle de vie à l’aide du logiciel SimaPro
Mémoire
Meryem EL FAIZ
Sous la direction de :
Daoud Ait Kadi
II
Résumé
L’analyse de cycle de vie (ACV) est une méthode standardisée d’évaluation des impacts
environnementaux d’un produit qui est définie par les référentiels ISO 14040:2006 et ISO
14044:2006. Elle permet de calculer l’empreinte environnementale d’un produit sur
l’ensemble des différentes étapes de son cycle de vie (extraction de matière première,
fabrication, transport, usage et fin de vie) sur un ensemble d’indicateurs représentatifs des
problématiques environnementales du produit (changement climatique, ressources
naturelles, ozone, toxicité, écotoxicité).
La réalisation d’une analyse de cycle de vie (ACV) nécessite le traitement, le calcul et
l’analyse de nombreuses informations. L’utilisation d’un logiciel d’ACV facilite ces
différentes phases, en garantissant transparence et traçabilité.
Ce mémoire présente un état d’art des outils et méthodes disponibles pour la réalisation
d’une ACV sur la base des principes de la série ISO14040. SimaPro, l’un des principaux
logiciels commerciaux mis à la disposition des praticiens de l’ACV, est présenté en détail
à travers une étude de cas, afin d’explorer les différentes fonctions de base , les bases de
données et les méthodes de calcul d’impact mises à disposition avec le logiciel .
Mots-clés : ACV, empreinte environnementale, bases de données , SimaPro.
III
Abstract
Life cycle assessment (LCA) is a standardized method for assessing the environmental
impacts of a product, which is defined by the ISO 14040: 2006 and ISO 14044: 2006
standards. It is a recognized approach for assessing the environmental impact of products
across their entire life cycle from raw materials extraction through manufacturing,
transportation, usage and disposal based on a set of indicators representative of
environmental issues of the product (climate change, natural resources, ozone, toxicity,
ecotoxicity).
Performing a life cycle assessment requires processing, calculating and analyzing a lot of
information. The use of LCA software facilitates these different phases and assures
transparency and traceability.
This thesis presents a state of the art of the tools and methods available for carrying out an
LCA based on the principles of the ISO14040 series. SimaPro, one of the main commercial
software available for LCA practitioners, is presented in detail through a case study, in
order to explore the different basic functions, databases and the impact calculation methods
made available with the software.
Keywords: LCA, environmental footprint, databases, SimaPro.
IV
Table des matières
RÉSUMÉ ______________________________________________________________ II
ABSTRACT ____________________________________________________________ III
TABLE DES MATIÈRES ___________________________________________________ IV
LISTES DES FIGURES ____________________________________________________ VI
LISTES DES TABLEAUX _________________________________________________ VIII
REMERCIEMENTS ______________________________________________________ IX
INTRODUCTION ________________________________________________________ 1
1. REVUE DE LA LITTÉRATURE __________________________________________ 4
1.1. La pensée « cycle de vie » _____________________________________________________ 4
1.2. Historique de l’analyse de cycle de vie __________________________________________ 6
1.3. Principe de l’analyse de cycle de vie ____________________________________________ 7
1.3.1. Définition et caractéristiques _________________________________________________ 7
1.3.2. Étapes de réalisation de l’ACV _______________________________________________ 8
1.4. Quand est-il pertinent de faire une étude d’ACV ? _______________________________ 10
1.5. Applications de l’ACV dans l’entreprise _______________________________________ 14
2. DÉFINITION DES OBJECTIFS ET DU CHAMPS D’ÉTUDE ____________________ 16
2.1. Objectif de l’étude ACV _____________________________________________________ 16
2.2. Définition du champ d’étude _________________________________________________ 18
2.2.1. Fonctions du produit ______________________________________________________ 18
2.2.2. Attributs de la fonction : Unité Fonctionnelle et flux de référence ___________________ 19
2.2.3. Définition du système d’étude _______________________________________________ 21
2.2.4. Définition des limites du système ____________________________________________ 23
3. ANALYSE DE L'INVENTAIRE DU CYCLE DE VIE __________________________ 27
3.1. Définition et principe de l’inventaire de cycle de vie ______________________________ 27
3.2. Le processus élémentaire : élément de base pour la collecte de données ______________ 28
3.3. Les données d’ACV ________________________________________________________ 31
3.3.1. Types de données _________________________________________________________ 31
3.3.2. Sources de données _______________________________________________________ 32
3.3.3. Les bases de données d’inventaire ____________________________________________ 33
3.3.4. Options de collecte des données _____________________________________________ 36
3.4. Calcul de l’inventaire des extractions et d’émissions _____________________________ 39
3.4.1. Principe de calcul de l’inventaire de processus : approche processus _________________ 39
3.4.2. Exemple de calcul de l’inventaire de processus de production d’asphalte _____________ 40
3.5. Modélisation du système et résultats de l’inventaire ______________________________ 42
3.5.1. Processus multifonctionnels et problèmes d’allocation ____________________________ 42
3.5.2. Résultats de l’inventaire ___________________________________________________ 46
V
3.6. Exemple d’analyse de l’inventaire de cycle de vie : Brame d’acier produit dans une aciérie
italienne _________________________________________________________________________ 47
3.3.2. Objectifs et champs d’étude _________________________________________________ 47
3.3.3. Analyse de l’Inventaire des émission et extractions ______________________________ 49
4. ANALYSE DES IMPACTS ENVIRONNEMENTALE ET INTERPRÉTATION DES
RÉSULTATS ___________________________________________________________ 55
4.1. Analyse des impacts : principe et méthodologie _________________________________ 55
4.2. Sélection des catégories d'impact _____________________________________________ 56
4.3. Classification des résultats d’inventaire ________________________________________ 58
4.4. Caractérisation des impacts __________________________________________________ 59
4.4.1. Modèle de caractérisation d’une catégorie d’impact ______________________________ 59
4.4.2. Principe de la caractérisation des impacts ______________________________________ 62
4.4.3. Étapes optionnelles de l'évaluation des impacts _________________________________ 63
4.4.4. Exemple : évaluation de l’impact de la production de 1 tonne de brames d’acier avec la
méthode IMPACT 2002+ _________________________________________________________ 64
4.5. Outils d’évaluation d’impacts ________________________________________________ 69
4.5.1. Méthodes d’évaluation des impacts intermédiaires (mid-point), de dommages (end-point) et
hybrides 70
4.5.2. Comment choisir une méthode d’évaluation de l’impact environnementale ? __________ 72
4.6. Interprétation des résultats __________________________________________________ 74
4.6.1. Identification des enjeux significatifs _________________________________________ 74
4.6.2. Évaluation de la complétude, la sensitivité et la consistance des données _____________ 75
5. RÉALISATION D’UNE ACV AVEC LE LOGICIEL SIMAPRO __________________ 77
5.1. Fonctionnalités et spécificités des logiciels d'ACV ________________________________ 77
5.2. Présentation du logiciel SimaPro _____________________________________________ 78
5.2.1. Petite histoire de SimaPro _________________________________________________ 79
5.2.2. Bases de données et méthodes de calcul mises à disposition avec SimaPro _________ 79
5.2.3. Principe de modélisation avec SimaPro ______________________________________ 80
5.3. Réalisation de l’ACV à l’aide du logiciel SimaPro : Cas de Formway _______________ 82
5.3.1. Contexte de l’étude et description du produit ___________________________________ 83
5.3.2. Définition des objectifs et du champ d’étude ___________________________________ 85
5.3.3. Inventaire de cycle de vie __________________________________________________ 86
5.3.4. Modélisation avec le logiciel SimaPro ________________________________________ 88
5.3.5. Calcul des impacts avec SimaPro ____________________________________________ 92
5.3.6. Analyse de contribution et interprétation des résultats ____________________________ 95
5.3.7. Discussion ______________________________________________________________ 98
CONCLUSION _________________________________________________________ 99
Annexe 1 : Inventaire des émissions et d’extractions - Brame d’acier produit dans une aciérie
italienne _____________________________________________________________ 103
Annexe 2 : Analyse du cycle de vie de la chaise Formway ___________________________ 107
VI
Listes des figures
Figure 1 : Étapes du cycle de vie d’un produit _________________________________ 4
Figure 2 : Cadre méthodologique de l’analyse du cycle de vie ___________________ 10
Figure 3 : Processus pour la prise de décision d’utiliser l’ACV ___________________ 13
Figure 4 : Applications possibles de l’ACV en entreprise _______________________ 15
Figure 5 : Exemple de définition de l’unité fonctionnelle _______________________ 20
Figure 6 : Schéma des liens entre deux processus _____________________________ 22
Figure 7 : Arbre de processus de la fabrication d’aluminium primaire _____________ 23
Figure 8 : Options possibles des frontières d’un système ________________________ 24
Figure 9 : Procédure de calcul de l’inventaire ________________________________ 28
Figure 10 : Exemple de processus élémentaire - laminage de la tôle d'acier _________ 29
Figure 11: Schéma de développement de données de processus __________________ 32
Figure 12 : Options de collecte et de calcul des données ________________________ 38
Figure 13 : Inventaire de production - processus de production de mélange d’asphalte 40
Figure 14 : Principe de calcul des émissions en amont et en aval pour un processus
élémentaire ___________________________________________________________ 41
Figure 15 : Allocation - principe de subdivisons ______________________________ 44
Figure 16 : Allocation - principe d'expansion/substitution _______________________ 45
Figure 17 : Principe d'application de l'allocation massique ______________________ 46
Figure 18 : Frontières du système pour l’analyse du cycle de vie de l’acier _________ 48
Figure 19 : Arbre de processus de la fabrication de brames d'acier ________________ 50
Figure 20 : Inventaire des émissions et extractions du processus élémentaire cokerie _ 51
Figure 21 : Allocations possible pour le système d'étude ________________________ 53
Figure 22 : Principes et résultats de l'allocation massique pour le processus cokerie __ 54
Figure 23 : Catégorie d'impact et mécanisme environnemental ___________________ 60
Figure 24 : Démarche générale de l’analyse de l’impact avec la méthode IMPACT 2002+
_____________________________________________________________________ 65
Figure 25: Calcul de score d’impact intermédiaire pour la catégorie intermédiaire
changement climatique __________________________________________________ 67
Figure 26 : Résultats des scores normalisés pour 1 tonne de brames d’acier au niveau de
dommages détaillés par catégorie intermédiaire _______________________________ 69
VII
Figure 27 : Relations entre les données de l’ICV, les catégories d’impact intermédiaires et
les catégories de dommages dans ReCiPe ___________________________________ 71
Figure 28 : Description des composantes de la chaise LIFE _____________________ 84
Figure 29 : Modélisation de l’assemblage dans SimaPro ________________________ 90
Figure 30 : Arbre de processus de la chaise LIFE à base d’aluminium _____________ 91
Figure 31 : Interface principale de SimaPro __________________________________ 93
Figure 32 : Résultats de calcul des impacts avec SimaPro _______________________ 94
Figure 33 : Analyse de contribution - chaise LIFE à base d’aluminium ____________ 95
Figure 34 : Analyse de contribution - chaise LIFE à base de nylon ________________ 96
Figure 35 : Comparaison des résultats des scénarios A et B des deux modèles de chaises
LIFE ________________________________________________________________ 97
VIII
Listes des tableaux
Tableau 1: Caractéristiques principales des outils d’évaluation d’impact ___________ 12
Tableau 2 : Fonctions principales et secondaires de quelques produits _____________ 18
Tableau 3 : Exemple d’unité fonctionnelle et de flux de référence pour deux produits de
peinture ______________________________________________________________ 21
Tableau 4 : Catégories et paramètres d'inventaire collectés pour chaque processus
élémentaire inclus dans la limite du système _________________________________ 30
Tableau 5 : aperçu des bases de données disponibles ___________________________ 35
Tableau 6 : Facteurs des émissions et d’extractions ____________________________ 40
Tableau 7 : Calcul de bilan d'énergie primaire non renouvelable pour produire 1 tonne de
brames d'acier _________________________________________________________ 52
Tableau 8 : Catégories d'impact couramment utilisées en évaluation d'impact de cycle de
vie __________________________________________________________________ 57
Tableau 9 : Principaux contributeurs recensés aux catégories d'impact _____________ 58
Tableau 10 : Exemples de substances de référence pour les catégories d’impact _____ 61
Tableau 11 : Calcul de résultat d’impact potentiel sur le changement climatique pour un
bloc d’acier de 1kg _____________________________________________________ 62
Tableau 12 : Catégories intermédiaires, substances de références, catégories de dommage
et unités de dommage utilisées dans Impact 2002+ ____________________________ 66
Tableau 13 : calcul des scores de normalisation pour 1 tonne de brames d’acier _____ 68
Tableau 14 : Liste non exhaustive de méthodes EICV existantes _________________ 72
Tableau 15 : Principaux logiciels d’ACV ____________________________________ 78
Tableau 16 : liste des hypothèses et modifications par rapport à l’article d’origine ___ 83
Tableau 17 : Composition matériel des deux modèles de La chaise LIFE ___________ 87
Tableau 18 : Processus de fabrication des composantes _________________________ 87
Tableau 19 : Distances et modes de transport des composantes ___________________ 88
Tableau 20 : Éléments sélectionnés dans SimaPro pour lʼACV de la chaise LIFE ____ 89
IX
Remerciements
Je souhaite avant tout remercier mon directeur de mémoire, Monsieur Daoud Ait Kadi,
pour sa patience, sa disponibilité et surtout ses judicieux conseils qui ont contribué à
alimenter ma réflexion. Il m’a beaucoup appris sur les défis à relever dans le domaine du
développement durable, et plus particulièrement dans l’opérationnalisation de ce concept,
dans sa dimension environnementale. Il a partagé ses connaissances et ses expériences dans
ce domaine, tout en m’accordant sa confiance et une large indépendance dans l’exécution
de mon travail. Ce travail de recherche m’a non seulement amené à développer des
compétences dans le domaine de l’analyse de cycle de vie, mais il m’a aussi permis de
vivre pleinement l’expérience de la recherche scientifique.
Je tiens à remercier spécialement Madame Valérie Dorval, pour tous ses conseils
concernant le logiciel SimaPro. Elle a été d’un grand soutien dans l’élaboration de mon
dernier chapitre.
Je désire aussi remercier les professeurs de l’université Laval, qui m’ont fourni les outils
nécessaires à la réussite de mes études universitaires.
Enfin, j’aimerais exprimer ma gratitude à tous mes collègues dans l’équipe de recherche,
qui ont pris le temps de discuter de mon sujet. Chacun de ces échanges m’a aidé à faire
avancer mon analyse et à être critique dans mon domaine de recherche.
1
Introduction
L’industrie, la consommation de masse, les besoins énergétiques accrus d’une population
mondiale croissante, sont en partie à l’origine des dégâts environnementaux dont fait face
notre planète [1]. La mondialisation est allée de pair avec ces évolutions, et de ce fait,
contribue à l’accentuation des dégâts environnementaux observés. Elle a permis de
produire des biens matériels, de les échanger et de les consommer à des volumes et à des
rythmes que l’humanité n’avait jamais connus [2]. Cela a accentué l’empreinte écologique
des activités humaines à travers le monde.
A l’heure actuelle, la protection de l'environnement prend une place de plus en plus
importante dans les débats politiques à l’échelle mondiale. Le changement climatique, les
problèmes de gestion des déchets, la déforestation et la perte de biodiversité provoquent
l'inquiétude de l'opinion publique. Progressivement, au cours des dernières décennies des
mesures ont été adoptées dans les pays industrialisés pour répondre à ces préoccupations.
Ces mesures visent à réduire les effets négatifs du développement industriel via le
développement durable, c’est-à-dire, un mode de développement qui concilie les aspects
économiques, sociaux et environnementaux pour répondre aux besoins de la génération
actuelle sans compromettre la capacité des générations futures à satisfaire leurs propres
besoins.
Réduire les impacts négatifs de l’activité humaine est la responsabilité de tous les acteurs
qui participent à la motivation et à l’organisation de systèmes de produits (gouvernements,
consommateurs et industries). Les entreprises en particulier ont la plus grande part de
responsabilité [3], parce qu’à la fois elles structurent les modes de consommations, et elles
génèrent par leurs cahiers des charges les modes de production [4]. Aujourd’hui les
entreprises subissent des pressions de la part des clients, de la concurrence et de la
législation, les incitants ainsi, à s'impliquer dans les efforts environnementaux, et prendre
des actions concrètes et durables.
En effet, les entreprises doivent se conformer aux exigences règlementaires des différents
pays dans lesquels elles ont des opérations. Par exemple Au Canada, la Loi canadienne de
protection de l’environnement et la Loi sur le développement durable imposent des
restrictions et obligations aux entreprises, comme aux institutions gouvernementales. Au
2
Québec, la Loi sur la qualité de l’environnement et les diverses lois sur la protection des
ressources naturelles (eau, sol, air, faune) et sur la gestion des déchets (matières
dangereuses, responsabilité des producteurs) permettent aux ministères d’imposer une série
de mesures visant la protection de l’environnement. La prise en compte de l’environnement
permet de réduire les écarts avec la règlementation. D’ailleurs l’enquête réalisée en 2004 à
soulever l’importance de la règlementation dans la prise en compte de l’environnement.
Selon la plupart des établissements, cette prise en compte de l’environnement permet de
facilite le respect de règlementation, et l’amélioration des relations avec les autorités
règlementaires.
La demande des clients constitue aussi une forte pression. Les consommateurs sont
devenus des Eco consommateur et les seuls critères de de qualité et de faibles coûts ne
suffisent pas. Aujourd’hui les différents partenaires d’une entreprise ont des attentes envers
l’entreprise, non seulement en termes de qualité et de faibles coûts mais aussi en termes de
réputation, d’équité et de justice sociale, de respect de l’environnement et de transparence.
D’ailleurs, il n’est pas rare qu’une certification de l’engagement à la gestion de l’impact
environnemental soit exigée entre ces différents partenaires. À la pression des clients
s’ajoute aussi la pression exerce par les ONG qui surveillent l’ensemble des activités,
opérations et engagements des entreprises, soulèvent toute pratique qui ne serait pas jugée
comme durable ou socialement responsable.
Comment rendre l‘activité de l’entreprise plus respectueuse de l‘environnement naturel?
Parmi les solutions mises de l‘avant à ce jour, l‘analyse du cycle de vie se présente comme
la méthode la plus prometteuse pour apporter des éléments de réponse à cette question
puisqu‘elle permet d‘évaluer globalement l‘impact environnemental d‘un produit ou d‘un
service et de proposer des solutions d‘amélioration sans risquer de déplacer le problème.
Pourtant la complexité et les efforts requis pour la réalisation d‘une ACV sont des obstacles
principaux à sa diffusion dans l‘industrie. En effet, l‘ACV fait appel un vaste champ de
compétences et des besoins matériels et techniques spécifiques. De plus, la disponibilité
des données s‘avère parfois problématique, puisque de nombreuses phases du cycle de vie
d‘un produit sont situées en dehors de la sphère d‘influence directe de l‘entreprise. La
réalisation d‘une ACV devient d‘autant plus difficile dans un contexte de produit fabriqué
par plusieurs sous-traitants.
3
Objectifs du travail
L’objectif de cette recherche est de dresser un état d’art des outils et méthodes disponibles
pour la réalisation d’une ACV sur la base des principes de la série ISO14040 et d’évaluer
la capacité des logiciels d’ACV tel que SimaPro à en faciliter la réalisation. L’objectif
principale est de présenter au lecteur un portrait complet de comment réaliser une analyse
de cycle de vie et de le guider dans ses choix méthodologiques.
Organisation de la recherche et contenu du mémoire
Le mémoire est organisé selon les étapes de la procédure ACV (définition des objectifs et
du périmètre, inventaire, évaluation d'impact et interprétation). Dans un premier temps, la
démanche séquentielle de l’analyse de cycle de vie, avec la définition des objectifs,
l’inventaire des émissions et extractions, l’analyse de l’impact ainsi que leurs
interprétations est discute en détail. Les différents outils, concepts clés et méthodes
nécessaires à la réalisation de chaque étape sont présentés, et illustrées avec des exemples
de la littérature. Cela consiste à détailler :
- Les objectifs d’une étude ACV et les considérations devant être prises en compte lors
de la définition de l’unité fonctionnelle et les frontières du système d’étude
- Les données nécessaires à la réalisation d’inventaire
- Les approches de calcul d’inventaire
- Les outils d’évaluation d’impacts et d’interprétation des résultats
La deuxième partie, décrit le fonctionnement de base du logiciel d’ACV SimaPro à travers
une étude de cas basé sur les données secondaires de l’article suivant : Gamage, G. B.,
Boyle, C., McLaren, S. J., & McLaren, J. (2008). Life cycle assessment of commercial
furniture: a case study of Formway LIFE chair. The International Journal of Life Cycle
Assessment, 13(5), 401.
Le logiciel SimaPro a été sectionné pour cette étude de cas, puisqu’il est disponible à
l’université Laval.
4
1. Revue de la littérature
1.1. La pensée « cycle de vie »
Chaque produit suit un parcours appelé cycle de vie de produit, définit par l’iso14040
comme :
« L’ensemble des phases consécutives et liées du système de produits, de l’acquisition des
matières premières ou de la génération des ressources naturelles à l’élimination finale ».
[6]
Chaque étape du cycle de vie du produit représentée dans la figure 1 (extraction de matières
premières, fabrication, emballage et distribution, utilisation et l’élimination), repose sur un
large éventail de technologies, d'institutions et de comportements, consomme des
ressources naturelles et génère des impacts négatifs.
Figure 1 : Étapes du cycle de vie d’un produit [7]
Traditionnellement, les actions prises par les entreprises pour faire face aux problèmes
environnementaux liées à leurs activités ont été limitées à l’échelle du site, or de telles
mesures n’ont pas suffi à diminuer la dégradation progressive de l’environnement. En effet,
l’intégration pérenne de l’environnement ne se résume pas simplement à la mise en œuvre
de mesures sur site de production, mais d’une réflexion élargie, qui dépasse l’échelle du
5
site de production et qui prend en compte les problèmes ayant lieu tout au long de la chaine
de valeur [8]. C’est la logique de la pensée « cycle de vie » définie par le Programme des
Nations Unies pour l’Environnement (UNEP), comme une approche qui vise à
« Dépasser et élargir la vision traditionnelle pour inclure, outre les impacts des sites de
production et des procédés de fabrication généralement pris en compte, les incidences
environnementales, sociales et économiques des produits sur l’ensemble de leur cycle de
vie, en y intégrant les phases de consommation et de fin d’utilisation » [7].
La logique de la pensée « cycle de vie » est particulièrement importante parce qu’elle
permet aux outils qui s’en inspirent d’avoir la capacité d’intégrer l’ensemble des impacts
directs et indirects d’un produit, d’un procédé ou d’un service, et de s’assurer que les
solutions mises en place n’occasionnent pas un déplacement de la charge entre les phases
de cycle de vie. En effet, cela n’a aucun sens d’améliorer (d’un point de vue
environnemental, économique ou social) une partie du système dans un pays, dans une
étape du cycle de vie ou dans un compartiment environnemental, si cette « amélioration »
a des conséquences négatives pour d’autres parties du système pouvant dépasser les
avantages obtenus [1]. Par exemple, une entreprise qui décide de changer une matière
première de son produit en vue d’améliorer la performance environnementale de son site
de production ; ce choix pourrait avoir un impact plus fort ailleurs si cette matière est rare,
et difficilement valorisable en fin de vie du produit. L’entreprise diminuera l’impact de son
site de production mais l’effet global du produit sera pire pour la conservation de
l’environnement.
Pour opérationnaliser cette pensée « cycle de vie » au sein des organisations , il existe
aujourd’hui des outils de gestion de cycle de vie GCV pour aider les décideurs à distinguer les
solutions plus ou moins durables de ceux qui ne le sont pas, et ce, en tenant compte de tout le
cycle de vie du produit [9]. L’ACV est l’un de ces outils qui permet de mettre en pratique la
pensée « cycle de vie » dans sa dimension environnementale. Il existe d’autres outils de gestion
de cycle de vie notamment l’Analyse du Coût du Cycle de Vie (ACCV) qui permet de connaître
le coût de production d'un produit pendant toute sa durée de vie et l’Analyse du Cycle de Vie
Sociale (ACV Sociale) qui permet également de mesurer les impacts sociaux tout au long du
cycle de vie.
6
1.2. Historique de l’analyse de cycle de vie
L'origine de l'analyse du cycle de vie remonte à la fin des années 1960 et au début des
années 1970, période au cours de laquelle des problèmes environnementaux tels que
l'efficacité énergétique, le contrôle de la pollution et les déchets sont devenus une
préoccupation majeure [10].
En effet, la pensée « cycle de vie » semble avoir été utilisée pour la première fois, lors
d’une étude réalisée en 1969 par le Midwest Research Institute (MRI) pour l’entreprise
Coca Cola [11]. Celle-ci souhaitait connaître les quantités d'énergie et de matériaux utilisés
pour les différents types d’emballages, de même que leurs impacts environnementaux dans
le but d'orienter certaines décisions stratégiques. Le MRI définissait leur technique sous le
nom de « Resource and Environmental Profile Analysis » (REPA), une technique qui
repose sur une analyse systémique du début à la fin de la chaîne de production des produits
étudiés. Cette étude commanditée par Coca Cola, a marqué le début du développement de
l’outil REPA, connu aujourd’hui sous le nom de l’analyse du cycle de vie [12].
Depuis cette première étude, la méthode de l’analyse du cycle de vie a connu un
développement remarquable. La méthodologie s’est, en premier lieu, généralisée sous la
forme d’approches essentiellement énergétiques dans les années 1970, pour répondre à la
crise énergétique qui a imposé la préoccupation sur l’affaiblissement des ressources
fossiles. Ensuite, elle a connu des développements plus poussés avec une préoccupation
marquante sur sa normalisation [13]. Au début des années 1990, les inquiétudes suscitées
par l'utilisation inappropriée des ACV pour faire de grandes déclarations de marketing par
les fabricants de produits, ainsi que la forte demande internationale d’harmonisation des
méthodologies ont conduit au développement d’un code de conduite de l’ACV par la
Société de Toxicologie et de Chimie Environnementales (SETAC), et des normes d'ACV
dans la série 14000 de l'Organisation Internationale de Normalisation (ISO). En 2002, avec
le partenariat de la SETAC, le Programme des Nations Unis pour l’Environnement (UNEP)
a créé l’Initiative pour le Cycle de Vie (Life Cycle Initiative) dans le but d’améliorer les
outils d’ACV par le développement de bases de données et d’indicateurs d’impacts sur
l’environnement [13]. Actuellement, il existe une forte diffusion de l’ACV dans le monde
à travers l’Initiative pour le Cycle de Vie.
7
1.3. Principe de l’analyse de cycle de vie
1.3.1. Définition et caractéristiques
L'analyse du cycle de vie est une approche analytique qui permet de quantifier et d'analyser
les impacts environnementaux sur tout le cycle de vie des produits, des services et, plus
rarement, des procédés [14]. La norme ISO 14040 définit l’analyse du cycle de vie comme
une méthode qui :
« Compile et évalue les entrants et sortants, ainsi que les impacts environnementaux
potentiels d’un système de produits au cours de son cycle de vie » [6].
En d’autres termes, l’ACV quantifie les flux entrants et sortants d’un produit en prenant en
compte les étapes de son cycle de vie (c’est-à-dire du berceau à la tombe) et établit le lien
entre ces flux de matières et les effets environnementaux potentiels qui y sont associés.
L’ACV est considérée comme un outil d’aide à la décision qui permet de comparer les
charges environnementales de différents produits, procédés ou systèmes entre eux, ainsi
que les différentes étapes du cycle de vie [15]. Elle est définie par l’UNEP comme étant
une méthodologie, c’est-à-dire un « ensemble des règles appliquées » qui encadre le
processus de collecte de données et la façon d'interpréter les résultats [7]. Enfin, les normes
internationales ISO présentent l’ACV en tant qu’instrument scientifique et technique qui
sert à fournir des informations sur les impacts environnementaux des produits selon leur
cycle de vie [6].
L'analyse du cycle de vie présente un certain nombre de caractéristiques qui lui permet de
répondre à des questions qu'aucun autre outil d'évaluation ne peut traiter [16]. Les quatre
caractéristiques importantes sont [8] :
- Le focus sur le cycle de vie de produit : l’une des caractéristiques majeures de
l’ACV est la prise en compte de l’ensemble des activités nécessaires à la réalisation
du produit : celles situées en amont de l’entreprise et celles situées en aval, telles
que l’utilisation du produit et le traitement des déchets. Cela permet d’éviter les
transferts de pollution d’une étape à l’autre.
- L’approche fonctionnelle : contrairement aux autres outils qui se focalisent sur le
produit lui-même, l’ACV examine le service rendu par un produit, c’est-à-dire, sa
8
fonction. Avec cette approche fonctionnelle, il est possible de comparer les impacts
environnementaux de deux (ou plus) produits analogues ou différents fournissant
la même fonction de base.
- L’évaluation multicritères : l’ACV couvre un large éventail de problèmes
environnementaux. Cet aspect multicritère de l’ACV vise à éviter les transferts de
pollution entre les différents types d’impacts. Par exemple, une évaluation de type
ACV visant uniquement à quantifier les émissions de Gaz à Effet de Serre (GES)
d’un produit peut être peu efficace pour apporter des réponses d’amélioration en
matière de performance environnementale [15]. Les solutions apportées pourront
être pertinentes pour minimiser les émissions mais ne vont pas forcement avoir
d’influence positive sur les consommations d’eau ou les émissions toxiques d’un
produit : elles risquent même de les augmenter.
- L’aspect quantitatif : Les résultats de l'ACV répondent à la question « Quel est
l'impact potentiel d'un système de produit sur l’environnement ? » Une partie de la
réponse pourrait être « l’impact sur le changement climatique est de 87kg
équivalent CO2 ». La nature quantitative de l'ACV signifie qu'il peut être utilisé
pour comparer les impacts environnementaux de différents processus et systèmes
de produits.
1.3.2. Étapes de réalisation de l’ACV
Le processus de réalisation de l’ACV tel que proposé par la norme ISO 14040-14044
s’effectue en quatre étapes (voir Figure 2), à savoir :
- Phase 1 : Définition des objectifs et du champ d’étude
La première étape de l’ACV sert à définir les objectifs et le champ d’étude. Durant cette
première étape, son champ d’application, son public cible ainsi que les objectifs visés
doivent être clairement identifiés. La définition du champ de l’étude permet de fixer les
frontières du système et l’unité fonctionnelle considérées. Les frontières du système
représentent les limites de l’étude en termes de processus élémentaires inclus. L’unité
fonctionnelle est quant à elle, décrite par ISO comme la « performance quantifiée d’un
système de produits, destinée à être utilisée comme unité de référence dans une ACV »
9
(ISO 14040, 2006). Les comparaisons de scénarios seront faites en se basant sur cette unité
fonctionnelle.
- Phase 2 : Inventaire du cycle de vie
La deuxième étape, souvent la plus longue à réaliser, consiste à compiler l’inventaire :
c'est à-dire rassembler toutes les informations sur les flux et les processus de matières et
d’énergie du cycle de vie afin de calculer les quantités de matière et d’énergie concernées.
Toutes les valeurs sont mises à l’échelle en fonction de l’unité fonctionnelle. La collecte
de données peut être longue et fastidieuse en fonction de la complexité du système étudié.
L’utilisation de certaines bases de données génériques, reprenant les flux élémentaires,
permet de faciliter l’établissement de l’inventaire.
- Phase 3 : Évaluation des impacts
C’est le regroupement sous forme de catégories d’impacts et la pondération des effets dus
à l’utilisation de ressources ainsi que les émissions. Il s’agit notamment d’identifier les
impacts environnementaux potentiels et significatifs à partir des données d’inventaire
préalablement associées à des impacts environnementaux spécifiques. Il existe à ce jour
trois grandes familles d’impacts généralement pris en compte par l’ACV: l’épuisement des
ressources, les impacts sur la santé humaine et les impacts écologiques. Ce sont les impacts
relatifs à ces trois catégories considérées par la majorité des méthodes d’évaluation
d’impacts sont :
• Le réchauffement global de la planète;
• L’appauvrissement de la couche d’ozone
• L’épuisement des ressources naturelles (matières premières)
• L’épuisement des ressources énergétiques;
• L’oxydation photochimique;
• L’acidification des terres et des lacs;
• La toxicité humaine
• L’écotoxicité aquatique;
• L’écotoxicité terrestre;
• La nitrification
10
- Phase 4 : Interprétation des résultats
Finalement, les résultats sont interprétés et des conclusions doivent être tirées des résultats.
L’interprétation de ces résultats demande une certaine expertise environnementale pour
bien comprendre les différentes catégories d’impacts et leur unité. Pour vérifier la validité
des conclusions, certaines analyses peuvent être faites sur les données, comme des analyses
de contribution, des analyses d’incertitude ou des analyses de sensibilité. C’est pourquoi
l’ACV est considérée comme une méthode itérative (Figure 2). Les conclusions de l’étude
permettent de quantifier les impacts environnementaux afin d’identifier les points chauds
et de comparer des solutions alternatives visant une amélioration environnementale.
Figure 2 : Cadre méthodologique de l’analyse du cycle de vie [8]
1.4. Quand est-il pertinent de faire une étude d’ACV ?
L’ACV constitue un outil d’aide à la décision de plus en plus répandu parmi les acteurs
publics et privés [17], puisqu’il fournit des informations complètes aux décideurs sur les
impacts environnementaux des produits. Il existe d’autres approches qui ne s’inscrivent
pas dans la logique du cycle de vie mais qui visent également une évaluation d’impact au
niveau environnemental telles que l’Étude d’Impact Environnementale (EIE), l’Analyse de
11
Risque (AR), l’Analyse des Flux d’une Substance (AFS), et le Bilan Carbone (BC). Ces
approches s’appliquent, néanmoins, à l’échelle locale ou régionale. Le tableau 1 recense
les principales caractéristiques de l’ACV, de l’analyse des flux d’une substance, de l’étude
d’impact environnemental, de l’analyse du risque et du Bilan Carbone (BC).
Ces outils se différentient quant à leurs objectifs spécifiques et peuvent être utilisé de
manière complémentaire lors d’une prise de décision [15]. L’AFS permet le suivi du
transfert d’une seule substance (par exemple le mercure) ou d’un groupe de substances (par
exemple les composés azotés) vers divers milieux (air, eau et sol). L’étude d’impact
environnemental vise l’évaluation d’un site spécifique ou d’un projet dans un lieu précis.
L’analyse de risques évalue le risque ou la probabilité des effets extrêmes d’une installation
ou d’une substance chimique. Enfin le bilan carbone consiste en la réalisation d’une ACV
monocritère où l’évaluation est centrée uniquement sur la quantification des émissions de
gaz à effet de serre (catégorie changement climatique). Dans la perspective de la Pensée
cycle de vie, l’ACV et le SFA sont les seuls outils couvrant l’ensemble du cycle de vie de
leur objet d’étude, soit un produit ou une substance (généralement chimique pour la SFA).
Ce sont tous les deux des outils d’analyse de cycle de vie à la différence que dans le cas du
SFA, l’étude est presque toujours restreinte à une zone géographique précise, un pays par
exemple.
L’ACV est le seul outil à couvrir l’ensemble des étapes de vie de son objet d’étude, tout en
n’ayant aucune frontière géographique ou temporelle. Pour ces raisons, l’analyse du cycle
de vie est considérée, du fait de son approche globale et intégrative, comme l’outil par
excellente pour la mise en œuvre du développement durable.
12
Tableau 1: Caractéristiques principales des outils d’évaluation d’impact [15]
Outil Objet Échelle et cycle
de vie
Effets considérés Effets rapportés
Analyse du
cycle de vie
(ACV)
Produit,
service ou
système
Globale
régionale
(Totalité de
cycle de vie)
Effets
environnementaux
multiples
Fonction du
produit, du service
ou du système
Analyse des
flux d’une
substance
(AFS)
Substance
polluante
Globale ou
régionale
(Cycle de la
substance)
Pas d`effet substance
unique
Temps et région
donnée
Étude d’impact
environnementa
le
(EIE)
Nouvelle
activité
Locale Effets locaux
(variables selon
l`étude)
Capacité
d’adaptation
Analyse de
risque
(AR)
Installatio
n ou
produit
chimique
Régionale ou
locale
Toxicité Période d’année
Bilan carbone
(BC)
Produit,
service ou
système
Globale
régionale
(Totalité de
cycle de vie)
Émissions de gaz à
effet de serre (GES) :
Changement
climatique
Fonction du
produit, du service
ou du système
13
Le choix d’utiliser un outil dépend de plusieurs facteurs tels que l’échelle de l’évaluation,
les ressources consacrées pour réaliser l’évaluation, l’utilisation envisagée de résultats, etc.
Le schéma de la figure 3 illustre dans quelle mesure l’ACV peut répondre aux objectifs
d’une analyse environnementale.
Figure 3 : Processus pour la prise de décision d’utiliser l’ACV [17]
14
1.5. Applications de l’ACV dans l’entreprise
Les applications de l’ACV au sein des entreprises sont directement liées aux trois grands
actes de gestion : déléguer, évaluer et améliorer, ce qui lui confère une dimension
managériale (outil de gestion) [8]. L’utilité de l’ACV peut être vue sous deux points de
vue, à savoir :
- Intérêts à court terme de l’application de l’ACV
Un des principaux avantages de l’ACV est de permettre l’identification des points chauds
dans le cycle de vie d’un produit. L’identification de ces points chauds permet d’identifier
les priorités d’amélioration environnementale [15]. Ces points chauds sont mis en évidence
à l’aide d’analyse de contribution, de dominance ou encore de sensibilité. Quant à la
priorisation des points à considérer en vue d’une amélioration, elle peut se faire selon deux
critères : l’accent peut être mis en priorité sur les éléments ayant le plus d’impacts
environnementaux ou il peut être mis sur les éléments qui nécessitent un faible coût
additionnel pour obtenir une réduction d’impacts.
- Intérêts à long terme de l’application de l’ACV
À plus long terme, l’identification de ces points chauds peut avoir d’autres répercussions
au niveau stratégique de l’entreprise et au niveau de la conception de produits. En effet,
identifier ces points chauds peut servir à plus grande échelle à sensibiliser les acteurs du
développement de produits aux relations qui existent entre les flux de matières et les
impacts environnementaux. Ainsi, cela peut conduire à l’identification de matériaux
polluants, pour lesquels il faut trouver des solutions de remplacement ou d’étapes du cycle
de vie pour lesquelles une stratégie d’amélioration globale doit être mise en place. L’ACV
permet donc à tous les acteurs de prendre conscience de leur « rôle environnemental ».
On peut résumer les différentes applications de l’ACV dans l’entreprise en quatre voies
(figure 4) et puis une dernière voie « informationnelle » placée à la base de ces applications
:
- La stratégie : l’ACV peut aider à identifier des améliorations de performances possibles
d’une décision par rapport à la situation présente. Elle peut ainsi être utile comme
15
support à la décision sur des changements structuraux sur le cycle de vie d’un produit
(bien ou service).
- La R&D et le design : l’ACV peut servir de levier pour des nouvelles idées d’innovation
concernant le développement d'un produit (bien ou service) nouveau ou sensiblement
amélioré dans sa dimension environnementale.
- La production et l’approvisionnement : l’ACV est utile comme support à la décision
sur le choix d’investissements ou sur le choix de fournisseurs.
- Le marketing : la comparaison de produits à partir des résultats d’ACV est utilisée par
les entreprises pour influencer les choix des consommateurs sur leurs produits (cas des
écolabels, des achats verts par les autorités publiques, ou des technologies propres par
les acteurs privés).
Figure 4 : Applications possibles de l’ACV en entreprise [19]
16
2. Définition des objectifs et du champs d’étude
Effectuer une analyse de cycle de vie peut aider à répondre à d’importantes questions qui
préoccupent les décideurs, telles que :
• Quel est l'impact d'un produit sur les parties prenantes ?
• Quel produit ou procédé a le moins d'impact sur l'environnement ?
• Comment les modifications apportées au système actuel pourraient influencer les
impacts environnementaux à toutes les phases du cycle de vie ?
La définition des objectifs et du champs d’étude est la première étape d’une étude ACV.
Le but étant de définir la raison de l’étude et la façon dont celle-ci sera conduite.
Contrairement aux autres étapes de l’ACV qui sont d’ordre technique, l’étape de la
définition des objectifs et de champs d’étude est descriptive et nécessite une forte
dimension participative et un dialogue entre les différents acteurs de l’étude.
2.1. Objectif de l’étude ACV
Définir les objectifs d’une ACV consiste à répondre, de façon claire et le plus explicitement
possible aux questions : Pour qui ? Pour quoi ? C'est-à-dire mettre en exergue d’une part
les destinataires de l’analyse et d’autre part les raisons qui poussent à cette analyse.
Selon le commanditaire, les objectifs d’une étude peuvent être très diversifiés (politique,
scientifique, etc.) [20]. Par exemple, une entreprise peut chercher à évaluer la performance
environnementale de ses produits, un politicien peut chercher un outil d’aide à la décision
pour l’octroi d’une subvention. Enfin, l’objectif peut être simplement de faire progresser
la compréhension des problèmes environnementaux liés à un produit.
Définir l'objectif d'une ACV tel qu’indiqué dans la norme ISO 14001, consiste à définir la
ou les applications envisagées de l’étude, les raisons pour lesquelles on souhaite réaliser
l'étude et le public auquel les résultats seront communiqués.
17
- L’Application envisagée et le public cible
Les domaines d'application de l'ACV sont nombreux et dépendent du public visé par
l’étude. On distingue entre les applications dans le secteur public et celles dans le secteur
privé [21].
Les études d’ACV dans le secteur public sont utilisées pour soutenir l’élaboration des
politiques environnementales et définir des mesures incitatives relatives à l’environnement.
Dans le secteur privé, les entreprises utilisent les résultats de l’ACV, aussi bien en interne,
pour soutenir le développement ou la commercialisation de produit, qu’en externe, pour
renforcer la crédibilité de la politique environnementale de l’entreprise par exemple.
On distingue aussi entre l’application au niveau opérationnel qui concerne les objets
concrets tels que la formulation d’un nouveau produis, et celle au niveau stratégique qui
comprend les objets généraux tel que l’élaboration d’une nouvelle politique [13].
- Les raisons de l’étude de l’ACV
Les raisons d’une étude sont liées à l'application prévue des résultats et portent
spécifiquement sur les motivations de la prise de décision. En général, on peut distinguer
deux principales catégories d’objectifs d’ACV [22]. La première catégorie consiste à
quantifier et évaluer la performance environnementale d’un produit ou d’un processus. La
deuxième catégorie a pour objectif de décrire et d’évaluer les conséquences des
améliorations menées sur la performance environnementale du système.
- Le public concerné par l’étude ACV
Le public concerné : les personnes auxquelles les résultats de l’ACV seront communiqués.
Par exemple, une ACV dans une entreprise, peut être utilisée uniquement à des fins internes
comme la contribution au développement du produit. Le public concerné dans ce cas est la
direction et les employés de l’entreprise. Si par exemple, les résultats de l’étude sont
utilisés dans une communication externe, le public cible est les clients et/ou les
consommateurs, etc.
- Publication ou autre accessibilité pour le public
Il s’agit de préciser si l’étude sera divulguée au public.
18
2.2. Définition du champ d’étude
Le champ d’étude est l’étape de l’ACV qui permet de déterminer quels systèmes de
produits devront être évalués et de quelle manière. Cette étape permet d’encadrer comment
les prochaines phases de l'analyse du cycle de vie doivent être réalisées.
2.2.1. Fonctions du produit
Un système de produit n’a d’intérêt que pour la ou les fonctions que celui-ci remplit [23].
Contrairement à d’autres outils d’évaluation environnementale, qui s’intéressent
directement au système de produit, l’ACV s’intéresse aux fonctions réalisées par le
système.
En principe, un système de produit peut avoir plusieurs fonctions, une fonction principale
et des fonctions secondaires (tableau 2) [15]. Par exemple, la fonction d’une station
d’épuration est de traiter aux normes imposées un flux d’eaux usées. Mais d’autres
fonctions secondaires peuvent venir s’ajouter : désinfection des effluents, désodorisation,
traitement plus ou moins poussé des boues. Pour étudier un système, il faut comprendre les
fonctions qu’il fournit, et sélectionner parmi ces fonctions la fonction principale qui servira
de base à l’évaluation des impacts. Ceci est particulièrement important lorsque l’étude vise
à comparer différents systèmes, puisque la comparaison doit alors être basée sur une
fonction équivalente.
Tableau 2 : Fonctions principales et secondaires de quelques produits
Système de produit Fonctions primaires Fonctions secondaires
Emballage Contenir le produit - Protéger le produit contre les chocs
- Descriptif du produit
Fenêtres
Éclairage /Aération
- Protection du climat extérieur
- Sécurité des évacuations
- Fournir une fonctionnalité esthétique au
bâtiment
Station d’épuration
Traiter aux normes
imposées un flux
d’eaux usées
- Désinfection des effluents
- Désodorisation
- Traitements plus ou moins poussés des boues
Tondeuse à gazon Tondre l’herbe
- Aménagement du paysage
- Ramasser le gazon coupé
19
2.2.2. Attributs de la fonction : Unité Fonctionnelle et flux de référence
2.2.2.1. L’Unité Fonctionnelle
L’Unité Fonctionnelle (UF) permet de quantifier la fonction remplie par le système de
produit à étudier. Il s’agit d’une grandeur mesurable dont le rôle principal est de fournir
une référence par rapport à laquelle les intrants et les extrants seront définis [24]. Par
exemple, la fonction commune des différentes options d’emballages est de contenir une
certaine quantité de liquide. Si nous devons comparer ces options, l’unité fonctionnelle
peut être définie comme la quantité d’emballage nécessaire pour contenir 1 m3 de liquide
dans des conditions spécifiées et pendant une période spécifiée [22].
Lorsque l'objectif de l’étude est simplement évaluer la performance environnementale d’un
produit, l'unité fonctionnelle peut être très simple, par exemple : une quantité en
kilogramme (kg) de produit X [24] .Toutefois lorsqu’il s’agit d’une comparaison entre
différentes alternatives, par exemple pour comparer des mouchoirs en papier et des
mouchoirs en tissu, la définition de l’unité fonctionnelle deviens plus compliquée,
puisqu’elle doit prendre en compte les différences de propriétés entre les produits
comparés , telles que la résistance, la durabilité ou les différences au niveau de l’utilisation
[24]. Ainsi, les mouchoirs en papier et les mouchoirs en tissu ont, les deux, la même
fonction à savoir : permettre à l’utilisateur de se moucher. Or les deux mouchoirs
présentent des différences au niveau de l’utilisation. Un utilisateur utilise en moyen 200
mouchoirs en papier par an, tandis que le mouchoir en tissu peut être utilisé pendant 3 ans
et il est en moyen lavé 100 fois par an. Un exemple de base de comparaison appropriée
serait de se moucher pendant 3 ans. Dans ce cas il s’agit de comparer 600 mouchoirs en
papier et un mouchoir en tissus.
Pour déminer l’unité fonctionnelle, la première étape consiste à spécifier la fonction
principale fournie par le ou les systèmes. Il est important de sélectionner correctement la
fonction principale du système en fonction de l’objectif de l’étude, car différentes fonctions
pourraient conduire à des résultats différents pour les mêmes systèmes de produits [25-26].
La deuxième étape est une qualification de la fonction en vue de la transformer en unité
fonctionnelle.
20
Pour résumer, L’unité fonctionnel doit définir les aspects qualitatifs et quantifier les aspects
quantitatifs de la fonction, ce qui implique de répondre aux questions : Quoi ? Combien ?
Comment ? Combien de temps ? (Voir figure 5) [16]. Par exemple, pour la fonction de la
peinture qui est de protéger une surface, l'unité fonctionnelle peut être définie comme :
Couvrir 1 m2 de mur en plâtre avec un degré d’opacité de 0,98 et pour une durée de vie de
10 ans.
Figure 5 : Exemple de définition de l’unité fonctionnelle [16]
2.2.2.2. Le flux de référence
Un flux de référence est la quantité nécessaire du produit pour répondre à l’unité
fonctionnelle. Si nous reprenons l’exemple plus haut pour le cas des emballages, le flux de
référence serait la quantité de matériaux nécessaire pour contenir par exemple 1 m3 de
liquide dans des conditions spécifiées et pendant une période spécifiée.
Le flux de référence est généralement différent qualitativement et quantitativement pour
différents produits comparés sur la base d'une unité fonctionnelle, en raison de la différence
dans les propriétés et les caractéristiques du produit (par exemple, la viscosité et la
résistance à la déchirure d'une peinture) [16]. Il est donc nécessaire de déterminer les
facteurs reliant l'unité fonctionnelle aux flux de référence. Dans l'exemple de la peinture,
ces facteurs sont : la quantité de peinture appliquée par m2 et la durée de vie de la peinture.
Si nous désirons comparer deux produits de peinture, A et B (voir tableau 3), le produit A
(4L pour couvrir 1m2) nécessite deux applications et dure 15 ans, tandis que le produit B
21
(2L pour couvrir 1m2) ne nécessite qu'une seule application et dure 5 ans jusqu'à ce qu'il
soit nécessaire de repeindre. Dans ce cas, 8L de peinture A est nécessaire pour réaliser
l'unité fonctionnelle, tandis que la même unité fonctionnelle est réalisée avec 6L de
peinture B.
Tableau 3 : Exemple d’unité fonctionnelle et de flux de référence pour deux produits de peinture
Produit Unité fonctionnelle Flux de référence Paramètres clés
Peinture 1m2 de mur peint
pendant 15 ans
Produit A : 2* 4kg de peinture
longue duree (15 ans , 2 applications
)
Quantité appliquée au
mètre carré
Duré de vie de la
peinture Produit B : 3*2kg de peinture courte
duree (5 ans )
2.2.3. Définition du système d’étude
Un système de produit est caractérisé par les éléments qu’il contient, c’est-à-dire les
processus impliqués dans la réalisation de la fonction du système. Mais aussi par les liens
et les limites qui le distinguent des autres systèmes de produit et de la nature.
Les processus élémentaires sont les plus petites parties d'un système pour lesquelles des
données sont collectées lors de l'exécution d'une ACV. Ils peuvent représenter un seul
processus spécifique ou encore plusieurs processus, par exemple, une usine complète
incluant de nombreux procédés [20]. Ces processus élémentaires sont liés les uns aux autres
par des flux de produit intermédiaire, ils sont liés aux autres systèmes de produits par des
flux de produits, et à l'environnement par des flux élémentaires entrant et sortant (voir
figure 6) [15]. Par définition, les flux élémentaires ne sont pas échangés entre les processus
unitaires, ils sont définis comme étant la matière ou l’énergie entrant dans le système
étudié, qui ont été puisées dans l’environnement sans transformation humaine préalable
(eau, pétrole, etc.) ou de matière ou énergie sortant du système étudié, qui est rejeté dans
l’environnement sans transformation humaine ultérieure (déchets, chaleur, émissions
gazeuses) [15]. Par exemple le flux de ressources « eau » pour un processus de laminage
des tôles l’acier peut provenir directement d'une rivière proche du lieu de laminage (flux
élémentaire), alors que l'acier non allié (flux intermédiaire de produit) est le flux de produit
22
d'un autre processus unitaire et agit en tant que flux de matière vers le processus d'unité de
laminage de la tôle d'acier.
Figure 6 : Schéma des liens entre deux processus [15]
Lorsque de multiples processus élémentaires sont impliqués dans un procédé de fabrication
il est profitable de le schématiser à l’aide d’un arbre de processus (voir figure 7) qui permet
de fournir une description détaillée du système analysé (produit ou activité) [27].
23
Figure 7 : Arbre de processus de la fabrication d’aluminium primaire [15]
2.2.4. Définition des limites du système
La sélection des limites du système consiste à déterminer les processus et les flux qui seront
inclus dans l’étude de l’ACV. Idéalement les limites du système devraient inclure tous les
processus requis pour l’accomplissement de la fonction du système, du berceau à la tombe
[28]. Ceci est pratiquement impossible, soit parce que les objectifs de l’étude ne prennent
pas en compte tout le cycle de vie, soit pour des contraintes matérielles (manque de
données), de coûts ou de temps [27]. Par conséquent, toutes les études d’ACV excluent
certains processus unitaires qui sont réellement nécessaires (bien que dans une mesure très
limitée) pour fournir le flux de référence.
2.2.4.1. Processus à considérer dans l’ACV
Les étapes de cycle de vie et les processus à considérer dans l’étude d’une ACV sont
définies en fonction de l’objectif d’étude. Par exemple, si l’objectif de l’étude est d’évaluer
l’impact de la barre d’acier sur l’environnement, à ce moment-là, il faut inclure tous les
processus de cycle de vie de la barre (du berceau à la tombe). Si l’objectif était d’évaluer
24
l’impact de la production de barre d’acier, une étude du berceau jusqu’à la porte de l’usine
est suffisante pour répondre à cet objectif.
De façon générale, on peut distinguer trois options principales pour définir quels processus
se trouvent dans les limites du système [26] (voir figure 8) :
- Porte à porte (Gate to Gate): dans ce cas l’analyse comprend uniquement les processus
interne à l’entreprise depuis la réception des matières premières, jusqu’à la fin de la
production, sans tenir compte de l’extraction et la transformation de la matière
première, le transport, la distribution, l’utilisation et la fin de vie.
- Berceau à la porte (Cradle to Gate): une ACV du berceau a la porte inclut des étapes
en amont de la chaine de valeur, telles que l'extraction des matières premières et leurs
transports.
- Berceau à la tombe (Cradle to Grave) : une ACV complète du berceau à la tombe inclus
toutes les étapes de cycle de vie du produit sans omission.
Figure 8 : Options possibles des frontières d’un système [4]
Critères de coupure : La décision d’exclure une ou plusieurs parties du système doit être
justifiée. Par exemple, dans la plupart des ACV, la production de biens d’équipement n’est
pas incluse dans l’étude dans les frontières du système afin de simplifier l’étude [29].
Certaines ACV incluent les impacts environnementaux liés à la production, à la
maintenance et à la mise au rebut des machines lorsque leurs coûts représentent une part
importante du prix du produit. D’autres études incluent les processus de construction de
25
bâtiments industriels dans les frontières du système parce que l'impact du chauffage et de
l'électricité pendant la phase de l’utilisation est non négligeable.
2.2.4.2. Limites géographiques, temporelles et techniques
Outre les limites entre le système et les autres systèmes économiques, les limites de la
représentativité géographique, temporelle et technique des processus du système doivent
être définis lors de l’étude de l’ACV.
- Les Limites géographiques
Selon la norme ISO 14044, la représentativité géographique d’un système fait référence à
la zone géographique à partir de laquelle les données relatives aux processus élémentaires
doivent être collectées pour atteindre l'objectif de l'étude. Cette représentativité
géographique peut être globale, continentale, régionale, nationale, locale ou au niveau de
l’entreprise [30]. La prise en compte de la représentativité géographique est importante,
puisque les différences géographiques influent sur la sensibilité de l’environnement aux
polluants, la proximité des ressources naturelles, les infrastructures (les réseaux
électriques, etc.), les différences de réglementation (taxes sur l'énergie, seuils d'émission,
etc.), etc. [30]. Par exemple, les sources d’électricité du Danemark (principalement du
charbon et de l’énergie éolienne) et de la Suède (principalement du nucléaire et de l’énergie
hydroélectrique) varient beaucoup, malgré leur proximité géographique. Cela s'explique en
partie par les différences géographiques (la Suède est un pays montagneux ce qui n’est pas
le cas pour le Danemark) et par des différences sociales et politiques (la Suède possède des
centrales nucléaires, contrairement au Danemark, principalement en raison des désaccords
de l'opinion publique). Par ailleurs, on ne peut pas utiliser les données des diverses sources
électrique Suisse lorsque en réalité le processus consomme l’électricité du Danemark,
sinon les résultats des émissions de dioxyde de carbone associées au processus seront
erronés.
- Limites temporelles et technologiques
Tout comme les limites géographiques, les limites temporelles et technologiques influent
également la pertinence des résultats de l’ACV.
26
La représentativité temporelle d’un processus est largement influencée par la durée de vie
prévue du, ou des produits étudiés, mais aussi par leurs secteurs d’activité [16]. En effet,
l’innovation technologique est « plus rapide » dans certains secteurs que pour d'autres. Par
exemple, une période de dix ans considérés pour un processus unitaire peut avoir une haute
représentativité s'il appartient à un secteur mature ayant peu d'innovation technologique
(tel que l'industrie des pâtes et du papier). Cependant, cette représentativité peut être faible
si le processus unitaire fait partie d'un secteur à développement technologique rapide (tel
que l'informatique, l'énergie et le traitement des déchets).
La technologie utilisée est aussi un facteur important qui peut influencer les résultats d’une
ACV. En effet, deux produits identiques peuvent être fabriqués à l'aide de deux
technologies différentes, ce qui implique des flux d’inventaire différents. Par exemple,
l'acier brut peut être produit à l'aide d'un Four à Arc Électrique (EAF) ou d'un Four Basique
à Oxygène (BOF). La représentativité technologique détermine dans quelle mesure les
données d'inventaire représentent les technologies réellement impliquées dans le système
de produit étudié.
27
3. Analyse de l'inventaire du cycle de vie
3.1. Définition et principe de l’inventaire de cycle de vie
L’inventaire du cycle de vie (ICV), plus exactement appelé « inventaire des émissions et
des extractions » est la deuxième phase de l’ACV, définie par la norme ISO 14040 comme
étant la phase impliquant la compilation et la quantification des intrants et des extrants d'un
produit ou d'un système de produits sur l'ensemble de leur cycle de vie. L’ICV consiste à
quantifier les émissions dans l’air, l’eau et le sol ainsi que les extractions des matières
premières renouvelables et non renouvelables pour toutes les étapes du cycle de vie
incluses dans les limites du système [15].
L’inventaire implique la collecte et le traitement des données. D’une manière générale, il
s’agit de quantifier, en premier, les flux (économiques et élémentaires) associés à chaque
processus élémentaire et les mettre à l'échelle en fonction du flux de référence. Les données
des émissions et extractions liées à ces intrants sont ensuite recherchées et mises en rapport
avec l’unité fonctionnelle. Enfin, les émissions et les extractions totales sont agrégées en
sommant les flux élémentaires et les émissions et extractions indirects de même nature. Par
exemple, toutes les émissions de CO2 de tous les processus élémentaires sont additionnées
en une seule valeur. La procédure de calcul de l’inventaire tel que proposée par la norme
ISO 14040 est présentée à la figure 9.
28
Figure 9 : Procédure de calcul de l’inventaire [6]
3.2. Le processus élémentaire : élément de base pour la collecte de
données
Les diagrammes des flux des processus élémentaires et la description détaillée de chacun
de ses processus, nous permet de disposer des informations nécessaires à la collecte et aux
calculs des données.
Chaque processus élémentaire inclus dans les limites du système est considéré comme une
boite noire (figure 10) pour laquelle les flux économiques et élémentaires seront déterminés
et modélisés côté entrée et côté sortie.
29
Figure 10 : Exemple de processus élémentaire - laminage de la tôle d'acier [15]
Les catégories des flux intrants et sortants pouvant être répertoriées dans un inventaire sont
résumées dans le tableau 4. Les intrants incluent les flux élémentaires tels que les
ressources matérielles et énergétiques, l’utilisation des sols, les flux de produits tels que les
vecteurs énergétiques, les produits chimiques et les matériaux, les consommables, les
pièces et composants, les produits semi-finis, les produits complexes et les services de tous
types, etc. L’ensemble des intrants constitue ce qu’on appelle un inventaire de production.
Les flux de sortie considérés dans un ICV sont les déchets générés, les produits et
coproduits, les émissions dans l’air, l’eau ainsi que d’autres aspects environnementaux
pouvant être pertinents tels que le bruit, les déchets naturels, etc.
30
Tableau 4 : Catégories et paramètres d'inventaire collectés pour chaque processus élémentaire
inclus dans la limite du système [31]
Catégories des flux Description et exemples
Flu
x d
’en
trée
Énergie Les ressources énergétiques renouvelables et non renouvelables.
Exemples : électricité, charbon, essence, diesel, etc., consommés
par le processus élémentaire.
Matières
premières
Les ressources matérielles renouvelables et non renouvelables.
Exemples : minéraux, métaux, eau et produits pétroliers
intermédiaires.
Intrants
auxiliaires
Les intrants auxiliaires sont des intrants matériels nécessaire pour
produire le produit, mais qui ne font pas partie de la composition
du produit. Exemples : dynamitage et explosifs utilisés dans les
carrières.
Flu
x d
e so
rtie
Produits Les biens ou les services résultants du processus.
Coproduits Les coproduits sont les matériaux, produits ou combustibles
commercialisables provenant du même processus élémentaire,
mais qui ne font pas l'objet de l'évaluation. Exemple : laitier
comme coproduit de la production d'acier.
Déchets Les déchets sont généralement classés comme déchets dangereux
ou non dangereux.
Émissions
dans l’air
Les émissions dans l'air comprennent généralement les GES tels
que le dioxyde de carbone (CO2), le méthane (CH4), le protoxyde
d'azote (N2O) et d'autres polluants atmosphériques, tels que les
particules (PM2,5 et PM10), le monoxyde de carbone (CO),
oxydes d'azote (NOx), dioxyde de soufre (SOx), composés
organiques volatils (COV) et métaux lourds.
Émissions
dans l’eau
Les émissions dans l'eau comprennent généralement l'azote, le
phosphate (PO43-), la demande chimique en oxygène (DCO) et
les métaux lourds.
Émission
dans le sol
Les émissions dans le sol reflètent les émissions de pétrole, de
pesticides et de métaux lourds
Autres Bruit, rayonnement, utilisation des terres et autres
31
3.3. Les données d’ACV
3.3.1. Types de données
Il existe trois types de données pouvant être utilisées pour développer les données de
processus élémentaire (figure 11) à savoir : les données d'émissions directes du processus,
les données d’activités de l’entreprise et les facteurs d’émission (données scientifiques).
- Données sur les émissions directes : elles proviennent des installations réelles et sont
déterminées par un programme de surveillance continue de ces installations, un
programme d’échantillonnage ponctuel, la stœchiométrie, le bilan de masse ou des
méthodes similaires [32]. Par exemple, il est possible de déterminer les émissions d’une
réaction chimique à l’aide d’une équation stœchiométrique, et les émissions d'un
incinérateur à l'aide d'un système de surveillance continue des émissions.
- Données d’entreprise (ou d’activité) : elles regroupent les flux de référence, c’est-à-
dire, les quantités de produits nécessaires pour remplir la fonction du produit [2]. Ce
sont des mesures quantitatives liées au processus qui peuvent être mesurées, modélisées
ou calculées. Les données d'activité peuvent être classes en deux catégories :
o Les données de production : représentent des mesures physiques d'un
processus, par exemple l’énergie (Joules d'énergie consommée), la masse
(kilogrammes d'un matériau), le volume (volume de produits chimiques
utilisés), la surface (par exemple, zone d’une installation de production), la
distance (kilomètres parcourus), etc.
o Les données financières : représentent des mesures monétaires d'un processus
(par exemple le coût du combustible consommé dans un processus).
- Facteur d’émission : il est défini comme un taux moyen d’émission d’une source
polluante relative à une unité productive [32]. Les facteurs d’émission permettent de
convertir les données d’activité en quantités d’émissions de substances contribuant à
diverses catégories d’impact [8]. En fait, ces facteurs sont multipliés par les données
d'activité pour calculer les émissions liées au processus. Les facteurs d’émission ou
d’extraction peuvent être recherchés dans les bases de données commerciales, les
32
rapports d’inventaire des produits publiés, les agences gouvernementales, les
associations industrielles et les facteurs développés par l’entreprise.
Figure 11: Schéma de développement de données de processus [33]
3.3.2. Sources de données
Les données d’un processus élémentaire peuvent être issues directement de l’entreprise
(données primaires) ou à partir de bases données (données secondaires).
Pour les processus d’avant plan c’est-à-dire les processus sous le contrôle de l’entreprise
comandataire de l’ACV (processus de production, transport, etc.), les données utilisées
sont généralement des données primaires. Elles peuvent être obtenues par des mesures
effectuées directement sur le processus, à partir du système d’information de l’entreprise
ou auprès d’opérateurs par des entretiens ou des questionnaires, etc. Les données primaires
facilement accessibles dans une entreprise sont : quantité et nature du matériel, énergie
consommée et formes d’énergie utilisée (chaleur, électricité, combustibles), coproduits,
matériels d’exploitation et auxiliaire, transports à destination ou en provenance de
l’entreprise examinée. Il est cependant difficile d’obtenir toutes les données du système de
premier plan à partir des mesures des sites.
Pour les processus d’arrière-plan non spécifiques au produit étudié et pour une partie des
processus d’avant plan, la collecte de données se fait en ligne en utilisant des données
secondaires provenant de sources de données public, telles que d’autres études d’ACV, des
33
rapports d’associations industrielles et des statistiques nationales, ou encore des bases de
données commerciales.
3.3.3. Les bases de données d’inventaire
Une ACV de qualité nécessite l’accès à des données fiable et de qualité. En cas contraire,
cela peut conduire à des résultats variables et une crédibilité réduite. La disponibilité de
ces données est la principale limitation pour l'utilisation de l’ACV [34], de plus leur
collecte est souvent longue et coûteuse. Il est donc essentiel de disposer de bases de
données qui facilite la réalisation d’ACV avec des coûts raisonnables [35].
Les bases de données sont des sources utilisées pour estimer les flux élémentaires entrants
et sortants d’un processus élémentaire. Elles regroupent un ensemble de processus
élémentaires provenant d’ACV validées scientifiquement. Ce sont des fichiers tableurs
dans lesquels sont stockées des données secondaires issues de travaux de recherche ou de
la bibliographie et représentent des moyennes (données génériques). On distingue trois
composantes principales dans la composition d'une base de données :
• Les matériaux : ils représentent la matière première des processus de fabrication
(produits chimiques, métaux, matière primaire minérale, plastique, papier,
biomasse, matériaux biologiques).
• Les processus de production : ils engendrent des impacts par les consommations
énergétiques nécessaires à la transformation des matières premières ou pour le
traitement des déchets (incinération, déposition, assainissement). Les inventaires
de cycle de vie pour l'énergie sont souvent réalisés selon leurs provenances et
leurs types (électricité, pétrole, charbon, gaz naturel, biocarburants, bioénergie,
hydro-électricité, nucléaire, solaire, éolienne, biogaz).
• Le transport : cela correspond au type de transport utilisé (trafics routier,
ferroviaire, aérien, maritime). En proposant des bases de données dans lesquelles
les divers modes de transport sont identifiés clairement, on peut prendre en
compte les consommations énergétiques liées au déplacement des produits.
Des nombreuses bases de données existent actuellement sur le marché. On distingue les
bases de données généralistes et les bases de données spécifiques. On peut trouver par
34
exemple des bases de données spécifiques à un secteurs d'activité ou un produit particulier,
tel que la base de données développées par l’association européenne de commerçants de
l'industrie des plastiques (Plastique Europe).
Les différentes bases de données existantes sont enregistrées au sein d’un répertoire
accessible sur internet et régulièrement mis à jour par le PNUE. La majorité de ces bases
de données ont été élaborées en Europe, notamment la base de données suisse Ecoinvent
qui est la plus complète et la plus utilisée au niveau mondial. Aujourd’hui on retrouve des
bases de données adaptées aux situations des pays, tel que la base de données québécoises
d’inventaire du cycle de vie développée par le CIRAIG. Elle a pour assise la base de
données Ecoinvent, et fournit un accès à des données ICV adaptées au contexte québécois
dans douze secteurs d’activités.
Les bases de données n’utilisent pas toutes les mêmes hypothèses, ce qui peut avoir un
impact important sur les bilans environnementaux [34]. Par conséquent, il est recommandé
dans la mesure du possible d’utiliser une seule base de données tout au long de l’étude
ACV pour assurer une uniformité entre les données et éviter un chevauchement des
frontières des différents processus pris en compte.
Il existe fondamentalement deux types de bases de données : les bases de données
physiques et les bases de données monétaires.
Les bases de données physiques fournissent l’information pour des processus élémentaires
physiques tels que : « 1 personne-kilomètre parcouru en voiture à essence ». D’une manière
plus générale, les processus physiques peuvent être exprimés en unité de masse, d’énergie
ou de longueur. La base de données européenne Ecoinvent est un exemple de base de
données de processus physiques. Elle est particulièrement reconnue par la communauté
scientifique de fait du grand nombre de processus répertoriés, de la diversité des domaines
couverts, ainsi que de la qualité des études menées et des données recueillies. Un
inconvénient de cette base de données est qu’elle a été développée pour un contexte
Européen et certains paramètres tels que les modes de production d’électricité ou la
consommation moyenne des véhicules lourds peuvent ne pas être représentatifs de toutes
les régions du monde.
35
Les bases de données monétaires quant à elles renseignent sur les extractions et émissions
associées à une somme d’argent dépensée dans un secteur économique donné. Exemple :
« 1$ d’instruments et d’équipements médicaux et chirurgicaux ». Un exemple de base de
données monétaire serait la base de données US input output 98, qui répertorie 481 secteurs
de l’économie des Etats-Unis.
Le tableau 5 présente un aperçu des bases de données disponibles. Ces bases de données
sont utilisables au moyen d’un logiciel de calcul pour la réalisation d’ACV et les
méthodologies utilisées pour leur conception sont disponible sur le site de Pré-consultant
(http://www.pre.nl).
Tableau 5 : aperçu des bases de données disponibles
Base de données Contexte géographique Domaines couverts
Ecoinvent Europe Energie, transport, matériaux, produits
chimiques, agriculture, pâtes et papiers,
traitements des déchets
Buwal 250 Suisse Matériaux d`emballage, énergie, transport,
traitements des déchets
ETH-ESU96 Suisse Energie
IDEMAT2001 Matériaux d’ingénierie, énergie, transport
LCA Food DK Danemark Produits alimentaires
US Input Output98 Etats-Unis 481 secteurs industriels
PlasticsEurope Eco-
profiles
Europe Données d’inventaire sur un grand nombre
de polymères et leurs intermédiaires
Base téléchargeable à l’adresse :
http://www.plasticseurope.org
La base de données Ecoinvent est issue du projet « Ecoinvent 2000 » visant à combiner
différentes bases de données d'inventaire existantes et à les enrichir afin d'obtenir un
ensemble de données d'inventaire de très grande qualité, valable pour les pays d'Europe
occidentale [15]. Une grande majorité des logiciels d'analyse du cycle de vie l'intègrent
en raison de la transparence prouvée en ce qui concerne la provenance des données
utilisées ainsi que leur mode d'obtention, d'évaluation ou d'intégration dans les calculs.
36
Toutes les données de Ecoinvent sont établies autant que possible au niveau « processus
élémentaire ». Plus de 40 000 processus sont disponibles dans la base de données
Ecoinvent, et pour chacun de ces processus plus de 400 substances et ressources sont
répertoriées [15]. Les thèmes répertoriés dans la base de données sont :
• L'approvisionnement en énergie à savoir l'ensemble des mixes énergétiques
(charbon, gaz, nucléaire, éolien, etc.) et les vecteurs énergétiques (fioul léger,
fioul lourd, kérosène, vapeur, charbon, gaz naturel, pompe à chaleur, etc.)
• Les matériaux (briques, verre d'emballage, aluminium primaire et secondaire,
plomb, nickel, acier inoxydable, ensemble des plastiques les plus courant,
matériaux de construction en bois)
• Les produits chimiques (oxygène, azote, etc.)
• Les détergents
• Les papiers (graphiques, recyclés, etc.)
• Les services de traitements des déchets (déchets ménagers, boues d'épuration,
plastiques, solvants, etc.)
• Les produits et processus agricoles (pommes de terre, betteraves, etc.)
• Les transports (camions, transport océanique, transport aérien, tram, bus, train
courte et longue distance, etc.)
3.3.4. Options de collecte des données
Les options de collecte des données pour un processus élémentaire dépendent de plusieurs
facteurs à savoir : les coûts et le temps investis pour réaliser l’ACV, la qualité des données
envisagées, la complexité du processus, etc. On distingue généralement quatre options
possibles d’acquisition des données sur les émissions et les extractions (figure 12).
- Option 1 : Émissions mesurées directes (données primaires)
Il s’agit de collecter des données primaires spécifiques à la source avec émissions mesurées
directement sur les installations. C’est la donnée la plus chère et la plus fiable pouvant être
collectée pour un processus élémentaire si les conditions de mesure sont respectées et sont
représentatifs.
- Option 2 : Données d'activité de processus et modélisation à l'aide de facteurs
d'émission
37
Il s’agit de collecter des données de production qui peuvent être des données primaires
(option 2a) ou secondaires (option 2b), et les convertir en données de sortie souhaitées (par
exemple, émissions de CO2) en utilisant les facteurs d'émission. Ce principe de calcul de
données d’émission et d’extraction est connu sous le nom de l’approche processus. La
qualité globale des données d’inventaire obtenus avec l’option 2 dépend à la fois des
données de production et de la représentativité des facteurs d’émission.
- Option 3 : Données d'activité financière et modélisation à l'aide de facteurs d'émission
(données secondaires)
Comme pour l’option 2, il s’agit de collecter des données financières qui sont des données
secondaires. L’étape de modélisation des données permet de convertir les données d'entrée
(par exemple, la valeur monétaire du carburant acheté) en données de sortie souhaitées (par
exemple, les émissions de CO2) à l’aide des facteurs d’émission. Ce principe de calcul
basée sur des données monétaires est connu sous le nom de l’approche input-output.
- Option 4 : Données de littérature directe (données secondaires)
Lorsque les données de processus ne sont pas disponibles, il est possible d’utiliser les
données de la littérature ou des données proxy. En fait, en absence de données sur le
processus, une source de données particulièrement utile est un processus similaire (proxy)
existant dont on peut trouver ces données, par exemple, une technologie associée ou la
même technologie pour une autre région ou une autre période. Les données de processus
élémentaire du proxy peuvent être utilisées directement (par exemple, utiliser le même
facteur d’émission).
38
Figure 12 : Options de collecte et de calcul des données [32]
Option 2A
Données primaires
Option 2B
Données secondaires
Facteurs d'émissions
(Bases de données
monétaires )
facteurs d'émissions
(Bases de données commerciales)
Inventaire des émissions et des extractions du processus élémentaire
Processus élémentaire
Option 1
Données sur les
émissions directes
(données primaires)
Option 2
Données de production
Option 3
Données financières
(données secondaires)
Option 4
Données de littérature
(données secondaires)
39
3.4. Calcul de l’inventaire des extractions et d’émissions
Lors de la collecte des données de processus, les données sur les flux de sortie sont
généralement difficiles à trouver contrairement aux données d’intrants qui sont disponibles
facilement car la consommation d'énergie et de matières premières est enregistrée par les
entreprises [4] .Lorsque seules les données d’intrants de processus sont collectées (option
2 et 3 de la figure 12) ou lorsque les données collectées ne disposent pas d'une liste
complète des émissions requises pour la caractérisation de l’impact, un traitement
supplémentaire des données collectées pour convertir les données d’intrants en termes
d’émissions et extractions est nécessaire à l’aide des facteurs d’émissions.
3.4.1. Principe de calcul de l’inventaire de processus : approche processus
On distingue deux méthodes de calcul d’inventaire des émissions et des extractions :
l’approche processus et l’approche input‐output (I/O) [15]. Nous détaillons ici uniquement
la première méthode qui est la plus utilisée (option 2a et 2b). La seconde approche repose
sur des données économiques (option 3) et ne sera pas traitée dans ce document.
Pour l’approche processus, l’inventaire se calcule en multipliant les masses des divers flux
répertoriés (inventaire de production) par les facteurs d’émission ou d’extraction donnant
la quantité de chaque substance émise ou extraite par unité d’intrant utilisé [15]. Pour ce
faire, il s’agit d’exprimer le processus élémentaire sous forme d’un vecteur p regroupant
tous les intrants de ce processus par unité fonctionnelle. Ce vecteur est ensuite multiplié
par une matrice E qui rassemble l’ensemble des facteurs d’émission et d’extraction sur
toute la chaine de production de ces intrants. L’inventaire des émissions et extractions du
processus élémentaire est obtenu comme suit :
𝐼𝑛𝑣𝑒𝑛𝑡𝑎𝑖𝑟𝑒 𝑒𝑚𝑖𝑠𝑠𝑖𝑜𝑛/𝑒𝑥𝑡𝑟𝑎𝑐𝑡𝑖𝑜𝑛 = 𝐸 ∗ 𝑝
Où
- Inventaire em/ex Représente le vecteur colonne décrivant l’ICV
- E est la matrice d’émission et d’extraction
- p le vecteur colonne de la production décrivant tous les flux intermédiaires ou
intrants
(1)
40
3.4.2. Exemple de calcul de l’inventaire de processus de production
d’asphalte
Prenons un exemple de processus de production de mélange d’asphalte, pour lequel nous
ne disposons pas de données sur les émissions des GES. La nature et les quantités d’intrants
nécessaires pour produire une tonne de mélange d’asphalte ont été collectées à partir d'un
processus d'usine spécifique de production de mélange d'asphalte et sont présentes dans la
figure 13.
Les facteurs d'émission et d’extraction sur toute la chaine de production de ces intrants ont
été recherche dans des bases de données et sont présentés dans le tableau 6.
Tableau 6 : Facteurs des émissions et d’extractions
Un facteur d’émission peut inclure un seul processus ou plusieurs processus agrégés. Il est
important de connaitre les processus couverts par les facteurs d’émission pour s’assurer
que toute la chaine des intrants inclus dans les limites du système est prise en compte. Par
exemple, la quantité des émissions directes de CO2 associées à la combustion de 1 kg diesel
est 2,61 kg, et la quantité des émissions indirectes liée à la production en amont de 1 kg
Diesel (kg) Gas naturel (litre) Électricité (Kwh )
En amant (direct)
En aval (indirect)
Facteur agrèges
En amant (direct)
En aval (indirect
Facteur agrèges
En amant (direct)
En aval (indirect)
Facteur agrèges
Energie primaire (MJ)
37,964381907 5,714026869 43,678408775 0,033684340 0,011302093 0,044986432 3,594872775 10,212027787 13,806900562
Co 2 (kg) 2,614893652 0,387391652 3,002285304 0,001996047 0,000152146 0,002148193 0,000000000 0,547695298 0,547695298
NO x (kg) 0,038061230 0,000000000 0,038061230 0,000000134 0,000647276 0,000647410 0,000000000 0,000000000 0,000000000
Méthane (kg) 0,000002875 0,000000000 0,000002875 0,000011772 0,000707025 0,000718797 0,000000000 0,000000000 0,000000000
Figure 13 : Inventaire de production - processus de production de mélange d’asphalte
41
diesel est de 0,38 kg. Pour couvrir toute la chaine de la production de diesel, il est nécessaire
de considérer le total des émissions directes et indirectes de CO2, tel qu’illustré dans la
figure 14.
Figure 14 : Principe de calcul des émissions en amont et en aval pour un processus élémentaire
[31]
L’inventaire des émissions et des extractions liées à la production de 1 tonne l’asphalte se
calcule comme suit :
Dans cet exemple de calcul, les étapes de production des intrants sont incluses dans les
frontières du système, ce qui explique les facteurs d’émissions retenus pour la matrice E.
(2)
42
3.5. Modélisation du système et résultats de l’inventaire
3.5.1. Processus multifonctionnels et problèmes d’allocation
Il est fréquent lors d’une étude d’ACV d’avoir à traiter des processus dits
multifonctionnels. En effet, de nombreux systèmes de production sont multifonctionnels
dans la mesure où ils possèdent plus qu’une fonction [36]. Dans ce cas, il n’est pas clair à
quelle fonction les impacts environnementaux doivent être affectés ce qui entraîne un
problème d’allocation. En conséquence, les flux de matière et d'énergie ainsi que les
charges environnementales associées doivent être attribués à chacune des fonctions afin de
refléter avec précision leurs contributions individuelles à l'impact environnemental du
système étudié [36]. Il existe trois types de problèmes d’allocation [37] :
- Processus avec sortie multiple : dans ce cas le processus produit, en plus du produit
final, un ou plusieurs coproduits. Ceci est particulièrement fréquent dans l'industrie
chimique, l'agriculture, l'industrie minière, le raffinage du pétrole et la métallurgie
extractive.
- Processus avec plusieurs entrées : par exemple, le transport par un même moyen
de plusieurs produits ou encore le processus de traitements de plusieurs déchets par
un seul incinérateur. L’incinérateur peut traiter conjointement différents types de
déchets. En effet, lors de l'étude d'ACV d'un produit en carton, l'étape de fin de vie
correspond à un traitement en incinérateur, on ne va donc s'intéresser que pour un
seul flux de déchets, traité cependant parmi d'autres.
- Le recyclage (revalorisation) : dans lequel un déchet est recyclé en un autre produit.
On distingue entre le recyclage en boucle ouverte et celui en boucle fermer.
Le recyclage en boucle ouverte consiste à recycler le déchet issu du cycle de vie
étudié et le réutiliser dans d'autres systèmes (exemple : le recyclage de papier pour
la fabrication de carton ondulé, traitement d'huiles de friture usagées en vue d'une
production de carburant, etc.). Alors que dans le cas du recyclage en boucle fermée
lui, le déchet est recyclé et réutilisé à l’intérieur du système étudié (exemple :
l’assainissement des eaux usées issues d'une utilisation domestique et redistribution
de l'eau ainsi traitée dans les réseaux d'eau potable). A l'opposé du recyclage en
43
boucle ouverte, le recyclage en boucle fermée ne constitue pas un problème
d'allocation puisque le flux de produits issu du recyclage ne franchit pas les
frontières du système [38].
Les méthodes d’allocation permettent la répartition des charges environnementales entre
les produits dans un système multifonctionnel, par exemple entre le lait et la viande au sein
d’un élevage laitier. Selon la norme ISO 14044, il convient d'analyser plus finement le
processus multifonctionnel pour éviter si possible l'allocation, sinon il est possible
d’allouer des flux en fonction de relations physiques directes entre les coproduits.
3.3.1.1. Éviter l’allocation
Un processus multifonctionnel ne conduit pas nécessairement à un problème d'affectation
[38]. Il convient dans la mesure du possible, d'éviter d'allouer les charges
environnementales associées au système étudié, et ce en subdivisant le processus
multifonctionnel en sous-processus, ou en élargissant le système de produit pour inclure
les fonctions supplémentaires liées aux coproduits.
• Subdivision des processus
La subdivision des processus permet de simplifier le problème de l’allocation lorsque le
processus multifonctionnel comprend des sous-processus qui peuvent être associés
indépendamment à l’une ou à l’autre des fonctions. L’idée est de procéder à une analyse
approfondie du processus multifonctionnel pour voir s’il peut être divisé en sous-processus
à fonction unique et que des données environnementales peuvent être obtenues pour chacun
de ces sous-processus. Par exemple la plupart des étapes de cycle de vie du produit
mozzarella s’effectuent au sein du site industriel où sont également fabriqué les produits
beurre et ricotta. Dans une première approche, le site peut être considéré dans son
ensemble ce qui conduit à un problème d’allocation où les consommations et les impacts
du site sont à répartir entre le produit mozzarella et les coproduits (beurre et ricotta). Une
deuxième approche consiste à subdiviser le processus industriel (site de production) en
sous-processus afin de simplifier le problème d’allocation. La subdivision permet
d’identifier les étapes amenant à la production de la mozzarella, de déterminer les étapes
44
communes à la production des autres coproduits et d’exclure des limites du système les
étapes spécifiques à la production du beurre et du ricotta .Dans ce cas, deux allocations
sont prévues : les consommations et les impacts de la normalisation sont attribués entre le
lait et la crème normalisés, de même que les consommations et les impacts de la formation
de caillé entre le lactosérum doux et le caillé frais (voir figure 15).
Figure 15 : Allocation - principe de subdivisons [38]
• Expansion du système
Il est possible d’éviter le problème d’allocation en élargissant les limites du système afin
d’inclure les fonctions supplémentaires liées aux coproduits [40]. Pour ce faire, il est
nécessaire que les coproduits puissent être générés par un moyen de production alternatif
et que les données puissent être obtenues pour cette production alternative. La méthode de
substitution est ici considérée comme une forme d'allocation pratiquement équivalente à la
méthode d'extension du système. La figure 16 illustre les 2 formes d’allocation par
expansion du système.
45
Figure 16 : Allocation - principe d'expansion/substitution [30]
3.3.1.2. Allocation physique
Lorsque l'attribution ne peut être évitée, la norme ISO 14041 recommande l’utilisation de
la causalité physique, dans la mesure du possible, comme base de l’attribution. En principe,
les charges environnementales d’un système multifonctionnel dépendent des propriétés des
matériaux utilisés (propriétés physiques, chimiques, quantité du matériau, etc.) et de l’état
du fonctionnement des processus (la capacité des opérations unitaires, la pression, la
température de fonctionnement, etc.) [37]. L’attribution physique signifie que la charge
environnementale du système est allouée en fonction d'une relation physique sous-jacente
reflétant la manière dont les intrants sont modifiés par les changements quantitatifs
apportés aux produits ou fonctions fournies par le système [41]. Les propriétés physiques
utilisées comme une base d'attribution comprennent la masse, le contenu en énergie, le
volume et la masse moléculaire [41].
Exemple d’allocation par masse
L'attribution par masse nécessite que toutes les entrées et toutes les sorties soient reparties
en fonction du rapport de masse entre les coproduits formés. Si, par exemple, un processus
élémentaire, (figure 17) fournit deux produits : le produit principal A et le coproduits B.
Le coefficient d'allocation en masse (Cm) peut être calculé comme le rapport en masse
entre le produit principal et le sous-produit :
(3)
46
𝐶𝑀 = 𝑚𝐵
(𝑚𝐴) + (𝑚𝐵)
Par conséquent, la présentation générale de la répartition des charges environnementales
est la suivante :
𝑓𝑙𝑢𝑥 𝑖𝑛𝑣𝑒𝑛𝑡𝑎𝑖𝑟𝑒 𝐵 = 𝐶𝑀 ∗ 𝑓𝑙𝑢𝑥 𝑖𝑛𝑣𝑒𝑛𝑡𝑎𝑖𝑟𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑠𝑢𝑠 𝑢𝑛𝑖𝑡𝑎𝑖𝑟𝑒
Figure 17 : Principe d'application de l'allocation massique [38]
3.3.1.3. Allocation basée sur d'autres relations
Lorsqu'une relation physique ne peut être établie, il est possible d’utiliser une méthode
d'affectation fondée sur un paramètre socio- économique ou une propriété représentative
d’une fonction commune entre le produit et les coproduits [15], telle que la valeur
nutritionnelle des produits (quantité de protéine), etc. A l'instar des méthodes fondées sur
un paramètre physique, chacun des impacts du cycle de vie est alors alloué de la même
façon.
3.5.2. Résultats de l’inventaire
Lorsque les données pour les processus élémentaires sont générées et quantifiées par
rapport à un flux de référence déterminé pour chacun des processus (p. ex. 1 kg de matière
ou 1 MJ d’énergie), il s’agit ensuite de lier ces processus en tenant compte de flux de
référence.
(4)
47
Chaque processus élémentaire est considéré comme un élément constitutif dans le modèle
d’ICV. Les quantités des flux de matières et d’énergie ainsi que les quantités des substances
émises pour chaque processus sont déterminées par rapport au flux de référence et en tenant
compte des règles d’allocation dans le cas des processus multifonctionnels. Le résultat final
est une liste qui regroupe les données agrégées des émissions et les extractions sur tout le
cycle de vie.
3.6. Exemple d’analyse de l’inventaire de cycle de vie : Brame d’acier
produit dans une aciérie italienne
L’exemple présenté dans cette partie se base sur étude ACV de l'acier produit dans une
aciérie intégrée italienne [42].
3.3.2. Objectifs et champs d’étude
a) Objectif et unité fonctionnel
Le but de cette étude est d’évaluer l’impact environnementale de la production d'acier de
la plus grande aciérie intégrée de l'UE, située à Taranto, dans le sud de l'Italie. L’objectif
final est de mettre en évidence les principaux points chauds des aciéries et d’identifier les
options potentielles d’amélioration de l’environnement.
L'unité fonctionnelle (UF) retenue dans cette étude est la production de 1 t de brames d'acier
massives.
b) Définition du système et de ses limites
L’analyse du cycle de vie couvre l’ensemble de la chaine de production d’acier du berceau
à la porte de l’usine (figure 18). Les éléments pris en compte dans les limites du système
sont : L’extraction de la matière première, les opérations de frittage, la production de coke
et la production de fonte et d'acier.
48
Figure 18 : Frontières du système pour l’analyse du cycle de vie de l’acier
Description du système : Le charbon fournit le coke servant de combustible aux hauts-
fourneaux où le minerai est fondu. Le métal liquide qui en sort est la fonte. Celle-ci est
dirigée vers l'aciérie et est mélangée avec de la ferraille dans un convertisseur. Le tout est
oxygéné et dosé pour obtenir l’acier de base désiré. On procède ensuite à la coulée
continue (dans une lingotière) qui consiste à solidifier le métal sous la forme d'une longue
bande. Les différentes étapes de fabrication des brames d’acier sont présentées dans l’arbre
de processus de la figure. Il s’agit de :
- Traitement de minerai : l’opération de l’agglomération sert à fritter le minerai de
fer pour le rendre apte à l'utilisation dans le haut fourneau.
- La formation de la fonte : le minerai de fer et le coke sont introduits dans le haut
fourneau par le haut, la chaleur provoque la combustion du coke et l'élimination des
éléments chimiques contaminants. Le fer se charge ensuite de carbone au cours de
49
sa descente et se transforme en fonte, qu'il faut alors séparer d'un mélange
de déchets appelé laitier.
- La conversion de la fonte en acier : la fonte en fusion est ensuite versée sur de la
ferraille dans un convertisseur à oxygène où de l'oxygène est insufflé pour éliminer
le carbone sous forme de CO2.
- L'affinage : l'acier obtenu est affiné en ajoutant des éléments pour former
différents alliages et modifier les propriétés mécaniques de l'acier en fonction des
besoins.
- La coulée continue : l'acier est refroidi progressivement jusqu'à solidification
formant ainsi les brames d’acier.
3.3.3. Analyse de l’Inventaire des émission et extractions
c) Étape 1 : Inventaire de production par processus élémentaire
Les flux de référence ainsi que les flux intermédiaires correspondant aux processus
élémentaires sont illustrés dans l’arbre de processus de la figure 19. Ils correspondent aux
flux de matières et d’énergie consommées pour produire 1 t de brames d'acier massives.
Les données des intrants ont été recueillies sur site (option 2a : primaires) et reflètent la
production de l'aciérie lorsque le niveau de production atteignait la capacité maximale de
12 millions d'acier par an.
50
Figure 19 : Arbre de processus de la fabrication de brames d'acier [42]
d) Étape 2 : Recherche des données d'émission et d'extraction
Les données sur les émissions et les extractions sont de natures secondaires, collectées à
partir des bases de données commerciales et de l'agence de protection de l'environnement
locale.
e) Étape 3 : Inventaire d’émission et d’extraction par processus élémentaire
L'inventaire des émissions et extractions se calcule en multipliant l'inventaire de
production avec les facteurs d'émission (données sur les émissions). La figure 20
présente le résultat de l’inventaire des émissions et extractions du processus élémentaire
cokerie. L’inventaire des émissions et des extractions des processus élémentaires inclus
dans les frontières de système sont présentés dans l’annexe 1.
51
Calcul « à la main » du bilan énergétique
Afin de bien cerner la démarche du calcul de l’inventaire, nous allons effectuer un calcul «
à la main » pour le bilan énergétique à partir de l’inventaire de production (données
d’intrants). Il s’agit de calculer la quantité d’énergie primaire non renouvlable consommée
par unité fonctionnelle à partir de chaque flux de référence de chaque processus élémentaire
et des consommations nécessaires à leur mise à dispotion.
Pour le processus de la cokerie, 22.2 KWh d’électricité, 34.6 Kg de vapeur, 581.6 Kg de
charbon, 29.6 Kg de gaz de coke, et 214.7Kg de gaz de Haut Fourneau (HF) sont requis
pour produire 439.6 Kg de coke. Un Kwh d’électricité nécessite la consommation de 3,6
MJ primaire non renouvlable, un kg de vapeur consomme 3MJ primaire non renouvlable,
le gaz de coke nécessite la consommation de 40,4 MJ primaire non renouvlable, et un kg
de gaz de HF consomme 2,6 MJ primaire non renouvlable. La consommation d’énergie
dans le cokerie est donc la somme de 22,2*3,6 + 34,6*3 + 581,6*40,4 + 214,7*2,6.
CH4 1,00E-03 kg
Benzène 0,03 kg
CO2 310,13 kg
CO 0,02 kg
Poussière 0,12 kg
Charbon 581,63 kg NO2 0,63 kg
Acide sulphirique 0,74 kg SO2 0,82 kg
L’huile d'anthracène 0,17 kg HCN 0,00 kg
Hydroxide de sodium 0,18 kg Benzopyrène 3,7E-05 kg
L'eau 72,44 kg PAH 3,00E-03 kg
Vapeur 34,59 kg PCDD &PCDF 2,8E-08 kg
Gaz de coke 29,51 kg Autres émissions 0,09 kg
Gaz HF 214,71 kg
Électricité 22,18 kWh N 0,05 kg
NH 3 0,05 kg
COD 0,16 kg
Phénol 2,00E-03 kg
Goudron 13,58 kg
Sulphate
d'ammonium 5,80 kg
Gaz de coke 107,00 kg
Coke 439,58 kg
Émissions
dans l'air
Cokerie
Intrants
Émissions
dans l'eau
Figure 20 : Inventaire des émissions et extractions du processus élémentaire cokerie
52
La partie économie d’énergie correspond au substitution énregitique. Par exemple, le gaz
de coke produit dans la cockerie, permet de substituer une certaine quantité d’énergie
nécessaire pour la production dans l’usine d’agglomération, dans le HF et dans la cokerie.
Comme déjà mentionné, l'usine produit du gaz lors de la production de coke et dans les
fours de fonte et d'acier. Ce gaz est collecté, purifié et utilisé comme carburant.
Spécifiquement, l'usine produit environ 7850 TJ d'énergie en gaz et consomme environ
3700 TJ de ce gaz directement pendant les processus de fabrication de l'acier. Le reste est
vendu à une centrale qui utilise le gaz pour produire de l'électricité. Le bilan énergétique
final pour la production d’une tonne d’acier solide est de 19,8 GJ. Ceci est subdivisé de la
manière suivante : 3,7 GJ utilisés pendant le processus de fabrication du coke, 1,9 GJ
utilisés pendant le processus de frittage, 13,4 GJ dans le fonctionnement du haut fourneau
et 0,8 GJ dans le convertisseur en acier LD - Four à oxygène de base (tableau 7).
Tableau 7 : Calcul de bilan d'énergie primaire non renouvelable pour produire 1 tonne de brames
d'acier
Intrants Extrants
Électricité 22,18 kwh/UF 3,60 MJ/kwh 79,83 MJ/UF Coke 439,58 kg/UF 29,22 MJ/kg 12845,38 MJ/UF
Charbon 581,63 kg/UF 32,75 MJ/kg 19050,12 MJ/UF Gaz Coke 107,00 kg/UF 40,64 MJ/kg 4348,15 MJ/UF
Gaz de HF 214,71 kg/UF 2,64 MJ/kg 565,82 MJ/UF Goudron 13,58 kg/UF 10,20 MJ/kg 138,48 MJ/UF
Gaz de coke 29,51 kg/UF 40,64 MJ/kg 1199,33 MJ/UF
Vapeur 34,59 kg/UF 3,00 MJ/kg 103,77 MJ/UF
Totale 20998,8831 Mj/UF 17332,01 MJ/UF
Électricité 48,56 kwh/UF 3,60 MJ/kwh 174,80 MJ/UF
Gaz de coke 2,35 kg/UF 40,64 MJ/kg 95,62 MJ/UF
Coke 55,26 kg/UF 29,22 MJ/kg 1614,85 MJ/UF
Vapeur 18,21 kg/UF 3,00 MJ/kg 54,62 MJ/UF
Total 1939,8888 MJ/UF
Électricité 49,85 kwh/UF 3,60 MJ/kwh 179,46 MJ/UF Fonte 991,09 kg/UF 1,49 MJ/kg 1471,76 MJ/UF
Fossile PCI 158,91 kg/UF 31,48 MJ/kg 5003,00 MJ/UF Gaz de HF 1463,75 kg/UF 2,64 MJ/kg 3857,37 MJ/UF
Coke 384,32 kg/UF 29,22 MJ/kg 11230,53 MJ/UF
Gaz de coke 21,36 kg/UF 40,64 MJ/kg 867,78 MJ/UF
Gaz de HF 402,57 kg/UF 2,64 MJ/kg 1060,87 MJ/UF
Vapeur 0,12 kg/UF 3024,22 MJ/kg 365,93 MJ/UF
Total 18707,5708 MJ/UF ####### MJ/UF
Électricité 80,57 kwh/UF 3,60 MJ/kwh 290,04 MJ/UF Gaz de FOB 163,49 kg/UF 5,93 MJ/kg 969,15 MJ/UF
Fonte 991,09 kg/UF 1,49 MJ/kg 1471,76 MJ/UF Acier 1000,00 kg/UF 0,03 MJ/kg 29,70 MJ/UF
Vapeur 7,28 kg/UF 3,00 MJ/kg 21,85 MJ/UF
Total 1783,6448 MJ/UF 998,8523 MJ/UF
Convertisseur LD
0,8
Cokerie
3,67
Usine d'agglomération
1,94
Haut Fourneau
13,4
Consommation d'énergie Énergie produite GJ/t
d'acier Flux de référence
Énergie par
unité de flux de
référence
Énergie par UF Flux de référence
Énergie par unité
de flux de
référence
Énergie par UF
53
f) Étape 4 : Modélisation du système et résultats de l’inventaire
Modélisation des processus multifonctionnelle
Les sous-produits, issus du processus de production de l'acier, destinés à être des produits
commercialisables autres que les brames l'acier sont le goudron, le sulfate d'ammonium,
les gaz (gaz de coke, gaz HF et gaz FOB) et le laitier. Les résidus de production qui ne sont
pas considérés comme des déchets ou des sous-produits (par exemple, des poussières de
coke, des particules fines de matériau fritté, du tartre, l’électricité, etc.), sont supposés être
recyclés dans le cycle de production. Dans ce cas, la quantité de matières recyclées est prise
en compte au travers d’une réduction des matières premières utilisées et ainsi des émissions
correspondantes.
Trois allocations sont prévues (figure 21) : les consommations et les impacts de la cokerie
sont attribués entre le coke, le gaz de coke, le sulfate d’ammonium et le goudron, de même
que les consommations et les impacts du haut fourneau qui seront attribués entre la fonte,
le laitier, et le gaz de HF.
Figure 21 : Allocations possible pour le système d'étude
54
Dans l’étude de cas, l’auteur a utilisé une allocation base sur la masse et la valeur
économique. Dans le cadre de cet exemple l’allocation entre les produits et les coproduits
serait basée uniquement sur la masse. La figure 22 présente le détail de calcul des
consommations et charges de la cokerie allouées au produit coke.
Figure 22 : Principes et résultats de l'allocation massique pour le processus cokerie
CH4 7,77E-04 kg
Benzène 0,02 kg
CO2 240,88 kg
CO 0,02 kg
Poussière 0,09 kg
Charbon 451,75 kg NO2 0,49 kgAcide
sulphirique 0,57 kg SO2 0,64 kgL’huile
d'anthracèn 0,13 kg HCN 7,77E-04 kgHydroxide 0,14 kg Benzopyrène 2,87E-05 kg
L'eau 56,27 kg PAH 2,33E-03 kg
Vapeur 26,87 kg PCDD &PCDF 2,17E-08 kg
Gaz de coke 22,92 kg Autres émissions 0,07 kg
Gaz HF 166,77 kg
Électricité 17,22 KWh N 0,04 kg
NH 3 0,04 kg
COD 0,12 kg
Phénol 1,55E-03 kg
Coke 4,40E+02 t
Le coefficient d'allocation
en masse
* Qté
d'Intrants *
Émissions
dans l'eau
Cokerie
Émissions
dans l'air
Le coefficient d'allocation
en masse
𝑚
𝑚 𝑚 𝑚 𝑚
𝑚 𝑜 𝑒 𝑎 𝑒 𝑒 𝑒𝑚 𝑎 𝑒 𝑒 𝑢 𝑟 𝑛
𝑚 𝐴 𝑎 𝑒 𝑒 ( ) 𝑚 𝑎 𝑎 𝑒 𝑒 𝑎 𝑒 𝑒
𝑚
𝑚 𝑚 𝑚 𝑚
𝑚 𝑜 𝑒 𝑎 𝑒 𝑒 𝑒
𝑚 𝑎 𝑒 𝑒 𝑢 𝑟 𝑛𝑚 𝐴 𝑎 𝑒 𝑒 ( ) 𝑚 𝑎 𝑎 𝑒 𝑒 𝑎 𝑒 𝑒
55
4. Analyse des impacts environnementale et interprétation des
résultats
4.1. Analyse des impacts : principe et méthodologie
L’Évaluation de l’Impact du Cycle de Vie (EICV) est la troisième phase de l’ACV définit
selon la norme ISO 14044 en tant que « phase de l’analyse du cycle de vie visant à
comprendre et à évaluer l’ampleur et la portée des impacts environnementaux potentiels
d’un système de produits » [6]. Elle a pour objectif d’interpréter les résultats de l’inventaire
des émissions du cycle de vie et de la consommation de ressources afin d’en comprendre
la signification environnementale.
L’analyse de l’inventaire permet de déterminer les quantités de matières et d’énergie
extraites ainsi que les émissions dans l’eau l’air et le sol [15]. En principe, les substances
répertoriées lors de l’analyse de l’inventaire sont de nature différente, ce qui rend leurs
comparaisons en termes d’impact une tâche difficile. L’ECIV, permet d’agréger ces
résultats en un nombre restreint d’indicateurs de manière à faciliter leurs interprétations
[43] [44].
Durant la phase d’évaluation d’impact, les données recueillies lors de l’inventaire sont
traduites aussi fidèlement que possible en termes d’impacts potentiels sur ce que l’on
appelle les « zones de protection » [35], c’est-à-dire les zones que nous voulons protéger.
Selon la norme ISO 14044, l’EICV comporte trois étapes :
• Premièrement, la définition des problèmes environnementaux
• La seconde est l'étape dans laquelle les différentes émissions sont regroupées de
manière à montrer quelles émissions contribuent à quel problème environnemental.
• La dernière étape consiste à calculer dans quelle mesure les émissions contribuent
au thème environnemental. Cette évaluation des impacts est basée sur les
connaissances scientifiques et l'objectif réel. Certaines listes standardisées de
catégories d’impact couvrent les thèmes suivants, qui sont plus ou moins identiques
à la plupart des approches adoptées dans la littérature sur les ACV.
56
4.2. Sélection des catégories d'impact
La première étape de l’ECIV consiste à choisir les catégories correspondant à l’objectif de
l'étude. La catégorie d’impact tel que défini par la norme ISO est un ensemble représentant
des problèmes d’environnement auxquels les résultats de LCI peuvent être affectés. Ces
catégories d’impact doivent couvrir autant que possible tous les problèmes
environnementaux liées au produit étudié et doivent être indépendantes afin d’éviter le
double comptage. Par exemple, les catégories Acidification' et 'Acidification des eaux' sont
redondante, mais l’utilisation d’une catégorie d’impact (acidification) au sein de laquelle
sont par exemple regrouper les sous-catégorie 'Acidification des eaux' et 'Acidification des
sols' permet d’éviter la redondance.
Les catégories d'impact couramment utilisées en évaluation d'impact du cycle de vie ainsi
sont présentées dans le tableau 8. On distingue généralement deux types de catégories
d’impacts, les catégories intermédiaires (catégories midpoint) qui peuvent elles-mêmes
être rassemblées en catégories de dommages environnementaux (catégories end point).
57
Tableau 8 : Catégories d'impact couramment utilisées en évaluation d'impact de cycle de vie [8]
Catégories Sous -catégories possibles
Domaines de protection
Res
sou
rces
natu
rell
es
San
té
hu
main
e
En
vir
on
nem
e
nt
natu
rel
En
vir
on
nem
e
nt
art
ific
iel
Épuisement
des ressources
abiotiques
Consommation des dépôts x
Consommation des fonds
Consommation des écoulements
Épuisement
des ressources
biotiques
x x
Utilisation des
sols
Compétition des sols x x
Perte de biodiversité x
Dégradation des fonctions de
Subsistance du vivant
x x x
Changements
climatique
x x x
Diminution
d’ozone
stratosphérique
x x x x
Toxicité
humaine
x
Écotoxicité
Aquatique d’eau douce x x
Aquatique marine
Terrestre
Sédimentaire d’eau douce
Sédimentaire marine
Formation de
photo-
oxydants
x x x x
Acidification x x x x
Eutrophisation Aquatique x x x
Terrestre
Nuisances
Odeurs x
Bruit x
Impact visuel x
Impact des
radiations
ionisantes
x x x
58
4.3. Classification des résultats d’inventaire
Chaque substance comptabilisée lors de l'inventaire du cycle de vie possède une cascade
d'effets qui représente l'ensemble des effets possible de cette substance sur l’environnement
[45]. Par exemple, une molécule de SO2 émise peut, soit par contact avec l'humidité de
l'air, former de l'acide sulfurique, qui sera une cause d'acidification via les pluies, soit par
inhalation, contribuer à la toxicité humaine.
L’objectif de la classification est d’attribuer les substances répertoriées dans l'inventaire
aux catégories d'impact sélectionnés en fonction de leurs effets. Par exemple, les GES avec
la catégorie d'impact du changement climatique ou les gaz générant des acides avec la
catégorie d'impact de l'acidification. Lorsqu’une substance contribue à différentes
catégories d’impact, elle doit donc être assignée à chacune d’elles.
Pour effectuer une classification, il faut avoir une idée sur les conséquences relatives aux
émissions de polluants et aux consommations de ressources (tableau 9). En général, les
méthodes d’évaluation d’impact scientifiquement reconnues réalisent cette étape
directement en classant les émissions et consommations par catégorie d’impact.
Tableau 9 : Principaux contributeurs recensés aux catégories d'impact [8]
Catégories d’impact Principales substances recensées
Épuisement des ressources abiotiques Ressources minérales et fossiles (charbon, gaz
naturel, pétrole, etc.)
Changement climatique CO2, CH4, N2O, CFC, HCFC
Diminution d’ozone stratosphérique CFC, HCC, Halon
Toxicité humaine Nombreux composés chimiques (NOX, SOX, NH3,
CO, métaux lourds, etc.), pesticides, particules
Écotoxicité
Formation de photo-oxydants COY, NOx
Acidification SOx, NOx, NH3, HCL, HF
Eutrophisation Composés azotés et phosphores
Impact des radiations ionisantes Ensemble des isotopes radioactifs
59
4.4. Caractérisation des impacts
La caractérisation constitue la troisième étape de l’EICV. Elle permet de quantifier, en
unité commune, l’importance des impacts environnementaux potentiels au sein de la
catégorie d’impact à laquelle ils ont été associés [46-47].
4.4.1. Modèle de caractérisation d’une catégorie d’impact
Chaque catégorie d’impact repose sur un modèle de caractérisation, qui permet de
modéliser le devenir des substances, depuis leurs émissions jusqu’à leur impact potentiel
sur l’environnement [47].
4.4.1.1. Mécanisme environnementale
Les catégories d’impacts sont identifiées par un impact final et la manière dont les résultats
d’inventaire sont reliés aux impacts finaux est décrite au moyen d’une chaine de cause à
effet appelée mécanisme environnemental [48]. Par exemple, l’un des premiers impacts du
gaz à effet de serre CO2 après son émission est le forçage radiatif infrarouge. Cet impact
entraine d'autres impacts, comme l’augmentation du contenu thermique et de la
température de l'atmosphère entraînant des changements du climat régional et mondial et
l'élévation du niveau de la mer, qui finissent par endommager plusieurs zones de protection
: santé humaine, environnement naturel et ressources artificielles.
4.4.1.2. Indicateurs de catégorie
Une fois que la chaine de cause à effet est définie, il s’agit de choisir un indicateur de
catégorie à un niveau quelconque du mécanisme environnemental [49-50], pour agir
comme une représentation quantifiable de la catégorie [51]. Par exemple, pour la catégorie
d'impact « Changement climatique », (voir figure 23), il est possible de choisir l’indicateur
traduisant le forçage radiatif infrarouge causée par les émissions de gaz à effet de serre.
Lorsque l’indicateur est défini au niveau des zones de protection (la fin de la chaine de
cause à effet), on parle alors d’impact orientée dommage. Il est également possible de
définir des indicateurs à un niveau intermédiaire de la chaine de cause à effet (indicateurs
intermédiaire), lorsqu’un mécanisme commun existe à ce niveau pour une variété de
60
substances dans cette même catégorie d'impact [52], on parle dans ce cas-ci d’impact
oriente problèmes. En principe, plus l’indicateur se trouve en aval du mécanisme
environnemental, plus l’information est pertinente, mais plus l’incertitude est grande [38]
[53] [44] .Si on reprend l’exemple de la catégorie d'impact « Changement climatique », il
est possible de choisir un autre indicateur plus en aval du mécanisme environnemental, tel
que l'élévation du niveau de la mer due aux émissions de gaz à effet de serre à un horizon
temporel fixé ; cet indicateur, quoique plus pertinent d'un point de vue environnemental,
présente néanmoins de plus fortes incertitudes que celui du forçage radiatif infrarouge.
Figure 23 : Catégorie d'impact et mécanisme environnemental
4.4.1.3. Facteurs de caractérisation
Les Facteurs de Caractérisation (FC) permettent de convertir les résultats de l’inventaire
du cycle de vie en unité commune d’indicateur de catégorie. Ils expriment la contribution
d’une unité de masse d’une substance à une catégorie d'impact [54] et sont généralement
61
exprimés en fonction d’une molécule de référence (tableau 10). Par exemple, pour la
catégorie d’impact « changement climatique », le CO2 est défini comme la substance de
référence pour le calcul de l’impact sur l’effet de serre, les facteurs de caractérisation sont
exprimés en kg CO2 et les différentes émissions répertoriées dans cette catégorie sont
ramenées à l’émission équivalente de CO2.
Tableau 10 : Exemples de substances de référence pour les catégories d’impact [8]
Catégorie d’impact Substance de référence
Toxicité Humaine (substances cancérigènes et
non cancérigènes)
Kg chlorure de vinyle équivalent dans l'air
Effets respiratoires Kg PM2.5 équivalents dans l'air
Destruction de la couche d'ozone Kg CFC-11 équivalent dans l'air
Radiations ionisantes Bq carbone-14 équivalent dans l'air
Formation de photo-oxydants Kg éthylène équivalent dans l'air
Écotoxicité terrestre Kg triéthylène glycol équivalent dans l'eau
Acidification Kg de SO2 équivalent dans l'air
Eutrophisation Kg de PO4 3- équivalent dans l'eau
Occupation des sols M2 de terre équivalent
Changement climatique Kg de CO2 équivalent dans l'air
Énergie non renouvelable MJ totaux d'énergie non renouvelable
Les facteurs de caractérisation sont issus de publications scientifiques et font souvent
l’objet de consensus internationaux, c’est le cas par exemple pour les facteurs de
caractérisation des catégories d’impact changement climatique ou encore l’acidification
car leur mécanisme environnemental est relativement simple. D’autres catégories comme
les effets cancérigènes ou encore la toxicité présentent plus d’incertitudes quant à leurs
facteurs de caractérisation.
62
4.4.2. Principe de la caractérisation des impacts
Il s’agit, pour chacune des catégories d’impact impliquées dans l’étude, de calculer un
score d’impact (SI) en utilisant des facteurs de caractérisation (FI). Les masses de
substances émises et extraites dans une même catégorie d’impact sont multiplies par ces
facteurs de caractérisation pour calculer leurs impacts potentiels pour cette catégorie
d’impact. Ces impacts sont ensuite sommés pour fournir le score d’impact souvent exprimé
en unités d'équivalents chimiques [46]. L’équation 5 fournit le détail du calcul de score
d’impact de chaque catégorie d'impact i à partir des données d’inventaire et des facteurs de
caractérisation génériques.
𝐼𝑖 = ∑𝐹𝐼𝑠,𝑖𝑠
𝑠𝑢𝑏𝑠𝑡𝑎𝑛𝑐𝑒 (5)
Où i : une catégorie d’impact
s : une substance ou ressource
SI : le score d’impact pour la catégorie i
M : masse émise ou extraite de la substance s.
Comme illustré dans l’exemple de calcul du tableau 11, la masse de CO2 et de N2O est
multipliée respectivement par le facteur de potentiel de réchauffement global de chaque
gaz pour convertir les données des émissions de gaz à effet de serre en potentiel de
réchauffement global.
Tableau 11 : Calcul de résultat d’impact potentiel sur le changement climatique pour un bloc
d’acier de 1kg
Substances
(Inventaire)
Émissions
(kg)
Facteurs de Caractérisation : potentiel de
réchauffement global (kg éqCO2/kg de
substance émises/ PRG500*)
Score impact
(kg éqCO2/kg)
CO2 253,9 1,0 253,9
CH4 0,15 6,5 1,0
N2O 0,0013 156,0 0,2
TOTAL 255,1
63
4.4.3. Étapes optionnelles de l'évaluation des impacts
L’ensemble des résultats de caractérisation, froment un profil d'évaluation de l'impact du
cycle de vie du système étudiée. Afin de faciliter l’interprétation du profil EICV et
d’augmenter sa lisibilité, la norme ISO propose trois autres étapes optionnelles :
4.4.3.1. Normalisation des résultats
La normalisation, telle que définie dans la norme ISO 14044 permet de rapporter les
résultats de caractérisation des impacts à des valeurs de référence (valeurs de normalisation).
Elle permet de faciliter l'interprétation des résultats en comparant les différentes catégories
sur le même graphique avec les mêmes unités à certaines informations de référence [54],
comme :
- Les émissions ou utilisations de ressources totales pour une zone géographique
donnée qui peut être mondiale, régionale, nationale ou locale. Par exemple,
l’impact moyen de l’Europe sur les changements climatiques. L’impact du produit
pour cette catégorie serait donc mis en relation avec celui de l’Europe. Le résultat
de la normalisation est la contribution spécifique de l’UF du système de produits
au changement climatique en Europe.
- Les émissions ou utilisation de ressources totales pour une zone donnée (mondiale,
régionale ou locale) par habitant ou mesure similaire ;
- Un scénario de référence, telle un autre système de produits donné.
Les scores d’impacts normalisés (N) s’obtiennent en divisant le score d’impact (problème
ou dommage) d’un produit pour la catégorie d’impact i par le facteur de normalisation
relatif à la même catégorie d’impact (équation 6).
𝑐 = 𝑐 𝑐
(6)
Où c : la catégorie d’impact
S : le score de caractérisation
FN : valeur de normalisation
64
4.4.3.2. Groupement et pondération
Le regroupement et la pondération sont des étapes basées sur un jugement de valeur. Le
regroupement en tant qu'élément optionnel de l’EICV consiste à trier et ou classer les
catégories d’impacts dans un ou plusieurs ensembles selon par exemple leur niveau de
priorité (impact à haute/moyenne/faible priorité) ou encore selon des caractéristiques
nominales, tel que l’échelle spatiale « impacts globaux/régionaux/locaux » [15].
La pondération consiste à déterminées l’importance relative d’un impact environnemental
(catégorie d’impact) par rapport à toutes les autres catégories d’impacts. Il s’agit de
multiplier chacun des résultats du profil environnemental, normalisé ou non, par un facteur
de pondération. Les valeurs de facteurs de pondération peuvent être déterminer en adoptant
des méthodes de monétarisation qui évaluent les coûts engendrés par un impact, en se basant
sur des enquêtes de population/d’experts ou encore en fonction d’une distance à une cible [55].
Cette étape est toutefois n’est pas recommandée par ISO [6], puisque le choix des valeurs
des facteurs de pondération fait appel à des valeurs politiques, idéologiques ou éthiques,
qui sont par conséquent subjectives.
4.4.4. Exemple : évaluation de l’impact de la production de 1 tonne de
brames d’acier avec la méthode IMPACT 2002+
L’analyse des résultats de l’inventaire des émissions et des extractions de la production
de 1 tonne de brames d’acier ne permet pas de conclure directement sur les performances
environnementales relatives à celle-ci. L’évaluation de l’impact va nous permettre de
disposer d’un profil d’impact qui est facile à interpréter.
Aperçu de la méthode IMPACT 2002 + : La méthode IMPACT 2002 + est une méthode
d’évaluation hybride permettant à la fois une évaluation au niveau intermédiaire et au
niveau des dommages. Elle comprend quatorze catégories d’impact intermédiaires
regroupés en quatre catégories de dommages : santé humaine, qualité des écosystèmes,
changement climatique et Ressources (voir figure 24).
65
Figure 24 : Démarche générale de l’analyse de l’impact avec la méthode IMPACT 2002+ [15]
Pour la catégorie de dommages « santé humaine », les résultats sont exprimés en DALY
(Disability Adjusted Life Year), unité développée conjointement par la Banque mondiale
et l’Organisation mondiale de la santé (OMS). Un DALY représente la somme du nombre
d’années de vie perdues et du nombre d’années vécues avec un handicap [15]. Les résultats
de la catégorie de dommages « Qualité des écosystèmes » reflètent la fraction de plantes
vasculaires qui ont potentiellement disparu dans une certaine aire (PDF : Potentially
Disappeared Fraction of Species) à cause de l'acidification, l’eutrophisation, l’écotoxicité,
l’utilisation du territoire induite par l’émission marginale de substances inventoriées et sont
exprimées en PDF.m2.an/kg [15]. Pour la catégorie de dommages « Ressources », elle est
exprimée par l'énergie supplémentaire qu'il sera nécessaire de produire pour continuer à
extraire dans le futur la même quantité de ressources inventoriée actuellement (MJ/unité
66
extraite). Enfin le changement climatique qui est considéré comme une catégorie de
dommage à part entière avec pour unité le kg de CO 2 équivalent.
Tableau 12 : Catégories intermédiaires, substances de références, catégories de dommage et
unités de dommage utilisées dans Impact 2002+
Catégorie intermédiaire Substance de
référence
intermédiaire
Catégorie de
dommage
Unité de
dommage
Toxicité humaine
(Cancérigène + non
cancérigène)
Kg chlorure de
vinyle éq dans l’air
Sante humaine
DALYs/unité
émise
Effets respiratoires Kg PM2,5éq dans
l’air
Sante humaine
Radiations ionisantes Bp Carbine-14 éq
dans l’air
Sante humaine
Destruction de la couche
d’ozone
Kg CFC-11 éq dans
l’air
Sante humaine
Formation de photo-
oxydants
Kg éthylène éq dans
l’air
Sante humaine
Qualité de
l’écosystème
Non disponible
Écotoxicité aquatique Kg triéthylène
glycol éq dans l’eau
Qualité de
l’écosystème
PDF. m2.an/
unité émise Écotoxicité terrestre Kg triéthylène
glycol éq dans l’eau
Qualité de
l’écosystème
Acidification/eutrophisation
terrestre
Kg SO2 éq dans
l’air
Qualité de
l’écosystème
Acidification aquatique Kg SO2 éq dans l’air Qualité de
l’écosystème
En
développement
Eutrophisation aquatique Kg SO2 éq dans
l’eau
Qualité de
l’écosystème
En
développement
Occupation des sols m2 terre éq Qualité de
l’écosystème
PDF. m2.an/
unité émise
Réchauffement climatique Kg CO2 éq dans
l’air
Changement
climatique
Kg CO2 éq dans
l’air
Énergie non renouvelable MJ énergie
supplémentaire éq
ou kg Fe éq
Ressources
MJ/ unité émise Extraction de minerais MJ totaux d’énergie
non renouvelable ou
kg pétrole brut éq
Ressources
67
Classification des résultats de l’inventaire : Les différentes substances répertoriées dans
l’inventaire des émissions et des extractions de l’annexe1, sont classifiées et caractérisées
selon la figure 24.
Cratérisation intermédiaire d’impact : Le calcul des scores d’impact sera détaillé pour
la catégorie changement climatique. Pour cette catégorie le facteur de caractérisation
intermédiaire du méthane est de 7 Kg CO2 éq, ce qui signifie que 1 kg de méthane équivaut
à une émission de 7 kg en termes d’impact sur l’effet de serre. Le score de réchauffement
climatique s’obtient en multipliant les substances de l’inventaire par le facteur de
caractérisation intermédiaire correspondant. Dans le cas de la production de 1 tonne de
brames d’acier, on constate que le CO2domine le score de changement climatique, du fait
de ses émissions importantes (voir figure 25).
Figure 25: Calcul de score d’impact intermédiaire pour la catégorie intermédiaire changement
climatique
Les mêmes calculs sont effectués pour chaque catégorie d’impact intermédiaire.
Caractérisation des dommages : Le calcul des scores de dommages est analogue au
calcul des scores intermédiaires et s’effectue en multipliant les scores d’impact
68
intermédiaire de chacune des catégories de dommage par le facteur de dommage
correspondant. Dans le cas de la catégorie de dommage changement climatique, le facteur
de dommage est équivalent à 1. Ainsi le score de dommage de la catégorie changement
climatique dans le cas de la production de 1 tonne de brames d’acier s’obtient en multipliant
le score intermédiaire 581,0049 Kg CO2 éq par 1.
Normalisation : les résultats sont normalisés sur la base des scores européens totaux de
différentes catégories de dommages. Ce qui permet de comparer la contribution du produit
à l’effet total actuel au niveau européen pour une catégorie donnée. Pour le calcul des
résultats normalisées, il s’agit de diviser les scores de dommages par les facteurs de
normalisation des différentes catégories de dommage (voir tableau 13). Par exemple pour
la catégorie de dommage changement climatique, le facteur de normalisation adopté par la
méthode impact 2002 + est obtenu en divisant la valeur des émissions totales des gaz à
effet de serres rejetés en Europe par an par la population européennes et reflète la quantité
de gaz à effet de serre émise par personne et par an qui est de 9950 Kg CO2/personne/an.
Tableau 13 : calcul des scores de normalisation pour 1 tonne de brames d’acier
Catégorie de
dommage
Score de dommages Valeur de normalisation Score de
normalisation
Changement
climatique
581,0049 Kg CO2 éq 9950 Kg CO2/personne/an 0,058 personne/an
Sante
humaine
0.000556 DALY 0.0077 DALYs/personne/an 0.0722 personne/an
Qualité de
l’écosystème 27.8 PDF. m2.an 4650
PDF. m2.an/personne/an
0.006 personne/an
Ressources 19800 MJ 152000 MJ /personne/an 0.13 personne/an
69
La figure 26 montre les résultats de la normalisation des dommages pour chaque catégorie
intermédiaire.
Figure 26 : Résultats des scores normalisés pour 1 tonne de brames d’acier au niveau de
dommages détaillés par catégorie intermédiaire
4.5. Outils d’évaluation d’impacts
Les méthodes d’EICV sont des outils scientifiquement reconnus qui ont été développés
pour réaliser les étapes d’évaluation des impacts environnementaux. Il existe un bon
nombre des méthodes d’évaluation. Ces méthodes se distinguent par le nombre et le type
d’impacts qu’elles prennent en compte, le nombre de substances couvert par la
méthodologie et le modèle de caractérisation. Chaque méthode d’EICV, fournit le modèle
de caractérisation pour les catégories d’impact qu’elle considère, ainsi que les facteurs de
caractérisation. Ces méthodes classifient d’abord les éléments par rapport aux types
d’impacts potentiels générés. Ensuite, l’impact potentiel pour chaque émission est calculé
par le biais de facteurs de caractérisation définis dans la méthode d’analyse d’impact. La
pertinence d’une méthode d’évaluation environnementale repose sur la pertinence de ses
indicateurs en lien avec les impacts qu’elle considère.
70
4.5.1. Méthodes d’évaluation des impacts intermédiaires (mid-point), de
dommages (end-point) et hybrides
Il existe aujourd’hui trois types de méthodes d’évaluation des impacts :
- Les méthodes intermédiaires (mid-point),
- Les méthodes de dommages (end-point) et
- Les méthodes hybrides (offrent les deux niveaux d’évaluation : intermédiaires et
Dommages).
Les méthodes d’EICV intermédiaires telles que CML et TRACI modélisent le devenir
d’une substance en se limitant aux premières étapes de la chaine de cause à effet. Elles
regroupent les résultats de l'ICV en catégories intermédiaires et calculent son effet sur
l’environnement en utilisant des indicateurs de catégorie intermédiaire.
Les méthodes d’EICV de dommages, évalue l'impact environnemental au niveau des zones
de protection. Elles modélisent le devenir d’une substance sur toute la chaine de cause à
effet jusqu’à l’impact final, ce qui signifie que les dommages causés à l'homme ou à
l'écosystème par les effets environnementaux sont modélisés.
Les méthodes hybrides harmonisent les indicateurs intermédiaires et de dommages au sein
d’une seule méthode. Les méthodes hybrides sont donc plus versatiles et s’adaptent bien
aux différents requis des études. La structure de la méthode d’EICV hybride ReCiPe
illustre bien la différence entre les méthodes intermédiaires et de dommages, de même que
la séquence entre ces deux niveaux d’évaluation (figure 27). Elle démontre également la
complexité de l’attribution des résultats d’ICV à chaque catégorie d’impact et de la
répartition des catégories d’impact intermédiaire aux catégories de dommages.
71
Figure 27 : Relations entre les données de l’ICV, les catégories d’impact intermédiaires et les
catégories de dommages dans ReCiPe [46]
72
Le tableau 14 présente les méthodes les plus utilisées actuellement, lesquelles ne couvrent
souvent pas les mêmes catégories d’impact et peuvent présenter des caractéristiques très
différentes les unes des autres.
Tableau 14 : Liste non exhaustive de méthodes EICV existantes
Méthode Caractéristiques principales Nombre de catégories
Midpoint Endpoint
Écofacteurs
97 (Écopoints)
Développée en Suisse ;
Des versions alternatives pour d’autres pays
(Hollande, Colombie, Japon) sont disponibles.
10 -
CML Une de plus appliquées en Europe ;
Véritable guide sur lʼACV qui fournit toutes les
directives opérationnelles nécessaires pour son
application
12 -
TRACI Développée aux États Unis; 8 -
Eco-
indicateur 99
Développée aux États Unis (USEPA)
11 3
IMPACT
2002+
Développée en Europe
Permet une différentiation spatiale entre 50 zones
d’Europe par rapport aux substances toxiques ;
13 4
ReCiPe Développée au Pays-Bas ;
Combine les approches d’impact intermédiaire et des
dommages ;
Basé sur la méthode CML (pour les catégories
midpoint) et la méthode Eco indicateur 99 (pour les
catégories endpoint).
10 3
4.5.2. Comment choisir une méthode d’évaluation de l’impact
environnementale ?
Le choix de la méthode utilisée lors de l’ACV a un impact important sur les résultats. Une
comparaison entre ReCiPe et TRACI (en prenant seulement comme exemple la catégorie
d’impact « formation de smog photochimique ») démontre bien la diversité entre les
méthodes d’évaluation des impacts. En effet, ReCiPe se base sur le modèle scientifique
Lotoseuros pour évaluer la contribution potentielle à la formation d’ozone photochimique
(smog d’été). Les composés organiques volatils non méthaniques servent d’unité à
l’indicateur, et le milieu pour lequel les impacts sont calculés est l’Europe. La méthode
TRACI repose quant à elle sur un modèle scientifique dérivé du modèle Maximum
73
Incremental Reactivity, les NOx servent d’unité à l’indicateur et le milieu pour lequel les
impacts sont calculés correspond aux États-Unis [46].
En principe, les normes ISO 14040/14044 ne contiennent aucune recommandation sur la
méthode à utiliser pour l'analyse d’EICV. Lors du choix d'une méthode EICV, il convient
de répondre à un certain nombre de questions et de critères afin d'identifier la méthode la
plus appropriée au contexte d’étude. Voici une liste non exhaustive de questions pertinentes
à aborder :
- Quelles catégories d'impact (ou problèmes environnementaux) dois-je couvrir et
puis-je justifier celles que j'exclus ?
- Dans quelle région mon cycle de vie (ou ses processus les plus contributifs) a-t-il
lieu ?
- Ai-je besoin d'une évaluation intermédiaire ou du point final, ou des deux ?
- Quels sont les flux élémentaires que je dois caractériser ?
- Y a-t-il des recommandations d'organisations pertinentes qui peuvent m'aider à
choisir ?
- Avec quelle facilité peut-on interpréter les unités des catégories d’impact (unités
absolues, équivalents, termes monétaires, etc.) ?
- Dans quelle mesure la méthode est-elle documentée ?
- Avec quelle facilité peut-on communiquer les résultats (unités, agrégation en
groupes d'indicateurs spécifiques, etc.) ?
- Dois-je appliquer la normalisation, et si oui, pour quel système de référence (dans
la plupart des cas, il est déconseillé de combiner la caractérisation et la
normalisation) ?
- Quand la méthode a-t-elle été publiée et y a-t-il eu d'importants progrès
scientifiques entre-temps ?
- Est-ce que j'ai les ressources/données disponibles pour appliquer une méthodologie
régionalisée (fournissant des résultats plus précis) ?
Enfin, il est souhaitable d’utiliser plusieurs méthodes dans une étude ACV pour mieux
interpréter les résultats [6].
74
4.6. Interprétation des résultats
La phase d’interprétation de l’ACV consiste à structurer et évaluer les résultats de l’analyse
d’inventaire ainsi que des résultats de l’analyse d’impact afin de déterminer les problèmes
importants et les étapes nécessitant une intervention pour réduire l’impact environnemental
du système. L’interprétation implique aussi une analyse détaillée des incertitudes liées aux
méthodes utilisées, des hypothèses telles que les règles d’attribution, les décisions de
coupure, la sélection des catégories d’impact, les indicateurs de catégorie, les modèles de
caractérisation [15].
La phase d'interprétation du cycle de vie d'une étude ACV, consiste dans un premier lieu à
identifier les problèmes significatifs du cycle de vie, à évaluer et vérifier par des contrôles
de complétude, la sensibilité et la cohérence, la qualité et la robustesse des résultats
obtenus, pour enfin tirer des conclusions et proposer des recommandations [56].
Interpréter les résultats de cycle de vie devrait s’effectuer à tous les niveaux et d’une façon
approfondie [57]. Pour ce faire, les résultats doivent être interprétés en examinant la
contribution de chaque catégorie de données d’inventaire (énergie, déchets, etc.), catégorie
d’impact (émissions de gaz à effet de serre, écotoxicité, etc.) et de chaque étape du cycle
de vie (contribution du transport au cycle de vie total environnemental, etc.) [56].
4.6.1. Identification des enjeux significatifs
La première étape de la phase d’interprétation du cycle de vie consiste à analyser et de
structurer les résultats des phases précédentes de l’étude ACV afin d’identifier les
problèmes importants du cycle de vie. Il s’agit d’examiner les informations relatives aux
trois premières phases du processus d’ACV, incluant les résultats de chaque phase, les
méthodes utilisées et les hypothèses formulées dans les phases précédentes (les règles
d'affectation, critères de coupure, sélection des catégories d'impact, indicateurs et modèles
de catégorie, etc.) afin d’identifier les éléments de données qui contribuent le plus aux
résultats de l’ACV. Les enjeux significatifs, peuvent être :
• Les données d'inventaire (l'énergie, les émissions, les rejets, les déchets, etc.),
• Les catégories d'impact (l'utilisation de ressources, changements climatiques,
etc.),
75
• Les contributions significatives de certaines étapes du cycle de vie telles que les
processus élémentaires individuels ou des groupes de processus, comme le transport ou la
production d'énergie.
L’analyse de contribution est l’une des approches recommandées pour déterminer les
enjeux significatifs. Elle consiste à examiner et comparer la contribution de chaque
catégorie de données d’inventaire (par exemple énergie, déchets), catégorie d’impact (par
exemple émissions de gaz à effet de serre, écotoxicité) et de chaque étape du cycle de vie
(par exemple contribution du transport au cycle de vie total environnemental) au résultat
total pour en déterminer les points sensibles [57]. Les points sensibles permettent de
décider des étapes du cycle de vie, des processus et des flux élémentaires qui sont pertinents
et qui nécessitent une amélioration. Les avantages de cette approche sont :
- Se concentrer sur les problèmes prioritaires (déchets, eaux, matières préoccupantes,
etc.)
- Se focaliser sur le bon stade du cycle de vie (l’acquisition, la fabrication,
l’utilisation, la fin de vie des matériaux, etc.)
- Cibler les bons acteurs (producteurs, fabricants, fournisseurs, détaillants, clients,
etc.) pour évaluer, influencer et mettre en œuvre des solutions.
- Affecter les ressources (temps, argent, etc.) efficacement aux actions.
L’identification des éléments significatifs est une étape importante qui sert à concentrer les
efforts sur l’évaluation, l'exhaustivité, la sensibilité et sur la cohérence de l'étude de l’ACV.
Mais aussi pour cibler les éléments sur lesquelles il faut accentuer l’attention afin
d'améliorer la performance environnementale du système [15]. En effet les résultats de
l’ACV impliquent une grande quantité de données collectées et calculées, sous contraintes
de temps et de ressources, il sera plutôt raisonnable d’évaluer que les éléments de données
qui contribuent de manière significative au résultat.
4.6.2. Évaluation de la complétude, la sensitivité et la consistance des données
L'objectif de cette étape est de vérifier en fonction de l’objectif de l’étude et de champ de
l'étude la validité des résultats des phases précédentes, en mettant l'accent sur les problèmes
significatifs identifiés au cours de l'étape d'interprétation.
76
Il s’agit ici de s’assurer que les résultats de l’ACV et les données nécessaires à
l'interprétation sont disponibles et exhaustifs. A cette étape, il faut vérifier si des
informations pertinentes manquent ou sont incomplètes, et dans quelle mesure ces
informations sont nécessaires pour satisfaire l'objectif et la portée de l'ACV. S’il s’avère
que de telles informations ou données sont nécessaires, il faut réexaminer la phase de
l’inventaire et d’analyse d’impact. Sinon, il peut être nécessaire d'ajuster la définition de
l'objectif et de la portée pour tenir compte du manque de complétude. Dans tous les cas, il
faut justifier et documenter les résultats de cette vérification. Il s’agit de vérifier également
si les hypothèses, les méthodes et les données sont cohérentes avec les objectifs et le champ
de l’étude.
La phase de l’interprétation consiste à évaluer aussi le degré de confiance qu’on peut avoir
dans les résultats de l’ACV et de tester la robustesse des résultats et leurs sensibilités aux
données, hypothèses et modèles utilisés.
77
5. Réalisation d’une ACV avec le logiciel SimaPro
Il est actuellement impensable de réaliser une analyse du cycle de vie à la main, puisqu’une
telle étude implique le traitement, le calcul et l’analyse d’un volume très important de
données. Le recours à des logiciels est indispensable surtout lorsque le nombre des
substances à prendre en compte devient important. Ces logiciels permettent de soutenir la
réalisation de l’ACV par la saisie de données, la mise en relation de ces données avec des
bases de données générales et la réalisation de calculs nécessaires dans une ACV
(inventaire, évaluation des impacts, calcul d’incertitude, etc.).
Il existe aujourd’hui un nombre impressionnant de logiciels d'ACV qui sont développés
spécifiquement pour une étude ou destinés à une plus large utilisation. Ceux-ci sont munis
d’un certain nombre de ressources comme des bases de données et les outils de
modélisation qui facilitent la réalisation de l’ACV et rendent les résultats plus transparents
[15].
5.1. Fonctionnalités et spécificités des logiciels d'ACV
Les logiciels d’ACV se distinguent par leur niveau de flexibilité et de complexité [8]. La
flexibilité d’un logiciel reflète la possibilité offerte à l’utilisateur de définir des unités
fonctionnelles, des limites de système et des méthodes d’évaluation d’impact
personnalisées, ainsi que d’importer et de modifier des données d’inventaire du cycle de
vie (ICV). La complexité de logiciel dépend de sa capacité à modéliser toutes les étapes du
cycle de vie, du niveau de transparence, du nombre de bases de données l'ICV et des
méthodes puissantes d'évaluation de l'impact du cycle de vie (EICV) comprises dans le
logiciel. Les logiciels destinés à une plus large utilisation, sont généralement complexes
mais ont l’avantage de donner plus de flexibilité à l’utilisateur et d’être plus transparents.
Contrairement aux logiciels spécifiques, qui sont d’utilisation facile car ils sont paramétrés
directement selon les choix méthodologiques de l’étude, en revanche, ils sont moins
flexibles [8].
- Fournisseurs : Les logiciels d’ACV sont réalisés soit par les industriels eux-
mêmes, soit par des instituts de recherche ayant participés à l'élaboration des
78
méthodes de calcul des impacts environnementaux, soit par des consultants en
environnement ou en ACV.
- Coût des licences : On retrouve deux grandes familles de logiciel sur le marché :
les payants et les gratuits (ou libre, ou en open source). Les gammes de prix des
licences des logiciels payants sont très variables selon le nombre des bases de
données, et des fonctionnalités disponibles dans le logiciel.
Le site web du Centre de Recherche de la Commission Européenne (ERCC) fournit une
ample liste avec plus de 50 logiciels d’ACV parmi lesquels les plus connus sont SimaPro,
GaBi, et Umberto. Ce sont aussi les plus complets et les plus utilisés (voir tableau 15).
Tableau 15 : Principaux logiciels d’ACV
Logiciel Concepteur Type Site web
SimaPro Consultants (Pays-Bas) Généraliste [59]
GaBi Institut National des Ressources pour
l’environnement (Japon)
Généraliste [60]
Quantis Start-up liée à L’EPEL (École Polytechnique
Fédérale de Lausanne) (Suisse)
Généraliste/économique [61]
Umberto Institut d’informatique pour l’Environnement
(Allemagne)
Généraliste [62]
TEAM Société Écobilan (France) Généraliste [63]
OpenLCA
(Gratuit)
Ingénieurs (Allemagne) Calculateur ACV [64]
5.2. Présentation du logiciel SimaPro
SimaPro est la solution logicielle d’ACV la plus utilisée dans le monde. C’est un outil à
usage général entièrement conforme à la norme ISO 14040/14044, et offre des
fonctionnalités complètes pour la modélisation et l’évaluation des cycles de vie (voir
figure 28). Les industriels aussi bien que les chercheurs l’utilisent pour le calcul des
impacts environnementaux de produits et services.
79
5.2.1. Petite histoire de SimaPro
Dans les années 1990, la méthodologie ACV commence à être acceptée comme une
méthode scientifiquement valable pour évaluer les impacts environnementaux de
produits. Lors de la première Conférence néerlandaise sur l’écoconception en 1990,
Mark Goedkoop, responsable du contenu de la conférence, met en place des ateliers
autour d’un outil d’ACV. Suite à ces premiers ateliers, M. Goedkoop obtient un budget
du ministère des Affaires économiques pour mettre à jour avec le CML Leiden l’outil
SimaVera qui deviendra SimaPro pour « Systematische Milieu Analyser van Producten
». Les premières versions de SimaPro datent de 1991. Elles permettent l’évaluation :
- de la consommation d’énergie ;
- des émissions de substances toxiques dans l’atmosphère ;
- des émissions de matières toxiques dans les eaux de surface ;
- des émissions de substances acides dans l’atmosphère ;
- de la production de déchets solides.
Parallèlement au développement de SimaPro, Mark Goedkoop contribue à l’élaboration
de méthodes d’évaluation d’impacts novatrices : Éco-indicateur 95/99 et ReCiPe qui
sont aujourd’hui intégrées à SimaPro.
5.2.2. Bases de données et méthodes de calcul mises à disposition avec
SimaPro
Le logiciel est fourni avec une combinaison des bases de données d'inventaire du cycle
de vie d’une large portée internationale et une variété de trente différentes méthodes
d'évaluation d'impact. Parmi les exemples de base de données disponibles, on retrouve
aussi bien les données Ecoinvent que des données provenant de sources Nord-
Américaines comme par exemple la base de données Buwal (Agence Suisse de
l'Environnement, des Forêts et du Territoire) ou encore Franklin US LCI (États Unis) et
IDEMAT. l`utilisateur peut sélectionner la ou les bases de données qui correspond à son
cas d’étude . SimaPro est assez flexible et permet à l’utilisateur d’introduire ses propres
données industrielles et énergétiques.
80
Les méthodes de calcul d’impact disponibles dans SimaPro sont :
- CML-IA baseline ;
- CML IA non-baseline;
- ReCipe Midpoint H, E et I;
- ReCipe Endpoint H, E et I;
- ILCD 2011 Midpoint;
- IMPACT 2002+;
- EPS 2000;
- EPD (2008);
- Ecological scarcity 2006;
- EDIP 2003;
- BEES +;
- TRACI 2.1;
- Cumulative Energy Demand ;
- Cumulative Exergy Demand ;
- USEtox (default) et USEtox (sensitivity).
- Ecological footprint;
- Selected LCI results et Selected LCI results additionnal;
- Ecosystem Damage Potential ;
- Greenhouse Gas Protocol;
- IPCC 2007 GWP 100a20a et 500a;
- Boulay et al. 2011 (Human Health);
- Boulay et al. 2011 (Water Scarcity);
- Ecological Scarcity 2006 (Water Scarcity);
- Hoekstra et al. 2012 (Water Scarcity);
- Motoshita et al. 2010 (Human Health);
- Pfister et al. 2009 (Eco-indicator 99);
- Pfister et al. 2009 (Water Scarcity);
- Pfister et al. 2010 (ReCiPe).
Il est possible de créer ses propres méthodes soit à l’aide d’indicateurs existants dans les
méthodes disponibles, soit en sélectionnant la liste des flux élémentaires à prendre en
compte et en attribuant à chacun le facteur de caractérisation correspondant.
5.2.3. Principe de modélisation avec SimaPro
Il existe deux catégories des fiches dans SimaPro : les fiches « d’inventaire » et les fiches
d’étapes. Les fiches d’étapes regroupent les grandes étapes de cycle de vie (assemblage,
81
utilisation, transport, fin de vie). La modélisation avec SimaPro se fait en saisissant
d'abord la nomenclature du produit (en termes de matériaux et des procédés employés
pour le réaliser) et en intégrant ultérieurement les données relatives aux étapes du cycle
de vie (le transport, l'utilisation ou encore la fin de vie) dans les fiches des étapes. Chaque
étape du produit fait référence à des processus dans les fiches d’inventaire. Ces processus
peuvent inclure le type de matière, processus de mise en œuvre, mode de transport,
énergie, processus d’utilisation, traitement des déchets, etc., et sont soit importés par
l’utilisateur ou issus des bibliothèques (bases de données) fournies avec SimaPro. Les
fiches d’inventaire contiennent les informations suivantes : des entrants de la nature, des
entrants de la « technosphère », des sortants vers la nature : ce sont les substances émises
directement dans la nature, sortants vers la « technosphère », des sortants non physiques,
valeurs économiques ou sociales.
A partir des fiches des étapes et des méthodes EICV sélectionner , le logiciel modélise
l’arbre de processus , calcul les l’inventaire des émissions et des extractions , calcul les
impacts engendrées par le produit et permet aussi de réaliser une analyse de contribution.
82
Figure : Principe de l’ACV avec le logiciel SimaPro
5.3. Réalisation de l’ACV à l’aide du logiciel SimaPro : Cas de
Formway
La présente étude est basée sur une analyse du cycle de vie effectuée par Formway pour
développer une meilleure compréhension des impacts environnementaux du cycle de vie
associés à son produit Chaise LIFE. [65]
Les objectifs, les hypothèses et les données de l’étude ont été modifiés pour simplifier
l’étude. Le tableau 16 résume les simplifications et les modifications par rapport à
l’article d’origine .
Bases de données
e.g ECOEIVENT Méthodes d'ECIV
Analyse de contribution
Modélisation
des données
et
calcul
d'inventaire
Etude d'impact
ACV
Interface utilisateur
83
Tableau 16 : liste des hypothèses et modifications par rapport à l’article d’origine
Mémoire Article d’origine
Frontières du système L’étape de traitement de
déchets n’est pas incluse
dans l’étude
L’étape de traitement de de
déchets est considérée dans les
frontières du système
Données -Données secondaires de
la base de données
Ecoinvent
- Seuls les composants
matériels représentant plus
de 5% du poids de la chaise
sont pris en compte
- Pas d’allocation (tous les
déchets sont recyclés en
boucle fermée )
- Données des fournisseurs
- Bases de données diverses
principalement Ecoinvent
Frontières du système L’étape de traitement de
déchets n’est pas incluse
dans l’étude
L’étape de traitement de de
déchets est considérée dans les
frontières du système
Méthode d’évaluation ReCiPe CML 2
Catégorie d’impact Toutes les catégories
d’impact de la méthode
ReCipe ont été évaluées
Changement climatiques
5.3.1. Contexte de l’étude et description du produit
Dans le secteur du mobilier de bureau, les fabricants sont de plus en plus tenus de fournir
des informations sur les performances environnementales de leurs produits. Les exigences
du marché, par exemple dans le secteur des entreprises et des gouvernements australiens,
commencent à prendre en compte les considérations de durabilité environnementale, car
les exigences clés constituent des appels d'offres importants. Par conséquent, la
disponibilité de déclarations environnementales de produits valables est une nécessité
croissante pour maintenir la compétitivité commerciale.
84
Dans ce cadre, la société Formway qui est un concepteur/fabricant de mobilier de bureau
basé à Wellington en Nouvelle-Zélande, s'est engagée à améliorer ses performances
environnementales pour s'assurer que ses produits et ses processus sont conformes aux
principes de développement durable.
Le produit : chaise LIFE (Light, Intuitive, Flexible and Environnemental) du fabricant
Formway, a été conçu en 1997/98 en intégrant les principes de durabilité environnementale
« Réduire, réutiliser, recycler » dans le processus de conception. La description des
composantes de la chaise LIFE sont donnés à la figure 28
Figure 28 : Description des composantes de la chaise LIFE
85
5.3.2. Définition des objectifs et du champ d’étude
a) Objectifs de l’étude
Le but de l’étude est de développer une meilleure compréhension des impacts
environnementaux du cycle de vie associés à la chaise LIFE. Les objectifs spécifiques de
l'étude sont :
- Déterminer les points chauds dans le cycle de vie de la chaise LIFE.
- Comparer les impacts environnementaux sur le cycle de vie des deux modèles
principaux de la chaise LIFE (l’un avec une base en aluminium et
l'autre avec une base GFN (Glass-filled polymer)).
L’objectif principal est de mettre en place des initiatives d’amélioration de la conception
environnementale de Formway, en tenant compte des impacts environnementaux de
chaque modèle de chaise.
b) Description des options étudiées
Volet 1 : Modèles de chaise
Il existe deux modèles distincts de chaise LIFE : l'un avec une base en aluminium
(modele1) et l'autre en nylon rempli de verre(modele2). Les deux modèles pèsent
respectivement 18 et 17 kg. Le pourcentage de composition des matériaux pour les deux
modèles de chaise est indiqué dans la figure 26. La différence la plus significative entre les
deux modèles LIFE est au niveau du contenu en aluminium et GFN : le modèle de base en
aluminium a environ 2 kg de plus d'aluminium en poids que le modèle de base GFN, et le
modèle de base GFN a environ 1,5 kg de GFN de plus que le modèle de base en aluminium.
Volet 2 : Type d’aluminium utilisée
Deux scénarios sont étudiés : les composantes en aluminium sont fabriquées à base de
l’aluminium primaire (scénario 1), ou à base d'aluminium 100% recyclé (scénario 2).
c) Unité fonctionnelle
La fonction du fauteuil LIFE est de fournir un support stable et ergonomique à un poste de
travail. L’unité fonctionnelle retenue est la fourniture de siège de bureau confortable, avec
86
les caractéristiques indiquées dans la description du produit description, sur une période de
10 ans, conformément à la garantie du produit.
d) Frontières du système
Les éléments pris en compte dans les frontières du système sont ;
- L’extraction et le traitement des matières premières.
- La fabrication des composants par les fournisseurs directs de Formway.
- Le transport des composants des sites de fabrication vers les installations de production
de Formway.
- Assemblage de la chaise LIFE.
- Transport des produits fabriqués de Formway au client.
- Utilisation
Les processus exclus :
- Productions des machines
- Le transport de matériaux depuis l'extraction de matières premières et le raffinage
jusqu'à la fabrication de composants n'a pas été pris en compte en raison de données
insuffisantes.
- Traitements des déchets.
5.3.3. Inventaire de cycle de vie
a) Matériaux et bilan de masse
Étant donné que nous ne disposons pas de données exactes, nous simplifions au maximum
la composition de la chaise LIFE en effectuant les considérations suivantes :
- Seuls les composants matériels représentant plus de 5% du poids de la chaise sont pris
en compte.
- Tous les déchets sont recyclés en boucle fermée.
Les matériaux nécessaires à la fabrication de la chaise LIFE (modèle 1 et 2) sont indiqués
dans le tableau 17.
87
Tableau 17 : Composition matériel des deux modèles de La chaise LIFE
Modèle 1 Modèle 2
Masse (kg) Masse (%) Masse (kg) Masse (%)
Aluminium 10,674 59,3 8,466 49,8
Acier 1,638 9,1 1,632 9,6
GFN 1,116 6,2 2,652 15,6
PBT 1,278 7,1 1,292 7.6
b) Données d’inventaire
- Extraction et raffinement des matières premières
Les données utilisées pour l'extraction et le raffinage de la matière première ont été
extraites de la base de données Ecoinvent.
- Fabrication de composants de la chaise LIFE
Au stade de la fabrication des composants, les fournisseurs utilisent des matériaux extraits
et raffinés pour fabriquer les composants selon les critères de conception. Les principaux
processus utilisés par les fournisseurs de Formway sont répertoriés dans le tableau 18.
Tableau 18 : Processus de fabrication des composantes
Entrée Procède de traitement Sortie
Production des
composantes en Métal
Aluminium Moulage métallique Composantes M1
Acier Machine d’usinage Composantes M2
Production des
composantes en Plastique
GFN Moulage par injection Composantes P1
PBT Moulage par injection
Composantes P2
- Assemblage de la chaise
Les composants sont assemblés à l’aide d’outils manuels et électriques dans l’usine
Formway de Wellington en Nouvelle-Zélande. Pour simplifier l’étude nous supposons que
l'assemblage ne nécessite que de l'énergie électrique (30 kWh).
88
- Transport
Le transport de composants vers le lieu d’assemblage final à Formway se fait par route en
utilisant des gros camions (32 tonnes et plus) et par mer en cargos commerciaux (voir
tableau 19).
Tableau 19 : Distances et modes de transport des composantes
% par fournisseurs Route (km) Mer (km)
Composantes M1
F1 58 17,3 10742
F2 41 45,3 8953
F3 1 190 -
Composantes M2 F4 8 650 -
F5 92 200 10050
Composantes P1 F6 35,3 1490
Composantes P2 F7 190 -
- Utilisation
Aucun échange environnemental n’a lieu lors de l’utilisation des chaises car le produit ne
nécessite ni énergie ni eau pour fonctionner, et il a été supposé qu’aucune réparation
importante n’était effectuée pendant sa durée de vie. Le seul besoin prévisible était le
nettoyage, qui consiste notamment à essuyer la surface pour éliminer la poussière ou les
marques, et devrait avoir des conséquences négligeables pour l'environnement.
5.3.4. Modélisation avec le logiciel SimaPro
Les résultats donnés par SimaPro reposent sur le principe de calcul évoqué dans les
chapitres précédents. Grâce au logiciel, nous avons effectué une simulation dans les
conditions citées précédemment en utilisant la base de données Ecoinvent et en
sélectionnant la méthode d’évaluation d’impact ReCiPe.
La première étape consiste à construire l’arbre des processus. Il s’agit de sélectionner, dans
la base de données du logiciel, les matériaux et créer les processus pour le système
considéré. Le tableau 20 recense les éléments sélectionnés dans cet exemple.
89
Tableau 20 : Éléments sélectionnés dans SimaPro pour lʼACV de la chaise LIFE
Matières
processus
Dénomination dans la base Ecoinvent de SimaPro
Matières
premières
Aluminium Aluminum, primary, ingot {IAI Area 2, without Quebec} |
production | Alloc Def, S
Acier Steel, chromium steel 18/8 {RER}| steel production, converter,
chromium steel 18/8 | Alloc Def, S
GFN Nylon 6, glass-filled {RER}| production | Alloc Rec, U
PBT Polyethylene terephthalate, granulate, bottle grade {RER}|
production | Alloc Def, S
Production
des
composantes
Moulage
metallique
Casting, aluminum, lost-wax {RoW}| casting, aluminium, lost-
wax | Alloc Def, S
Usinage Laser machining, metal, with CO2-laser, 2000W power {RER}|
laser machining, metal, with CO2-laser, 2000W power | Alloc
Def, S
Moulage
par injection
Injection moulding {RER}| processing | Alloc Def, S
Assemblage Électricité Electricity, high voltage {ASCC}| market for | Alloc Def, S
Transport
Camion Transport, truck >20t, EURO1, 100%LF, default/GLO Economic
Bateau Transport, ocean freighter, diesel powered/tkm/RNA
Pour modéliser l’arbre des processus de la chaise Formway, nous avons tout d’abord créé
les processus de production des composantes dans le fichier inventaire du logiciel SimaPro.
Dans le fichier produit, nous avons créé l’étape d’assemblage sous le nom LIFE modèle 1 :
scénario A (voir figure 29 ). Pour cette étape, nous avons sélectionné les matériaux en
faisant appel aux processus de production des composantes que nous avons créé au
préalable , et en sélectionnant dans la base de données Ecoinvent les données d’électricité
et de transport.
La figure 30 présente un arbre des processus simplifié du modèle de la chaise à base
d’aluminium (modèle 1 : scénario A). L’arbre des processus donne un premier aperçu sur
les facteurs principaux qui jouent un rôle primordial sur le cycle de vie. La largeur des
flèches est proportionnelle aux impacts climatiques. L’arbre de processus du modèle 2 à
base de GFN est présenté dans l’annexe 2 a .
90
Figure 29 : Modélisation de l’assemblage dans SimaPro
Navigateur de
SimaPro
Explorateur des
méthodes
Fiche d’étape Fiche d’inventaire
Calcul et comparaison des résultats
91
Figure 30 : Arbre de processus de la chaise LIFE à base d’aluminium
92
5.3.5. Calcul des impacts avec SimaPro
Les résultats de caractérisation permettent de comparer les impacts des deux modèles de
chaises tout au long de leurs cycle de vie . Le logiciel contient plusieurs méthodes de calcul
d’impact et c’est à l’utilisateur de sélectionner la méthode qui convient à son cas d’étude .
Nous avons sélectionné pour ce cas d’étude la méthode hybride ReCipe (voir figure 31 ).
Une fois la méthode sélectionner, le logiciel fait le calcul et présente les résultats soit sous
forme de tableaux ou de graphiques.
La figure 32 illustre les résultats obtenus de l’évaluation des impacts des chaises LIFE à
base d’aluminium et à base de nylon. En comparant les caractéristiques des deux chaises,
il a été constaté que la chaise à base d’aluminium dominait toutes les catégories d’impacts.
Les catégories ayant des impacts importants sont la transformation des terres, toxicité
humaine, épuisement des fossiles, changement climatique. Les autres catégories ayant un
impact considérable sont la formation de particules, épuisement des métaux et écotoxicité
aquatique.
93
Figure 31 : Interface principale de SimaPro
94
Figure 32 : Résultats de calcul des impacts avec SimaPro
95
5.3.6. Analyse de contribution et interprétation des résultats
Nous constatons , que les composants en aluminium contribuent d’une façon significative
au total d’impacts et ce pour les deux modèles de chaises (figure 33 et 34 ) . Cela est dû au
fait que les deux chaises sont composées en quantité importante d'aluminium.la réduction
de la masse d’aluminium dans les chaises pourrait réduire considérablement les impacts
environnementaux des produits FORMWAY .
En termes d’impact total, la chaise à base d’aluminium produisait un impact total d’environ
20 % supérieur à celui de la chaise à base de nylon (figure 35 ). Formway devrait miser
plus sur la chaise à base de nylon pour réduire son impact .
Figure 33 : Analyse de contribution - chaise LIFE à base d’aluminium
96
Figure 34 : Analyse de contribution - chaise LIFE à base de nylon
• L’utilisation d’aluminium recyclé versus aluminium primaire
Les chaises à base d'aluminium et de nylon ont été comparées en termes d'impact de
l’utilisation de l’aluminium primaire (scénario A), par opposition à l’aluminium recyclé à
100% (scénario B). La figure 35 illustre les résultats du score unique pour les comparaisons
respectives. Si l’entreprise Formway utilise l’aluminium recyclé plutôt que l’aluminium
primaire pour fabriquer ses produits , l’impact total de ses produits sur l’environnement
sera réduit de 25 % pour son produit chaise LIFE à base d’aluminium , et de 30 % inférieur
chaises LIFE à base de nylon.
L’impact accru de l’utilisation de l’aluminium primaire est dû à l’inclusion des processus
d’extraction, la purification et le traitement du minerai. Ces processus sont énergivores, et
cette grosse consommation d’énergie se reflète dans la catégorie d'impact des combustibles
fossiles. Contrairement à l’aluminium recyclé qui contribue à moins d'impact car le berceau
du matériau recyclé est considéré comme de la ferraille d'aluminium préexistante.
97
Figure 35 : Comparaison des résultats des scénarios A et B des deux modèles de chaises LIFE
98
5.3.7. Discussion
Au cours de ce cas pratique, nous avons pu constater qu’il n’est pas aisé d’effectuer une
ACV. En effet, d’une part, en raison du manque de disponibilité de données précises (pour
ce cas), et d’autre part, en raison de la multitude de choix de données et de méthodes
offertes par le logiciel SimaPro. Ces deux raisons nous ont empêché de réaliser une ACV
représentative d’un cas concret. Il faut aussi prendre en compte la difficulté de garder une
parfaite objectivité lors d’une ACV, car c’est le praticien qui va choisir quelles données à
prendre en compte, lesquelles il va exclure et quelle méthode sera utilisée. Cependant,
l’étude a permis de mettre en application le principe de fonctionnement de l’ACV et
d’identifier à l’aide du logiciel SimaPro les contributions de chaque processus sur le cycle
de vie du produit.
Malgré les points de discordance, l’ACV de la chaise LIFE avec une base en GFN apparaît
comme étant clairement à l’avantage de la chaise LIFE avec une base en aluminium.
Dans cette étude nous n’avons pas pu inclure le traitement de fin de vie. Le fait que les
composantes en métal sont généralement recyclables, pourrait changer les résultats, tout
dépend du type de traitement de fin de vie envisagé.
Enfin les résultats de l’ACV sont des bons indicateurs pour supporter l’entreprise Formway
dans son processus d’écoconception afin d’améliorer la performance environnementale de
ses produits .
99
Conclusion
L’analyse du cycle de vie est un outil structuré capable d’évaluer les conséquences
écologiques de l’activité d’une entreprise d’une façon très élargie. Elle constitue un outil
de gestion efficace pour une entreprise qui souhaite développer sa capacité à gérer de façon
systématique l’ensemble des aspects environnementaux liés à son produit selon la pensée
« cycle de vie ». En effet, l’outil permet de produire une information environnementale
complète lors des phases d’inventaire et d’évaluation d’impact, et de déterminer les aspects
environnementaux significatifs afin de mettre en place des actions d’amélioration durable.
L’ACV permet également de vérifier la performance de ces actions et comparer les
solutions envisageables.
Au cours de ce projet, il a été abordé les principes, les étapes, les contextes de mise en
œuvre et les différents outils nécessaires à la réalisation d’une analyse du cycle de vie. Une
étude pratique réalisée avec le logiciel d’ACV SimaPro , nous a permis de mettre en valeur
le rôle majeur des logiciels, tel que SimaPro, a facilité la réalisation de l’analyse du cycle
de vie, et de comprendre les difficultés à sa réalisation dans la pratique.
En effet, SimaPro permet au praticien de mener à bien toutes les étapes de modélisation,
de calcul et d'interprétation des résultats nécessaires à la réalisation d'une ACV, avec toutes
les exigences de transparence et de pertinence scientifique exigées par la méthodologie et
les normes ISO 14040 et ISO 14044.Les mises à jour régulières des bases d'ICV et des
méthodes de calcul permettent de produire des informations de qualité et de consolider les
résultats obtenus.
Le fonctionnement et les possibilités offertes par SimaPro sont destinés à un public
d'utilisateurs spécialisés dans le domaine de l'ACV.
La prise de conscience collective des enjeux environnementaux pousse de plus en plus
d'organismes à dégager des argumentaires commerciaux orientés par les performances
environnementales de leurs produits ou services. Ainsi, les logiciels tel SimaPro et le travail
des spécialistes seront toujours nécessaires, mais devront être orientés pour être utilisés de
manière simplifiée et systématique.
100
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Annexe 1 : Inventaire des émissions et d’extractions - Brame
d’acier produit dans une aciérie italienne
a) Inventaire des émissions et des extractions - Usine
d’agglomération
CO2 245,72 kg
CO 0,34 kg
Poussière 0,37 kg
NO2 1,04 kg
SO2 1,62 kg
Minerai de fer 1046,53 kg Pb 0,01 kg
Calcaire 181,55 kg Zn 2,00E-03 kg
Chaux 56,53 kg HCl 1,00E-03 kg
Résidus de fer 17,76 kg HF 0,05 kg
Poussière de coke 55,26 kg VOC 1,00E-03 kg
Boues de HF 34,93 kg PAH 1,00E-03 kg
Vapeur 18,21 kg PCDD &PCDF 5,65E-06 kg
Gaz de coke 2,35 kg PCB 7,10E-05 kg
Électricité 48,56 kWh Autre émissions 0,06 kg
Déchets 0,14 kg
Aggloméré 1162,80 kg
Usine
d'agglomération
Émissions
dans l'air
Intrants
104
b) Inventaire des émissions et des extractions - Haut Fourneau
CO2 55,85 kg
CO 0,03 kg
Poussière 0,31 kg
Minerai de fer 1,60 kg NO2 0,60 kg
Chaux 0,13 kg SO2 1,32 kg
Granulé 282,13 kg PCDD &PCDF 5,70E-06 kg
Fossile PCI 143,93 kg Autre émissions 0,21 kg
Oxygéne 133,32 kg
Aggloméré 1053,13 kg COD 0,02 kg
Coke 348,08 kg N-Kjeldhal 0,03 kg
L'eau 130,54 kg Autres 4,00E-03 kg
Vapeur 0,11 kg 0
Gaz de HF 364,60 kg Dechets 38,00 kg
Gaz de coke 19,34 kg
Électricité 4,51 KWh Gaz de HF 63,75 kg
Laitier 39,44 kg
Électricité 18,53 kwh
Fonte brute 991,09 kg
CO2 50,58 kg
CO 0,03 kg
Minerai de fer 1,45 kg Poussière 0,28 kg
Chaux 0,12 kg NO2 0,54 kg
Granulé 255,53 kg SO2 1,20 kg
Fossile PCI 130,35 kg PCDD &PCDF 5,16E-06 kg
Oxygéne 120,75 kg Autre émissions 0,19 kg
Aggloméré 953,82 kg
Coke 315,25 kg COD 0,02 kg
L'eau 118,23 kg N-Kjeldhal 0,03 kg
Vapeur 0,10 kg Autres 3,62E-03 kg
Gaz de HF 330,22 kg
Gaz de coke 17,52 kg Déchets 34,41 kg
Électricité 4,09 KWh
Fonte brute 991,09 kg
Avec allocation
Haut Fourneau
Intrants
Emissions
dans l'air
Emissions
dans l'eau
Haut Fourneau
Émissions
dans l'air
Intrants
Émissions
dans l'eau
105
c) Aciérie
CO2 50,87 kg
CO 0,08 kg
Poussière 0,26 kg
Minerai de fer 5,56 kg NO2 0,07 kg
Chaux 70,22 kg SO2 0,07 kg
Oxygéne 68,62 kg HF 1,00E-03 kgFonte 991,09 kg Pb 1,00E-03 kg
Ferraille 128,91 kgAutres
émissions 0,06 kg
L'eau 85,38 kg
Nitrogéne 57,68 kg Huile 2,00E-03 kg
Vapeur 7,28 kgDéchets
solides0,45 kg
Électricité 80,57 kwh Scories 146,67 kg
Autres 0,02 kg
Gaz de FOB 163,49 kg
Brames
d'acier1000 kg
CO2 43,72 kg
CO 0,07 kg
Poussière 0,23 kg
Minerai de fer 4,78 kg NO2 0,06 kg
Chaux 60,35 kg SO2 0,06 kg
Oxygéne 58,98 kg HF 8,59E-04 kg
Fonte 851,82 kg Pb 8,59E-04 kg
Ferraille 110,80 kg Autre émissions 0,05 kg
L'eau 73,39 kg
Nitrogéne 49,57 kg Huile 0,00 kg
Vapeur 6,26 kg Déchets solide0,38 kg
Électricité 69,25 Kwh Scories 126,06 kg
Autres 0,02 kg
Brame d'acier 1000 kg
Avec allocation
Convertisseur
LD +
Affinage
+
Coulée
continue
Émissions
dans l'air
Intrants
Émissions
dans l'eau
Convertisseur
LD +
Affinage
+
Coulée
continue
Émissions
dans l'air
Intrants
Émission
dans l'eau
106
d) Liste d’inventaire
Substances Cokerie Usine
d'agglomération Haut Fourneau Aciérie
Total (cycle de
vie)
Ressources
Énergie GJ 3,67 1,94
13,4
0,8
1,98E+01
L'eau Kg 72 118 73 2,64E+02
Émission dans l'air
CH4 Kg 7,77E-04 7,77E-04
Benzène Kg 2,49E-02 2,49E-02
CO2 Kg 2,41E+02 2,46E+02 50,58 43,72 5,81E+02
CO Kg 1,55E-02 0,34 2,90E-02 6,88E-02 0,46
Poussière Kg 9,40E-02 0,37 2,83E-01 0,23 0,97
NO2 Kg 0,49 1,04 5,43E-01 6,36E-02 2,14
SO2 Kg 0,64 1,62 1,20 5,59E-02 3,50
Pb Kg 7,00E-03 8,59E-04 7,86E-03
Zn Kg 2,00E-03 2,00E-03
HCl Kg 1,00E-03 1,00E-03
HF Kg 5,40E-02 5,40E-02
VOC Kg 1,00E-03 1,00E-03
PAH Kg 2,33E-03 1,00E-03 3,33E-03
PCDD &PCDF Kg 2,17E-08 5,65E-06 5,16E-06 1,08E-05
PCB Kg 7,10E-05 7,10E-05
HCN Kg 7,77E-04 7,77E-04
Benzopyrène Kg 2,87E-05 2,87E-05
HF Kg 8,59E-04 8,59E-04
Autres Kg 6,68E-02 6,20E-02 0,19 5,33E-02 0,37
Émission dans l'eau
N Kg 4,04E-02 4,04E-02
NH3 Kg 4,19E-02 4,19E-02
COD Kg 0,12 1,54E-02 0,14
Phénol Kg 1,55E-03 1,55E-03
N-Kjeldhal Kg 2,72E-02 2,72E-02
Autres Kg 3,62E-03 3,62E-03
107
Annexe 2 : Analyse du cycle de vie de la chaise Formway
a) Arbre de processus
108