méthodologie pour une gestion globale des ressources : application au cas d’une substance...

Méthodologie pour une gestion globale des ressources : application au cas d’une substance chimique

Marie BONNIN – Doctorante ENSIACET

Catherine AZZARO-PANTEL – Professeur ENSIACET

Serge DOMENECH – Professeur ENSIACET

Jacques VILLENEUVE – Chercheur BRGM

Strasbourg 2011 - Colloque Recherche Fédération Gay-Lussac

INTRODUCTION

- Contexte :

- Réponse : développement durable

- Mais mise en œuvre encore très limitée…


Epuisement des ressources abiotiques

Réchauffement climatiqueAugmentation du coût des ressources

Impacts sur la santé humaine

Conflits liés à l’approvisionnement en certaines ressources Pollution de l’air et de l’eau

Nécessité de développer un nouveau modèle de gestion des ressources

SOMMAIRE


- Objectifs de l’étude

- Méthodologie

- Application au cas du cuivre en France

- Résultats

- Conclusions



- Méthodologie


- Résultats

- Conclusions

OBJECTIFS

- Développer une méthodologie qui permette de répondre aux questions suivantes pour toute ressource

- Appliquer cette méthodologie à une ressource• Exemple d’application au cas du cycle du cuivre en France


Quels produits/procédés ont le moins d’impacts sur la ressource ?

Quels produits/procédés ont le moins d’impacts sur l’environnement ?

Quels produits/procédés coûtent le moins cher ?Quels produits/procédés représentent le meilleur compromis dans ce contexte multi-objectif ?



- Méthodologie


- Résultats

- Conclusions

METHODOLOGIE


- Méthode en quatre étapes :

Bilan matière globalBilan matière global

Evaluation des impacts

environnementaux


environnementaux

Etude économiqueEtude économique

Analyse multi-objectif

Obtention du front de Pareto



MFA

ACV

TES

METHODOLOGIE

- Analyse des Flux de Matière• Objectif

• Quantifier les flux et stocks d’une substance dans un système• Evaluer les pertes (émissions et déchets) de cette substance

• Principe• Identifier les substances problématiques• Faire des bilans matières à chaque étape du cycle de vie de la

ressource

• Exemple simplifié :


ExtractionTransformatio

nUtilisation Elimination

Recyclage

E EEE

E

METHODOLOGIE

- Analyse des Flux de Matière• Exemple plus complet : Schéma du cycle du cuivre


METHODOLOGIE





environnementaux


environnementaux






MFA

ACV

TES

METHODOLOGIE

- Tableaux Entrées-Sorties• Matrices réalisées à partie de données d’Eurostat (Forwast)

• Production et consommation de produits par activités

• Objectif• Quantifier les flux et stocks d’une substance dans un système• Evaluer les pertes (émissions et déchets) de cette substance

• Principe• Extraire de ces matrices des données sur une substance


SupplyIndustries

Importations TotalAgriculture Industrie Services

Produits agricolesProduction par produit et par industrie Importations par produit

Production totale par produit

Produits industrielsServices

Total Production totale des industries Importations totalesProduction

totales

UseIndustries Utilisation finale

TotalAgriculture Industrie

Activités de services

Consommation finale

Formation de capital brut

Exportation

Produits agricolesConsommation intermédiaire

par produit et par industrieUtilisation finale

par produit et par industrieUtilisation totale

par produitProduits industrielsServices

Valeur ajoutée

Total Intrants totaux par branche Utilisation finale totale par catégorie

METHODOLOGIE





environnementaux


environnementaux






MFA

ACV

TES

METHODOLOGIE

- Analyse du Cycle de Vie• Objectif

• Déterminer les impacts environnementaux d’un produit ou procédé « du berceau à la tombe »

• Principe


1.Objectif et champ de l’étudeUnité fonctionnelle

Frontière du système

1.Objectif et champ de l’étudeUnité fonctionnelle

Frontière du système

2. Inventaire et analyseDescription du processus

CalculInterprétation et analyse

2. Inventaire et analyseDescription du processus

CalculInterprétation et analyse

3. Evaluation de l’impactTraduction des données en impacts

3. Evaluation de l’impactTraduction des données en impacts

4. Interprétation des résultats

Classification et comparaison des scénarios

Utilisation d’analyse multi-objectif

4. Interprétation des résultats

Classification et comparaison des scénarios

Utilisation d’analyse multi-objectif

ISO 14040 - 14044

Strasbourg 2011 - Colloque Recherche Fédération Gay-Lussac15

METHODOLOGIE

• Exemple de résultat d’ACV• Comparaison des impacts environnementaux globaux de deux

scénarios• Calcul de l’impact des différentes étapes :

– Fabrication des matières premières– Fabrication du produit– Utilisation du produit– Recyclage du produit– Transport (inclus le transport des ressources, du produit fini et du

produit sous forme de déchets)

METHODOLOGIE





environnementaux


environnementaux






MFA

ACV

TES

METHODOLOGIE

- Analyse économique• Objectifs

• Déterminer les coûts liés à la substance

• Principe• Déterminer tous les coûts liés à l’utilisation de la substance

– Coût de la substance (primaire ou transformée)– Coût des procédés utilisés pour la transformer, l’éliminer, etc.– Coût de l’énergie consommée dans ces procédés

• Exemple de résultat d’analyse économique


Scénario 1

Scénario 2

Quantité (t)

METHODOLOGIE





environnementaux


environnementaux






MFA

ACV

TES

METHODOLOGIE

- Optimisation multi-objectif• Objectif

• Choisir le meilleur scénario en fonction des objectifs

• Principe• Définition des scénarios : exemple pour l’élimination de déchets

– Incinération– Enfouissement– Recyclage

• Calcul des impacts de chaque scénario (MFA, ACV et AE)• Définition des objectifs

– Minimiser la consommation et les pertes de ressources– Minimiser les impacts environnementaux liés à l’utilisation de le

ressource– Minimiser les coûts

• Détermination du meilleur scénario



METHODOLOGIE

• Exemple de résultat d’optimisation multi-objectif• 2 objectifs : minimiser les impacts environnementaux et coûts• 2 scénarios possibles

• Front de Pareto :



- Méthodologie


- Résultats

- Conclusions

APPLICATION AU CAS DU CUIVRE

- Cartographie du cycle français du cuivre• MFA : Utilisation du logiciel STAN• Analyse dynamique des flux de matière : de 2003 à 2009


APPLICATION AU CAS DU CUIVRE

- Cartographie du cycle français du cuivre• TES : Utilisation du logiciel STAN• Analyse de l’année 2003

• Représentation pour 7 produits et 7 activités




- Méthodologie


- Résultats

- Conclusions


RESULTATS

• Bilan MFA de 2003 à 2009

• Diminution de la production et des importations et exportations• Diminution des ajouts aux stocks• Augmentation de la production de déchets

La France tend vers un régime permanentMauvais taux de recyclage par rapport au reste de l’Europe

(25% en moyenne en France contre 40% dans le reste de l’Europe)

– « Importation » : tout état confondu– « Exportation » : tout état confondu– « Production » : seulement

produits finis– « Wastes » : tout type de déchets– « Add to stock » : produits finis

restant dans la technosphère– « Emissions » : toutes émissions

confondues


RESULTATS

• Bilan TES 2003• Importation : tout état confondu• Exportation : tout état confondu• Production : seulement produits finis• Production de déchets : tout type de déchets• Ajout au stock : produits finis restant dans la technosphère• Emissions : toutes émissions confondues (eau, air, sol)

Masse (kt)

Importation 1 135

Exportation 723

Production 820

Déchets 314

Ajout au stock 0

Emissions 16,1.10-3


RESULTATS

• Comparaison MFA/TES pour l’année 2003

• Pourcentages d’erreur élevés qui peuvent s’expliquer :– Données peu précises pour les importations et exportations de

produits finis pour le MFA– Multiplication des incertitudes pour les TES

» Passage de données économiques à des flux physiques» Passage de flux globaux à des flux d’une substance

MFA TES Pourcentage d’erreur

Importation 1 609 1 135 30%

Exportation 1 411 723 49%

Production 464 820 -77%

Déchets 227 314 -38%

Ajout au stock 237 0 -

Emissions 165,2.10-3 16,1.10-3 90%


RESULTATS

• Comparaison MFA/TES

• Problème d’incertitude et du manque de données• Utilisation d’outil pour résoudre ce problème

• Validation de données• Réconciliation de données

MFA TES

Avantages - Données précises lorsqu’elles existent

- Outil reconnu et largement utilisé

- Rapidité de mise en œuvre pour n’importe quelle substance lorsque les tableaux existent

- Lien économique direct

Inconvénient - Tout refaire pour chaque substance

- Mauvaise accessibilité des données

- Incertitude importante- Nécessité de réaliser les

tableaux…



- Méthodologie


- Résultats

- Conclusions


CONCLUSION

- Intérêts du MFA dynamique à l’échelle d’un pays• Mise en évidence des tendances d’évolution de gestion d’une

ressource• Mise en évidence des principales filières d’utilisation ACV• Possibilité d’élaboration de scénarios d’évolutions

- Nécessité de retravailler sur les TES • Expliquer les écarts avec la MFA• Essayer de diminuer ces écarts pour pouvoir :

• Utiliser les tableaux économiques• Réitérer rapidement la méthodologie pour une autre substance

- Perspectives• Mise en œuvre des autres étapes de la méthodologie sur la

cas du cuivre (ACV, Analyse Economique, Optimisation multi-objectif)

• Validation et généralisation de la méthodologie

Merci pour votre attention !

Si vous avez des questions…


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