méthodologie pour une gestion globale des ressources : application au cas d’une substance...
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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…
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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
Strasbourg 2011 - Colloque Recherche Fédération Gay-Lussac
- Objectifs de l’étude
- Méthodologie
- Application au cas du cuivre en France
- Résultats
- Conclusions
Strasbourg 2011 - Colloque Recherche Fédération Gay-Lussac
- Objectifs de l’étude
- Méthodologie
- Application au cas du cuivre en France
- 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
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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 ?
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- Objectifs de l’étude
- Méthodologie
- Application au cas du cuivre en France
- Résultats
- Conclusions
METHODOLOGIE
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- Méthode en quatre étapes :
Bilan matière globalBilan matière global
Evaluation des impacts
environnementaux
Evaluation des impacts
environnementaux
Etude économiqueEtude économique
Analyse multi-objectif
Obtention du front de Pareto
Analyse multi-objectif
Obtention du front de Pareto
MFA
ACV
TES
METHODOLOGIE
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- Méthode en quatre étapes :
Bilan matière globalBilan matière global
Evaluation des impacts
environnementaux
Evaluation des impacts
environnementaux
Etude économiqueEtude économique
Analyse multi-objectif
Obtention du front de Pareto
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 :
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ExtractionTransformatio
nUtilisation Elimination
Recyclage
E EEE
E
METHODOLOGIE
- Analyse des Flux de Matière• Exemple plus complet : Schéma du cycle du cuivre
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METHODOLOGIE
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- Méthode en quatre étapes :
Bilan matière globalBilan matière global
Evaluation des impacts
environnementaux
Evaluation des impacts
environnementaux
Etude économiqueEtude économique
Analyse multi-objectif
Obtention du front de Pareto
Analyse multi-objectif
Obtention du front de Pareto
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
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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
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- Méthode en quatre étapes :
Bilan matière globalBilan matière global
Evaluation des impacts
environnementaux
Evaluation des impacts
environnementaux
Etude économiqueEtude économique
Analyse multi-objectif
Obtention du front de Pareto
Analyse multi-objectif
Obtention du front de Pareto
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
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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
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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
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- Méthode en quatre étapes :
Bilan matière globalBilan matière global
Evaluation des impacts
environnementaux
Evaluation des impacts
environnementaux
Etude économiqueEtude économique
Analyse multi-objectif
Obtention du front de Pareto
Analyse multi-objectif
Obtention du front de Pareto
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
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Scénario 1
Scénario 2
Quantité (t)
METHODOLOGIE
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- Méthode en quatre étapes :
Bilan matière globalBilan matière global
Evaluation des impacts
environnementaux
Evaluation des impacts
environnementaux
Etude économiqueEtude économique
Analyse multi-objectif
Obtention du front de Pareto
Analyse multi-objectif
Obtention du front de Pareto
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
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METHODOLOGIE
• Exemple de résultat d’optimisation multi-objectif• 2 objectifs : minimiser les impacts environnementaux et coûts• 2 scénarios possibles
• Front de Pareto :
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- Objectifs de l’étude
- Méthodologie
- Application au cas du cuivre en France
- 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
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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
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- Objectifs de l’étude
- Méthodologie
- Application au cas du cuivre en France
- Résultats
- Conclusions
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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
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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
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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%
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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…
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- Objectifs de l’étude
- Méthodologie
- Application au cas du cuivre en France
- Résultats
- Conclusions
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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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