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Chaire génie civil écoconstruction
Introduction à l’Analyse de Cycle de Vie
Journée Technique Ouvrages d’Art et développement
durableRennes, 12 décembre 2013
Orateur: Anne Ventura
Au menu…
• Pourquoi l’Analyse de Cycle de Vie ?– Un exemple historique et ses leçons
scientifiques– Les phénomènes de transferts– La Politique Intégrée des Produits (PIP)
• Qu’est-ce que l’ACV? Ses principes ?– Les 4 étapes de la méthode– Les objectifs et le champ d’étude– L’inventaire de cycle de vie– L’évaluation des impacts– L’interprétation
• Pour conclure
Pourquoi l’Analyse de Cycle de Vie ?
Un exemple historique pour bien comprendre les fondements de l'ACV
• Citoyen américain• Brillant ingénieur mécanicien puis chimiste (170
brevets)• General Motors: il découvre les propriétés du
tétraéthylplomb (additif antidétonant pour les carburants)– Enjeu technologique– Nombreux cas de saturnisme parmi les ouvriers de GM – Niera longtemps les effets toxiques de son invention…
mais finira par les admettre• Pour « s’excuser » il travaillera sur des gaz
réfrigérants non inflammables car à l’époque, les fuites de réfrigérateurs avaient causé de nombreux morts– Enjeu de santé et de sécurité – Il a inventé le fréon (les chlorofluorocarbures ou CFC)– À sa mort, cette invention était toujours considérée
comme miraculeuse
Thomas Midgley, Jr
(1889-1944)
Les suites: le tétraéthylplomb
• Interdit dans l’UE depuis 2000
• Substance très toxique (saturnisme)
• Substance persistante (sa dégradation est très lente dans l'environnement)
Les suites: le fréon
Les CFC et leurs dérivés sont interdits par plusieurs protocoles internationaux depuis les années 80
Responsables du « trou dans la couche d’ozone » (stratosphérique)
Augmentation des cas de mélanomes dans les pays les plus exposés
Ce que l’histoire retiendra
• L'historien de l'environnement John R. McNeill a écrit que:
• « Thomas Midgley Jr (...) eut plus d’impact sur l’atmosphère qu’aucun être vivant quelconque dans l’histoire de la planète »
Mac Neil John R., 2010, Du nouveau sous le soleil. Une histoire de l’environnement mondial au XXème siècle. Ed. Champ Vallon, Coll. L’environnement a une histoire
Ce que le scientifique retient
• Ne pas se concentrer uniquement sur les performances économiques et technologiques d’une innovation – Considérer aussi ses performances environnementales
(santé et écologie)– Considérer aussi ses performances sociales (ACV
sociale)• Ne pas se concentrer uniquement sur la fabrication
d’une innovation – Considérer aussi son devenir lors de son utilisation– Considérer aussi son devenir en fin de vie
Approche Cycle de Vie pour voir les transferts
Les transferts: entre étapes du cycle de vie
Je diminue la quantité de matériaux des chaussées avec des couches de chaussées moins épaisses
Je diminue les consommations de matériaux et l’énergie pour les produire
J’ai de moins bonnes performances mécaniques
J’entretiens plus souvent (remplacement des matériaux, consommations d’énergie…)
Balance entre impacts évités lors de l’étape de fabrication et impacts générés lors de l’étape d’utilisation
Transferts entre étapes du cycle de vie
J’utilise un matériau à base de végétaux
Je diminue les consommations de matériaux non renouvelables, et je stocke du CO2 dans mon matériau
Je cultive pour produire des matériaux bio-sourcés
J’utilise de l’énergie fossile (CO2!), j’utilise des pesticides
Jusqu'à des transferts plus complexes
J’introduis une compétition entre matériaux et nourriture pour l’utilisation des terres arables
Je provoque une augmentation des prix des produits alimentaires
Transferts entre différents impacts sur l’environnement
Transferts vers les sphères économiques et sociales
La question des innovations / améliorations technologiques
• Innovations dans tous les domaines: volonté d’améliorer les performances environnementales– Éco-technologies, éco-matériaux, éco-produits…
• Pas de définition précise de ce que sont les “éco” (technologies, matériaux, produits…)– Moins de consommations de ressources (en matière et en
énergie)– Moins d’impacts sanitaires et/ou écologiques– …– …Aspects multiples des atteintes à l’environnement
• Innovation et bénéfices environnementaux ?
La PIP issue d’un constat (2003)
• La fabrication, la consommation et l'élimination des produits sont à l'origine d'un grand nombre des défis environnementaux. – Quantités de produits sont en hausse, en partie à cause de l'augmentation du revenu
disponible et de la réduction de la taille des ménages– La rapidité de l'innovation et la mondialisation du commerce font que les produits
sont disponibles dans des formes et des tailles de plus en plus nombreuses, et ils deviennent aussi de plus en plus complexes.
– Viser à réduire l'incidence environnementale d'une augmentation de la consommation.
• Le cycle de vie d'un produit est souvent long et complexe. – couvre tous les aspects en partant de l'extraction des ressources naturelles jusqu'à
l'élimination finale des produits sous forme de déchets, en passant par leur conception, leur fabrication, leur assemblage, leur commercialisation, leur distribution, leur vente et leur consommation.
• Toutefois, les politiques environnementales liées aux produits qui ont été appliquées jusqu'ici ont eu tendance à :– se concentrer sur les sources de pollution majeures, telles que les émissions
industrielles ou les problèmes de gestion de déchets,– …plutôt que sur les produits eux-mêmes et sur la manière dont ils contribuent à la
dégradation de l'environnement à d'autres étapes de leur cycle de vie. – Les mesures existantes ont aussi tendance à se concentrer de manière isolée sur
certaines phases du cycle de vie.
Europe : Politique Intégrée des Produits (PIP)
• D’UNE politique spécifique sectorisée par type d’effet environnemental
• A une politique globale sur le cycle de vie d’un produit éviter le transfert d’un effet environnemental vers un autre
Pourquoi la PIP ?
•« la politique traditionnelle, qui se concentre sur les procédés de production, pourrait ne plus être appropriée à la réglementation dans le domaine de l’environnement »
•« l’importance du lien entre émissions, déchets & consommation a fortement augmenté ces 20 dernières années »
C’est quoi la PIP ?
APPROCHE CYCLE DE VIE
Réf : Integrated Product Policy - A study analysing national and international developments with regard to Integrated Product Policy in the environment field and providing elements for an EC policy in this area - March 1998
Qu’est-ce que l’ACV ? Ses principes ?
L’Analyse de Cycle de Vie, c’est quoi ?
Production matériaux
assemblage
Extraction matières premières
PRODUIT
Fin de vie
Utilisation
?
« Cycle »
Définition des objectifs et du champ d’étude
Analyse de l’inventaire
Évaluation de l’impact
Interprétation
Réf. ISO 14 040
Les étapes d’une ACV
Étape 1: les objectifs et le champ d’étude
• Exprimer les objectifs• Définir une unité fonctionnelle• Définir un système
Objectifs et système
Exemple de la recette
Flux entrants : de quoi as-t-on besoin ? Et de combien (pour atteindre mon objectif) ?
Objectif: que veut-on produire ?
Processus: comment fait-on ?
Avec quelle technologie (matériel)?
Avec quel(s) réglage(s) ?
Système : comment le définir ?
Exemple de la recette
Flux entrants : de quoi as-t-on besoin (pour produire 125 g de chocolat)?
Processus: comment fait-on ?
Avec quelle technologie (matériel)?
Avec quel(s) réglage(s) ?
Flux entrants : de quoi as-t-on besoin (pour produire 75 g de beurre) ?
Processus: comment fait-on ?
Avec quelle technologie (matériel)?
Avec quel(s) réglage(s) ?
Système: la fabrication
…jusqu’au prélèvement de quelque chose dans l’environnement
À chaque étape: quoi, combien, comment ?
+ les transports, la fabrication de l’énergie, les emballages…
Système: la vie du produit, la fin de vie du produit
• Comment sera utilisé le produit ?– Génie civil (produit = ouvrage): longue durée de vie– Combien de temps considère-t-on ?– Que se passe-t-il pendant ce temps ? Quels entretiens (quels
ingrédients, quels processus) ?
• Que deviendra le produit (ouvrage) en fin de vie ?– Comment sera-t-il démantelé ?– Que deviendront les éléments ? Recyclage, réutilisation, mise
en décharge, incinération… ?
On élabore des scénarios
Étape 2: l’inventaire de cycle de vie
• Répertorier les flux• Les quantifier
Comment porte-t-on atteinte à l’environnement ?
• En prélevant des ressources – Qui peuvent être non
(ou peu) renouvelables
– Qui contribuent à modifier/altérer les écosystèmes
• En rejetant des déchets ou des substances– Qui portent atteinte à la
santé humaine– Qui contribuent à
modifier/altérer les écosystèmes
Qu’est-ce qu’un flux ?
• Les ressources : tout ce qui est consommé par les processus– « les ingrédients de la recette », et les ingrédients
de la fabrication des ingrédients…– Les ingrédients nécessaires au fonctionnement du
processus (ex: énergie pour chauffer le four)• Les émissions: tout ce qui est rejeté par un
processus– Les substances et déchets générés à chaque étape
par chaque processus• Inventaire: la liste complète des ressources et
des émissions, et leurs quantités
Étape 3: l’évaluation de l’impact de cycle de vie
• Quels effets ont les flux sur l’environnement ?• Comment peut-on quantifier ces effets ?
Indicateurs et effets sur l’environment
Facteur d’effet
Effet
Zone d’effet
Cible (état initial)
Temps
Cible (état final)
•pression : pluviométrie•état : changement de la biomasse•réponse : changement de la productivité
Indicateurs = « reflet » d’un phénomène complexe
3 types d’indicateurExemple d’une plante
Indicateurs en ACV
Facteur d’impact
Impact
Zone d’impact
Cible (état initial)
Temps
Cible (état final)
Quels sont les impacts attendus d’un facteur d’impact après un certain
laps de temps ?
Exemple d’une plante
Pourquoi des indicateurs ?
On regroupe dans un même indicateur, tous les flux qui ont le même impact
Flux de l’inventaire
Catégories d’impact
Plusieurs milliers de valeurs !
Une dizaine d’indicateurs
Effet de serre
CO2
CH4
Hypothèses fondatrices
Hypothèse de proportionalité entre l’impact et le facteur d’impact Ce qui est certain: pas de facteur d’impact = pas d’impact
Pas de pluie = la plante ne pousse pas Ce qui n’est pas certain: un facteur d’impact = impact
La plante a besoin d’un substrat suffisamment riche, de soleil… La plante pourrait subir des évènements imprévisibles (maladie,
sécheresse…) Impact attendus = des impacts potentiels
Une vue générale des phénomènes principaux pluviométrie: pas la qualité de l’eau, pas la capacité de la plante
à absorber l’eau… La durée est suffisamment longue
…pour tenir compte des impacts de long terme (polluants persistants, composés radioactifs…)
L’espace est suffisamment grand …pour être capable d’avoir une vision des effets à l’échelle globale
Émission de gaz à effets de serre
Potentiel de Réchauffement
Global
i
ii mWPPRG .
Concentration des gaz dans l’atmosphère
Effets du changement de climat
(déplacements de populations, endémie des maladies tropicales…)
Dommages sur la santé humaine
DALY = disability adjusted life years
(nombre d’années de vie perdues)
Analyse des transferts et du devenir des gaz
Analyse des exposition et des effets
Analyse des dommages
PRESSION
(REPONSE)
DOMMAGES
Plusieurs sortes d’indicateurs
Quels choix d’indicateurs ?
La norme ACV (ISO 14040) ne donne :
•ni catégorie
•ni indicateurs
Une trentaine de gammes d’indicateurs différentes !
Le choix dépend :
•Des données disponibles
•De l’échelle de l’étude :
•Très grande échelle (pays, continent): indicateurs de dommages
•Petite échelle: matériau, processus: indicateurs de pression
Les catégories d’impact « classiques »
•Effet de serre•Disparition de l’ozone stratosphérique•Formation d’ozone troposphérique•Acidification•Eutrophisation•Toxicité / écotoxicité•Raréfaction des ressources
•Biologiques•Minérales•Fossiles
Étape 4: l’interprétation
• Quelles sont les données qui manquent ?• Quels sont les processus qui contribuent le
plus (ou le moins) à une catégorie d’impact ?• Quels sont les scénarios les plus (ou moins)
favorables à une catégorie d’impact ?• Comment peut-on améliorer efficacement les
performances ?
Pour conclure
ACV : une méthode intéressante
Méthode d’évaluation des impacts environnementaux d’un produit « du berceau à la tombe » (« du berceau au berceau »): à toutes les
étapes de son cycle de vie
De l’évaluation technique vers l’évaluation environnementalePrise en compte du long terme
Fournit un cadre pour quantifier ces atteintes
Prise en compte des atteintes multiples à l’environnement
L’ACV: une méthode en évolution
Recherche: rigueur Améliorer la connaissance
des effets environnementaux des activités humaines
Améliorer la méthode les données les indicateurs La cohérence des résultats
Les résultats de la recherche doivent contribuer à faire évoluer les normes à long terme
Interactions
Normalisation: application Donner un cadre commun aux
études ACV Textes issus de processus de
négociations entre institutions, entreprises, scientifiques
Compromis antre rigueur et faisabilité (technique, économique)
Conçues afin de faciliter la mise en application à court terme
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Chaire génie civil écoconstruction
Merci
Remerciements aux mécènes de la chaire génie civil écoconstruction
Merci pour votre attention
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