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… Conflits liés à l’approvisionnement en certaines ressources Pollution de l’air et de l’eau Epuisement des ressources abiotiques Impacts sur la santé humaine Augmentation du coût des ressources Réchauffement climatique Nécessité de développer un nouveau modèle de gestion des ressources Strasbourg 2011 - Colloque Recherche Fédération Gay-Lussac

SOMMAIRE Objectifs de l’étude Méthodologie Application au cas du cuivre en France Résultats Conclusions Strasbourg 2011 - Colloque Recherche Fédération Gay-Lussac

Application au cas du cuivre en France Objectifs de l’étude Méthodologie Application au cas du cuivre en France Résultats Conclusions Strasbourg 2011 - Colloque Recherche Fédération Gay-Lussac

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 ? Strasbourg 2011 - Colloque Recherche Fédération Gay-Lussac

Application au cas du cuivre en France Objectifs de l’étude Méthodologie Application au cas du cuivre en France Résultats Conclusions Strasbourg 2011 - Colloque Recherche Fédération Gay-Lussac

Analyse multi-objectif Evaluation des impacts environnementaux METHODOLOGIE Méthode en quatre étapes : MFA Bilan matière global Analyse multi-objectif Obtention du front de Pareto TES Evaluation des impacts environnementaux ACV Etude économique Strasbourg 2011 - Colloque Recherche Fédération Gay-Lussac

Analyse multi-objectif Evaluation des impacts environnementaux METHODOLOGIE Méthode en quatre étapes : MFA Bilan matière global Analyse multi-objectif Obtention du front de Pareto TES Evaluation des impacts environnementaux ACV Etude économique Strasbourg 2011 - Colloque Recherche Fédération Gay-Lussac

METHODOLOGIE Analyse des Flux de Matière Objectif Principe 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 : E E E E Extraction Transformation Utilisation Elimination Recyclage E Strasbourg 2011 - Colloque Recherche Fédération Gay-Lussac

METHODOLOGIE Analyse des Flux de Matière Exemple plus complet : Schéma du cycle du cuivre Strasbourg 2011 - Colloque Recherche Fédération Gay-Lussac

Analyse multi-objectif Evaluation des impacts environnementaux METHODOLOGIE Méthode en quatre étapes : MFA Bilan matière global Analyse multi-objectif Obtention du front de Pareto TES Evaluation des impacts environnementaux ACV Etude économique Strasbourg 2011 - Colloque Recherche Fédération Gay-Lussac

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 Supply Industries Importations Total Agriculture Industrie Services Produits agricoles Production par produit et par industrie Importations par produit Production totale par produit Produits industriels Production totale des industries Importations totales Production totales Use Industries Utilisation finale Total Agriculture Industrie Activités de services Consommation finale Formation de capital brut Exportation Produits agricoles Consommation intermédiaire par produit et par industrie Utilisation totale par produit Produits industriels Services Valeur ajoutée Intrants totaux par branche Utilisation finale totale par catégorie   Strasbourg 2011 - Colloque Recherche Fédération Gay-Lussac

Analyse multi-objectif Evaluation des impacts environnementaux METHODOLOGIE Méthode en quatre étapes : MFA Bilan matière global Analyse multi-objectif Obtention du front de Pareto TES Evaluation des impacts environnementaux ACV Etude économique Strasbourg 2011 - Colloque Recherche Fédération Gay-Lussac

METHODOLOGIE Analyse du Cycle de Vie Objectif Principe Déterminer les impacts environnementaux d’un produit ou procédé « du berceau à la tombe » Principe Objectif et champ de l’étude Unité fonctionnelle Frontière du système Interprétation des résultats Classification et comparaison des scénarios Utilisation d’analyse multi-objectif Inventaire et analyse Description du processus Calcul Interprétation et analyse Evaluation de l’impact Traduction des données en impacts ISO 14040 - 14044 Strasbourg 2011 - Colloque Recherche Fédération Gay-Lussac

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) 15 Strasbourg 2011 - Colloque Recherche Fédération Gay-Lussac

Analyse multi-objectif Evaluation des impacts environnementaux METHODOLOGIE Méthode en quatre étapes : MFA Bilan matière global Analyse multi-objectif Obtention du front de Pareto TES Evaluation des impacts environnementaux ACV Etude économique Strasbourg 2011 - Colloque Recherche Fédération Gay-Lussac

METHODOLOGIE Analyse économique Objectifs Principe 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) Strasbourg 2011 - Colloque Recherche Fédération Gay-Lussac

Analyse multi-objectif Evaluation des impacts environnementaux METHODOLOGIE Méthode en quatre étapes : MFA Bilan matière global Analyse multi-objectif Obtention du front de Pareto TES Evaluation des impacts environnementaux ACV Etude économique Strasbourg 2011 - Colloque Recherche Fédération Gay-Lussac

METHODOLOGIE Optimisation multi-objectif Objectif Principe 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 Strasbourg 2011 - Colloque Recherche Fédération Gay-Lussac

METHODOLOGIE Exemple de résultat d’optimisation multi-objectif 2 objectifs : minimiser les impacts environnementaux et coûts 2 scénarios possibles Front de Pareto : 20 Strasbourg 2011 - Colloque Recherche Fédération Gay-Lussac

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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 Strasbourg 2011 - Colloque Recherche Fédération Gay-Lussac

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 Strasbourg 2011 - Colloque Recherche Fédération Gay-Lussac

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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 permanent Mauvais 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 25 Strasbourg 2011 - Colloque Recherche Fédération Gay-Lussac

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 Emissions 16,1.10-3 26 Strasbourg 2011 - Colloque Recherche Fédération Gay-Lussac

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 - Emissions 165,2.10-3 16,1.10-3 90% 27 Strasbourg 2011 - Colloque Recherche Fédération Gay-Lussac

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… 28 Strasbourg 2011 - Colloque Recherche Fédération Gay-Lussac

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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 30 Strasbourg 2011 - Colloque Recherche Fédération Gay-Lussac

Merci pour votre attention ! Si vous avez des questions… Strasbourg 2011 - Colloque Recherche Fédération Gay-Lussac