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

1. 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

2. INTRODUCTION 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 Réchauffement climatique Augmentation du coût des ressources • Nécessité de développer un nouveau modèle de gestion des ressources Contexte : Réponse : développement durable Mais mise en œuvre encore très limitée… Strasbourg 2011 - Colloque Recherche Fédération Gay-Lussac

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

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

5. OBJECTIFS 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 ? • 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 Strasbourg 2011 - Colloque Recherche Fédération Gay-Lussac

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

7. METHODOLOGIE 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 Méthode en quatre étapes :

8. METHODOLOGIE 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 Méthode en quatre étapes :

9. METHODOLOGIE E E E E Utilisation Elimination Transformation Extraction Recyclage E • 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 : Strasbourg 2011 - Colloque Recherche Fédération Gay-Lussac

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

11. METHODOLOGIE 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 Méthode en quatre étapes :

12. 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 Strasbourg 2011 - Colloque Recherche Fédération Gay-Lussac

13. METHODOLOGIE 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 Méthode en quatre étapes :

14. METHODOLOGIE 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 • Analyse du Cycle de Vie • Objectif • Déterminer les impacts environnementaux d’un produit ou procédé « du berceau à la tombe » • Principe Strasbourg 2011 - Colloque Recherche Fédération Gay-Lussac

15. 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

16. METHODOLOGIE 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 Méthode en quatre étapes :

17. METHODOLOGIE Scénario 1 Scénario 2 Quantité (t) • 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 Strasbourg 2011 - Colloque Recherche Fédération Gay-Lussac

18. METHODOLOGIE 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 Méthode en quatre étapes :

19. 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 Strasbourg 2011 - Colloque Recherche Fédération Gay-Lussac

20. 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

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

22. 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

23. 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

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

25. 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

26. 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) 26 Strasbourg 2011 - Colloque Recherche Fédération Gay-Lussac

27. 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 27 Strasbourg 2011 - Colloque Recherche Fédération Gay-Lussac

28. 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 28 Strasbourg 2011 - Colloque Recherche Fédération Gay-Lussac

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

30. 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

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