ANALYSE DE CYCLE Sciences et techniquesDE VIE … · en charge des Technologies vertes et des Négociations sur le climat ... Objectif de publication d’un guide, démarche volontairement

LILLE - 16 ET 17 JUIN 2010

Sciences et techniquesdu Génie Civil

JOURNÉESOUVRAGES D’ART

LILLE - 16 ET 17 JUIN 2010

JOURNÉESOUVRAGES D’ART

Ministère de l'Écologie, de l'Énergie, du Développement durable et de la Meren charge des Technologies vertes et des Négociations sur le climat

www.cete-ouest.developpement-durable.gouv.fr

Cliquez pour éditer le format du texte-titreC.R.O.A. du 04/11/2010à Nantes

C.R.O.A. du 04/11/2010Nantes

ANALYSE DE CYCLEDE VIE D’UN PONT COURANTEN BETON

Yannick TARDIVEL - SETRA

C. Aubagnac – G. Habert – Y. Tardivel Page 2/27

ACV d’un pont couranten béton


Le contexteGroupe de travail CIMBéton piloté par Patrick Guiraud,avec des représentants: - des filières ciment et béton (ATILH, CIMBéton, SNBPE),- de l’ingénierie (EGIS, SYSTRA, STRESS, J. Mossot),- du RST (Sétra, LCPC, CETE de Lyon).

Objectif de publication d’un guide,démarche volontairement pédagogique en appliquant l’Analyse de Cycle de Vie au cas concret d’un ouvrage d’art courant en béton, représentatif du patrimoine d’ouvrages routiers et non routiers français.

Etude non généralisable,mais permettant, de manière transparente, de quantifier les impacts environnementaux qui traduisent la qualité environnementale d’un ouvrage d’art.







Rappels sur l’Analyse de Cycle de VieMéthode normalisée (NF EN ISO 14-040:2006 et 14-044:2006) pour quantifier les impacts environnementaux d’un « produit » permettant d’assurer une certaine « fonction ». Dans le cas de l’étude CIMBETON il s’agit d’assurer la fonction de « franchissement en double sens d’une route express sur 51,5 m pendant 100 ans ».

Définition des objectifs et du

champ de l’étude

Réalisation de l’inventaire

Evaluation des impacts

Interprétation

Elle se décompose en 3 étapes successives:

1. Définition des frontières du système et de l’unité fonctionnelle

2. Réalisation du bilan des flux entrants et sortants à chacune des étapes du cycle de vie:* les entrants: consommations de ressources naturelles, d’eau et d’énergie* les sortants: émissions dans l’eau, dans l’air et dans les sols, ainsi que les déchets produits

3. Détermination des impacts environnementauxTransforme la liste d’entrants et sortants en impacts




Si l’unité fonctionnelle est 1 m3 réfrigéré: le produit A+ consomme moins d’énergie que le produit B.

Rappels sur l’Analyse de Cycle de VieDéfinition de l’unité fonctionnelle:

Réfrigérateur de type américain Petit réfrigérateur




Si l’unité fonctionnelle est 1 réfrigérateur: le frigo américain consomme 2 fois plus d’énergie que le petit frigo…

Rappels sur l’Analyse de Cycle de VieDéfinition de l’unité fonctionnelle:

Réfrigérateur de type américain Petit réfrigérateur




Rappels sur l’Analyse de Cycle de Vie

Définition des frontières, réalisation de l’Inventaire du Cycle de Vie et transformation en impacts environnementaux

Les résultat sont très différents si on prend dans l’exemple précédent du frigo:

- l’énergie pour l’utilisation du frigo;- l’énergie et les matériaux pour la production du frigo;- l’énergie et les matériaux pour l’extraction, et la production des matériaux et de l’énergie…




Rappels sur l’Analyse de Cycle de VieACV = analyse multi-étapes, par exemple pour un Ouvrage d’Art :

1. Fabrication des matériaux, produits, matériels et engins de chantier (jusqu’à la sortie des sites de production finale, par exemple centrale BPE)

1. Transport des matériaux, produits, matériels et engins de chantier (des sites de production finale jusqu’au chantier)

1. Réalisation de l’ouvrage (dont déplacements effectués par tous les intervenants sur le chantier)

1. Vie de l’ouvrage (phase de service de l’ouvrage, a priori 100 ans)

1. Fin de l’ouvrage (déconstruction et valorisation des constituants)




Rappels sur l’Analyse de Cycle de Vie

Quelques intérêts :

-permet d’apprécier les contributions relatives des différentes phases du cycle de vie en matière d’impacts environnementaux et donc de cibler des actions de progrès;

- outil d’aide à la décision entre différentes solutions constructives, dans une volonté de prise en compte du Développement Durable (approche globale)…




Présentation de l’étudeL’Unité FonctionnellePSDP assurant le franchissement routier à double sens d’une route

express pendant une durée d’utilisation de 100 ans. PSDP à 2 travées de 51,53 m de longueur et de 9,60 m de largeur

(surface totale de 495 m2), culées fondées sur pieux forés et pile fondée sur barrettes

Les frontières du systèmeLe trafic sur l’ouvrage n’est pas pris en compte, ainsi que les

terrassements routiers hors remblais contigus aux culées.




Terrassements Structure Équipements Chaussée UsagersP

ERIM

ETR

E

PÉRIMÈTRE DE L’ÉTUDE

Présentation de l’étudeLes frontières du système

Le bilan des flux: la collecte des données- Le recueil des données techniques- Le choix des données environnementales- L’aggrégation des différents ICV pour réaliser l’ICV du système

Le travail de recueil des multiples données pour établir un bilan matières et énergiecomplet est très lourd; dans le cas présent d’étude, il nécessite obligatoirementd’associer l’entreprise qui a réalisé les travaux. Certaines données doivent êtreobtenues auprès des fabricants, fournisseurs…




Terrassements Structure Équipements Chaussée UsagersP

ERIM

ETR

E

Réalisation de l’ICVRecueil des données techniques

1. PRODUCTION

2. TRANSPORT

3. MISE EN OEUVRE

4. VIE EN OEUVRE

5. FIN DE VIE

ETAPES ACV

MESURE+: précision vis-à-vis du chantier étudié

-: haute spécificité, difficultésà transposer

ESTIMATION+: ratios moins spécifiques

-: valeurs à valider, scénario pouvantparaître “élevé”




Réalisation de l’ICVRecueil des données techniquesMéthode mise au point par le Sétra:

Matériaux (constitutifs de l’ouvrage et nécessaires à sa construction):Type / Quantité / Mode et distance d’approvisionnement

Engins de chantier:Type / Energie de fonctionnement / Durée d’utilisation / Durée de vie- Si amortissement > 5%, prendre en compte l’impact de la production des engins par l’évaluation de la masse des matériaux constitutifs de l’engin;- Relever également mode et distance de transport jusqu’au chantier. Ici distinction entre « chantier nationaux » et « chantiers régionaux ».

Matériel de chantier semi réutilisable:Même principe d’amortissement que pour les engins

Moyens humains:Prise en compte des déplacements professionnels: distances et modes de transport..\..\ACV PS Béton\PS de COCLOYE\PS_Cocloye_grille_donnees_modifiee_20100312.xls




Réalisation de l’ICVAgrégation des ICV élémentaires pour les différents matériaux impliqués

Données françaises spécifiques et validées par la professionATILH pour le ciment, SNBPE pour le béton, UNPG pour les granulats

Données spécifiques non disponiblesUtilisation de la base de donnée Eco-Invent: base de donnée Suisse, régulièrement mise à jour et contenant plus de 4000 procédés industriels.

Données pour les infrastructures de transportDonnées compilées à partir des travaux de l’ADEME




Calculs des impact environnementauxTransformation de l’ICV en impacts Analyse multi-critères (impacts environnementaux):

Choix des 9 indicateurs de la norme NF P 01-010:2004

- Consommation de ressources énergétiques (MJ / UF)- Épuisement des ressources (kg éq. Antimoine / UF)- Consommation d’eau (litre / UF)- Déchets solides (kg / UF)- Changement climatique (kg éq. CO2 / UF)- Acidification atmosphérique (kg éq. SO2 / UF)- Pollution de l’air (m3 / UF)- Pollution de l’eau (m3 / UF)- Formation d’ozone photochimique (kg éq. Éthylène / UF)

Remarque: l’indicateur de « destruction de la couche d’ozone stratosphérique » a été considéré comme non pertinent pour le système étudié.




Synthèse des impacts environnementaux

(en chiffres)




Synthèse des impacts environnementaux

(en pourcentages)




Impacts environnementaux

(base 100%)

Etude complémentaire LCPC




Zoom sur la consommation de ressources énergétiquesQuel aspect a le plus d’impact?




Zoom sur le changement climatique




Production des matériaux structurants

(base 100%)





Maintenance de l’ouvrage

(base 100%)





Les résultats brutsQuelques chiffres clés

Consommation totale de gazole et fioul: 87.000 l - transport: 20.000 l- matériels et engins: 67.000 l

Principales quantités mises en œuvre:- 840 m3 de bétons représentant 310 t de ciments- 14,2 t d’aciers de précontrainte et 60,2 t d’aciers passifs - 72 t d’enrobés et asphaltes

Kilométrage total parcouru pour le transport: 140.000 km- moyens humains: 105.000 km- matériaux: 30.000 km- matériels et engins: 5.000 km

Impacts élevés

Impacts élevés

Impacts modérés




Les résultatsConstats

• L’étape de « fabrication des matériaux structurants» est la plus impactante pour la plupart des indicateurs.

• Le reste est « contrôlé » par l’énergie utilisée pour les matériels et engins de chantier durant la vie de l’ouvrage.

• Les impacts de type « usagers », non étudiés dans cette étude, ne peuvent pour autant être ignorés: étroitement liés aux étapes « réalisation », « vie de l’ouvrage » et « fin de vie », ils peuvent modifier de manière significative leur contribution respective.Exemple: Hypothèses: - fermeture de l’ouvrage sur son cycle de vie: 130 jours- trafic: 500 véhicules/jour- émission moyenne de GES par véhicule (VL, PL): 200 g CO2 /km- émission de GES « trafic » imputable à l’entretien de l’ouvrage: 13 t CO2 / km de déviation

Pour 10 km de déviation, émission équivalente aux 130 t CO2 « Vie del’ouvrage »...




CONCLUSIONS (provisoires et partielles)• La méthodologie est bien sûr perfectible. Elle devra être affinée et optimisée

notamment en l’appliquant à d’autres ouvrages variés.

• La phase de « Vie en œuvre » a nécessité d’imaginer « à dire d’expert » un scénario plausible d’entretien et de surveillance, pour un ouvrage actuel. Ces données sont donc par définition plus sujettes à débat.

• Les données d’ICV des divers produits, matériaux, engins… ne sont pas encore toutes disponibles, validées ou pertinentes. En outre ces données ne sont pas forcément bien « homogènes » ou cohérentes, notamment pour ce qui est des limites fixées pour leurs calculs.

• Une étude de sensibilité et de variabilité des données est indispensable pour déterminer l’incertitude des résultats et aider à leur interprétation.Nota: la norme ISO 14040 prévoit également une revue critique par un expert interne ou externe ou un comité de parties intéressées.




Choix d’un ouvrage représentatif, mais quelle représentativité de l’étude?

• Représentativité des données:

GéographiqueRessources:

– béton: francais– acier: mondial?– équipements?– enrobé?

Energie: France (poids du nucléaire…)/ Europe

Technologique

Temporelle

• Fiabilité des données:Vérification - Traçabilité

Sensibilité/poids relatif dans l’étude

Représentativité des résultats

Faible ElevéeMoyenne

Energie

Enrobé

Equipements

BétonAcier

CONCLUSIONS (provisoires et partielles)




CONCLUSIONS (provisoires et partielles)• Présentation des résultats difficile (quoi mettre en valeur par rapport à

quoi?). Il n’existe pas de hiérarchie entre les 9 impacts environnementaux.

• Même si des méthodes de normation non prévues dans NF P 01-010 sont évoquées dans ISO 14044…La Normation consiste à diviser les impacts du produit considéré par une référence. Cette référence étant souvent liée à un territoire, une année ou un groupe d’individus.

Par exemple: les émissions annuelles de l’Union européenne en 1995.Cette méthode objective permet de mettre l’accent sur les impacts environnementaux dominants d’un produit.

• Nécessité de mener une action d’information/formation auprès des décideurs publics et acteurs du milieu professionnel (Entreprises, BE, MŒ, MOuv…). Objectif: éviter que des interprétations « simplistes » puissent fausser la prise en compte de l'évaluation environnementale des projets ou solutions concurrentes.

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