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SommaireChapitre 1 : Introduction à l’éco-conception et aux problématiques environnementales...................................................................................5I.1 Vue d’ensemble de l’éco-conception...................................................5

I.1.1 L’éco-conception « c'est pas sorcier » ..........................................5I.1.2 Vision simplifiée de l’éco-conception...........................................10

I.2 Les problématiques environnementales abordées en éco-conception13I.2.1 La problématique énergétique.................................................15I.2.2 La problématique du changement climatique...........................31I.2.3 Autres problématiques environnementales récurrentes en éco-conception........................................................................................40

I.3 Notion d’impacts environnementaux.................................................40Chapitre 2 : L’éco-conception et l’entreprise.........................................54II.1 Contexte et enjeux industriels..........................................................54

II.1.1 Intérêt économique de l’éco-conception ?..................................54II.1.2 Conséquences du positionnement sur un marché éco-conçu......58II.1.3 Contexte réglementaire général.................................................63 II.1.4 Contexte normatif général........................................................65II.1.5 Contexte industriel, politiques sectorielles et éco-conception.....68

II.2 Organisation industrielle et développement de produits éco-conçus. 72II.2.1 Aperçu de l’organisation industrielle..........................................72II.2.2 Cycle de vie d’un projet industriel..............................................75II.2.3 Place de la conception et de l’éco-conception au sein de l’organisation industrielle.....................................................................75II 2.4 Qualité en conception : Le management par les processus.........79II.2.5 Management du développement d’un nouveau produit..............82II.2.6 Management environnemental et Eco-conception, l’exemple de l’ISO 14001..........................................................................................86

II.3 Intégration de l’éco-conception en entreprise...................................89

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II.3.1 Intégration de la dimension « environnementale» dans le processus de conception......................................................................91II.3.2 Application d’une méthode d’éco-conception.............................94

II.3 Directives Européennes, rappels réglementaires, implications industrielles et applications en éco-conception.......................................98

D3E : Fin de vie des produits électriques et électroniques.................98VHU : Fin de vie des produits de l’automobile..................................100EUP : Eco-conception des produits consommateurs d’énergie. « Energy using products »...............................................................105ErP : Eco-conception des produits liés à la consommation d’énergie. « Energy Related Product » ............................................................109Règlement REACH...........................................................................112Rohs ..............................................................................................113Directive IPPC.................................................................................114Meilleures Techniques Disponibles « MTD ».....................................116Directive emballage........................................................................119Evolution des réglementations Européennes...................................119La responsabilité élargie du producteur .........................................120

II.4 Outils d’éco-conception..................................................................121II.4.1Besoins industriels et outils de conception et éco-conception....121

Introduction....................................................................................121Point sur l’existant..........................................................................122Problématique outil.........................................................................122Différence entre outils de conception et d’éco-conception..............123

II.4.2 Présentation des outils d’éco-conception..................................125II.4.3 Diverses méthodes de classement des outils d’éco-conception135

Caractéristiques principales des logiciels d’ACV..............................138Caractéristiques principales des logiciels d’analyse monocritère.....143Caractéristiques principales de l’approche matricielle :...................143

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Caractéristiques principales de l’approche qualitative :...................145Caractéristiques principales des méthodes couplées à des outils :. .147Caractéristiques principales des outils d’aide à la conception « écologique »................................................................................150II.4.4 Développement de nouveaux outils en perspective................153II.4.5 Conclusion concernant l'usage d'outils d'éco-conception........156

II.5 Valorisation de produits..................................................................157Chapitre 3 : Analyse de cycle de vie et éco-conception.........................163

Introduction :.....................................................................................163Éléments de contexte........................................................................167Méthodologie générale de l’ACV.........................................................169

III.1Définition des objectifs et du champ d’étude..................................174Comment définir le champ de l’étude ?...........................................176L’unité fonctionnelle.......................................................................179Frontière du système......................................................................183Les indicateurs environnementaux..................................................188

III.2 Réaliser un inventaire du cycle de vie............................................192L’Affectation en ACV.......................................................................201Les calculs d’incertitudes................................................................209

III.3 Évaluation du cycle de vie (ACVI)..................................................224III.4 L’interprétation tout au long de l’étude.........................................235III.5 Communication des résultats........................................................239III.6 Les méthodes de calcul utilisées en ACV.......................................242

Éléments de compréhension d’une méthode de calcul, usetox,.......246Présentation générale de la méthode USETOX................................246Concept général de la méthode USETOX.........................................249Concepts détaillés..........................................................................253

Spatialisation en ACV.........................................................................261

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Chapitre 4 : Le développement durable appliqué aux techniques de l’information et de la communication, vu à travers le prisme de l’éco-conception ...........................................................................................266

I.En quoi les TIC peuvent elles servir le développement durable ?......266II. Étude des impacts environnementaux spécifiques aux TIC............274III. Résultats d’études environnementales effectuées sur les composants TIC.................................................................................287IV. Résultats d’études environnementales effectuées sur les services TIC..........................................................................................................296V.Influence des innovations technologiques.......................................304VI. Les TIC sont elles solubles dans la pensée écologique ?...............305

Faire des photocopies c'est PAS TOP ! En faisant des photocopies vous payez lefournisseur de photocopieuses mais pas l'auteur qui a produit un travail de longue

halène. (Sauf éventuellement en utilisant une déclaration de copie CFC pour quelques pages.(www.cfcopies.com/)).

Chapitre 1 : Introduction à l’éco-conception et aux problématiques environnementales

I.1 Vue d’ensemble de l’éco-conception

I.1.1 L’éco-conception « c'est pas sorcier »1 Dis Lamy c’est quoi l’éco-conception ? Quelle différence avec la conception ?La conception d’un produit consiste à inventer ou améliorer un produit existant pourrépondre au besoin d’un client. L’éco-conception a le même objectif mais ajoute desrègles pour intégrer des considérations environnementales afin de réduire les atteintesà l’environnement.

Ah d’accord je comprends mieux ! Mais dis moi, c’est quoi la différence entrel’environnement, l’écologie, le développement durable ? Mais, au juste qu’est-cequ'on veut préserver ? C’est les Ours Blancs ? Les pandas ? J’ai du mal à

1.Introduction inspirée par l'émission télévisuelle de vulgarisation scientifique , « c'est pas sorcier » .

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OK, on y va !

I.1.2 Vision simplifiée de l’éco-conceptionL’étude de l’éco-conception concerne plusieurs champs disciplinaires et englobe denombreux thèmes (fig1). L’évaluation environnementale et la conception de produit plusrespectueux de l’environnement constituent les deux disciplines essentielles. A cela s’ajoutentles aspects organisationnels, l’analyse du contexte avec ses enjeux et la valorisation quepeut en tirer l’entreprise.

Enjeux industriels et sociétaux :Le contexte externe aux entreprises agit fortement sur leur démarche dedéveloppement de produits5 ou services. Les enjeux industriels et sociétaux d’éco-conception sont liés à la fois aux politiques de développement durable et auxpolitiques industrielles dans le monde. On distinguera les politiques publiques dontl’une des déclinaisons est la réglementation appliquée aux entreprises, des politiquesindustrielles qui répondent à des stratégies sectorielles. Ces stratégies sectoriellespeuvent viser une meilleure prise en compte de l’impact industriel surl’environnement. Par ailleurs la pression sociétale et la prise de conscience de ladépendance industrielle aux ressources sont venues renforcer la prise en compte del’environnement dans le développement de nouveaux produits. C’est dans ce contextegénéral qu’émerge l’éco-conception avec des enjeux spécifiques.

Évaluation environnementale :

5 Produit : Dans le texte, ce terme désignera autant les produits industriels que les services ou les procédés eco-conçus.

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Pour éco-concevoir un produit, il faut passer par une phase d’évaluation de son effetsur l’environnement. Pour expliquer les impacts environnementaux, nous utiliseront,la définition de l’environnement proposée par la norme internationale Iso14001.Selon cette norme, l’environnement est le « Milieu dans lequel un organismefonctionne, incluant l’air, l’eau, le sol, les ressources naturelles, la faune, la flore, lesêtres humains et leurs interrelations »6. Cette évaluation de l’environnement peut êtreeffectuée de manière indirecte en utilisant les résultats d’études existantes et enprocédant par analogie. Un bon exemple concerne l’utilisation de règles de sélectionde matériaux. Ces règles découlent d’études approfondies sur les impacts dues auxmatériaux via des analyses de cycle de vie. On notera, par ailleurs, que les entreprisesutilisent fréquemment des évaluations indirectes en procédant aux contrôlesréglementaires en vigueur dans leur domaine. L’éco-concepteur se contentera de lesutiliser sans en connaître les fondements et donc les limites. Cette façon de procéderest souvent insuffisante du point de vue environnemental mais permet à chaque partisintéressés, pouvoir public, industriels, associations,… de connaître sans ambiguïté cequi est effectivement en place sur le terrain. On privilégiera donc une évaluationciblée sur le produit avec des méthodes qui requièrent une expertiseenvironnementale comme l’analyse de cycle de vie dans la mesure du possible. Lesimpacts mis en évidence lors d’étude d’éco-conception peuvent être de typebiologique, parmi eux la toxicité et l’écotoxicité ou encore l’eutrophisation sont bienconnues. Les impacts peuvent être physico-chimiques. Dans ce cas, on identifiera desphénomènes tels que le réchauffement climatique ou la modification de l’équilibre del’eau. Enfin certains impacts résultent d’agrégations de phénomènes physiques etbiologiques et provoquent des conséquences sur une population dans son ensemble.Pour en rendre compte nous évoqueront notamment la biodiversité ou les effetscancérigènes de substances.

Étude du produit :L’étude technique du produit est un préalable à son amélioration. L’amélioration duproduit vise à répondre aux enjeux identifiés lors de l’analyse du contexte d’éco-conception. L’évaluation environnementale directe ou indirecte du produit servira depoint de départ à l’amélioration de ses performances environnementales. Par ailleurs,la plupart des exigences habituelles de conception sont conservées.Avant l’émergence de l’éco-conception, les principales exigences industrielles pour ledéveloppement de produits étaient d’ordre réglementaire, normatives, de coût, demarché, de faisabilité techniques de qualité et de délais, traduits en performancestechniques. Aujourd’hui, l’éco-conception ajoute une exigence de performanceenvironnementale. Cette performance peut se décliner tout le long de la chaîne de

6Environnement : Iso 14001(2004)

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développement et de vie du produit. On peut par exemple améliorer les procédésd’obtention de pièces, la consommation d’énergie, les performances globales ouencore optimiser les fonctionnalités. Les pistes d’amélioration sont multiples.

Management d’entreprise :Les entreprises des pays industrialisés travaillent presque exclusivement dans uncontexte normatif. Ce contexte normatif concerne le produit lui-même et l’entreprisedans son fonctionnement. Sur la base de ce fonctionnement d’entreprise, l’éco-conception nécessite des modifications de l’organisation pour s’intégrer de manièreefficace et pérenne. Nous examinerons les manières d’arriver à cette intégration.

Valorisation de l’éco-conception :Le fait d’engager une démarche d’éco-conception engendre à priori un avantage pourla société et la nature. Cette démarche est par conséquent valorisante même si ellepeut aussi, dans certains cas, permettre de pérenniser des solutions incompatiblesavec un développement durable. L’entreprise qui investi dans ce type de démarchedoit également en tirer profit. La valorisation du produit éco-conçu peut se faire vial’obtention de labels mais aussi par d’autres démarches plus spécifiques à l’organismeconcerné. En tout état de cause la valorisation du produit et de l’entreprise estl’aboutissement des étapes précédemment décrites. Le marketing intervient souventen amont du projet pour définir les objectifs d’éco-conception et positionner leproduit sur le marché mais aussi pour établir une communication adaptée et assurer lavente du produit éco-conçu.

Illustration de l’éco-conception ( fig2)

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Évaluation rapide de l’énergie perdue à cause du rendement du moteur :Si on considère que le véhicule réalise 100 km avec une consommation moyennede 6 litre / 100 kilomètre, l’énergie qu’il a fourni pour assurer le déplacement estde 230 Mj11. Compte tenue de son rendement, l’énergie mécanique du véhiculen’est que de 0,35 x 230 = 80 Mj. Rq : L’énergie dissipée sous forme de chaleur qui n’est pas mise à profit pour ledéplacement est de 230 – 80 MJ = 150 Mj. Le motoriste va essayer d’améliorercette performance sans se soucier des effets indirects de ces améliorations sur lesautres maillons de la chaine énergétique.

Vision « éco-concepteur » : L’évaluation du rendement porte sur l’ensemble desprocessus reliant l’énergie primaire à l’usage :

Le pétrole contient une énergie intrinsèque qui, extraite du puits va être transforméeen énergie mécanique après plusieurs étapes de transformation. Le rapport établi entrel’énergie disponible dans le puits et celle restituée lors du mouvement nous permetd’évaluer le rendement global du système. (Cependant, le pétrole est composé deplusieurs composés organiques qui peuvent donner du gazole, de l’essence et d’autrescomposés après raffinage. Nous simplifierons le propos en admettant que 100% dupétrole extrait donne du gas-oil).

Calcul du rendement global pour le transport d’un passager : (Les valeurs retenuessont des approximations) Raffinage du Pétrole => (raf = 0,83)12 (pour donner du gazole ) Transport et distribution => (raf = 0,82) (valeur calculée d’après une évaluation

moyenne Suisse avec « ecoinvent data » et « impact 2002+ » pour un lieu deraffinage et livraison spécifique).

Utilisation d’un moteur thermique diesel = (Th = 0,35) Rendement mécanique du véhicule = (VH = 0,90) (valeur arbitraire).

11Valeur basée sur le pouvoir calorifique inférieur du gasoil de 45 Mj / kg soit environ 230 Mj / 6 litres.Définition du pouvoir calorifique inférieur (PCI) : C’est l’énergie thermique libérée par la réaction de combustion d’un kilogramme de combustible sous forme de chaleur sensible. ( chaleur sensible : sans changement de phase).Exprimé en Mj/kg

12http://www.encyclo-ecolo.com/Rendement_%C3%A9nerg%C3%A9tique

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Rendement du transport de la personne c'est-à-dire le rapport de l’énergienécessaire au déplacement du véhicule sur celle nécessaire au déplacement del’individu sans véhicule (TP = 0,9)*

RQ* : Ce rendement associé à la comparaison entre un véhicule et un individu estidéalisé. D’une part, les efforts de déplacements du véhicule et de la personne sonttotalement dépendant du profil du parcourt mais aussi du véhicule (Masse,coefficient aérodynamique, frottement pneus,…) et du comportement notamment duprofil des vitesses de déplacement. On considère parallèlement que le transport idéaldu passager serait lié au transport de sa masse sur le profil du parcourt sans perted’énergie. C’est pourquoi ce rendement TP = 0,9 n’est pas justifié ici mais sertd’exemple plausible. Rendement final = raf = 0,83 X TR = 0,82 X Th = 0,35 X VH = 0,90 X TP = 0,9 = 0,19

(ou 19 % !)

Intérêt en éco-conception : Le deuxième calcul du rendement est conforme à l’approche d’analyse en éco-

conception car il correspond à une évaluation comparative d’un service rendu, « se déplacer ». Évidemment l’amélioration peut porter sur le moteur thermiquedont le rendement est le plus faible mais l’amélioration peut aussi porter surl’ensemble des processus. ( Par exemple nous pouvons être amené à comparer unevoiture thermique à une voiture électrique du point de vue énergétique. Nouspouvons aussi comparer une voiture légère à une voiture standard mais aussi àd’autres moyens de transport)

Ce calcul met en évidence l’énorme potentiel d’amélioration existant pour cettefonction « se déplacer » dont le rendement est très faible.

Exemple 2 : Rendement énergétique du service industriel « Recycler des cartons » Pour la description du service voir la « Fig 4 : Cycle de vie du recyclage d’uncarton »

Calcul :(Valeurs basées sur des ordres de grandeurs variables selon les technologies mises enœuvre)

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Approvisionnement en énergie électrique ( = 0.33)13. Utilisation d’un moteur asynchrone triphasé ( = 0,90) Utilisation d’une pompe hydraulique ( = 0,95) Utilisation d’un circuit hydraulique ( = 0,98) Utilisation d’un vérin hydraulique « compacteur » ( = 0,99) Utilisation d’un malaxeur « patte à papier » ( = 0,90) Utilisation d’un système de traitement (séchage, « laminage »,…) ( = 0,95)

Pertes énergétiques du système de recyclage du carton = (1- )= 0,88 (ou 88% )

Intérêt en éco-conception : Prouve la nécessité de sobriété énergétique même dans les « procédés ». Ce n’est

pas parce qu’on recycle qu’il faut surconsommer ! L’intérêt énergétique, voir environnemental du recyclage est à vérifier par rapport

à d’autres scénarios de traitement d’un emballage en carton. (Incinération,…).

Remarque1 : L’élaboration de moyens technologiques élaborés nécessite en généralbeaucoup d’énergie. Il est donc possible de compléter ce bilan énergétique enconsidérant le cumul énergétique sur le cycle de vie de chaque étape pour une partiedes infrastructures mises en œuvre. Indicateurs énergétiques et unités utilisés

L’énergie primaire et l’énergie finale sont exprimées en joule ou kWh. (1 joule =1 Watt x 1seconde). La tonne équivalent pétrole ( tep ) est égalementfréquemment utilisée pour les carburants ( 1 tep = 11600 kWh ).

3) Évaluation de l’énergie sur le cycle de vie :Nous partirons d’un cas particulier pour illustrer le propos.

13Source : Association négawatt « dossier de synthèse 2011 » pour énergie France.

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4) Énergie et impacts environnementaux :

Les impacts environnementaux de l’énergie sont liés aux technologies utilisées. Nousproposons ici quelques indicateurs de catégorie d’impact non exhaustifs, pour lestechnologies suivantes : Transformation d’énergie primaire en énergie finale électrique:

Énergieprimaire

Indicateur quantitatif15 (Non exhaustif)

Indicateurqualitatif sur site16

(Non exhaustif)Pétrole -Réchauffement climatique

-Effet sur respiration des particules dansl’air.-Écotoxicité terrestre

Charbon Réchauffement climatique Effet sur respiration des particules dansl’air.

Gaz naturel Effet sur respiration des particules dansl’air.Réchauffement climatiqueEffets cancérigènes

Énergiesolaire

Effet sur respiration des particules dansl’air.Réchauffement climatiqueÉcotoxicité terrestre

Espace biodisponible

Énergie duvent

Effet sur respiration des particules dansl’air.Réchauffement climatiqueEffets non cancérigène sur la santé

Paysagé…

Hydraulique

Effet sur respiration des particules dansl’air.Réchauffement climatiqueÉcotoxicité terrestre

Perturbationécosystème

Biomasse( bois )

Effet sur respiration des particules dansl’air.Écotoxicité terrestre

Diversité desessences

Nucléaire Effet sur respiration des particules dans Déchets à très

15Les indicateurs quantitatifs sont issus d’une analyse simplifiée réalisée avec la méthode Impact 2002+ à partir de base dedonnées « ecoinvent » après une étape de normalisation des résultats. Seuls les trois impacts prépondérants ont été retenus. Lesindicateurs qualitatifs sont donnés à titre d’exemple. D’autres indicateurs peuvent avoir été négligés tel que les émissions demétaux lourds lors de la combustion du charbon. Une étude approfondie est en réalité nécessaire pour confirmer ce classement.

16Ces indicateurs sont proposés à titre d’information mais dépendent des perceptions locales de la population. ( Voirconsultations publiques et déclaration ICPE).

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T durée d’évaluation du potentiel radiatif ex(t) : efficacité radiative d’une molécule x (W m-2 kg-1) dg x(t) dégradation du gaz x en fonction du temps e co2(t) : efficacité radiative d’une molécule de CO2 (W m-2 kg-1) dg CO2(t) dégradation du CO2 en fonction du temps

I.2.3 Autres problématiques environnementales récurrentes en éco-conceptionEn référence aux indicateurs clés de l’OCDE, les problématiques de la destruction dela couche d’ozone, de la qualité de l’air et de production de déchets sont souventintégrées dans un projet d’éco-conception. S’agissant de la couche d’ozone, cephénomène incriminant essentiellement des gaz frigorifiques dans les années 1990puis des gaz issus de procédés industriels est en passe d’être maîtrisé suite àl’application efficace du protocole de Montréal43. Concernant la qualité de l’air, lesindicateurs clés de l’OCDE font allusions aux émissions de SOx et NOx. Ces gazémis en forte quantité dans l’atmosphère notamment par les procédés de combustionsont pris en compte au travers de plusieurs indicateurs environnementaux. On pourraciter l’influence des SO2 et SO3 sur le smog44. En réalité, une préoccupation majeureest émergente, elle concerne la toxicité de nombreuses substances volatiles. On saitdésormais que la présence de COV45 dans de nombreux produits d’usage courant peutêtre toxique. Nous introduirons donc plusieurs indicateurs répondant à cetteproblématique. Enfin concernant les déchets, la problématique dépasse largement lecadre des déchets ménagers. En effet de nombreuses initiatives sont mises en placedepuis une vingtaine d’années pour maîtriser les déchets industriels avec des enjeuxmultiples, écologiques, économiques et sociaux importants. Ces diversesproblématiques ne seront pas détaillées, en revanche les indicateurs associés serontprésentés dans le paragraphe suivant.

I.3 Notion d’impacts environnementaux Les impacts environnementaux sont étudiés grâce à l’usage d’indicateurs. Cesindicateurs répondent notamment aux problématiques spécifiques présentées

43Protocole de Montréal : signé par la communauté économique Européenne en 1987.

44Smog : contraction des mots Anglais Smoke et frog, Fumées et brouillard.

45COV : Composés organiques volatiles

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précédemment, énergie, gaz à effet de serre, etc... Ces indicateurs répondentégalement à une évaluation de problématiques environnementales plus vastes liées àl’écologie en général. C’est pourquoi, pour aborder ce chapitre, nous considérons quel’éco-concepteur à des pré-requis en écologie auxquels il pourra relier les indicateursd’éco-conception. De cette façon, l’éco-concepteur peut évaluer dans quelle mesure ilrépond aux problématiques écologiques actuelles.De quel environnement parle t on ? Une définition simple nous suffit en première approche. Celle proposée par la normeIso 14001 (2004) est la suivante : environnement « Milieu dans lequel unorganisme46 fonctionne, incluant l’air, l’eau, le sol, les ressources naturelles, laflore la faune, les être humains et leurs interrelations ».47

De quels impacts parle-t-on ?Ce terme regroupe une grande diversité de phénomènes résultant de l’interaction desactivités Humaines avec l’environnement. Ces impacts sont connus grâce au suivid’indicateurs. Les familles d’indicateurs, leur modèle et certaines applications vousseront présentées à l’issue d’une classification générale des pollutions.Classification des pollutions :Il existe plusieurs types de classification des pollutions. Nous pouvons classer lespollutions selon la nature des agents physiques, chimiques, et biologiques quimodifient le fonctionnement de la nature. Parmi les agents physiques, nous pouvonsciter les rayons ionisants, pour les agents chimiques, les substances toxiques, et pourles agents biologiques, les micro-organismes pathogènes. Notons également quel’existence d’un agent polluant ne signifie pas nécessairement l’existence d’unimpact. La question suivante se pose inéluctablement : Comment un agent contaminet-il un organisme via le milieu ? Dans la cadre spécifique d’une analyse de cycle devie, nous parlerons d’impact potentiel sur l’environnement, ne sachant pas si l’agentincriminé atteindra ou non sa cible. On trouvera une classification des pollutions dans le tableau suivant.(Tab6)

Nature de la pollution ou de la nuisance Milieu affectés par la pollution ou la nuisanceAtmosphère Hydrosphère Sols

46Organisme : Compagnie, société, firme, entreprise, autorité ou institution, ou partie ou combinaison de celle-ci, à responsabilité limitée ou d’un autre statut, de droit public ou privé, qui a sa propre structure fonctionnelle et administrative. Norme Iso 14001 (2004)/3.1.16.

47Norme Iso 14001 (2004)/3 : définition, 3.1 Environnement.

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Chapitre 2 : L’éco-conception et l’entreprise

II.1 Contexte et enjeux industrielsLa stratégie de développement d’une entreprise est un domaine privilégié des sesdirigeants.L’éco-concepteur peut néanmoins jouer un rôle dans les orientationsenvironnementales de l’entreprise. Il doit servir d’éclaireur sur des sujets émergentssouvent peu maîtrisés par la direction. Cela nécessite quelques points de repère sur lesenjeux stratégiques de l’entreprise vis-à-vis de l’éco-conception.

II.1.1 Intérêt économique de l’éco-conception ?De part sa nature, l’entreprise doit regarder son intérêt économique direct. Cependantde nombreuses autres raisons peuvent influencer ces décisions. On identifie, pèlemêle, les raisons suivantes : Intérêt économique indirect tel que l’accès auxsubventions, intérêt réglementaire pour assurer son droit à produire, intérêt dontdépend sa maîtrise des ressources naturelles, sa place sur les marchés ''verts'', voirela préservation de son image face aux pressions sociétales.Il ne s’agit donc pas d’une obligation pour l’entreprise mais d’une valorisation deplusieurs axes d’intérêts stratégiques simultanés qui donnent de la cohérence et dupoids pour justifier cette démarche d’éco-conception.On constate, à contrario, que l’absence de positionnement sur ces sujets peut mettreen défaut une entreprise. On peut constater parfois un retard d'anticipation par rapportaux évolutions des appels d'offre des marchés publics pour les PME n’ayant pas eu leréflexe d'éco-conception. Ces entreprises risquent d’être exclues des marchés publics.Enfin, certains acteurs de l’industrie ont constaté une émulation engendrée par l’éco-conception au sein d’équipes de travail pluridisciplinaires57. C’est ainsi que desconcours industriels voient le jour. On citera à titre d’exemple le concours ''bateaubleu'' pour l’éco-conception des bateaux.

Intérêt économique direct et indirectPeu d’études concernent l’intérêt économique de l’éco-conception qui est pourtantune démarche volontaire destinée en premier lieu aux entreprises. Nous pouvonsnéanmoins évoquer quelques arguments favorables pour justifier une démarched’éco-conception. L’illustration suivante montre la comparaison entre coût dedéveloppement et coût global d’un projet. (Fig9)

57Source : Hubert Maire, consultant éco-conception pour l’industrie mécanique.

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Fig. 9 : Coût d’un projet durant son développement58

Commentaire : La différence entre la faible dépense engagée durant la phase dedéveloppement (pré-étude, étude) et l’engagement important que représente cettephase pour le coût global du produit (80%) montre qu’à priori l’effort d’éco-conception est peu coûteux. Il faut néanmoins nuancer ces propos du fait que le coût d’utilisation n’est pas pris encharge par l’entreprise. Parallèlement l’anticipation des frais environnementaux auraune incidence positive à court terme pour certaines entreprises qui ont une obligationde maîtrise des pollutions. (Fig 10). Elles éviteront des actions curatives onéreuses,voire des amendes. Cependant, les arguments présentés précédemment risquent d’être insuffisants à euxseuls pour engager l’entreprise. L’obtention d’appuis financiers extérieurs tout comme l’augmentation des parts demarché sont quelques fois évoqués59. Dans certains cas, l'amélioration de la sobriétéd'un produit peut être mise en avant. C'est d'autant plus vrai, s'il consomme beaucoupd’énergie durant sa phase d’usage. L'entreprise peut ainsi valoriser cet avantage. Les pouvoirs publics, par leur rôle de protection des populations et parce qu’ils

58Boudichon (P). –L’ingénierie simultanée et la gestion d’informations. Hermes, 1994.

59Site Ademe.

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En conclusion : Pour maîtriser les risques, il faut les analyser de manièresystématique et s’entourer de nombreux collaborateurs. Pour ce faire, on pourrautiliser des méthodologies existantes telles que l'AMDEC.

II.1.3 Contexte réglementaire généralVeille réglementaireUne entreprise peut être soumise à de nombreuses contraintes réglementaires. Lafigure ci-dessous permet d’identifier certaines d’entre elles à partir du bilan réalisépar les entreprises qui ont une démarche de management environnemental en France.( Fig 13)

Fig 13 : Exigences légales ou contractuelles identifiées dans le cadre dumanagement environnemental d’entreprise63.

Commentaire : Seules les exigences légales et contractuelles numérotée 1, 2 et 3 ontune influence directe sur l’éco-conception des produits. Nous examinerons uniquement les réglementations européennes qui sont les plusinfluentes. Tous les aspects réglementaires auxquels sont liés les produits n’ont pasnécessairement d’effet sur leur éco-conception.

63 Extrait de cours sur le management environnemental. H.Maire 2012

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En revanche, le cadre réglementaire européen est fondamental pour comprendre lecontexte de développement de l’éco-conception. Les directives, dites ''nouvellesapproches'', avec la responsabilité étendue du producteur (REP) et la politiqueintégrée des produits (PIP), ont eu et ont encore un rôle moteur dans ledéveloppement de l’éco-conception. Nous examinerons ces ''nouvelles approches'' dans le chapitre consacré aux directives.En résumé, au niveau européen, il y a des incitations financières, techniques,scientifiques et de marché pour faciliter l’émergence de produits ''verts''. Cesincitations ayant des déclinaisons multiples dans les différents pays de l’union. Par exemple : En France, il y a une incitation au traitement des produits en fin de viegrâce à un mécanisme de filières de traitement, avec un partenariat public et privéfinancé par des eco-organismes.

Textes applicables à l’éco-conception (Europe et France)Textes Champs

d’applicationObjectifs réglementaires Commentaires

Directive cadre 2009/125/CE surl’éco-conception

Produits « liés à l’énergie ».

Fixation d’exigences. Anticipation fin de vie. Limitation des impacts de

la production à élimination.Directive 2008/98/CE

Déchets au sens de l’article L541-1-1 du code de l’environnement.

Responsabilité du producteur pour l’élimination des déchets.

Anticipation fin de vie. Recherche de performances

environnementales.

Transposition dans le code de l’environnement, ordonnance du 17 décembre 2010

Directive 2002/95/CE « RoHS » + Directive 2002/96/CE « DEEE »

Déchets d’équipements électriques et électroniques.

Réduire la toxicité et la quantité d’EEE mis sur le marché.

Promouvoir la réutilisation et le recyclage.

Responsabilité le producteur pour la prise en charge du coût environnemental dès la conception.

Recherche de performance environnementale.

Liste des équipements : article R543-172 du code de l’environnement.(Nombreux autres article et arrêtés. ex : L.541-10-2)

Des implications enconception.Des implications pour l’élimination.

Règlement 1907/2006/CE

Fabrication, mise sur le marché et

Collecter des informations pour combler le déficit de

Enregistrement des substances par

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location. Le produit reste la propriété de l’entreprise qui assure sa maintenance etrépare l’appareil comme bon lui semble. Les gains peuvent être à la fois économiqueset environnementaux pour les deux partis.

II.2 Organisation industrielle et développement de produits éco-conçus

II.2.1 Aperçu de l’organisation industrielle

Fig 16 : Contexte industriel en éco-conception72.

L’intégration de l’éco-conception dans l’entreprise nécessite une organisationspécifique. Dans ce modèle d’organisation, interviennent des éléments de contextenouveaux tels que les réglementations environnementales, vus dans le chapitreprécèdent. Il faut impérativement tenir compte de l’organisation déjà en place. Cetteorganisation est souvent la principale caractéristique du savoir faire de l’entreprise. Ilfaut donc intervenir délicatement afin de ne pas perturber le bon fonctionnement del’organisme.Dans le paragraphe suivant, nous allons rappeler, de manière basique, les étapes d’unprojet et celle de la conception. Comme nous venons de le dire, l’épine dorsale del’entreprise étant son organisation, il semble impératif de présenter quelques72Cours éco-conception H.Maire 2013

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procédures qualités utilisées en conception. Ces procédures sont des cas particuliersde mise en œuvre dans la conception d’appareils d’analyse in vitro. Notons quelorsque l’entreprise dispose d’une démarche environnementale celle-ci favorisel’intégration de l’éco-conception. Nous proposons donc un rappel sur l’essentiel de lanorme ISO 14001, norme environnementale la plus utilisée actuellement. Puis, nousexaminerons la complexité de l’intégration de l’éco-conception avant d'exposer unexemple concret dans l’industrie du froid.

Contexte et perception de l’évolution de l’organisation industrielleL’organisation industrielle va dépendre de son contexte. Une organisation simple vapermettre une bonne adaptation à la versatilité du marché ou aux changements deréglementations. Le changement de contexte socio-politique et environnemental estlent et influe à priori peu sur l’organisation quotidienne de l’entreprise. En revanche,une bonne organisation va permettre une diffusion efficace des nouvelles procéduresde travail en éco-conception. Cette organisation peut le cas échéant faciliter laplanification des changements. La ''conduite du changement'' reste ainsi maîtrisée.

Organisation d’entreprise et démarche qualitéLe développement de la qualité en entreprise est à la base de l’organisationindustrielle occidentale et le recours à des normes de qualité est fonction du produit.Les produits complexes, de grande série ou à forte valeur ajoutée, nécessitent le plussouvent des organisations industrielles sophistiquées dans le cadre des normes ISO9000.Il faut souligner que les normes ne doivent pas imposer aux employés et à l’entreprisela manière de travailler mais plutôt les aider à optimiser leur fonctionnement ( lecompromis entre des procédures lourdes accompagnées d’une grande basedocumentaire et une souplesse d’organisation vivante est souvent difficile à trouver). De nombreuses autres normes sont également utilisées pour améliorer lefonctionnement des entreprises ; il s’agit des normes de managementenvironnemental, de sécurité, de pratiques sociales, ou plus récemment dedéveloppement durable.(Fig 14).

Savoir faire d’entrepriseLes savoirs faire en conception sont très variés et pour mettre au point un produitcomplexe, l’entreprise doit maîtriser de nombreuses disciplines techniques. A titre

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parallèlement Il faut aider l’entreprise à progresser sur le chemin dudéveloppement durable pour que l’éco-conception ne soit pas la seule approcheenvironnementale.

La figure suivante résume l'idée principale de cette méthode. (Fig 25)

Fig 25 : Structure du mécanisme du cheval de Troie Méthodologique81

A titre d’exemple, nous allons décrire l’intégration de l’éco-conception chez un fabricant de matériel frigorifique. Cette intégration s’inspire de ce qui vient d’être décrit.

II.3.2 Application d’une méthode d’éco-conception L’image suivante représente le processus d’éco-conception utilisé par le bureaud’étude du fabricant de compresseur frigorifique (Fig 26). Ce processus utilise, laméthode MAIECO, l’outil ATEP82 et un outil d’analyse de cycle de vie dédié. Afind’assurer l’intégration, il a fallu sensibiliser et former une équipe de projetpluridisciplinaire pour assurer sa diffusion transversale. Ce processus de formation a la particularité d'utiliser Atep-Maieco pour réaliser uneévaluation en cours de formation. (ATEP-MAIECO est décrit dans le chapitreconsacré aux outils d’éco-conception).

81 Carillo : eco-conception dans les PME

82MAIECO ET ATEP, CETIM.

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On notera que la direction de l’entreprise est impliquée dans le processus en routine.L’équipe projet doit subsister après réalisation du premier projet. En réalité elle peutêtre modifiée en fonction du besoin tout en conservant la capitalisation desconnaissances. L’ACV peut ou non être réalisée selon qu’on veut éditer un profilenvironnemental reconnu ou bien que l’étude est à usage interne.

II.3 Directives Européennes, rappels réglementaires, implications industrielles et applications en éco-conception

Listes des directives en relation potentielle avec l’éco-conceptionIl existe de nombreuses directives européennes liées à l’éco-conception. Cesdirectives Européennes doivent être transcrites en droit Français pour être mise enœuvre. Voici une liste des directives qu’il faut connaître pour envisager l’éco-conception dans les divers secteurs industriels :

1. D3E : Fin de vie des produits électriques et électroniques.2. VHU : Fin de vie des produits de l’automobile.3. EUP : Eco-conception des produits consommateurs d’énergie.4. Reach : Traçabilité des substances chimiques dans l’industrie.5. Rohs : Réduction des substances dangereuses. 6. IPPC : Maîtrise et prévention intégrée des pollutions.7. Directive « emballages ».8. PIP : Politique intégré des produits.

Pour chacune des directives, nous allons faire un rappel réglementaire très court etsurtout montrer les implications possibles sur la conception des produits. Certainsexemples seront utilisés pour illustrer ces propos.

D3E : Fin de vie des produits électriques et électroniques.Références réglementairesDirective 2002/96/CE

Modification : Résolution législative du Parlement européen du 19 janvier 2012 sur laposition du Conseil en première lecture en vue de l'adoption de la directive du Parlementeuropéen et du Conseil concernant les déchets d'équipements électriques et électroniques(DEEE) (Refonte) (07906/2/2011 – C7-0250/2011 – 2008/0241(COD))

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Liens avec les directives européennes : 2002/95/CE relative à la limitation des substances dangereuses dans les équipements

électriques et électroniques. (LSD ou RoHS) 2005/32/CE concernant l’éco-conception des produits consommant de l’énergie.

Champ d’application : Gros appareils ménagers. Petits appareils ménagers. Équipementsinformatiques et de télécommunications. Matériel grand public. Matériel d'éclairage. Outilsélectriques et électroniques. Jouets, équipements de loisir et de sport. Dispositifs médicaux.Instruments de surveillance et de contrôle. Distributeurs automatiques.

Droit Français : Articles L.541-10-2 et R. 543-172 à R. 543-206 du code de l’environnement.Arrêtés d’applications du 6 décembre 2005 relatif à la responsabilité de l’enlèvement et dutraitementArrêté du 23 décembre 2009 relatif aux éco-organismes.Arrêté du 30 Juin 2009 relatif à la déclaration des équipements mis sur le marché.

L’essentielCette directive fixe des exigences pour les producteurs et distributeurs de produitsélectriques et électroniques.Ces exigences sont les suivantes : Traitement sélectif de certains composants Participation à l’organisation de la collecte Application de la responsabilité du producteur Financement de la collecte.

Implications en éco-conception Marquage des produits pour la traçabilité des pièces. Traitement séparés de certains composants « dangereux ». Démontage des piles et accumulateurs. Démontage des câbles facilités.

Exemple de travail sur le choix des matériaux en vue du recyclage Choix de matériaux spécifiques (recyclable, renouvelables, valorisables…). Association de matériaux compatibles au recyclage. Fixation réversibles. Démontage rapide d’ensembles (électrique, métallique, plastique, ). Marquage de pièces.

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Conception collaborative avec les partenaires. Recherche et développement.

ErP : Eco-conception des produits liés à la consommation d’énergie. « Energy Related Product » Références réglementairesDroit Européen : Directive 2009/125/CE

Liens d’autres textes Européens : Cette directive est complémentaire à : Directives 92/75/CEE (étiquetage énergie),Règlement 1980/2000 (label écologique), Directive 2002/96/CE (DEEE), Directive2002/95/CE (substances dangereuses), Directive 2006/121/CE (Étiquetage des substancesdangereuses adapté à REACH) ; Règlement 106/2008 (étiquetage relatif à l’énergie) ;Décision 768/2008/CE ; Règlement 765/2008.Cette directive est une évolution de la directive : 2005/32/CE dont l’expérience sert de baseà « l’ErP ».Règlement N° 206/2012 ( Climatiseurs et ventilateurs) ; Champ d’application : Produits liés à l’énergie, hors transport des personnes etmarchandises y compris les pièces intégrées dans le produit.

Droit Français : Pas de transposition en 2012

L’essentielRecenser les principales sources de pollution des produits liés à l’énergie et éviter lestransferts d’impact lors de leur amélioration. C’est une approche préventive selon leprincipe de l’analyse de cycle de vie.

Les produits visés par la directive sont les suivants : Utilisant de l’énergie pendant leur utilisation Appartenant aux systèmes de transfert d’énergie Système de mesure d’énergie Produits de la construction (énergie « grise ») Certains produits consommateurs d’eau Les produits dont l’énergie finale est électrique sont particulièrement visé compte

tenue de l’évolution rapide du secteur.

Les objectifs politiques sont ceux du sixième programme d’action communautaire pour

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l’environnement et notamment : La lutte contre le changement climatique dans le cadre des engagements vis-à-vis de

Kyoto. La maîtrise de la dépendance énergétique. La diminution de l’usage des ressources naturelles.

Les objectifs environnementaux principaux: Réduire les gaz à effet de serre. Respect des législations environnementales en vigueur, en particulier celle relatives

aux substances toxiques.

Les préconisations : Informer les utilisateurs au sujet des performances environnementales du produit

(profil écologique). Conseiller l’utilisateur pour un bon usage du produit (installer, utiliser, entretenir,

éliminer, réparer, adapter). Échanger des informations entre fournisseurs de composants et sous ensembles et

producteur.( Manipulation, utilisation er recyclage du produit). Informer les installations de traitement (démontage, recyclage, élimination). Mettre en œuvre une démarche d’éco-conception pour minimiser les impacts sur le

cycle de vie des produits. (Mise en œuvre des normes Iso 14040 , Prise en comptedes aspects sanitaires, sociaux et économiques induits par le cycle de vie duproduit).

Privilégié les solutions efficientes c'est-à-dire qui optimisent le rapport GES / coûtou encore ressources / coût.

Réduire la consommation énergétique des produits en mode veille ou arrêt. Encourager le travail collaboratif des parties intéressées. Privilégier l’autorégulation industrielle sans exclure l’émergence de règles

contraignantes. Mise en place de normes établissant des méthodes de mesure et d’essai pour

contribuer à l’élaboration de profils écologiques. Échanger des informations environnementales et d’éco-conception via les

autorités de surveillance des marchés Européens.(organisme public ou privé) Maîtriser les coûts. Prendre en considération des exigences environnementales spécifiques à certains

produits du marché qui ont été analysé du point de vue technique, environnementalet économique. (Par exemple : consommation d’eau).

Fixer l’objectif de consommation d’énergie en fonctionnement a partir du coût leplus bas pour l’utilisateur. (Coût utilisateur basé sur l’ensemble des coûts sur lecycle de vie auxquels il participe).

Effectuer des mesures de sensibilité pour l’énergie et l’eau. Ces mesures doiventporter sur les paramètres tels que : le prix de l’énergie/eau, le coût des matières

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connu.

II.4 Outils d’éco-conception

Fig 28 : Outils d’éco-conception87.

II.4.1Besoins industriels et outils de conception et éco-conception

IntroductionDans l’industrie et dans la recherche, les outils informatiques jouent un rôle importantdans le traitement des données scientifiques et techniques. De même, ledéveloppement de l’éco-conception a rendu incontournable la création de logicielsdédiés pour l’industrie et la recherche afin de répondre par de nouveaux moyens à denouveaux besoins. Les éco-concepteurs ont recourt à des outils variés qui ne répondent pas tous auxmêmes besoins. Aujourd’hui, ces outils ne sont pas pleinement satisfaisants pour lesutilisateurs même si leur évolution est rapide. Dés lors, on peut se demander quelssont les besoins auxquels doivent répondre ces outils. Pour définir ces besoins,plusieurs points de vue peuvent être adoptés. Celui du concepteur, celui du spécialisteen environnement et celui des autres parties intéressées.

87H.Maire cours éco-conception 2013

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Point sur l’existantFaisons un point sur l’existant pour ces trois typologies de ''parties intéressées''88.

- Pour le concepteur, il existe de nombreux produits mis sur le marché. Certainsgroupes industriels développent également des logiciels spécifiques à leur besoins.Parmi tous ces outils, on retrouve les logiciels de CAO (conception assistée parordinateur), les logiciels de calcul, les logiciels d’échange de données techniques, leslogiciels de modélisation physique et technique…

- En environnement, les besoins sont très différents. Les outils sont destinés à faciliterl’analyse environnementale, l’aide à l’amélioration ou à la décision, la prise encompte de la réglementation, la maîtrise des risques environnementaux.

- Pour les autres parties intéressées, les outils sont trop vastes pour les énumérer. Cequi apparaît délicat c’est de les prendre en compte au cas par cas pour faciliterl’intégration de l’éco-conception au sein de l’organisme.

Problématique outilLa problématique induite par la réunion des différents utilisateurs avec leurs besoinsspécifiques peut s’énoncer ainsi : « Comment prendre en compte les impactsenvironnementaux d’un projet lors de la conception en assurant l’efficacitéindustrielle ?»

Pour tenter de répondre à cette problématique, nous examinerons les sujetssuivants :

La différence entre outils d’éco-conception et outils de conception Une présentation rapide d’outil d’éco conception Les critères généraux de classement des outils d’éco-conception Le classement des outils d’éco-conception destinés à l’évaluation de produit Le classement des outils d’éco-conception destinés à l’amélioration de produit Le classement des outils d’éco-conception selon les thèmes environnementaux

actuels Les développements à prévoir pour ces outils.

88parties intéressées :

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Différence entre outils de conception et d’éco-conceptionLa conception de produits s’appuie sur des outils adaptés pour chaque étape dudéveloppement du produit. Ces outils, le plus souvent informatiques permettent deréaliser de la conception collaborative. Pour impliquer des équipes pluridisciplinaireset transversales, l’utilisation des systèmes de conception assistée par ordinateurconstitue un atout majeur. Des logiciels tel que « Inventor » du fabriquant Autodeskou encore « Catia » de Dassault sont adaptés aux études du mécaniciens, et desmétiers connexes. De même on retrouve des systèmes de CAO en électronique tel que« Orcade ». Tous ces logiciels apportent des supports pour plusieurs compétencesmétier. L’éco-concepteur peut être amené à utiliser ce type d’outils mais ce n’est passont cœur de métier. Ce dont à besoin l’éco-concepteur c’est avant tout de savoirévaluer l’impact du produit sur l’environnement. Dans un deuxième temps l’analysede ces impacts va le mener à proposer des améliorations potentielles. L’éco-concepteur ne va pas nécessairement contribuer à la réalisation des améliorationsdans les détails. Les données qu’il doit maîtriser serviront de données d’entré auxconcepteurs utilisant notamment les systèmes de conception assistée par ordinateur.(Tab 21).

Tab 21 : Regard croisé sur les outils de conception et d’éco-conception

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Fig33 : Classement multicritère par problématiques industrielles101.

Positionnement d’outils d’éco-conception selon des exigences liées au développement de produits industriels

101 H.Maire : Étude pour le CETIM en 2008.

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- Niveau 3 = nombreusesétudes servant de base à l'outil

Fig 36 : Études scientifiques liées aux outils.

Caractéristiques principales des logiciels d’ACVQuelque soit le logiciel d'ACV, on constate que l’interface correspond très peu auxoutils habituels du concepteur. On constate également que les bases de donnéesmanquent de richesse et de transparence. Enfin les méthodes de calcul sont souventinachevées donc scientifiquement peu robustes. En revanche, la validité d’une ACVrepose moins sur la qualité des logiciels que sur la bonne réalisation méthodologique.

Les principales caractéristiques des logiciels d’ACV peuvent se résumer par trois fonctions essentielles:1. Une base de données qui contient les substances émisses ou utilisées par un

processus industriel.2. Une méthode d’évaluation qui associe un coefficient d’impact à chaque

substance.3. Un éditeur d’éco-profil environnemental qui permet de visualiser l’origine des

impacts.

Illustration :

1er Fonction d'un logiciel d'ACV 2iéme Fonction d'un logiciel d'ACV

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abondante ou rare

Bruit 4 3 3 6 3

Odeurs 2 2 2 4 2

Tondeuse électrique

Extraction fabricationmatière 1er

Production Transport Utilisation Fin de vie

Émission dans l'air 4 2 4 2 4

Émission dans l'eau 2 5 1 3 2

Émission dans le sol 1 1 2 3 3

Déchets . 4 1 3 4

Épuisement des ressourcesnaturelles , quantité utilisée,origine renouvelable ou non,

abondante ou rare

2 1 2 4 1

Bruit 3 3 3 5 3

Odeurs 2 2 2 1 2

Tondeuse électrique Tondeuse thermique

Tab 30 : ESQCV comparée entre une tondeuse à gazon à moteur thermique et unetondeuse électrique.

Caractéristiques principales des méthodes couplées à des outils :Les méthodes d’éco-conception servent à faire travailler tous les acteurs impliqués dans l’entreprise. La méthode Mapeco décrite ci-dessous est un exemple d’outil intégré utilisé de manière transversale dans l’entreprise. ( Fig 39)

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Fig 45 : Étiquette utilisée pour l’électroménager et pour les télévisions

Valorisation d’un réfrigérateur par un Ecolabel Européen.Pour répondre à l’objectif de consommation de l’Ecolabel, le réfrigérateur congélateur doit atteindreune consommation inférieure à la consommation correspondant à un EEI de 42. L’EEI (EnergyEfficiency Index) d’un appareil de froid est déterminé de la manière suivante :

EEI= ACSCa

x100

Ou AC est la consommation énergétique annuelle de l’appareil, et SC est la consommation deréférence de la catégorie (réfrigérateur simple, réfrigérateur-congélateur 1 porte, congélateur, etc.) ,définie par la directive. Pour les appareils de la catégorie du produit considéré, la consommation deréférence est calculée en tenant compte des dimensions et des particularités techniques du produit dela manière suivante :

SCa=0,77 x FrostFree x BuiltIn x (V freezer x 25−Tfreezer20 +Vfridge x 25−Tfridge20 )+303+Chill(Les volumes sont en litre et les températures en degrés Celsius). Dans le cas du modèle que nousétudions, les variables FrostFree (présence d’un système à air ventilé), BuiltIn (appareil conçu pourcuisine intégrée de largeur

Chapitre 3 : Analyse de cycle de vie et éco-conception

Introduction :Ce chapitre a pour objectif de présenter les principales étapes d’une analyse de cyclede vie. Nous ferons systématiquement référence à la norme internationale en vigueurdans ce domaine. Des exemples d’application ainsi que des figures et tableauxillustreront les explications et seront commentés. Enfin nous informons le lecteur surles limites d’analyse dues à des problèmes conceptuelles, pratiques ou liées à l’étatdes connaissances.Qu’est-ce que l’analyse de cycle de vie (ACV)119 ?Référence normative :Iso 14040 : 3.2, analyse du cycle de vie, ACV120 « compilation et évaluation desintrants, des extrants et des impacts environnementaux potentiels d'un système deproduits au cours de son cycle de vie ». Cela signifie qu’on va relever toutes lesémissions polluantes et les ressources naturelles utilisées par le produit tout au longde sa vie afin d’établir les impacts environnementaux que cela est susceptible deprovoquer.

Illustration :

Fig 46 : Illustration des intrants et extrants à l’origine des impacts environnementauxd’une étape de cycle de vie.

Commentaire :Pour chaque étape du cycle de vie, production, utilisation,… toutes les activitéssont décomposées en processus afin d’examiner les impacts environnementauxengendrés par tous les processus mis en œuvre durant la vie du produit. A titred’exemple, tous les intrants et tous les extrants d’un processus de découpage de tôleseront comptabilisés et serviront ultérieurement à évaluer les impacts du processus.

Limites L’analyse de cycle de vie peut être associée à d’autres évaluations

environnementales pour compléter l’étude. Nous pouvons par exemple utiliser

119ACV : Acronyme de Analyse de Cycle de Vie.

120Source : ISO 14040 – Management environnemental – Analyse du cycle de vie – principes et cadre, 2006.

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Mais l’ACV peut aussi être utilisé pour comparer des résultats d’inventaired’intrants et d’extrants entre deux produits, sans connaitre les impactsenvironnementaux potentiellement associés à ces données. (On parle, dans ce cas,de comparaison d’inventaire de cycle de vie (ICV).

Illustration :

Fig 47 : Trois impacts environnementaux engendrés par trois étapes du cycle de vied’un produit électronique « grand public ».

Commentaire :L’usage de l’ACV est de plus en plus fréquent. Les données obtenues par analysepeuvent servir à comparer des produits, des systèmes industriels ou encore desservices entre eux. De nombreux matériaux de construction sont ainsi comparablesgrâce à des fiches standard de comparaison122. L’analyse de cycle de vie permetaussi d’orienter des décisions de type « politique », par exemple lorsqu’il fautévaluer le déploiement d’une technique à forte incidence sur un territoire commecelle des biocarburants. Les données environnementales associées à des donnéeséconomiques et réglementaires peuvent constituer la base d’un processus d’aide àla décision pour les pouvoirs publics. Les résultats d’analyse de cycle de vie sontquelques fois comparés à des valeurs de seuils réglementaires ou des valeurs deréférence pour informer sur la performance environnementale d’un système ouproduit. L’application de l’analyse de cycle de vie dans le traitement des déchetsvie souvent des objectifs réglementaires. Elles sont pratiquées par des organismesde recherche qui rendent compte de l’amélioration des performances des systèmesde traitement à partir d’un état des lieux initiale. Enfin l’analyse de cycle de vie estutilisée régulièrement dans le domaine mercatique comme l’illustre le cas desécolabels Européens.

122Ces fiches sont souvent établies à l’issue d’une analyse de cycle de vie selon la norme Française NF-P01 qui est différente dela norme Internationales Iso 14040.

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Objectif de l’étude : Nous cherchons à évaluer les impacts environnementauxengendrés par une bouilloire choisie dans la gamme du fabriquant afin de constituerun modèle de référence. Ce modèle de référence sera utilisé par le fabriquant pourparticiper à l’établissement de critères d’écolabel.

Fig 53: Exemple d'objectif à atteindre : Créer un modèle de référence comme based'établissement de critères d'écolabel.

Commentaire :Pour illustrer ce paragraphe, nous allons partir d’un cas concret et le commenter.Imaginons une entreprise qui conçoit du matériel électroménager et qui souhaitedéployer une politique marketing de produit « vert ». Cette entreprise veutintroduire l’éco-conception dans ses pratiques. Pour améliorer le produit et prouverses qualités environnementales auprès d’un organisme de labellisation, l’ACVsemble une méthodologie adaptée. Appliquons l’ACV à une bouilloire électriqueconçue chez ce fabriquant.Comment définir l’objectif de l’étude ?En répondant aux questions suivantes on peut définir un objectif:

Quelle est l’application envisagée ? Par exemple, l’application envisagée àl’issue de l’analyse est d’éditer un rapport conforme aux normes iso et

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la méthode. Il faut tout de même décrire et expliquer rapidement ce que sont le« système de produit » et les fonctions du système car les fonctions du système125de produit doivent être définies clairement dans le cas d’études comparatives.Autrement dit, l’ensemble des fonctions intervenant dans le cycle de vie du produit,et pas seulement les fonctions du produit. Comment définir correctement les fonctions du produit ? La démarche la plusutilisée dans l’industrie est de mettre en œuvre l’analyse fonctionnelle. Souvent,l’éco-concepteur n’aura qu’à reprendre la définition fonctionnelle déjà réalisée dansl’entreprise. L’analyse fonctionnelle du besoin et l’analyse fonctionnelle techniquesont des techniques de communication normalisée. ( Norme NF EN 1325 – NF X50-153 ). Un exemple commenté d’analyse fonctionnelle est proposé en annexe. Comment définir correctement les fonctions du « système de produit » ?Rappelons que l’analyse de cycle de vie ne s’intéresse pas uniquement à laproduction de l’objet et à son utilisation, tous les processus qui interviennent dansla réalisation des fonctions du système doivent être inclues depuis l’extraction dematière première et la fourniture d’énergie jusqu’à la mise au rebut du produit.Idéalement, la description fine de chaque processus conduit à une connaissance desprocessus élémentaires mesurables (Par exemple, mesure de l’énergie consomméepar la machine qui a servit au fraisage du socle de la bouilloire correspondant à unprocessus élémentaire « Usinage-fraisage »). Ce raisonnement nous amène à unniveau de décomposition et de définition de processus qui tends vers l’infini aveccomme perspective la définition complète de la techno-sphère qui peut interagiravec notre produit. Le sandwich consommé par l’employé de l’entreprise qui fournil’énergie doit il être pris en compte ? Nous verrons dans l’étude des frontières, qu’ilexiste des règles pour limiter l’investigation.

Limites Dans le cas de comparaison entre deux produits, il est quelquefois nécessaire de

prendre des processus différents. (exemple de la voiture électrique (centralenucléaire) et essence (approvisionnement en pétrole). Il y a là une difficultéspécifique car il ne s’agit que d’une approche grossière des deux modèlesénergétique. Si le poids des deux modèles énergétiques est fort dans le résultatfinal, il faudra les étudier en détail. Ainsi l’étude initiale d’une voituredeviendra l’étude de la production d’énergie !

Pour simplifier les comparaisons entre deux produits, on pourrait être tenter dene comparer que ce qui fait leur différence. Ceci présente un risque majeur du

125Système de produit : Ensemble de processus élémentaires comportant des flux de produits et des flux élémentaires, remplissant une ou plusieurs fonctions définies, qui sert de modèle au cycle de vie d’un produit. Iso 14040.

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Référence normative :Iso 14040 : 3.19 Processus élémentaire « Plus petite partie prise en compte dans l'inventairedu cycle de vie pour laquelle les données d'entrée et de sortie sont quantifiées ».

Commentaire Le processus élémentaire correspond au niveau de détail nécessaire pour réaliser laquantification des données utiles à l'analyse. Cela signifie qu'on va recueillir desinformations comme la matière première consommée par les machines deproduction ou encore les émissions induites par un procédé de fabrication etc...Lesprocessus élémentaires s'enchaînent les uns aux autres pour obtenir unereprésentation complète des activités impliquées dans l'analyse. Le cumul desdonnées de chaque processus élémentaire nous donne les flux de chaque matièrepremière, substance, etc... (fig 56, 57,58)

Illustration

Processus élémentaires générique Exemple de processus élémentaire « fabrication d’alumine »127.

Enchaînement des processus élémentaires.Processus élémentaire correspondant à

l'action « chauffer l'eau dans une bouilloire »Fig 58 : Les Processus élémentaires.

127(tiré du document OFEFP 250 [Habersatter et Feker, 1998]

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Ecotoxicité aquatique (Eau douce) .kg 1,4 DB eq

Toxicité humaine .kg 1,4 DB eq

Respiratory inorganics (émission de particules) .kg PM 2,5 eq

Ecotoxicité terrestre .kg 1,4 DB eq

Effets cancérigènes DALY

Ecotoxicité marine .kg 1,4 DB eq

Oxydation photochimique .kg C2H4

Tab 36 : Exemple de catégorie d'indicateur avec leurs unités et le milieu de diffusionassocié

Illustration d’une méthode de calcul

Fig 61 : Méthode d’évaluation « Impact 2002 » constituée de 10 indicateurs d’impact et 4 indicateurs d’impact finaux.

Exemple appliquéIndicateurs quantifiables pour un écolabel de cafetière électrique :128

La consommation d’énergie. (indicateur de flux)

128Source ( extrait ) : http://www.ecolabels.fr/fr/recherche-avancee/categories-de-produits-ou-services-certifies

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Fig 62 : Étape d’inventaire du cycle de vie, travail sur les données.

Référence normativeIso 14044 : 4.3 Inventaire du cycle de vie (ICV). « La définition des objectifs etdu champ d'une étude fournit le plan initial pour la réalisation de la phased'inventaire du cycle de vie d'une ACV. Lors de l'exécution du plan de l'inventairedu cycle de vie, il convient que les étapes opérationnelles décrites à la Figure 63soient suivies (noter que certaines étapes du processus itératif ne sont pasprésentées à la Figure 63) ».

Illustration

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les intrants et les extrants de matière première. En réalité, la plupart des processusindustriels donnent lieu à plus d’un produit et ils recyclent les produitsintermédiaires ou mis au rebut comme matières premières. Il convient deconsidérer le besoin de règles d’affectation pour les systèmes introduisant desproduits multiples et pour les systèmes de recyclage ».

CommentaireLes problèmes d’affectation interviennent pour les coproductions, lescotraitements et les revalorisations. De façon générale, il s’agit d’assigner la partde chacun des produits intervenant dans un système à ce qui en est la cause. Qui estresponsable de la pollution dans l’évaluation du traitement des déchets collectifs ?Les bouteilles en PVC ? Les emballages ?...A qui doit-on affecter les pollutions del’extraction du pétrole ? Aux automobiles ? Aux camions ? aux emballages enplastiques ? Ce problème est traité aussi en économie et nous verrons que cela peutégalement être utile dans notre analyse. Dans la mesure du possible, il faut éviterl’affectation car elle est controversée.

Illustration

Fig 64 : Problème d’affectation.

CommentaireComment éviter l’affectation? Le processus élémentaire est la plus petitedécomposition suffisante pour recueillir des données (Par exemple : systèmed’usinage de pièces mécaniques dont on peut mesurer les intrants (consommationd’énergie,…) et les extrants (Effluents de lubrifiants,…)). Il est quelques foispossible de décomposer ce processus de manière encore plus fine en deux sousprocessus pour différencier le travail effectué sur le produit 1 et celui sur le produit2.(exemple : Produit 1, tournage de la pièce 1 et produit 2, fraisage de la pièce 2).Mais ceci devient impossible si une même machine permet le fraisage et le

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la part d’infrastructure ?Exemple d’imprécision : Les erreurs de mesure réalisées en usine lors des suivis deconsommation.

Les données probables ou imprécises sont traitées avec des lois statistiques ou deprobabilité en fonction de l’échantillon à disposition. Les données possibles oufloues sont rarement traitées de manière scientifique. Toutefois des donnéesprovenant des sciences Humaines, sociales ou économiques peuvent fournir desvaleurs d’échantillonnage quantifiées utilisables en ACV.

IllustrationThéorie des intervalles : valeur A+/-x + valeur B+/-y => [A-x + B-y ; A+x + B+y ]

On a peu de chance de cumuler les erreurs max et min, on a donctendance à surestimer l’incertitude en procédant ainsi.

Théorie des probabilités : Réalisé sur un nombre d’échantillon suffisant. Plus réaliste que la théorie des intervalles.

Lors du traitement statistique des données, les scientifiques utilisent fréquemment les fonctions dedistribution basées sur des lois « normales » ou « log-normales » dès lors que les données sont ennombre suffisant.

loi normale

Fonction de densité de probabilité (FDP) d’unedistribution Gaussienne

Loi Log-normale

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Autres méthodes d’évaluation des incertitudesIl faut avoir conscience que l’ensemble des paramètres incertains est difficile àmodéliser avec des données mathématiques. On peut être amené à compléter notreapproche probabiliste par une approche qualitative. La matrice pedigree a étédéveloppée à cet effet. On peut intégrer des informations qualitatives résultant deprogrammes de recherche. A titre d’exemple, les incertitudes sur le modèle Impact2002+ est proposé en illustration.

Midpoint catégorie Uncertainties forfate exposure andeffetct

Damage catégory Uncertainties forfate exposure andeffetct

Uncertainties forfate exposure andeffetct

Humain toxicity(Carcinogens+non-carcinogens)

High (higher fornon-carcinogensthan forcrcinogens)

Human health High Medium (since ingeneral dominatedby respiratoryinorganics)

Respiratory(inorganics)

Low Human health Low

Ionizing radiations High Human health High

Ozone layerdepletion

Medium Human health Medium

Photochemicaloxidation(=Respiratory(organics) forhuman health)

Medium Human health Medium

Ecosystem quality N/a High

Aquaticecotoxicity

High Ecosystem quality Medium

Terrestrialecotoxicity

Very High Ecosystem quality High

Terrestrialacidification/nutrification

High Ecosystem quality Medium

Aquaticacidification

Low Ecosystem quality Medium

Aquaticeutrophication

Low Ecosystem quality Medium

Land occupation High Ecosystem quality Low

Water turbined Low Ecosystem quality Medium

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Fig 79: Proposition de méthodologie d’intégration des incertitudes en ACV136.

III.3 Évaluation du cycle de vie (ACVI)Référence normativeIso 14044 : 3.4 Évaluation de l’impact du cycle de vie ACVI « Phase de l’analyse du cyclede vie destinée à comprendre et évaluer l’ampleur et l’importance des impacts potentiels d’unsystème de produits sur l’environnement au cours de son cycle de vie ».

Illustration

Fig 80 : Évaluation de l’impact du cycle de vie.137 CommentaireÉléments obligatoires : Les éléments obligatoires, au sens de la norme, permettentd'établir des résultats en minimisant l'influence de choix de valeur. Selon cette

136Leroy et al, 2009

137 Iso 14040 : 2006/ 5.4.2

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Illustration

Fig 85 : Résultat d'impact de deux produits (A et B) comparés en pourcentage pourchaque catégorie d'impact.

Référence normativeIso 14044 : 4.4.3 Éléments facultatifs de l’ACVI « … Normalisation,Regroupement, Pondération, Analyse de la qualité des données».

CommentaireCes éléments sont facultatifs car ils vont au-delà du résultat « scientifique » brutmais ils sont portant bien utiles. La normalisation consiste à exprimer les résultats d’indicateur par rapport à unevaleur normée.(fig88)Le regroupement agrège plusieurs indicateurs afin de donner une information plusgénérale sur les dommages environnementaux. (fig89)La pondération résulte souvent d’avis d’experts qui amplifient ou réduisentl’importance d’un phénomène environnemental en fonction de choix de valeur.(fig)L’analyse de la qualité des données est systématique en ACV mais peut êtrecomplétée ou facilitée par des considérations complémentaires, par exemple, enguidant le processus itératif,…

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Fig 93 : Le défi des méthodes de calcul de toxicité et écotoxicité.

Éléments de compréhension d’une méthode de calcul, usetox, IntroductionLes méthodes de calculs disponibles en ACV sont multiples. CML, CML 2000,Impact 2002+, Ecoindicateur 95, 99, Recipe, Usetox, … Les deux principalesapproches couramment utilisées sont issues de CML et de Ecoindicateur 99. Laméthode Impact 2002+, très utilisée, est issue pour partie de ces deux méthodes. Maisnous allons examiner une méthode plus récente centrée sur seulement deuxindicateurs pour illustrer ce qu’est une méthode de calcul.

Présentation générale de la méthode USETOXQu’est-ce que c’est ?C’est une méthode d’évaluation de la toxicité et de l’écotoxicité aquatique.

Pourquoi cette méthode d’évaluation ?

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Étape 3.2 : Les plantes et les animaux peuvent être ingérés par un individu ou unepopulation, de manière directe ou transformée (fromage, lait,…). On constate quel’Homme peut être exposé à l’étape 1.2 et à l’étape 3.1.Étape 3.3: L’homme peut être exposé par voix oral, nasal, dermique. La pathologieva notamment dépendre du type de substance, de la voix d’absorption et de la dosed’exposition.

Analyse de l'effetÉtape 4 : L’exposition à une concentration de polluant par les plantes et les animauxva induire des dommages sur les espèces. ( Ici uniquement les espèces aquatiquessont analysées). De même la dose absorbée par l’Homme induira des pathologiesvariées. ( Elles sont dissociées en effet potentiel « cancérigène » et effet potentiel« non cancérigène »). L'effet sur la cible va donc dépendre de la concentration, desvoies d'exposition et des seuils d'effet des substances.

Facteurs de caractérisation dans Usetox : Rappelons que nous cherchons à établir, par une valeur chiffrée, un lien entre lessubstances émises par une activité et l'effet correspondant, c'est la caractérisation. Ladétermination de ce facteur de caractérisation diffère s'il s'agit de la toxicité ou del'éco-toxicité aquatique. De façon assez générale, l'ACV établi la valeur d'impact àpartir de la masse de substance et l'usage d'un facteur de caractérisation.

Principe de calcul pour la toxicité et l'éco toxicité dans usetox:

I=M ×FC

Avec : I : le niveau d’impact M : la masse de substance dans le compartiment environnemental. ( Habituellementen ACV c'est la masse de substance émise dans l’environnement provenant desdonnées d’inventaire)FC : facteur de caractérisation calculé à partir des modèles de caractérisation telUSEtox.

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Fig 96 : Partitioning among three phases155.

Le coefficient KOW permet d’évaluer le caractère liposoluble d’une substance. Cecaractère liposoluble est significatif de la rémanence ou persistance de la substance. Ilfaut noter également que le devenir d’une substance dans les milieux dépendfortement de sa mobilité et de sa persistance. Pour le facteur de devenir, FF, un travailde laboratoire a permis d’établir les coefficients propres à chaque substance. Cesdonnées sont les données d’entrée du modèle telles que Kow, Kaw, Koa.

Détermination des masses et concentration dans les compartiments.La masse de substance dans un compartiment environnemental est définie de lasorte :

M = FF x EavecFF : Facteur de devenir ( J-1)E : Émissions paramétrées par l'utilisateur (kg . J-1)M : Masse (kg)

Pour une substance qui chemine de l'air urbain au sol agricole global nousobtiendront :

Mair U, Sol Agri G = FFair U, Sol Agri G x Eair U, Sol Agri G

155Ralph K. Rosenbaum Quantitative Sustainability Assessment. DTU Management Engineering

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Chapitre 4 : Le développement durable appliqué aux techniques de l’information et de la communication, vu à travers le prisme de l’éco-conception .Les techniques de l’information et de la communication (TIC) incluent les secteurs dela micro-électronique, de l’informatique et des télécommunications. Plusieursquestions écologiques se posent à leur sujet: - En quoi les TIC peuvent elles servir le développement durable ?-Quelles sont les études environnementales spécifiques aux TIC et les impactsenvironnementaux connus?-Quelle est l'influence des innovations technologiques sur leur bilan écologiques ?- Les TIC sont elles solubles dans la pensée écologique ?-…Dans ce chapitre nous proposons un début de réponse à ces questions.

I.En quoi les TIC peuvent elles servir le développement durable ? Plusieurs réponses sont a examinées. Tout d’abord on peut parler du rôle des TICdans l’observation et l’analyse de données spécifiques à l’environnement. On peutévoquer également leurs rôle dans la gestion et la protection de l’environnement, dansla diffusion du savoir relatif à l’environnement, dans la gestion optimisée de l’énergieet la diminution des impacts environnementaux afférents.Plusieurs rapports d’étude tendent à prouver l’intérêt des TIC dans la diminution desgaz à effet de serre en émission direct mais aussi à l’amélioration de l’économie,répondant ainsi à deux piliers du développement durable.167

Dans ce paragraphe, nous proposons un examen simplifié des apports des TIC dans lecontexte d'un développement durable c'est à dire du point de vu environnemental,social et économique.

I.1 Apport des TIC pour le développement durable, aspects plutôtenvironnementaux :

167Rapports : Smart 2020 et wwf-Ecofys mais aussi des publications : Laitner (2008) ; Romm (1999) ; Fuhr et al (2007) ; ITU (2008).

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_ Charge du téléphone :- 45 minutes / jour en mode actif (charge).- 10 heures / jour en mode off : pas de charge, chargeur branché.- 13 heures et 15 minutes / jour déconnecté : chargeur débranché._ On considère que lorsque le téléphone arrive en fin de vie, il est abandonné dans un ''tiroir'' ! Dans un premier temps, aucun traitement fin de vie n’est pris en compte pour l'étude du cycle de vie.

Le référentiel d’étude :Basée sur une démarche Iso 14040. Origine des données inconnue. Méthodes de calcul utilisées CML, EPS, EcoIndicator95, 99, …

Résultat quantifié :

Visualisation des contributions des trois principales étapes :

Fig : Présentation des résultats d'analyse de cycle de vie du téléphone portable.

Commentaire sur les résultats :Pour les sept indicateurs environnementaux présentés, l’étape de fabrication est très largement encause. On peut faire remarquer qu’une analyse de cycle de vie souffre souvent d’une grandeincertitude sur les résultats. Ici l'incertitude n'est pas présentée mais cela n’affecte en rien laconclusion de cette étude car les valeurs d'indicateurs sont très élevées pour la fabrication par rapportau transport et à l'utilisation.

Sous ensembles responsables des impacts de la fabrication :Une étude plus approfondie a ensuite permis d’identifier les éléments du téléphone qui sontresponsables de la majorité des impacts liés à la phase de fabrication. Ceux-ci sont par ordre

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Alors, les logiciels sont-ils verts ? La réponse n’est pas encore établie218. En tout étatde cause, réaliser un document textuel simple avec un logiciel complexe doté defonctionnalités avancées n’est pas pertinent.

IV.2 Le traitement des données : Le traitement électronique des données se fait via le réseau de communication, lesserveurs et ''clients légers'', or on constate une augmentation des infrastructures car ily a une hausse de la demande en téléphonie mobile. En ce qui concerne le traitementdes données, plusieurs paramètres provoquent l’augmentation des impactsenvironnementaux. La complexité croissante des réseaux, l’utilisation en parallèle deréseaux de deuxième et troisième génération mais aussi l’augmentation du nombre desouscripteurs et du volume des données téléchargées jouent un rôle important219. DesACV tendent à prouver que les impacts proviennent de l’énergie de production decomposants et de l’usage des stations émettrices-réceptrices. Une étude de l’Adememontre également que la plupart des impacts de cette phase vient du temps passé surinternet et du stockage de données indexées par les moteurs de recherche. Le stockagedes messages est responsable de la quasi-totalité des émissions du centre de donnéesémetteur220 . A travers plusieurs études, le centre de données apparaît comme problématique. EnEurope l’énergie utilisée par les centres de données serait équivalente à laconsommation d’électricité de l’Italie221 (56 Twh/an).

IV.3 Internet :Une recherche sur internet augmente beaucoup la consommation d’électricité du faitdes publicités222 . Il faudrait pouvoir évaluer l’ensemble des serveurs impliqués pourdonner l'image de la consommation d’une requête car, étant donné la complexité, il

218Capra E., Francalanci C., Slaughter S.A. (2012). Is Software “Green”? Application Development Environments and Energy Efficiency in Open Source Applications. Information and Software Technology, 54(1): 60-71.

219 ( Scharnhorst, 2005b).

220Le Guern Y., Farrant L., Bio Intelligence Service (2011b). Analyse comparée des impacts environnementaux de la communication par voie électronique Volet clé USB : Synthèse. BIO Intelligence Service, Paris ; ADEME, Angers, 11p. http://ademe.typepad.fr/files/acv_ntic_synthese_cle_usb.pdf

221Aylin K. (2008). How to reduce data center energy consumption, environmental impact and power costs. Facilities Management Magazines: Premises and Facilities Management http://www.fmlink.com/article.cgi?type=Magazine&pub=Premises%20&%20Facilities%20Management&id=40709&mode=source

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