L’Analyse du Cycle de Viedorothee.eu/Rapport Projet Master Analyse Cycle de Vie ACV LCA... · 7 : Etapes de l’analyse de l’impact [5] ... exporte leur pollution sur les étapes

MasterGestionetTransformationdeL’EnergieElectrique

M.S.inElectricEnergyConversionandManagementGT2E

L’AnalyseduCycledeVieProjetMaster2

DorothéeMicheau

2010‐2011

Référent:SébastienMenecier

Remerciement

JetiensàremercierM.Menecierpoursonencadrementetpourm’avoirpermisdetravaillersurunsujetquimeserautiletoutaulongdemacarrière.

JeremercieégalementM.Brunetpoursesconseilsetsonaide.

TabledesmatièresIntroduction ............................................................................................................................................1

1 ACV:objectif,principeetcontextedel’étude.................................................................................1

1.1 Définition ...................................................................................................................................1

1.2 Objectifdel’ACV........................................................................................................................1

1.3 Approchedel’ACV .....................................................................................................................2

1.3.1 Terminologie.......................................................................................................................2

1.3.2 Cadredel’ACV ....................................................................................................................2

1.3.3 Définitiondesobjectifsetduchampd’étude.....................................................................3

1.3.4 Analysedel’InventaireduCycledeVie(ICV) .....................................................................6

1.3.5 Evaluationdesimpactsducycledevie(EICV) ....................................................................6

1.3.6 Interprétationdesrésultats..............................................................................................11

1.4 Unoutilnormalisé ...................................................................................................................11

1.5 Leslimitesdel’ACV..................................................................................................................12

1.5.1 Leslimitesméthodologiques ............................................................................................12

1.5.2 Leslimitesliéesauxdonnées............................................................................................12

1.5.3 L’accessibilitédel’ACV......................................................................................................12

1.6 Lesavantagesdel’ACV ............................................................................................................12

1.6.1 «Duberceauàlatombe»................................................................................................12

1.6.2 Laquantificationdesimpacts ...........................................................................................12

1.6.3 L’intérêtpourlesentreprises ...........................................................................................12

2 Etatdel’artdel’ACV.......................................................................................................................14

2.1 Lesacteursprincipaux .............................................................................................................14

2.2 Basededonnéesd’inventaire .................................................................................................14

2.2.1 Contexte ...........................................................................................................................14

2.2.2 Ecoinvent ..........................................................................................................................15

2.3 Intérêtd’unlogiciel..................................................................................................................15

2.4 Marchéactueldeslogicielsd’ACV ...........................................................................................16

2.4.1 Contexte ...........................................................................................................................16

2.4.2 Fournisseurs......................................................................................................................16

2.4.3 Coûtdeslicences ..............................................................................................................16

2.4.4 Répartitiondumarché......................................................................................................16

2.4.5 Descriptiondequelqueslogiciels .....................................................................................17

..…….

2.5 Perspectivesdel’ACV ..............................................................................................................18

3 Etudedecas:leslampesélectriques .............................................................................................19

3.1 Contextedel’étude .................................................................................................................19

3.2 Rappeldestechnologies ..........................................................................................................19

3.2.1 Lesdifférentestechnologies .............................................................................................19

3.2.2 Lecycledevied’unelampe ..............................................................................................21

3.3 EtudesexistantesetcontroversedesACV ..............................................................................21

3.3.1 Bilan ..................................................................................................................................21

3.3.2 EtudeduCIRAIG................................................................................................................22

3.3.3 Etudecomparative............................................................................................................24

3.3.4 Objetdelacontroverse ....................................................................................................26

3.4 Réalisationdel’ACVàl’aidedulogicielSimaPro .....................................................................26

3.4.1 Définitiondesobjectifsetduchampd’étude...................................................................26

3.4.2 Analysedel’inventaire .....................................................................................................27

3.4.3 Evaluationdel’impact ......................................................................................................33

3.4.4 Interprétationdesrésultats..............................................................................................33

3.5 Discussion ................................................................................................................................35

3.6 Conclusionsurl’ACVdeslampesélectriques ..........................................................................35

Conclusion .............................................................................................................................................37

Bibliographie .........................................................................................................................................38

Annexes....................................................................................................................................................I

IndexdestableauxTable1 :Exemplesdescorededommagespourquelquescatégories intermédiairesde laméthode

IMPACT2002+[2] .........................................................................................................................10

Table2:Contextenormatifdel’ACV ....................................................................................................11

Table3:Répartitiondumarchépourleslogicielsgratuits[16] ...........................................................17

Table4:Principauxlogicielsd’ACV.......................................................................................................18

Table5:Listedesétudesexistantessurleslampesélectriques...........................................................22

Table6:ParamètresdesACVexistantes ..............................................................................................25

Table7:Définitionduchampd’étude..................................................................................................27

Table8:Hypothèsesdebase................................................................................................................27

Table9:EnergieprimairenonrenouvelableeremissionsdeCO2pourdifférentsmatériaux,modesdetransportsurtoutlecycledevie[2] .............................................................................................28

Table10:Bilanénergétiquedesdeuxtypesd’ampoules .....................................................................28

Table11:BilanCO2pourlesdeuxtypesd’ampoules ...........................................................................31

Table12:DétaildesélémentsutiliséssousSimapropourlesdeuxtypesdelampes ..........................33

Table13:VérificationbilanCO2eténergétique ...................................................................................34

Table14:Comparaisonduprixdesampoules......................................................................................35

TabledesfiguresFigure1:Transfertdepollution[1] ........................................................................................................1

Figure2:Frontièresetprocessusélémentairesd’unsystèmedeproduits[3] ......................................2

Figure3:Etapesd’analyseducycledevie[4] ........................................................................................3

Figure4:Champd’étudedel’ACV[4] ....................................................................................................4

Figure 5 : Frontières du système (arbre des processus et principales étapes du cycle de vie d’un

produit) ...........................................................................................................................................5

Figure6:Démarchegénéraledel’analysed’impact[5] .........................................................................7

Figure7:Etapesdel’analysedel’impact[5] ..........................................................................................7

Figure8:Listenonexhaustivedecatégoriesintermédiairesetcatégoriesdedommages[2] ..............8

Figure9:Répartitiondumarchépourleslogicielspayants[16] ..........................................................16

Figure10:Compositiond’uneampouleàincandescence....................................................................19

Figure11:Compositiond’unelampefluocompacte[24]......................................................................20

Figure12:Cycledevied’unelampe.....................................................................................................21

Figure13:Résultatsdel’analysed’inventaire......................................................................................23

Figure14:Indicateursdedommage[26] .............................................................................................24

Figure15:Bilanénergétiquedelalampeàincandescence .................................................................29

Figure16:Bilanénergétiquedelalampefluocompacte......................................................................29

Figure17:Comparaisonbilanénergétiquepourlesdeuxtypesdelampes.........................................30

Figure18:BilanCO2delalampeàincandescence ...............................................................................31

Figure19:BilanCO2delalampefluocompacte ...................................................................................32

Figure20:ComparaisonbilanCO2pourlesdeuxtypesdelampes .....................................................32

L’AnalyseduCycledeVie

DorothéeMicheau 2010/2011

Introduction

Les questions d’impact environnemental prennent une place sans cesse croissante dans les prises de

décisionpolitiques,économiquesouencoreindustrielles.Forceestdeconstaterqueleseffetsdel’activitéhumaineliésaudéveloppementdelasociéténesontpassansconséquencesurnotreplanète.Ainsi,pourl’avenir de la société, il est indispensable d’effectuer des actions contribuant à réduire efficacement les

impactsenvironnementaux.

L’AnalyseduCycledeVie(ACV)estunoutild’aideàladécisionquirépondspécifiquementàcebesoin.Plusprécisément, elle vise à définir les actions prioritaires en tenant compte de leurs impacts

environnementaux,leurscoûtsetdescontraintesqu’ellesimpliquent.

Pourévaluerl’impactenvironnementald’unproduit,soncycledeviepeutêtrediviséselontroisphases:laproduction, sonutilisationet sa findevie. Lorsdechacunedecesétapes, les ressourcesextraiteset lesémissionssontrépertoriéespourdéterminerl’influenceduproduitouduservicesurl’environnement.

Cetteétudeapourbutdeprésenter,dansunpremiertemps, ladémarched’uneanalysedecycledevie.

Puis,dansunsecondtemps,unétatdel’artdesbasesdedonnéesetdesméthodesexistantesenACVestréalisé.Enfin,uneétudedecaspratiquesurleslampesélectriquesesteffectuéedansunetroisièmepartie.

L’AnalyseduCycledeVie Définition

DorothéeMicheau 2010/2011 1

1 ACV:objectif,principeetcontextedel’étude

1.1 DéfinitionL’ACV est un outil de quantification de l’impact d’un produit ou d’un procédé depuis l’extraction desmatièrespremièresquilecomposentjusqu’àsonéliminationenfindevieentenantcomptedesphasesde

distributionetd’utilisation.Cesdifférentesétapessontpluscommunémentdésignéesparl’expression«duberceau à la tombe». Au cours de chacune de ces étapes, produits et procédés interagissent avecl’environnement.

L’impactenvironnementalregroupeplusieurstypesd’effettelsquel’extractiondesdifférentesressources,l’émissiondesubstancesnocivesetlesdiversesutilisationsdecesressources.Ilestimportantdenoterquedans une étude comparative d’ACV, ce n’est pas l’objet en tant que tel qui représente la base de la

comparaisonmaislafonctiondecesobjets.

1.2 Objectifdel’ACVL’ACV a pour objectif de présenter une vision globale des impacts générés par les produits. Pour biencomprendrel’objectifdel’ACV,définissonsenpremierlieuletermede«transfertdepollution».

Figure1:Transfertdepollution[1]

Sur la figure 1, on constate, dans le premier cas, que les matières premières constituent l’impactenvironnementalmajoritaire.Danslesecondcas,onnoteque,pourlasolutionenvisagée,uneréductionde

l’impact desmatières premières exporte leur pollution sur les étapes de fabrication et d’utilisation. Onparlealorsdetransfertdepollution.Decefait,l’ACVpermetd’identifierlesprincipalessourcesd’impactsenvironnementauxetd’éviterenoutreletransfertdespollutionsd’unephaseducycledevieàuneautre.Il

estdoncindispensabledecouvrirl’ensembleducycledevieafinquel’améliorationdurenduglobalneserépercutepasàuneautreéchelle.

Lesprincipalesapplicationsdel’ACVsont:‐ analyserl’originedesproblèmesrelatifsàunproduitspécifique‐ améliorerleprocessd’unproduitdonnéparobservationdespointsfaiblesdurantsoncycledevie‐ concevoirdenouveauxproduitsentenantcomptedel’environnementdèsleurconception‐ comparer des procédés ou des produits entre eux en sélectionnant le plus respectueux de

l’environnementparcomparaisondescyclesdevie‐ valorisationdefilières

L’AnalyseduCycledeVie Approchedel’ACV


‐ écolabellisationdesproduitsc’est‐à‐direfavoriserpardeslabelslesproduitsquisontjugéscommeayantleplusfaibleimpactenvironnementalàtouslesstadesdeleurvie

‐ miseenplacederéglementations

1.3 Approchedel’ACV

1.3.1 TerminologieLadescriptiondelaméthodologiedel’ACVfaitappelàdestermesspécifiques[2]:

Systèmedeproduit:Ensembledeprocessusélémentairesliéspardesfluxdematièreetd’énergie

quiremplissentuneouplusieursfonctions. Scénario:Variantesétudiéesetcomparéeslesunesauxautreslorsd’uneACV. UnitéFonctionnelle (UF):Grandeurquantifiantlafonctiondusystèmesurlabasedelaquelleles

scénariossontcomparés. Processusélémentaire:Ensembledesphasesquisontimpliquéesdanslaréalisationdelafonction

considérée.Unprocessusélémentaireestcaractériséparsesfluxélémentairesentrantsetsortants.

Flux élémentaires: Ressources entrant dans la constitution du système (entrants ou inputs) etsubstancesémisesdansl’air,lesoloul’eau(sortantsououtputs).Lesfluxélémentairesrelientlesprocessusélémentairesàl’environnement.

Lafigure2résumeparunschémasimplifiélesrelationsentrelesprocessusélémentairesetlesdifférents

fluxentrantsetsortantsdusystème.

Figure2:Frontièresetprocessusélémentairesd’unsystèmedeproduits[3]

DansuneACV,lafigureprécédentereprésente«l’arbredesprocessus»:ilschématisesouslaformed’un

diagrammechaqueprocessusunitaireetdécritlesfluxéchangésdanslesystème.

1.3.2 Cadredel’ACVL’analyseducycledeviesedécline,d’aprèslanormeISO,selonlesquatreétapessuivantes:



Etape1 Définitiondesobjectifsetduchampd’étudeEtape2 Analysedel’inventaireEtape3 Evaluationdel’impactEtape4 Interprétationdesrésultats

Figure3:Etapesd’analyseducycledevie[4]

L’ACV est une méthode dite itérative. Cela signifie qu’elle se déroule en plusieurs étapes et qu’il estpossiblederevenirenarrièrepourajouterdesdonnéessupplémentairesoumodifierlesdonnéesinitiales.

Celapermet,entreautres,d’affinerl’analyseencontinu.Siilyapeudedonnéesàestimer,ilestpossiblede réaliser les premiers calculs à la main. Toutefois, les ACV sont le plus souvent réalisées à partir delogicielsspécifiques(2.3Intérêtd’unlogiciel).

1.3.3 Définitiondesobjectifsetduchampd’étudeCetteétapepermetdedéfinirdefaçonrigoureuselecadredel’étude.Ellecommenceparunedescriptiondesobjectifspermettantdeposer leproblème, suiviede ladéterminationde la fonctiondusystème,de

l’unité fonctionnelle et des limites du système étudié. Contrairement aux autres étapes de l’ACV, cettepremièrephaseestrelativementdescriptiveetn’estpasdenaturetrèstechnique.

i) LesobjectifsDans un premier temps, l’objectif inclus les raisons de l’étude, les applications envisagées, et le public

concerné(usageinterneouàdesfinsdedivulgationpublique).

ii) Lechampd’étudeDansunsecondtemps,lechampd’étudeestdélimitépardifférentscritèresrépertoriésdansleschémaci‐dessous.



Figure4:Champd’étudedel’ACV[4]

C’estégalementlorsdecetteétapequelesscénariosdebaseet lesalternativesàétudiersontdéfinisendétail.

Il est intéressant de revenir plus précisément sur la définition des frontières du système. C’est un pointrelativementimportantquidécouledirectementdesprocessusélémentaires.

Engénéral,onretrouvelesprocessustypessuivants:

o l’extractionetlatransformationdesmatièrespremièresetdel’énergieo lamiseàdispositiondesinfrastructures,desmachinesetletransportdesmatièrespremièreso laphasedeproduction

o laphased’utilisationetd’entretiendesproduitso laphasedetraitementdesdéchets:élimination,recyclage,valorisation…

Lafiguresuivanteillustrelestermesdeprocessus,fonctionetfrontièresdusystèmedansleurcontexte.

• Foncion:Définiiondela(les)foncion(s)du(des)système(s)deproduitsàétudier• Unitéfoncionnelle:Définiiondel'unitédemesuresurlaquelleestbaséelafoncionétudiée• Fluxderéférence:Listeetbilandemassedesfluximpliquésdanslesystèmeconsidéré.

Foncions,unitéfoncionnelleetfluxderéférence

• Délimitelecycledevieduproduitanalysé• Permetdedéfinirleniveaudedétailsouhaité

Fronièresdusystèmedeproduits

• Définiiondeshypothèsesdel'étudeHypothèsesgénérales

• Indiquelaprovenancedessourcesdedonnées• Exigencesrelaivesàlaqualitédesdonnées

Donnéesd'inventaireducycledevie

• Méthodeuiliséepourl'évaluaiondesimpacts

Evaluaiondesimpactsducycledevie

• Logicieluilisépourlamodélisaion

Méthodesdecalcul

• Procéduredevérificaiondel’ACVparuncomitéd’expertsvisàvisdescritèresnormaifs

Revuecriique



Figure5:Frontièresdusystème(arbredesprocessusetprincipalesétapesducycledevied’unproduit)

Ainsi, la définition des frontières du système consiste à citer les différents processus, tels que ceux quiviennentd’êtreexposés,afindecadrerlesystèmed’étude.

Afindefavoriserunecertainecohérence,lesprincipessuivantsdoiventêtrerespectés:

Lesscénarioschoisisdoiventrecouvrirlesmêmeslimitesdusystèmeafind’êtrecomparésdefaçonlogique.

Les processus doivent être retenus en respectant une certaine cohérence: on retiendra par

exemple lesprocessusquicontribuentàplusdex%de lamassedesentrants,àplusdex%de laconsommationénergétiqueouàplusdex%desémissionsd’unpolluants.Lepourcentageseuil(x%)étantpréalablementdéfinidefaçonprécise.

Pour deux scénarios considérés, il est possible d’exclure des étapes identiques à condition quecelles‐cin’impactentpaslebilanfinaldusystème.

Ilestimportantdenoterquepourcetteétape,lanormeISOexigeunetransparencequantàladéfinitionducadrede l’étude,etcelapourdeuxraisons.D’unepart,afind’éviterdes interprétations inappropriées

ou des généralisations abusives ultérieures dans l’utilisation des résultats. Par ailleurs, les choix initiauxconditionnentleniveaudedétaildesdonnéesàrecueillir,leniveaudemodélisationdusystèmeetlechoixde l’unité fonctionnelle. L’objectif et le champ de l’étude doivent, de ce fait, expliciter clairement la

problématiqueétudiée.



1.3.4 Analysedel’InventaireduCycledeVie(ICV)Cetteétapeconstitueladeuxièmephasedel’ACV.Elleconsisteàquantifierlesdifférentsfluxdematières,d’énergie et de polluants entrants et sortants du système. Pour cela, elle regroupe les quantités de

substancespolluantesémisesainsiquelesressourcesextraitesaucoursducycledevieduproduitanalysé.

Ondistinguedeuxméthodesdecalculd’inventaire:l’approcheprocessusetl’approcheinput‐output(I/O).Nousdétaillons iciuniquement lapremièreméthodequiest laplusutilisée.Lasecondeapprochereposesur un aspect plutôt économiqueet ne sera pas traitée dans ce document : elle se base sur les flux

économiquesengendrésparl’activitéouleproduitconcerné.

Pourl’approcheprocessus,l’inventairesecalculeenmultipliantlesmassesdesdiversfluxrépertoriéslorsdel’étapeprécédentepardesfacteursd’émissionoud’extraction.Cesfacteurs,issusdebasededonnées(2.2Basededonnéesd’inventaire),donnent laquantitédechaquesubstanceémiseouextraiteparunité

d’entrantutilisé.

Ainsi, on peut résumer les deux premières étapes de l’ACV, à savoir l’établissement des scénarios, deslimitesdusystèmeetl’inventaire,delafaçonsuivante:

Elaboration de l’arbre des processus regroupant les processus unitaires et les flux de référence

associés. Listeetbilandemassedesfluxentrants/sortantspourchaqueprocessusunitaire. Recherchedesdonnéesd’émissionsetd’extractionsliéesàcesflux(basededonnées)etcalculdes

émissions et extractions en multipliant la quantité d’entrant par unité fonctionnelle par cesfacteurs.

Etaped’agrégation: calcul des émissions et extractions totales en sommant toutes les émissions

d’unemêmesubstanceainsiquetouteslesextractionsd’unemêmeressource.

Lorsd’uneétuded’ACV,ilconvient,toutefois,dejustifierdenombreuxcritèresdanslamesuredupossibleafin de crédibiliser les résultats obtenus. En particulier, la vérification des sources de données (rapportsindustriels, publications), lesméthodes d’acquisition (mesure, calcul, estimation), les facteurs temporels

(duréedecollectedesdonnées,âgedesdonnées),facteursgéographiques(lieudecollecte)etl’exactitudedecesdonnées (justesseet fidélité)sontdescritèresàprendreencomptepréalablementàtoutanalysed’inventaire. Ainsi, l’inventaire de données est une étape délicate de l’application du cycle de vie car

l’obtentiondedonnéesfiables,clairementdécritesetrégulièrementmisesàjourn’estpasaisée.

1.3.5 Evaluationdesimpactsducycledevie(EICV)

A. MéthodologieL’inventaireapermisdedéterminerlesquantitésdematièreetd’énergieextraitesainsiquelesémissions

dans l’eau, le solet l’air. Il s’agitàprésentd’évaluer leur impactenvironnemental, c’est‐à‐direcomparerunesubstancedonnéeàd’autres substances sur leur facultéàendommager l’environnementet la santéhumaine. En effet, lorsqu’une substance polluante est émise, elle évolue dans l’atmosphère: sa

concentrationestmodifiée,ellechanged’étatetdemilieu.Lecheminementqu’ellesuitestappelélavoied’impact. Ainsi, lesméthodes d’analyse d’impact reposent sur lamodélisation de ces voies d’impact enreliantlesdonnéesd’inventaireauxdommagesenvironnementauxpotentiels.

La figure suivante montre le lien entre les étapes 2 et 3 de l’ACV ainsi que la démarche générale del’analysed’impact.



Figure6:Démarchegénéraledel’analysed’impact[5]

Tellequel’illustrelafigureprécédente,l’évaluationdesimpactspeutsedécomposerentroisétapes:‐ laclassification‐ lacaractérisationintermédiaire‐ lacaractérisationdesdommages

Selon la norme ISO, le cadreméthodologique de l’EICV comporte trois étapes supplémentaires qui sontoptionnelles:

‐ lanormalisation‐ legroupement‐ lapondération

Cesdifférentesétapesmènentàdesrésultatsd’indicateurdecatégoriepermettantd’établirunprofilACV.

Figure7:Etapesdel’analysedel’impact[5]

a) LaclassificationDans un premier temps, on définit une liste de «catégories intermédiaires» associées aux types deproblèmesenvironnementaux retenus.Onclassifieensuite lesémissionsetextractionsde substancesau



sein de ces catégories d’impact (une émission pouvant contribuer à plusieurs catégories). La figure ci‐dessousestunexempledecatégoriesintermédiairesassociéesàdescatégoriesdedommages.

Figure8:Listenonexhaustivedecatégoriesintermédiairesetcatégoriesdedommages[2]

b) LacaractérisationintermédiaireCette étape permet de pondérer les émissions et extractions au sein de chaque catégorie intermédiaireauxquelles elles contribuent. On utilise pour cela des facteurs de caractérisation intermédiaires: ilsexpriment l’importance relative de l’émission (ou de l’extraction) de chaque substance dans le contextepropreàunecatégoried’impactenvironnemental.

Ainsi,enmultipliant lamasseémiseouextraiteparcesfacteursetenlasommantdanschaquecatégorieintermédiaire,onobtientunscored’impactintermédiaire:

€

SIi = ms ⋅ FIs,is∑

Equation1[2]

avec:‐ SIi :scored’impact intermédiairede lacatégorie iexpriméenkgéquivalentsd’unesubstance

deréférence(leplussouventramenéàuneémissionéquivalentedeCO2)‐ FIs,i:facteurdecaractérisationintermédiairedelasubstancesdanslacatégorieintermédiairei‐ ms:massedelasubstancesémise(ouextraite)



c) LacaractérisationdesdommagesCetteétaperevientàévaluerlacontributiondescatégoriesintermédiairessurlesimpactsfinauxtelsquelasantéhumaineouencorel’environnementnaturel.Pourcela,onquantifielesdommagesengendrés(scoredecaractérisationdedommages)delamêmefaçonqueprécédemment:

€

SDd = ms ⋅ FDs,di∑

Equation2[2]

avec:‐ SDid: score de caractérisation de dommages pour la catégorie d exprimé en kg équivalents

d’unesubstancederéférence(leplussouventramenéàuneémissionéquivalentedeCO2)‐ FDi,d:facteurdecaractérisationdedommagesreliantlacatégorieintermédiaireiàlacatégorie

dedommagesd‐ ms:massedelasubstancesémise(ouextraite)

Ainsi, le score des dommages sur la santé humaine peut s’exprimer comme la somme des dommagesgénérés par les polluants impactant la santé par quelque manière que ce soit: effets respiratoires,substancescancérigènes,etc.

B. IncertitudesLorsdel’étaped’évaluationd’impact,ilestnécessairedeprendreencomptelesincertitudes.Eneffet,lesdonnéesetlesmodèlesutiliséscommeélémentsdel’évaluationdesimpactssontentachésd’incertitudes,il est donc indispensable de les évaluer. Les logiciels ACV permettent également de réaliser ce type decalcul.Différentesapprochessontproposéesenfonctionsdeslogiciels,laplusrépandueétantl’analysedetypeMonte‐Carlo:elleconsisteàsuivrelapropagationdel’incertitudedesparamètresàtraverslescalculs[6].

C. Exempledeméthoded’analysed’impactDifférentesméthodesontétéélaboréeset intégréesaux logicielsACVafind’exploiterfacilement lestroisétapes explicitées précédemment. Lesméthodes se différencient par les catégories intermédiaires et dedommagesqu’ellesrecouvrent,parl’applicationounondesétapesfacultativesetenfinparlesaspectsprisen compte dans la détermination des facteurs de caractérisation. L’annexe 1 compare plusieurs de cesméthodes.

La méthode la plus couramment utilisée, et à laquelle nous nous intéressons, est la méthode IMPACT2002+.Nouspouvonsremarquerqu’ellesuitlaméthodologieexposéeprécédemment.Commeillustrésurla figure 8, elle associe les résultats d’inventaire à 14 catégories d’impact intermédiaires, elles‐mêmesaffectéesà4catégoriesdedommages.

Pourcetteméthode,lesfacteursdecaractérisationFIs,ietFDi,dsontmodélisésselondescaractéristiquesbien définies. Pour bien comprendre la détermination de ces facteurs, il est intéressant d’en détailler lecalculpourunecatégoriedonnée.

Par exemple, pour la catégorie intermédiaire «toxicité humaine», le facteur de caractérisationintermédiaireFIs,itientcomptedesélémentssuivants:

‐ ledevenirchimiquedelasubstanceincluantsontransportdansl’espaceetentrelesdifférentsmilieux: un facteurdedevenir Fm,n relie les émissionsd’unpolluantdansunmilieumàuneaugmentationdelamassedupolluantdansunmilieun.

‐ l’exposition humaineassociée à l’inhalation (inh) ou ingestion (ing): un facteur d’expositionXn,inh/ing représente la fraction équivalente du milieu n (air, eau, sol ou aliment) ingérée, defaçonjournalière,parl’ensembledelapopulation.



‐ le potentiel de risquesur la santé humaine: un facteur de potentiel de risque βinh/ing,m

représentelenombreprobabledecas(mortalité,maladiem)parkgdesubstanceingéréedanslapopulation.

‐ Lagravitédecesmaladies: lefacteurdegravitéDmexprimelasévéritédel’effetm(maladie,mortalité)surlasantéhumaine.Ilestexpriméenannéeéquivalentedevieperdueparcasdemaladie (DALY/cas, Disability Adjusted Life Years), unité développée par l’Organisation

MondialedelaSanté(OMS).

Ondéduitensuitedecesparamètres:• la fraction ingérée iF (intake Fraction, en kgingéré/kgémis): elle représente, pour un polluant

donné, la fraction de l’émission dans l’environnement qui est ingérée par la population. On

l’obtient en multipliant le facteur de devenir du polluant Fm,n par le facteur d’expositionXn,inh/ing.

• le facteur d’effet EF (en DALY/kgingéré): il représente le nombre d’années de vie perdue

équivalentparkgdesubstanceingéréeparlapopulation.IlestobtenuencombinantlefacteurdegravitéDmetlefacteurdepotentielderisqueβinh/ing,m.

Enfin, le facteur de caractérisation de dommages FDi,d (HDF dans notre cas pour la toxicité humaine,

HumanDommageFactor)estcalculédelafaçonsuivante:

€

HDF = iF ⋅DF = Fm,n ⋅ (Xn,inh ⋅ β inh,m ⋅Dm + Xn,ing ⋅ βing,m ⋅Dm ) Equation3[2]

Engénéral, lescalculsde facteurdecaractérisationsont transparents: seuls les facteursapparaissentaufinaldanslesbasesdedonnéesselonlaméthodechoisie.

Ainsi, pour la méthode IMPACT 2002+, le tableau ci‐dessous présente des exemples de scores dedommagespermettantdepasserdessubstancesderéférencedelacatégorieintermédiaireiauxscoresdedommagesdelacatégoried.

Catégorieintermédiaire Facteurdedommage Unité

Toxicitéhumaine(cancérigène) 1,45E‐06 [DALY/kgchloruredevinyle]

Toxicitéhumaine(noncancérigène) 1,45E‐06 [DALY/kgchloruredevinyle]

Destructiondelacouched'ozone 1,05E‐03 [DALY/kgCFC‐11]

Radiationsionisantes 2,10E‐10 [DALY/BqCarbone‐14]

Ecotoxicitéaquatique 5,02E‐05[PDF.m2.an/kgtriethylèneglycol]*PDF=fractiond’espècedisparue

Ecotoxicitéterrestre 7,91E‐03 [PDF.m2.an/kgtriethylèneglycol]

Changementclimatique 1 [kgCO2/kgCO2]

Extractiondeminerais 5,10E‐02 [MJ/kgFe]

Energienonrenouvelable 4,56E+01 [MJ/kgpétrolebrut]Table1:ExemplesdescorededommagespourquelquescatégoriesintermédiairesdelaméthodeIMPACT2002+[2]

LaméthodeIMPACT2002+seraabordéeplusendétailautraversd’unexempleconcretdanslapartie3.4Réalisationdel’ACV,àl’aidedulogicielSimaPro.

L’AnalyseduCycledeVie Unoutilnormalisé


1.3.6 InterprétationdesrésultatsL’interprétationdesrésultatspeutêtreréaliséesurplusieursplans:• Analysed’amélioration: il s’agitd’identifier lesétapesdu cyclede vie sur lesquelles il estnécessaire

d’intervenirenvuederéduirel’impactenvironnemental.• Etude d’incertitudes et sensibilité: l’objectif est de tester la robustesse des résultats (simulation

statistique, propagation d’erreur, etc.), d’avoir un regard critique sur les hypothèses de départ et

limitesdel’ACV.• Evaluation environnementale et socio‐économique: on compare les scores de caractérisation de

dommages pour conclure sur l’impact environnemental des divers scénarios. L’interprétation peut

égalementêtrelepointdedépartd’uneanalysecoût‐bénéficeenvued’évaluerlesimpactsentermefinanciers.

D’autrepart,l’interprétationfaitintervenirunevérificationdesdonnéesethypothèsesàchaqueétapedel’ACV. Cela permet, entre autres, de contrôler les fautes d’étourderie telles que l’oubli de processus ou

encore les erreurs d’unité. Il est possible également de contrôler la concordance des résultats obtenus.Nousverrons,parexemple,danslapartieapplicationqu’ilestpossibledecontrôlerfacilementl’inventairedubilanénergétiqueetdesémissionsdeCO2.

L’identificationdesprioritésd’actionsebasesurlesrésultatsd’inventaireetd’analysedel’impact(étapes2

et3del’ACV).L’objectifétantdediminuerlaconsommationdesressources,lademandeénergétiqueoulesémissions.Pourcefaire,ilestnécessairedeseconcentrersurlesétapesducycledeviequigénèrentleplusgrandimpact.Cetteétapereste,toutefois,relativementdélicatecarelledépendfortementdeshypothèses

et simplifications de base ainsi que du niveau de détail de l’analyse. De plus, il est primordial de restercomplètement objectif afin de ne pas négliger des contributions, à priori faibles, ce qui donnerait uneorientationplusoumoinsvoulueaubilanfinaldel’ACV.

1.4 UnoutilnormaliséA l’origine, les basesméthodologiques de l’ACV ont été posées par la SETAC (Société de Toxicologie et

Chimie de l’Environnement – 2.1 Les acteurs principaux). L’ACV est aujourd’hui définie par des normesinternationales ISOqui spécifient le cadre, lesprincipesgénéraux, lesexigencespour sa réalisation, ainsi

quelacommunicationrelativeàcesétudes.

Letableauci‐dessousdétaillelesprincipalescaractéristiquesdesnormesrelativesàl’ACV.

Norme Nom Sujet Année

ISO14040Gestion environnementaleAnalyseducycledevie

Principesetcadre 2006


Exigencesetlignesdirectrices 2006


Formatdedocumentation 2002

ISO14047ISO14049

Gestion environnementaleAnalyseducycledevie

Exemplesd’applicationd’ISO14041

2000

Table2:Contextenormatifdel’ACV

Depuis 2006, la norme ISO 14044 regroupe les normes ISO 14041, 14042 et 14043 qui étaientrespectivementdédiéesauxétapesd’inventaire,d’évaluationdel’impactetd’interprétation.

L’AnalyseduCycledeVie Leslimitesdel’ACV


1.5 Leslimitesdel’ACVBien que la réalisation d’uneACV soit régit par un ensemble de normes, cet outil possèdedes limites à

l’originedenombreusescontroverses.

1.5.1 LeslimitesméthodologiquesDeprimeabord,onpeutnoter,dès ladéfinitiondesdifférentesétapesde l’ACV,quecelle‐cidépenddes

choix initiaux.Eneffet, lesrésultatsobtenusaufinaldépendentfortementde lazonegéographiqueoùaétéréalisél’inventaire,deshypothèsesdebase,ainsiquedeladéfinitiondel’unitéfonctionnelle.Enfin,ladeuxièmelimite,liéeàlaméthodologie,estlerisqued’unemauvaiseinterprétationdel’ACVenparticulier

parlepublicextérieur.C’estpourquoi,ilestindispensabledebiendéfinirleshypothèsesprisesencompteainsiquel’objectifetlechampd’étude.

1.5.2 LeslimitesliéesauxdonnéesL’étapedel’inventairedesfluxposeunesérieuselimiteàlaréalisationd’uneACV.Denombreusesdonnéessontàcejour indisponiblespourdiversesraisons(difficilementexploitables,confidentielles,mesuresnoneffectuées, manque d’incertitudes sur les données). Cela implique le recours à un certain nombre

d‘hypothèses,desimplificationsetd’incertitudes.

1.5.3 L’accessibilitédel’ACVRéaliseruneACVrequiertungrandnombrededonnéesetderessources.Celanécessiteàlafoisd’yavoir

accès,sachantquelesbasesdedonnéeslespluscomplètessontpayantes,etdesavoirlesexploiter.L’ACVrestedoncunoutilcomplexeetcoûteux.

1.6 Lesavantagesdel’ACVL’ACV présente de nombreux avantages tels que la notion de cycle de vie, l’évaluation quantitative desimpactsouencoreungainfinancieretmarketingpourlesentreprises.

1.6.1 «Duberceauàlatombe»La notion de cycle de vie, dite également «du berceau à la tombe», est propre à l’ACV. En effet, ellepermet de prendre en compte les transferts de pollution (figure 1) contrairement à d’autresméthodes

d’analysetelsquel’étuded’impactouleSystèmedeManagementEnvironnemental.L’ACVest,finalement,un outil très utile dans la recherche d’amélioration d’un procédé par sa prise en compte de toutes lesétapesducycledevie.

1.6.2 LaquantificationdesimpactsMalgrélesdifficultésd’accèsauxdonnéesexposéesprécédemment,laméthodeACVpermetdequantifierles impacts potentiels vis‐à‐vis de l’environnement grâce à des facteurs d’impacts. Ainsi, ces facteurs

peuvent être utilisés afin de fixer des objectifs de qualité environnementale, comme par exemple, lacontributionàl’effetdeserred’unevoiture.

1.6.3 L’intérêtpourlesentreprisesUnepartcroissantedeconsommateursprendencomptelecritèredel’impactsurl’environnementavantdefairedesachats.Sedémarquerdesesconcurrentspardesslogansprônantl’écologiepeuts’avérerêtre

unoutilmarketingimportant.L’ACVapparaîtalorscommeunoutiladéquatepourmesureretattesterdel’améliorationdesoncycledeproductionoudelafacilitédetraitementdesesdéchets.D’ailleurs,certainesONGclassentlesentreprisesenfonctiondel’impactdeleursproduitssurl’environnement[7].

L’AnalyseduCycledeVie Lesavantagesdel’ACV


Les entreprises sont de plus en plus responsabilisées sur leurs produits et leursmoyens de production.

Ainsi, cequiétaitauparavantà lachargede la société tendàêtredéportésur lesentreprises.Elles sontdésormais responsables de l’élimination de leurs déchets ce qui engendre des coûts importants. La loiautorise les clients à ramener les objets qu’ils ont acquis dans le magasin d’achat. Il peut donc être

financièrementintéressantdemesurerleséconomiespossiblesàl’aidedel’ACV.

Enfin,dessystèmesdetaxeoudebonus‐malusencouragentexplicitement lesentreprisesàréduire leursimpactsenvironnementaux.Atitred’exemple,lataxecarbonereprésente,enFrance,unepénalitépourlesentreprises très polluantes, d’où l’intérêt d’utiliser l’ACV pour réduire cette taxation [8]. Il paraîtintéressantde remarquerque la taxed’éco‐participationqui s’applique sur lesproduitsélectroniquesenFrance ne prend comme critères de calcul que le type et le poids des produits. Les consommateurs nepeuvent donc pas savoir en regardant le montant de la taxe sur différents produits lequel à le moins

d’impactsurl’environnement[9].

L’AnalyseduCycledeVie Lesacteursprincipaux


2 Etatdel’artdel’ACV

2.1 LesacteursprincipauxLesprincipauxacteursdansledomainedel’ACVsont:

o LeCIRAIG (Centre Interuniversitaire deRéférence sur l’Analyse, l’Interprétation et laGestion ducycle de vie des produits, procédés et services) : Fondé en 2001 à l’initiative de l’EcolePolytechnique deMontréal et HECMontréal, le CIRAIG collabore avec de nombreux centres derechercheàtraverslemondeetparticipeactivementàlarechercheetaudéveloppementd’outilspourlesecteurindustrielsetlesgouvernements.[10]

o LePNUE(ProgrammedesNationsUniespourl’Environnement):Créeen1972,lePNUEestlaplushaute autorité environnementale au sein du système des Nations Unies. Il joue le rôle decatalyseur, de défenseur, d’instructeur et de facilitateur pour promouvoir le développementdurabledel’environnementmondial.[11]

o La SETAC (Société de Toxicologie et Chimie Environnementales): Cette organisation nongouvernementale, fondée en 1979, regroupe plus de 5000 adhérents professionnels dans diversdomaines. Son rôle est de favoriser les échanges entre les structures impliquées dansl’enseignement, la recherche et développement dans le but d’analyser et de résoudre lesproblèmesenvironnementaux.[12]

Cesorganismesconstituentdesréférencesnationalesetinternationalesenmatièred’ACV.Toustroissont

les fondateurs d’un partenariat international sur le cycle de vie, connu sous l’acronyme LCI (Life CycleInitiative ‐ Initiativesur leCycledeVie)quiapourmissiondedévelopperetdiffuserdesoutilspratiquespermettantd’évaluerlessolutions,lesrisques,avantagesetinconvénientsassociésauxproduitsetservices

toutaulongdeleurvie.[13]

2.2 Basededonnéesd’inventaire

2.2.1 ContexteLesfluxélémentairesentrantsetsortantsdéfinisen1.3.4Analysedel’inventaireducycledevie(ICV)sont

regroupésauseindebasesdedonnéesdisponiblesdanslalittérature.Eneffet,unefoisquantifiéslesfluxdoivent être traduits en nombre afin d’être comparés facilement et d’être exploitables sous formeinformatique.

Les différentes bases de données existantes ont été enregistrées au sein d’un répertoire accessible sur

InternetetrégulièrementmisàjourparlePNUE[14].Ondistinguelesbasesdedonnéesgénéralistesetlesbasesdedonnéesspécifiquesrelativesàunsecteurparticulier.

LamajoritédesbasesdedonnéesontétéélaboréesenEuropedans lesannées1980.En1994, laSuisse,parl’intermédiairedel’EcolePolytechniqueFédéraledeZurich,ajouéunrôlemoteurdansl’harmonisation

decesbasesendéveloppantunebasededonnéepuissanteetcomplètesurdiverssystèmesénergétiquestelsquelesproduitspétroliers, legaznaturel, lecharbon, lebois, l’énergienucléaireouphotovoltaïque…Ces données ont été complétées au travers d’un projet réunissant différents instituts des Ecoles

Polytechniques Fédérales suisses donnant naissance, en 2000, à une base de données centralisée, etcomplèteappelée Ecoinvent. Elle constitue à l’heure actuelle la base de donnée la plus utilisée dans lemondepourlaréalisationd’ACV.C’estpourquoijevaism’attacheràdétaillersonprincipefonctionnement.

Parmilessourcesd’inventaireslespluscourammentutilisées,nouspouvonségalementretenirlesbasesde

donnéesBUWALetESU.

L’AnalyseduCycledeVie Intérêtd’unlogiciel


2.2.2 Ecoinvent

LecorpsduprojetEcoinventcontientplusde4000donnéesdeproduits,servicesetprocessvalablespourdesétudesdecasd’ACVenSuisseetEuropedel’ouest[15].

Labanquededonnéesd’Ecoinventsedéclineentroiscatégoriesd’information:• Lesdonnéesdeprocess:Ellesregroupentl’inventairedesfluxentrantsetsortantspourunprocess

donné.• Lefluxélémentairededonnées:Ilcorrespondauxémissionsassociéesàchaquetypedeflux.• Les données d’évaluation d’impact: Elles présentent les facteurs de pondération associés aux

diversesémissionsrecensésprécédemment.

Les données étant protégées par des droits d’auteurs, il est impossible de reproduire tout élémentprovenantde labasededonnée.Toutefois,unexemplede cesdonnéespeutêtre consultédans le livre«Analyseducycledevie–Comprendreetréaliserunécobilan»,page237.

a) Lesdonnéesdeprocessetlesfluxélémentairesdedonnées

Le calcul des facteurs d’émissions et extractions associés à un processus donné repose sur un calculmatriciel:

o Un premier vecteur (vecteur de production p) est établi sur la base de l’inventaire des flux de

référence: il contient pour une substance extraite sa masse, l’électricité utilisée pour sonextraction/transformationetlamassedesubstancerecyclée.

o Une matrice d’émission et d’extraction E regroupe ensuite l‘énergie dépensée, la masse des

différentspolluantsémisdansl’airetdansl’eauparkgdecettemêmesubstance.o L’inventaire des émissions/extractions représente le produit matriciel de la matrice

d’émission/extraction par le vecteur production p. On obtient alors le vecteur inventaire des

émissionsetextractionsb:

€

b = E ⋅ pEquation4[2]

Cetteapproche,utiliséedanslabasededonnéesEcoinvent,estgénéraliséeauxautresprocessusunitaires.

b) Lesdonnéesd’évaluationd’impactLes valeurs sont données pour plusieurs méthodes d’évaluation d’impact telles que IMPACT 2002+,Ecoindicateur99ouencoreEcofacteurs97(1.3.5.CExempledeméthoded’analysed’impact).

2.3 Intérêtd’unlogicielLerecoursàunlogicielenACVapourintérêtungaindetempsenévitantlesopérationsàrépétitionainsi

qued’éventuelleserreursdecalcul.Eneffet,larépétitiondestâchesetlaquantitédedonnéesutiliséesontles principales raisons de la mise en place de logiciels ACV depuis les années 1980. Ainsi, ces outilsinformatiquespermettentd’automatiserdenombreusestâchesàsavoir:

‐ Lasaisiededonnéesenadéquationavecuneétuded’ACVdonnée:fluxdematière,fluxd’énergiedesprocédés…

‐ Lamiseenrelationdecesdonnéesavecdesbasesdedonnéesgénérales

‐ La réalisation de calculs nécessaires dans une ACV: inventaire, évaluation des impacts, calculd’incertitude…

L’AnalyseduCycledeVie Marchéactueldeslogicielsd’ACV


2.4 Marchéactueldeslogicielsd’ACV

2.4.1 ContexteLes premiers logiciels d’ACV datent des années 1980. L’importance croissante des études d’ACV dans lemonde industriel a entraîné une dynamique de conception de logiciels jusqu’à en compter unecinquantaine dans les années 2000. La plupart des logiciels fonctionnent à partir d’interface permettant

d’accéder intuitivement aux bases de données spécifiques au secteur considéré. La plupart des logicielscommercialiséssontgénéralementaccessiblesviauneversiondedémonstration.

Selon une étude menée par Öbu (association suisse pour l’intégration de l’écologie dans la gestiond’entreprise),ilexistaiten2004prèsde80logicielsd’ACVrecensésenEurope,auxEtats‐Unis,enAustralie

etauJapon[16].L’étudeaétéréaliséedefaçondétailléesur28deceslogiciels.

2.4.2 FournisseursLeslogicielsd’ACVontétéréaliséspartroiscatégoriesd’organismes:

‐ lesinstitutsderechercheetuniversitaires‐ lesconsultantsenenvironnement‐ lesindustriels

Dansunpremiertemps,chaquepartieconcevaitunlogicielpourrépondreàsonproprebesoinspécifique.

Puis, faceaumarchégrandissantde l’ACV,les logiciels furentdeplusenplusdéveloppésdansunbutdecommercialisation.

2.4.3 CoûtdeslicencesLesgammesdeprixsonttrèsvariablesselonleslogiciels.Viainternetilestpossibledetrouverdeslogicielsd’ACV gratuits. Toutefois, plus de la moitié des logiciels sont payants. Le prix varie en général selon lapuissancedelabasededonnées,etdesfonctionnalitésdisponibles.

2.4.4 RépartitiondumarchéLesdonnéeslesplusrécentessurlarépartitiondumarchépourleslogicielsd’ACVdatentde2005[16].Acejour,ilestprobablequelestendancessoientlégèrementdifférentes.

o Logicielspayants:

Lafigureci‐dessousprésentelarépartitiondumarchépourdifférentesmarquesdelogicielspayants.

Figure9:Répartitiondumarchépourleslogicielspayants[16]

L’AnalyseduCycledeVie Marchéactueldeslogicielsd’ACV


En termede licences vendues, quatre logiciels dominent lemarchéde l’ACV et représentent plus de la

moitiédesventesdelicences:• SimaPro(celogicielincluslabasededonnéeEcoinventdétailléeprécédemment)• NIRE‐LCA

• LCAIT• Umberto

o Logicielsgratuits:Letableauci‐dessousreprésentelarépartitiondumarchéconcernantleslogicielsgratuits.

Nomdulogiciel Nombredeprogrammes

EIO‐LCA 150000

TRACI >7000

GEMIS 5000

CEDA 500

CMLCA 200

WWWLCAW(WorldWideLCAWorkshop) 160

EMIS,LEGEP 50

EIME,EPS2000,GABI,NIRE‐LCA,REGIS,SIMBOX quelquesunsTable3:Répartitiondumarchépourleslogicielsgratuits[16]

D’aprèscetableau,nousretiendronsquelelogicielEIO‐LCAdominenettementlemarché.

2.4.5 DescriptiondequelqueslogicielsLeslogicielsd’ACVpeuventêtreregroupésselonquatrecatégories:

• Les logiciels d’ACV généralistes: ils permettent de réaliser l’ACV d’un produit tel qu’il est décritdanslanormeISO14040.Ilssontutilisablespourtouttypedeproduits,procédésouactivités.

• Les logiciels d’ACV spécialisés : ils permettent de travailler sur un champ d’étude spécifique etintègrent une base de données associée comme par exemple le bâtiment, les transports, les

énergies...• Lesbasesdedonnéesgénéralistesouspécialisées• Les«utilitaires»: ilssontconstituésuniquementdebasededonnéesetnepermettentdoncpas

deréaliseruneACVcomplète.Ilsserventseulementencasdeconsultationdedonnées.

Letableausuivantprésenteunebrèvedescriptiondesfonctionnalitésde logicielsplusrécents,maisdontonneconnaîtpaslapartdemarchéactuelle.

Nom Concepteur(pays) Siteweb Prixindicatif Type

SimaPro Consultants(Pays‐Bas) [17] 9600€ généraliste

GaBiInstitut National desRessources pourl'Environnement(Japon)

[18] ‐ généraliste

Quantis

Start‐up liée à l’EPFL(Ecole Polytechnique

Fédérale de Lausanne)(Suisse)

[19] ‐généralisteéconomique

L’AnalyseduCycledeVie Perspectivesdel’ACV


UmbertoInstitut d’Informatiquepour l’Environnement(Allemagne)

[20] 10000€ généraliste

TEAM SociétéEcobilan(France) [21] 3000€ généraliste

OpenLCA Ingénieurs(Allemagne) [22] Gratuitcalculateur

ACVTable4:Principauxlogicielsd’ACV

Remarque: Nous n’avons pas pu utiliser de logiciels gratuits pour diverses raisons(manque defonctionnalités pour l’application souhaitée, problème d’installation, incompatibilité). D’autre part, il

s’avèreintéressantdetravaillersurlaversiond’évaluationdulogicielSimaPromalgrélesrestrictionsqu’elleimpose.Eneffet,SimaProresteaujourd’huiencorelelogicielleplusutilisépourl’ACV.

2.5 Perspectivesdel’ACVPour conclure cette seconde partie, nous pouvons effectuer un bilan général sur le stade dedéveloppementactueldesétapesdel’ACV.

a. Ladéfinitiondesobjectifsetdusystèmeestbiendéfinieetencadréeparlanorme.Lepraticienala

responsabilitédusuiviàlalettredelanorme.Deplus,ildoitdéfinirsonsystèmed’étude.

b. L’inventaire des données nécessite à ce jour des améliorations notamment au niveau de la

disponibilitéetdelafiabilitédesdonnées.

c. L’analyse de l’impact a connu ces dernières années un progrès important. Les outils declassification et de caractérisation favorisent un cadre d’analyse clair. Les facteurs decaractérisation tiennent de plus en plus compte du devenir des polluants en plus de leur effet.

Toutefois, cetteétapeestencoreàaffinerenparticulier sur l’évaluation finaledesdommagesetdesimpacts.Eneffet,ledeveniretlatoxicitéd’unesubstanceestconditionnéparlelieuoùellesetrouve:uneémissiondansungrandlacparexemplen’apaslemêmeimpactquedansunepetite

rivière. Il est donc nécessaire de s’orienter vers une analyse d’impact appropriée aux conditionsd’émissions. D’autre part, un modèle à échelle mondiale est en cours de développement(IMPACTWorld)[2]. L’intérêt est d’estimer le devenir, l’exposition et les dommages au niveau

mondial. Enfin, les méthodes à échelle régionale sont de plus en plus précises, ce qui permetd’augmenterlarésolutiondel’analysepourcertainesrégionsetpopulations.

d. Les dernières études d’ACV tiennent rarement compte d’une analyse d’incertitude lors del’interprétationdesdonnées. Cetteétape constitueunepriorité afindepouvoir évaluer lamarged’erreurpotentielleassociéeàuneétudedonnée.

Enfin,unenouvellenormeISO14046estactuellementenphased’étudeenvuedecompléterlesnormes

existantes sur l’ACV. Ce nouveau rapport a pour objectif d’évaluer l’empreinte eau des produits etprocessussurlabasedel’analyseducycledevie[23].

L’AnalyseduCycledeVie Contextedel’étude


3 Etudedecas:leslampesélectriques

3.1 Contextedel’étudeNousallonsàprésentdécrireétapeparétapequelscritèresentrentenjeulorsdelaréalisationd’uneACVappliquée à un cas pratique. Pour cela, nous allons comparer deux technologies de lampes: les lampes

basseconsommationdetypefluocompacteetlesampoulesàincandescence.

A l’heure où les fabricants tentent de s’orienter vers des technologies de plus en plus écologiques. Leslampes basse consommation et les LEDs tentent de s’imposer sur le marché des particuliers face aux

lampes à incandescence. L’ACV apparaît ici comme l’outil adapté pour faire valoir l’une ou l’autre destechnologies.Leproblèmeseposedoncdedéfinirlesbonscritèresd’évaluationetleshypothèsesdebaseafindecomparerleurimpactécologique.

3.2 RappeldestechnologiesAfindebiencomprendreleshypothèsesetlescaractéristiquesutiliséestoutaulongdececaspratique,il

est nécessaire de rappeler quelques notions sur la technologie des lampes électriques. De plus, afin deréaliser soit même une ACV, une bonne connaissance des différents matériaux constitutifs du systèmeétudiéainsiquelesdifférentesétapesdesoncycledevieestindispensable.

3.2.1 Lesdifférentestechnologies

a) L’ampouleàincandescence

Figure10:Compositiond’uneampouleàincandescence

Enveloppéedansuneampouleenverresousvide,unfilamentdetungstèneestportéàincandescenceparlepassaged’uncourantélectrique.Cefilamentchauffeproduisantainsidelalumière.Ellescontiennentungazinerte(azote,argonoukrypton)etleurduréedevieestd’environ1000heures.

Inventée en 1878, la lampe à incandescence tend aujourd’hui à être remplacée car trop gourmande en

énergie. En effet, le principal inconvénient est leur forte dissipation thermique impliquant un faiblerendementlumineux[24].

b) LalampefluorescentecompacteLalampefluocompacteestconstituéed’untubefluorescentdanslequelunedéchargeélectriqueprovoque

lacollisiond’électronsavecdesionsdevapeurdemercure.Cecientraineunrayonnementultravioletpar

L’AnalyseduCycledeVie Rappeldestechnologies


excitation des atomes de mercure. Le matériau fluorescent, dont est recouvert l’intérieur des tubes,

transformecerayonnementenrayonnementvisible.

Moins énergivore que la lampe à incandescence, la lampe fluocompacte constitue aujourd’hui unealternative parmi les lampes basse consommation. Elle possède, en outre, une durée de vie nettementsupérieureauxlampesàincandescences(8000henmoyenne)[24].

Uneliste,nonexhaustive,desmatériauxconstitutifsd’unelampefluocompacteestindiquéedanslafigure

ci‐dessous.

Composante MatériauParoi:verre

Tube:1Revêtementinterne:phosphoreMercureGazde

remplissage:2 ArgonFilament:Tungstène

Electrodes:3Tige:verre

Ballast:4 ComposantsélectroniquesBranchesdeconnexion:cuivreSoudures:plombBase:plastique(PVC)

Culot:5‐6‐7

Gainemétallique:ferblancFigure11:Compositiond’unelampefluocompacte[24]

Commeonpeutleconstater,latechnologiedeslampesfluocompactesestpluscomplexequeleslampesà

incandescence.Eneffet,ellesnécessitentl’emploidedeuxdispositifs:‐ un«starter»pourl’allumage‐ un «ballast» pour la limitation du courant de l’arc après l’allumage (en général une inductance

placéeensérieavecl’arc)

L’AnalyseduCycledeVie EtudesexistantesetcontroversedesACV


c) LalampeàLED

LeslampesàLEDreposentsurlatechnologiedeladiodeélectroluminescente.Leprincipeestl’émissiondelumière par un semi‐conducteur au passage d’un courant électrique. L’avantage de ces lampes est leurfaibleconsommationd’énergie.Ilenrésulteunefaibletempératuredefonctionnementquiluiautoriseune

longueduréedevie.

3.2.2 Lecycledevied’unelampeL’impactdeslampessedéclineselontroispointsquenousallonsexpliciterci‐après:

Figure12:Cycledevied’unelampe

Impactdelaproduction:Laphasedeproductionenglobeàlafoisl’extractiondesmatièrespremièresnécessairesenpassant

parl’étapedefabricationetd’assemblagedespièces,puisl’acheminementduproduitfinijusqu’aulieudevente.Chacunedecesétapesengendredesdépensesénergétiques,desrejetsdedéchetsquientrentencomptedansl’impactéconomiqueetenvironnementaldeslampes.

Impactdel’utilisation:Engénéral,c’estsurtout l’utilisation,etplusprécisément, laconsommationquientreen lignedemirelorsquel’onvientàcomparerdifférentestechnologiesdelampes.Ainsilesfabricantsutilisent

cetaspectpourmettreenavant lafaibleconsommationdes lampesbassesconsommation(3à5foisplusfaible)faceauxampoulesàincandescence.

Impactdeslampesenfindevie:Cetimpactdésignelafindevied’unelampequin’estplusfonctionnelle.Leprincipalpointcritique

est le mercure: ce métal lourd et polluant présent dans les lampes soulève entre autres desquestionsderisquessanitaires.Lesétudesmettentenavanttroissolutionspotentielles:

‐ L’incinération: cette solution risque d’engendrer des émissions de CO2 et de mercuredirectementdansl’atmosphère.

‐ L’enfouissement:possiblerisqued’unecontaminationdessolsparlemercure.‐ Le recyclage: cette option est la moins polluante mais nécessite un savoir faire et des

moyensimportants.

3.3 EtudesexistantesetcontroversedesACV

3.3.1 BilanDes ACV sur les trois types de lampes définis précédemment ont déjà été réalisées afin de pouvoircomparer leurs bilans respectifs. Toutefois, cesACV, réalisées par des organismes et des pays différents

n’aboutissentpasauxmêmesinterprétations.Celas’expliqueàlafoisparlescaractéristiquesdedéfinitiondel’ACVpropreàchaquepaysmaiségalementàlaméthodologieemployée.Eneffet,cettedernièrelaisseunemargedemanœuvrequantauxchoixdescritèresenvironnementauxprisencomptedans lescalculs

d’ACV. Enfin, notons que les ACV réalisées comparent généralement les lampes incandescentes etfluocompactes.Peud’étudesontétéréaliséessurleslampesàLED.

Lesdifférentesétudesdéjàréaliséessontrecenséesdansletableauci‐dessous.

Producion Uilisaion Findevie



Nomdel’étude Date Auteur Produitscomparés Rapport«Life Cycle Analysesof integral compactfluorescent versusincandescentlamps»

1991

Gydesen&Maimann(ChercheursàUniversitéduDanemark)

Lampesincandescentesetfluocompactes

[25]

«Analyseducycledevie comparatived’ampoulesélectriques»

2008 CIRAIGLampes

incandescentesetfluocompactes

[26]

«Life CycleAssessment ofIlluminants»

2009OSRAM‐Fabriquantde

lampes

Lampesincandescentes,fluocompacteset

LEDs

[27]

«Life CycleAssesment of Ultra‐EfficientLamps»

2009DEFRA–DepartmentforEnvironmentFood

andRuralAffairs

Lampesincandescentesetfluocompactes

[28]

Table5:Listedesétudesexistantessurleslampesélectriques

Ilexisted’autresétudesconcernantlesampoulesélectriques,maisn’ayantpasétéréaliséesurlecyclede

viecompletdessystèmesellesn’apparaissentpasdanscerapport.

Dansunpremier temps, nous allons étudier endétail l’étuded’ACV réaliséepar leCIRAIG.Complèteentoutpoint,ellepermetdebienassimiler lesnotionsthéoriquesabordéeslorsdelapremièrepartiedecerapport.Dansundeuxième temps, il est intéressantdecomparer leshypothèses, laméthodologieet les

résultatsdechacuned’entreellesafindecomprendrelespointsdedivergences.

3.3.2 EtudeduCIRAIG• Définitiondesobjectifsetduchampd’étude:

La fonction étudiée pour cette étude est la suivante: «éclairer c’est‐à‐dire fournir entre 500 et900Lmpendantunepériodedonnée(10000H)».Pourcela,lesystèmederéférenceétaitconstituéde:

Système1:1lampefluocompactex13Wou15W(duréedevie10000H) Système2:10lampesàincandescencex60W(duréedevie1000H)

L’objectifdecetteétudeétaitd’établirleprofilenvironnementaldescesdeuxampoulesentenantcompte

del’émissiondechaleurgénéréeparleslampes.Ainsi,deuxscénariossontmisenopposition,àsavoiruneétude classique des deux types ampoules (scénario 1), et une étude permettant d’identifier les «pointschauds».

L’étudeprendencomptequatreétapesquiconstituentlesfrontièresdusystème:laphasedeproduction,

ladistribution,l’utilisationetlafindeviedeslampes.

L’auteur de l’étude précise que les données primaires (liste des matériaux, étapes de fabrication et dedistribution)proviennentd’industrielsquébécois.Quantauxdonnées secondaires, elles sont issuesde labanquededonnéesEcoinventpuisontétéadaptéesaucontexteénergétiquenordaméricain.

o Analysedel’inventaire:

L’inventaire des données a permis de quantifier les flux pour chaque étape du cycle de vie des deuxampoules.



Figure13:Résultatsdel’analysed’inventaire

L’inventaireducycledeviemetenévidencelesfaitssuivants:• l’utilisation d’une lampe fluocompacte plutôt que dix lampes incandescences entraine une

diminutionde485%delamassetotaledematériauxconsommés• la production d’une ampoule fluocompacte entraine une consommation d’énergie de 64%

supérieureàcelledelaproductiondedixampoulesàincandescence.

o Evaluationdesimpacts:Le graphique ci‐dessous présente les résultats d’indicateur de dommage et leurs incertitudes associéespourlescénariodebase.



Figure14:Indicateursdedommage[26]

L’étudemontrel’importantecontributiondelaphase«utilisation»àchaquecatégoriededommagepourlesdeuxtypesd’ampoules.

o Interprétationdesrésultats:

L’interprétation des résultats indique une évaluation des incertitudes, le bilan des limites de l’ACV et lacomparaisondesdeuxscénarios.

3.3.3 EtudecomparativeLetableausuivantrésumelesprincipauxparamètresetconclusionsdesétudesrépertoriées.

Gydesen&Maimann CIRAIG OSRAM DEFRAFonction Eclairer Eclairer Eclairer EclairerUnité

fonctionnelle Fournirentre500et900Lm Fournirentre345

et420LmFournirau

moins100Lm

Fluxderéférence

1lampeincandescente

60W1lampe

fluocompacte15W

10lampesincandescentes60W

1lampefluocompacte13Wou15W

25lampesincandescentes

40W2,5lampes

fluocompactes8W

1lampeàLED8W

1lampeincandescente

100W1lampes

fluocompacte23W

Etapesducycledevieconsidéré

Production↓

Utilisation↓

Findevie

Production↓

Distribution↓

Utilisation↓

Production↓

Assemblage↓

Distribution↓

Production↓

Assemblage↓

Distribution↓



Findevie Utilisation↓

Findevie

Utilisation↓

Findevie

Hypothèses ‐

‐Fabricationdes2typesd’ampoulesenChine‐Enfouissementdesampoulesenfindevie(émissiontotaledumercurecontenudanslesfluocompactesdansl’air)

‐

‐Tauxderecyclagedeslampesusagées:20%‐Transport:bateau/train

Provenancede

l’électricité(production)

‐Electricité,gaznaturel,huile

decombustion‐

Combustionfossile(charbon,gaznaturel)

Sourcesdedonnées

1979 Industriels et base dedonnéeEcoinvent

Base de donnéeEcoinvent

Méthoded’analysed’impact

‐ Impact2002+

Table6:ParamètresdesACVexistantes

Lesprincipalesconclusionspourchaqueétudesontlessuivantes:• Gydesen&Maimann:

‐ Lalampeflucompacteconsomme5foismoinsd’électricitéquelalampeincandescente‐ Lebilanfinalestfavorableauxlampesfluocompactesquitendentàrejeter3foismoinsde

mercurequeleslampesincandescentesetégalementmoinsdegazàeffetdeserre.• CIRAIG:

‐ L’étaped’utilisationdominelecycledeviedesdeuxtypesd’ampoules,suiviedel’étapedeproduction.Ladistributionetlafindevies’avèrentnégligeablesdanslesdeuxcas.

‐ Leslampesàincandescencerestenttoutefoisunesolutionavantageusel’hiverenraisondeleurdégagementdechaleur.

‐ Dans lecontextequébécois, leremplacementdes lampesà incandescencenesemblepasêtreunesolutionadaptée.

‐ Améliorations possibles: utilisation de ballast modulaires réutilisables, récupération etrecyclage des ampoules en fin de vie, amélioration de la production et de la fin de vieconcernantl’électroniqueetlemercureutilisé.

• OSRAM:‐ L’énergienécessairepourproduire25 lampes incandescentesest1,5foisplus importante

quepourproduire2,5lampesfluocompactesou1LED.‐ LesLEDsetleslampesfluocompactespermettentuneéconomied’énergiede80%faceaux

lampesincandescentes.‐ Laproductiondeslampesrequiertmoinsde2%del’énergiedépenséesurlecycledevie.‐ Les LEDs sont parmi les lampes les plus respectueuses de l’environnement et sont

compétitivesparrapportauxlampesfluocompactes.• DEFRA:

‐ Cette étude met en évidence un impact environnemental plus faible pour les lampesfluocompactesparrapportauxlampesincandescente.

‐ Les lampes à LEDs ont une marge de progrès importante et constituent l’avenir del’éclairage.

L’AnalyseduCycledeVie Réalisationdel’ACVàl’aidedulogicielSimaPro


3.3.4 Objetdelacontroversea) Contexte

A l’heureactuelle, ilestdifficiledeprévoir lesévolutionsdumarchéde l’éclairage.Eneffet,aucoursdes

prochaines années, les exigences en matière de consommation d’énergie des lampes et des luminairesdeviendrontdeplusenplusstrictes.Cettesituationimposedemettrefinàl’utilisationdestechnologieslesmoinsefficaces.Ainsi, laCommissionEuropéenneplanifie ladisparitiondes lampesà incandescenced’ici

2012.Cettemesureouvrelemarchéauxtechnologiesbasseconsommation.C’estainsiques’articuleunecontroverse mêlant la sphère scientifique, politique et les médias sur plusieurs points tel que la santé,l’impactduremplacementdeslampes,lacollectedeslampesusagéesouencoreleséconomiesd’énergie.

b) Autourdeslampesbasseconsommation

Leslampesbasseconsommationsoulèventdenombreusespolémiquessurdiverspoints:o Lesrisquessanitaires: lesondesélectromagnétiques, lemercureet lesrayonnementsultraviolets

générésparceslampessontunsujetdediscorde.

o Leséconomiesd’énergie:leslampesbasseconsommationsontpourlaplupartfabriquéesenChineetrequièrentdavantagedematièrespremièresqueleslampesàincandescence.

o La pollution environnementale: les lampes basse consommation de par leur contenance en

mercureposentégalementunréelproblèmeenvironnementalconcernantleurfindevie.

c) AutourdeslampesàLED

Depuisdécembre2010,lesLEDsetrouventégalementaucentred’unepolémiquesuiteàunepublicationdel’ANSES(AgenceNationaledeSécuritéSanitairedel'alimentation,del'Environnementetdutravail)surlesenjeuxsanitairesliésauxLED[29].

Ainsi,deuxprincipauxrisquessontmisenavantliésàlamauvaiseutilisationdesLED:

o Les effets photochimiques de la lumière bleue: une surdose de lumière émettant dans le bleuentraine un stress oxydatif cellulaire pour la rétine notamment chez les enfants, les personnessensiblesàlalumièreetlesprofessionnelssoumisàdeséclairagesdeforteluminosité.

o L’éblouissement:L’ANSESmetenévidencelaforteluminanceproduiteparcertainesLEDnuesquipeutrendrecesdernièrestrèséblouissantesdanslecasd’unemauvaiseutilisation.

3.4 Réalisationdel’ACVàl’aidedulogicielSimaProNous allons à présent étudier les résultats obtenuspar la versiondedémonstrationdu logiciel SimaPro.

L’ACVréaliséegrâceaulogicielestsimplifiéecarellesebasesurdesdonnéesdecompositionsincomplètes.En effet, ces informations sont difficiles à obtenir au près des fabricants. D’autre part, la version dedémonstrationdeSimaProesttrèslimitée.Cettepartieestdoncréaliséeàtitreillustratifafind’étayerpar

unexempleconcretlestermesdéfinisprécédemmentainsiquelefonctionnementglobaldulogiciel.

3.4.1 Définitiondesobjectifsetduchampd’étudeL’étudeportesurlacomparaisonentrelesdeuxtechnologiesévoquéesprécédemmentàsavoirleslampes

àincandescenceetleslampesfluocompactesbasseconsommation.

Lechampd’étudeestdétaillédanslesdeuxtableauxci‐dessous.



Fonctionprincipaleunitéfonctionnelle

Fluxderéférence Processusélémentaires

Scénario1Ampoulesà

incandescence

Eclairer600lumenspendant

6000heures

6ampoulesde60W60W.6000h/UF=360kWh/UF

Scénario2Ampoules

fluorescentes

Eclairer600lumenspendant

6000heures

1ampoulede11W11W.6000h/UF=66kWh/UF

Etape de production(extraction + fabrication):quantité et type dematériauxutilisés

Etape d’utilisation:quantité de Lumen parWatt

FindevieTable7:Définitionduchampd’étude

Leshypothèsesréaliséesdanslecadredecetteétudesontlessuivantes:

Fabrication EnergieScénario1Ampoulesà

incandescence

Scénario2Ampoules

fluorescentes

i. FabricationdeslampesenFranceii. Transportdeslampesparcamioniii. DistributionenFrance

Electricité:Mixdeproductioneuropéen

Table8:Hypothèsesdebase

3.4.2 Analysedel’inventaireCommenousl’avonsdéfinidanslapartie1.3.4Analysedel’inventaireducycledevie,l’ICVconsisteàfaire

le bilan des différents flux dematières, d’énergie et de polluants entrants et sortants du système. Lesrésultatsserontaffichéssousformegraphique,commec’estgénéralementlecaslorsd’uneACV.

A. MatériauxetbilandemasseEtant donnée que nous ne disposons pas des données exactes, nous simplifions au maximum la

compositiondesampouleseneffectuantlaconsidérationsuivante:o ampouleàincandescence:15gdecuivre,20gdeverre,20gd’emballagepapiero ampoule fluocompacte: 60g de ballast (composants électroniques), 100g de verre, 40g

d’emballagepapier

B. Calcul«àlamain»Afindebiencernerladémarcheducalculdel’inventaire,nousallonsdansunpremiertempseffectueruncalcul«àlamain»pourlebilanénergétiquepuislebilanCO2desdeuxampoulesétudiées.

Letableauci‐dessous,tirédelabasededonnéesEcoinvent,donnel’énergieprimairenonrenouvelableet

lesémissionsdeCO2pourdifférentsmatériauxainsique lesmodesde transport sur tout lecycledevie.Seulsleschiffresutiliséspourlecalculontétéreproduitsenraisondesdroitsd’auteur.



Energieprimairenonrenouvelable(MJparunité)

CO2(kgparunité)

Rapport(gCO2/MJ)primairenonrenouvelable

Energie 1kWhd'électricité(Europe) 10,5 0,49 46Transport 1000km.kgtransportcamion40t 2,8 0,16 56Matériau 1kgverre 3,2 0,18 561kgcuivre 26,8 1,52 57Table9:EnergieprimairenonrenouvelableeremissionsdeCO2pourdifférentsmatériaux,modesdetransportsurtoutlecycle

devie[2]

a. BilanénergétiqueLeprincipeestlesuivant:

o Pour chaque phase de l’ACV, on relève l’énergie nécessaire donnée en MJ/kg dans la base de

donnéesEcoinvent.o Enmultipliant cette énergie par le flux de référence, on obtient l’énergie primaire nécessaire à

chaqueétape.

o On somme l’énergie dépensée aux différentes étapes afin de connaître l’énergie totale sur latotalitéducycledevie.

Table10:Bilanénergétiquedesdeuxtypesd’ampoules

Lesrésultatssontreprésentéssousformegraphiquecommesuit.



Figure15:Bilanénergétiquedelalampeàincandescence

Figure16:Bilanénergétiquedelalampefluocompacte

Enanalysantlesrésultatsdesbilansénergétiques,onpeutconclurequelaphased’utilisationprimepour les deux lampes. Cependant, pour la lampe fluocompacte, il serait possible d’obtenir une

faible amélioration en travaillant sur les autres phases. A l’inverse, le ratio entrel’énergie de laphased’utilisationetlesautresphasesesttropélevépourlalampeàincandescencepourespéreruneamélioration.

Maièrespremières

Fabricaion

Uilisaion

Transport

Emballage

Maièrespremières

Fabricaion

Uilisaion

Transport

Emballage



Figure17:Comparaisonbilanénergétiquepourlesdeuxtypesdelampes

La comparaison entre les deux lampes est en réalité une comparaison étape par étape, chacune des

contributions ayant été ramenée à 100%. Cette représentation des résultats permet de départagerrapidementlesproduitsanalysés.

Onnotequelesétapesd’extractiondesmatièrespremièresetdefabricationsonttrèsimportantespourlalampe fluocompacte. Cela s’explique par sa technologie qui est plus complexe que la lampe à

incandescence.Enrevanche,ellesedémarquedans l’étaped’utilisationoùelleestenvironcinq foisplusperformante.

b. BilanCO2LebilanCO2s’effectueselonlemêmeprincipequelebilanénergétique:

o Onextraitdutableau9,tirédelabasededonnéesEcoinvent,lesvaleursdesémissionsdeCO2enkgparunité.

o Onmultipliecesvaleursparlesfluxderéférencepourchaqueétapedel’ACV.

o Onsommechaqueémissionpourconnaîtreletauxd’émissiontotalsurlaglobalitéducycledevie.

Lesrésultatssontdétaillésdansletableauci‐dessous.

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Maièrespremières

Fabricaion Uilisaion Transport Emballage

fluocompacte

incandescence



Table11:BilanCO2pourlesdeuxtypesd’ampoules

Figure18:BilanCO2delalampeàincandescence

Maièrespremières

Fabricaion

Uilisaion

Transport

Emballage



Figure19:BilanCO2delalampefluocompacte

Le bilan CO2 confirme les résultats obtenus lors du bilan énergétique, à savoir que la phase d’utilisationcontribuemajoritairementàlaproductiondeCO2surl’ensembleducycledevie.

Figure20:ComparaisonbilanCO2pourlesdeuxtypesdelampes

N’ayant pas les données d’émission pour les composants électroniques contenus dans la lampefluocompacte,ilestimpossibledeconcluresurl’étaped’extractiondesmatièrespremières.Pourlaphase

d’utilisation, on constate que la masse de CO2 émise est supérieure dans le cas de la lampe àincandescence.Cerésultatest logiquecar la lampeà incandescenceconsommedavantaged’énergie,elleémet,parcefait,davantagedeCO2.

C. LogicielSimaPro

LesrésultatsdonnésparSimaProreposentsurleprincipedecalculévoquéenA.Calculàlamain.Grâceaulogiciel,nousavonseffectuéunesimulationdanslesconditionscitéesprécédemment.

Maièrespremières

Fabricaion

Uilisaion

Transport

Emballage

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Maièrespremières

Fabricaion Uilisaion Transport Emballage

fluocompacte

incandescence



La première étape consiste à construire l’arbre des processus. Il s’agit de sélectionner dans la base de

donnéesdulogiciellesmatériauxetlesprocessuspourlesystèmeconsidéré.

Letableauci‐dessousrecenselesélémentssélectionnéslorsdenotreexemple.

Phasedel'ACV DénominationdanslabaseSimapro

cuivre copper,atregionalstorageMatièrespremières verre flatglass,uncoated,atplant

Fabrication ‐ ‐

Utilisation électricité electricity,mediumvoltage,productionUCTE

Transport camion Articulatedlorrytransport,40ttotalTable12:DétaildesélémentsutiliséssousSimapropourlesdeuxtypesdelampes

Lesannexes2et3présententunarbredesprocessussimplifiépourlesdeuxscénariosconsidérésàpartirdesélémentsdutableauprécédent.

L’arbredesprocessusdonneunpremieraperçusurlesfacteursprincipauxquijouentunrôleprimordialsurlecycledevie.Lalargeurdesflèchesestproportionnelleauximpactsclimatiques.Ainsi,laconsommation

d’électricitéapparaîtcommelefacteurprédominant.

Lesannexes4et5montrentlacontributiondesdifférentsprocessusàchaquestadeducycledevie.Enfin,dans les deux cas, l’extraction des matières premières et la fin de vie semblent négligeables car ellesn’apparaissentpassurlegraphique.

3.4.3 Evaluationdel’impactL’inventaire a permis de quantifier pour les deux scénarios la consommation énergétique ainsi que lesextractionsdematièresetdepolluants.Ils’agitàprésentd’évaluerl’impactglobaldechaquescénarioet

d’évaluerlessubstancesquiagissentleplus.

Lesrésultatsd’indicateurdedommagesontprésentésdanslesannexes6et7pourchaqueétapeducycledeviedesdeuxampoules.Laversiond’évaluationdeSimaPronepermettantpaslacomparaisondedeuxéléments,nousn’avonspaspusuperposerlesrésultatssuruneseuleetmêmecourbe.

Unpremierconstatestlafortecontributiondel’étaped’utilisationàchaquecatégoriededommagepourlesdeuxtypesd’ampoules.Enfin,onvoitque lacatégoriededommages«réchauffementclimatique»et«consommationd’énergienonrenouvelable»sontlesplusimpactées.

3.4.4 Interprétationdesrésultats

Lesrésultatsobtenuspourcetteétudecomparativesontexposésàtitredidactiqueetontétéréalisésafind’illustrerleprinciped’applicationdel’ACV.Eneffet,ils’avère,qu’enréalité,lacompositiond’unelampeàincandescence et d’une lampe fluocompacte est beaucoup plus complexe, et il aurait fallu, en outre,

prendreencomptel’étapederecyclage.Enfin,lecalculdel’énergieassociéeautransportn’estpasexactenonplus,étantdonnéqueleslampesfluocompactessontproduitesenChine:letrajetconsidérépourraitêtreamélioré.



Nos hypothèses de départ, bien que fortement simplificatrices, nous ont permis de comparer, sur une

mêmebase,unefonctionidentiqueàpartirdedeuxscénariosdifférents.Celadonneunpremieraperçuduprincipedecomparaisondedeuxproduitstelqu’ilestréalisélorsd’uneACV.

‐ ComparaisonbilanCO2eténergétiqueLaphased’interprétationconsisteégalementàcontrôler lacohérencedesrésultatsobtenus.Acetitre, il

estpossibled’effectuerunecomparaisonentrelaconsommationenénergieetlesémissionsdeCO2.

Ils’agitpourcelade:‐ Calculer,pourchaqueétapeducycledevie,lerapportdesémissionsdeCO2surl’énergieprimaire

nonrenouvelableconsommée.

‐ Comparer ce rapportavec lesvaleursdecemême rapportnormaliséesdans labasededonnéesEcoinvent(tableau9).

Energie CO2

Rapport(gCO2/MJ)

Vérification(Ecoinvent)

Matièrepremière(Verre)

1,4 0,07 50,00 53

Fabrication 2,1 0,0042 2,00 ‐

Utilisation 3816 176,4 46,23 46

Transport 0,8 0,043 53,75 56

Ampo

uleàincand

escence

Emballage 3,7 0,19 51,35 51

Matièrepremière(Verre)

1,2 0,062 51,7 53

Fabrication 10,6 7,00E‐04 0,07 ‐

Utilisation 693 32,34 46,67 46

Transport 0,56 0,032 57,14 56

Ampo

uleflu

ocom

pacte

Emballage 1,2 0,06 50,00 51

Table13:VérificationbilanCO2eténergétique

Onconstateque lesrésultatsobtenussontcohérents.Unedifférence importanteentre lesrésultatset labase de donnée aurait signifié une négligence au niveau d’une des étapes du cycle de vie ou bien uneerreurdanslescalculs.

A titre de conclusion, il est intéressant d’effectuer une analyse du coût des deux types de lampes. Cet

aspect ne fait pas partie de l’ACV dont l’objectif principal est l’impact environnemental, mais il restenéanmoinsintéressantdeleprendreenconsidération.

Si l’on considère le coût de l’électricité à 0,1€/kWh, et à raison d’un prix d’achat de 1€ par ampoule àincandescenceet10€pourl’ampoulefluocompacte,leprixderevientestlesuivant:

L’AnalyseduCycledeVie Discussion


Unité

fonctionnelleFluxde

référenceCoût

Scénario1Ampoulesà

incandescence

360kWh/UF6ampoules

Consommation360kWh/UF.0,1€/kWh=36kWhAchat6x1€=6€TOTAL42€

Scénario2Ampoules

fluorescentes

600lumenspendant6000

heures66kWh/UF1ampoule

Consommation66kWh/UF.0,1€/kWh=6,6kWh/UFAchat1x10€=10€TOTAL16,6€

Table14:Comparaisonduprixdesampoules

Les ampoules fluorescentes permettent de faire une économie d’environ 25€ par ampoule pour 6 ans(6000h).

3.5 DiscussionAucoursdececaspratique,nousavonspuconstaterqu’effectueruneACVn’étaitpasunechoseaisée.En

effet, d’une part, en raison des contraintes liées à la version d’évaluation du logiciel et d’autre part, enraison du manque de données précises. Ces deux raisons nous ont empêché de réaliser une ACVreprésentative d’un cas concret. Cependant, l’étude a permis de mettre en application le principe de

fonctionnementetd’identifierdefaçonsimplifiéelescontributionsdechaqueprocessussurlecycledevie.

Malgré les points de discordance, l’ACV des lampes électriques apparaît comme étant clairement àl’avantage des lampes fluorescentes. Ces dernières apparaissent comme moins polluantes et sont

égalementmeilleurmarchéqueleslampesàincandescenceslorsqu’onlescomparesurlatotalitédeleurcycledevie.Ainsi, lespouvoirspublicsontpris ladécisionderemplacer les lampesà incandescenced’ici2012.Cependant,celanousamèneànousinterrogersurlesimpactspotentielsd’unetelleaction.

En effet, des impacts indirects, dont la dimension n’est pasmesurée par une simple ACV, peuvent être

engendrés:

Lesconsommateursneseront‐ilspasmoinsenclinsàéteindrelalumièreenquittantunepièce? L’argentéconomisésera‐t‐ildépenséauprofitd’autresbiensdeconsommation? L’absencedelampesàincandescence,dont95%del’énergieestdissipéesousformedechaleur,ne

risque‐t‐elle pas d’engendrer une augmentation de chauffage et donc un impact sur laproduction/consommationd’électricité?

Lepoidséconomiquesupportéparlesentrepriseseuropéennespourseformeràlaconceptionde

lampesfluocompactesactuellementimportéesd’Asie. Quelseral’impactdelarecrudescencedeslampesbasseconsommationdanslespaysasiatiquesoù

sontextraiteslesterresraresnécessairesàlafabricationdeceslampes?[30]

3.6 Conclusionsurl’ACVdeslampesélectriquesL’ACVdes lampesélectriquespermetd’effectuerunbilan sur la totalitéducycledeviedesampoulesetd’en identifier les points critiques. Cependant, malgré un nombre important d’études réalisées, il estdifficile de conclure de façon tranchée sur l’une ou l’autre des technologies. Comme nous avons pu le

constater précédemment, peu d’études tiennent compte de la chaleur dégagée par les lampes àincandescences.Cetaspectpeutavoirdesconséquencesnotammentsurlessystèmesdeclimatisationenétéoubiensurleschauffagesenhiver.Ainsi,l’ACVresteunoutildifficileàexploiterdèsquelesdonnéeset

leshypothèsessontincomplètes.

L’AnalyseduCycledeVie Conclusionsurl’ACVdeslampesélectriques


Néanmoins,touteslesétudess’accordentsurdifférentspointsàaméliorer:

• lasimplificationdelatechnologiepourréduirel’importancedescomposants(phasedeproduction)• laréductiondel’émissiondurayonnementélectromagnétique(phased’utilisation)• laréductionvoirelasuppressiondumercuredansleslampes(findevie)

Il est intéressant de remarquer que ces différentes améliorations sont difficilement perceptibles par les

utilisateurs.Eneffet,ellesn’impactentpasdirectementl’utilisationmêmedesproduitsetprouventparlamêmeoccasiontoutl’intérêtderéaliseruneACV.



ConclusionL’analyse du cycle de vie constitue un outil de référence en matière d’évaluation d’impacts

environnementaux.Lesrésultatsobtenussontdesélémentsdedécisionauniveauindustrielconcernantlechoixdelaconception,d’améliorationd’unproduitoudesonprocédé.L’ACVestaussiunoutilintéressantpourlesingénieurs.Ellepeutleurpermettredepenserunproduitdanssaglobalitéetderéaliserl’impact

deleurtravailsurlesautresphases.

Aucoursdeceprojet,ontétéabordéslesprincipes,lespoints‐clésetlescontextesdemiseenœuvred’uneACV.Enoutre,nousavonsdéfiniclairementsonrôleet l’exploitationdesrésultats.Ladeuxièmepartieaété consacréeàuneétudede caspratiquedédiéeauxampoulesélectriqueset enparticulier les lampes

fluocompactesetleslampesàincandescence.Parailleurs,cettepartienousapermisdemettreenvaleurladifficulté d’utilisation de très nombreux logiciels actuellement sur lemarché. Ces outils nécessitent une

formationimportantepourêtremaitrisés.

Bienquel’ACVprésentedenombreuxatouts,ellen’estpasexemptedepointssensibles.Sonétudereposegénéralementsurdeshypothèsesquidoiventfaireappelàdesraisonnementscritiquesetàunecertainecohérence.Cetteabsencedeformalismepeutêtreutiliséepardesentreprisesdans lebutd’orienterdes

résultats.Onnepeutdoncpasanalyser lesrésultatsd’uneACVsansétudierconjointementlesétapesdeconstruction. D’ailleurs, certaines applications, comme par exemple l’ACV des lampes électriques, ontsuscitédevivescritiques.Pourque l’ACVresteunoutild’analyseobjectif, ilest indispensabled’expliciter

clairementchaqueétapeaccompagnéedeseslimitesetdesesincertitudes.



Bibliographie[1]ADEME,Notedesynthèseexterne,"Introductionàl'analyseducycledevie(ACV),"2005.

[2]MyriamSAADÉ,PierreCRETTAZ,ShannaSHAKEDOlivierJOLLIET,Analysedecycledevie‐Comprendre

etréaliserunécobilan,2nded.:PressesPolytechniquesetuniversitairesromandes,2010.

[3]CIRAIG.(2007)[Online]www.bape.gouv.qc.ca

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[11]PNUE.[Online].www.unep.org

[12]SETAC.[Online].www.setac.org

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[23] Site officiel de l'Organisation Internationale de normalisation. (2010, Octobre) [Online].www.iso.org/iso/fr

[24]SchneiderElectric,"Cahiertechniquen°205:L'alimentationdescircuitsd'éclairage,".



[25] Gydesen&Maimann. Life Cycle Analyses of integral compact fluorescent versus incandescent lamps.

[Online].medialab.sciences‐po.fr

[26] CIRAIG. Analyse du cycle de vie comparative d'ampoules électriques. [Online]. medialab.sciences‐po.fr/

[27] OSRAM. Life Cycle Asessment of Illuminants. [Online]. medialab.sciences‐po.fr/controversies/2010/Ampoules

[28] DEFRA. Life Cycle Assesment of Ultra‐Efficient Lamps. [Online]. medialab.sciences‐

po.fr/controversies/2010

[29]ANSES,"Effetsanitairedessystèmesd'éclairageutilisantdesdiodesélectroluminescentes,"2010.

[30]CourrierInternational.[Online].www.courrierinternational.com

[31]SETAC‐SociétédeToxicologieetChimieEnvironnementales.

L’AnalyseduCycledeVie Annexes

DorothéeMicheau 2010/2011 I

Annexes

Annexe1:Caractéristiquesdesprincipalesméthodesd’analysed’impact[2] ................................................ II

Annexe2:Arbredesprocessusdelalampeàincandescence ........................................................................ III

Annexe3:Arbredesprocessusdelalampefluocompacte.............................................................................IV

Annexe4:Contributiondesprocessusdelalampeàincandescence ..............................................................V

Annexe5:Contributiondesprocessusdelalampefluocompacte .................................................................VI

Annexe6:Indicateursdedommagedelalampeàincandescence................................................................VII

Annexe7:Indicateursdedommagedelalampefluocompacte ...................................................................VIII


DorothéeMicheau 2010/2011 II

Annexe1:Caractéristiquesdesprincipalesméthodesd’analysed’impact[2]


DorothéeMicheau 2010/2011 III

Annexe2:Arbredesprocessusdelalampeàincandescence


DorothéeMicheau 2010/2011 IV

Annexe3:Arbredesprocessusdelalampefluocompacte


DorothéeMicheau 2010/2011 V

Annexe4:Contributiondesprocessusdelalampeàincandescence


DorothéeMicheau 2010/2011 VI

Annexe5:Contributiondesprocessusdelalampefluocompacte


DorothéeMicheau 2010/2011 VII

Annexe6:Indicateursdedommagedelalampeàincandescence


DorothéeMicheau 2010/2011 VIII

Annexe7:Indicateursdedommagedelalampefluocompacte

L’AnalyseduCycledeVie MasterGT2E

DorothéeMicheau 2010/2011

Résumé

L’analyse du cycle de vie (ACV) évalue l’impact environnemental d’un produit, d’un process ou d’uneactivitéenconsidéranttouteslesétapesdesoncycledevie.L’ACVsuitunedémarchenormaliséeenquatreétapes à savoir la définitiondes objectifs et du système, l’inventaire des substances extraites et émises,

l’analyse de leur impact environnemental ainsi que leur interprétation. Elle permet d’identifier lesprincipalessourcesdepollutionenvued’améliorer lesystèmeconsidéréetviseégalementàprévenir lesimpactsliésauxactivitéshumaines.

L’ACVconstitueunoutild’analysetrèspuissantmaisnécessitededéfiniretjustifierlesconditionsd’étude,

leshypothèsesetleschoixeffectués.Al’heureoùlesentreprisessouhaitent,deplusenplus,connaîtrelecycledeviedeleursproduits,pourdesraisonséconomiqueouderespectabilité,l’ACVapparaîtcommela

technologieadéquate.

Les lampes électriques constituent, à ce jour, un champ d’application très en vogue pour l’ACV. Lesévolutionsdumarché fontnaîtredenouvelles technologiesdont lacaractérisationpeutêtreévaluéeparuneanalysedecycledevie.

Mots‐clés:ACV,impactenvironnemental,normalisation,inventaire,interprétation,lampesélectriques

Abstract

Life‐cycle assessment (LCA) is used as a tool for identifying, quantifying and assessing environmentalimpacts throughout the life cycle of a product, process or activity. It considers energy and materialsreleased into the environment from "cradle to grave" i.e. from raw materials extraction through

manufacturing, transportation,usageanddisposal. LCA followsa four‐stepapproachwhichare:goalandscope,inventoryofflowresources,theirenvironmentalimpactassessmentandinterpretation.Itidentifiesthemainpollutionsourcesthatcontributesignificantlyinordertoimproveoroptimizeasystem.

LCAhasemergedrapidlyasapowerfultechnologyfortheenvironment.However,hypothesis,choicesandstudy conditions require to be strictly defined and justified in order to make the results credible.Considering that companies want to preserve the environment or to reduce the cost of products

fabrication,LCAseemstobeanappropriatetoolforthispurpose.

Forexample,electriclampsareoftenbeingstudiedwithLCA.Indeed,newlamptechnologiesrevolutionizethemarketandcanbesmartlycomparedthroughaLCA.

Keywords:LCA,environmentalimpacts,standardization,inventory,interpretation,electriclamps

Documents

L’Analyse du Cycle de Viedorothee.eu/Rapport Projet Master Analyse Cycle de Vie ACV LCA... · 7 : Etapes de l’analyse de l’impact [5] ... exporte leur pollution sur les étapes