W w w. a g r o p a r i s t e c h. f r Séminaire Filières Courtes 19 Novembre 2009 1 Indicateurs d'impacts agri- environnementaux et leurs applications

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Séminaire Filières Courtes 19 Novembre 2009 1

Indicateurs d'impacts agri-environnementaux et leurs applications

potentielles aux filières agro-alimentaires

Benoît GABRIELLE

INRA - AgroParisTech Environment and Arable Crops Research Unit

Grignon, France

[email protected]

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Plan de la présentation

• Impacts environmentaux: champ et objectifs de l'évaluation

• Un foisonnement de méthodes disponibles • Applications à des systèmes de production

et des filières agro-alimentaires• Conclusion et pistes de recherche

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Le monde comme une bio-raffinerie ?

Recherche de synergies entre la biosphère et la 'technosphère' pour:

• Fermer les cycles

• Réduire les déchets ultimes

• Minimiser les impacts environnementaux négatifs

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Affichage environnemental

Proposition d'étiquetagel en réponse au Grenelle de l'Environnement (Erns & Young, 2009)

Note globale

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Qu'est-ce que la performance environnementale

• Un des critères de durabilité des systèmes de production et des filières

• Se traduit par la recherche d'un impact minimal par 'unité fonctionnelle' du système:– Production d'aliments ? – Hectare de surface cultivée ?– Personne employée ?– Autres services rendus ? (eg, paysage,

biodiversité)

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Effet de la dose d'azote sur blé:existence d'un optimum

Indicateur de performance:

Energie fossile dépensée par tonne de grains produite

Rendement (tonnes/ha)

Consommation d'énergie fossile (MJ/tonne de grains)

(Brentrup et al., 2004)

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Des pratiques aux impacts

Pratiques EtatsEmissions Impacts

Fertilisation N

Gestion interculture

Gestion des déjections animales

Lessivage NO3sous racines

Emissions NH3,

N2O

Pollution NO3 des nappes

Dépôt atmosphérique d'azote

Effet de serre

Santé humaine

Eutrophisation

Pertes biodiversité

Changementclimatique

Epuisement des ressources fossiles

Diapo: C. Bockstaller

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The 'indicator industry' (Y. Rydin, LSE)

CASDAR PLAGE

Source: F. Vertès, INRA Rennes

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A typology based on the systems and functions assessed

• Filières/produits: analyse de cycle de vie, empreinte écologique, food-miles

• Site (dont exploitation agricole): 'Bilan Carbone Budget' (ADEME), PLANETE, DEAG...

• Parcelle/paysage: indicateurs agri-environmentaux, modèles biophysiques, suivi de variables indicatrices

• … à combiner en fonctions des objectifs de l'évaluation!

Analyse de cycle de vie pour des filièresAnalyse de cycle de vie pour des filières

Définition du champ et Définition du champ et des objectifs de des objectifs de

l'étudel'étude

Inventaire des Inventaire des émissions et émissions et extractionsextractions

Caractérisation des impactsCaractérisation des impacts

Analyse d'incertitudes

Interpré-tation

Agricultural inputs

agricultural production conversiondistribution/storage Utilisation

finale

system boundary

IndicatorIndicatori i ==ΣΣjj(substance(substance j j xx factor factori,ji,j))

Source: C. Bessou

(Norme ISO 14040)

EnvironNEment

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Main purposes of LCA

• Chain optimization – Detection of 'hot-spots', and mitigation– Eco-design

• Strategic planning • Decision support in public policies• Marketing (labelling)

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Application au secteur agricole

Une large gamme d'impacts environnementaux :

CO2

Eau

NO3P

Engrais PesticidesFumiers, lisiers

Sol

Processus biogéochimiques

N2O, CH

4,

NH3, NO,Pesticides

Eutrophisation

Effet de serre

Pollution de l'air Acidification

Santé humaine

Ecotoxicité

Epuisement des ressources

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Plan de la présentation

• Impacts environmentaux: champ et objectifs de l'évaluation

• Un foisonnement de méthodes disponibles • Applications à des systèmes de production

et des filières agro-alimentaires• Conclusion et pistes de recherche

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Exemples d'application de l'ACV• Approche 'filières'

– Filières bio-énergie, bio-matériaux

– Gestion biologique des déchets (composts de déchets urbains, boues d'épuration, effluents industriels)

– Filières alimentaires

• Approche 'incrémentale'– Changement de matière active, réponse aux doses d'engrais

azoté

• Approche 'systèmes'– Systèmes de cultures (ETH Zürich)

– Elevage porcin et bovin, aquaculture (INRA Rennes)

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Exemples d'application de l'ACV• Approche 'filières'

– Filières bio-énergie, bio-matériaux

– Gestion biologique des déchets (composts de déchets urbains, boues d'épuration, effluents industriels)

– Filières alimentaires (exemple du pain biologique)

• Approche 'incrémentale'– Changement de matière active, réponse aux doses d'engrais

azoté

• Approche 'systèmes'– Systèmes de cultures (ETH Zürich)

– Elevage porcin (comparaion de scénarios de production porcine) et bovin (filières courtes pour les protéines), aquaculture

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Exemple 1. Production de porc(Basset-Mens et van der Werf,

INRA Rennes)

3 scénarios de production:• 1. Bonnes Pratiques Agricoles (BPA)

(conventionnel)

• 2. Label Rouge (LR) (« Porc fermier Label Rouge »)

• 3. Agriculture Biologique (AB)

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Le système de produit PORCProduction d’aliments, production de porc

Production engrais,

machines et pesticides

Production soja, tournesol et canne à sucre (outremer)

Production carburant et électricité

Production betterave et colza

(France)

Production blé, maïs, orge, pois,

et triticale (Bretagne)

Production pulpe et tourteaux

Production aliments

Production ingrédients non-végétales

Stockage de lisier

Production de porcelets sevrés

Production de porcelets finis

Production de charcutiers

Truie réformée Charcutier fini

Production tourteaux, mélasse

Production carburant et électricité

Diapo: Hayo van der Werf

Atelier 'végétal'

Atelier 'animal'

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Résultats d'impactspar ha de SAU

0

20

40

60

80

100

120

140

B L A B L A B L A B L A B L A

Production de litière

Construction desbâtiments

Production cultures etaliments

Compostage

Productionsevrage/vente

Production porcelets

B= Bonnes pratiques agricoles; L= Label Rouge; A=Agriculture Biologique

Eutrophi-sation

Changement climatique

Acidifica-tion

Toxicité terrestre

Utilisation d'énergie

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Impacts normalisés (par kg de viande)

0

1

2

3

4

5

6

Eutrophication

Climate change

Acidification

Terrestria

l Toxicity

Energy use

Land use

in %

GAP

RL

OA

Y =Impact/54,4 kg porc

Impact/hab. européenX 100

GAP: Conventionnel RL: Label rouge OA: Biologique

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Exemple 2: filière pain 1/3

Source: G. Reinhardt

Biologique ou non

Moûture industrielle ou à la maison

Cuisson industrielle, en boulangerie ou à la maison

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Consommation d'énergie(MJ/kg pain)


CuissonUsine Boulangerie Maison Usine Boulangerie Maison

Agriculture biologique

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L'ensemble des impacts


Effet de serre

Acidification

Utilisation des terresEutrophisation

Couche d'ozone

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Filière courte Colza

Production Végétale

Transformation Production Animale

Culture de COLZAPays de Loire,

Centre

Culture de SOJABRESIL

Technologie PEP

Triturationindustrielle

Ration COLZA PEP

Ration SOJA

Intr

ants

Intr

ants

Transport Transport

Transport Transport

Filière longue SojaComparaison de rations à base de colza produit localement et de soja

en bovins laitiers en Pays de Loire Lehuger et al., J. Cleaner Prod., 2009

33.3 kg lait/j

29.6 kg lait/j

Exemple 3: filière courte en alimentation animale

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Comparaison des catégories d’impact pour les différentes rations (pour un kg de lait)

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20

40

60

80

100

% Soja

Colza

Le colza consomme plus d'engrais de synthèse – et l'écart avec le sojan'est pas compensé par les transports transatlantiques.

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Contribution des différentes étapes à l’indicateur Acidification pour 1 kg de lait

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0,0005

0,001

0,0015

0,002

0,0025

SOJA COLZA

kg S

O2

eq

Autre

Transportpar route

Production engrais

Transportpar mer

Mécanisationagricole

Culture

Solution: l'utilisation de l'huile de colza comme carburant permet de rendre la ration 'colza' plus intéressante que la ration 'soja'.

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Conclusion on the application of LCA

• Le classement des systèmes varie en fonction des impacts considérés.

• Donc il y a rarement un système optimal.• Il y a fréquemment un transfert entre impacts locaux et

globaux, et l'utilisation des terres.• Les indicateurs sont plus contrastés entre filières

agro-alimentaire qu'entre systèmes de production agricoles. Les résultats d'ACV sont peu utilisés comme aide à la décision (mais la certification et l'affichage environnemental ouvrent des perspectives).

• Malgré ses avantages de principe, la méthodologie souffre d'une série de limites.

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Avantages et inconvénients de l'ACV

• La méthode ACV est relativement complexe à mettre en oeuvre (de prime abord)

• Elle comprend un certain nombre d'incertitudes

• La normalisation des impacts est optionnelle

• Ne permet pas d'aborder les impacts 'qualitatifs' (eg qualité du sol, biodiversité)

• Méthode transparente et reproductible

• Sensible à la gestion (dans la mesure des connaissances sur les émissions!)

• Relativement complète en ce qui concerne les impacts environnementaux

• Son utilisation se généralise dans le management envionnemental (industrie, secteurs agricole et agro-alimentaire)

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Comment améliorer la fiabilité des ACV

Kaiser et al., 2000

Compilation d’émissions de

N2O de différentes cultures,

sites, et années climatiques

en Allemagne, en fonction de

la dose d'engrais azoté.

Incertitudes sur les émissions, et leurs variabilités en fonction des facteurs du milieu et des pratiques agricoles (et leurs interactions dans les systèmes de cultures).

Enveloppe de la relation 'IPCC (1996)'

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Conséquences des incertitudes sur les émissions

Cas des émissions de CO2 des biocarburants

Carburants fossiles:incertitude

4g CO2eq/MJ

Biocarburantsincertitude

10-40g CO2eq/MJ=> due aux émissions de N2O

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Diesel Gasoline RME EtOH

g C

O2

/MJ

JRC/EUCAR/CONCAWE 2008

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Perspectives sur l'évaluation environnementale (et les

filières)• Prendre en compte l'effet des caractéristiques locales sur:

– Les émissions environmentales (exploitation)– Le devenir des polluants (échelle régionale)

• Application à des systèmes de production plus réalistes (intégrant une composante décisionnelle)

• Utilisation dans l'éco-conception (ingénierie reverse ?)

• Combinaison avec des évaluations socio-économiques (et des scénarios de prospective)

• Comment évaluer des systèmes multi-functionnels ?

• Transfert des concepts vers les porteurs d'enjeux:

– Construction de bases de donnés (ouvertes)– Développement d'outils de screening simplifiés

Life Cycle Assessment for biofuel (or food) chainsLife Cycle Assessment for biofuel (or food) chains

Goal and scope Goal and scope definitiondefinition

Inventory of Inventory of extractions and extractions and

emissionsemissions

Impact assessmentImpact assessment

Uncertaintyanalysis

Interpre-tation

inputs agricultural production conversiondistribution/storage combustion

system boundary

IndicatorIndicatori i ==ΣΣjj(substance(substance j j xx factor factori,ji,j))

Impact categories:Impact categories:- Global warmingGlobal warming- Consumption of non-renewable Consumption of non-renewable

ressourcesressources- Eutrophication of ecosystemsEutrophication of ecosystems- Air quality (ozone)Air quality (ozone)- Toxicity, ecotoxicityToxicity, ecotoxicity- .... ....

Documents

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