Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011
Under the auspices of
Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011
Il y a 5 ans, le souhait de créer chez nous une Five years ago, the ambition to create a plateforme collaborative dédiée à l’Analyse en collaborative platform dedicated to Life Cycle Cycle de Vie paraissait encore hasardeux et Assessment in Northern France still seemed risky utopique, alors que ce sujet était travaillé depuis and unrealistic, despite the emergence of several de nombreuses années dans le monde, et major initiatives across the world, for example in notamment chez nos partenaires du CIRAIG à Montreal with our partners CIRAIG. Montréal.
La « Pensée Cycle de Vie » est vite devenue un "Life Cycle Thinking” has quickly become a slogan slogan puis un engouement chez nos adhérents and a regional craze among our members, and régionaux, et certaines universités ont saisi cette some universities have already integrated this «nouvelle science » pour renforcer une partie de “new science” to strengthen their activities. We leurs activités. Nous avons rapidement été were quickly convinced that this "new thinking", convaincus que cette « nouvelle façon de penser combined with the concepts of "circular” and », alliée aux concepts de « l’économie circulaire » “functionality” based economic models would give et de « l’économie de fonctionnalité », donnerait à our regional businesses and industries a strategic nos entreprises et nos secteurs d’activité asset to their development. régionaux un atout stratégique fort pour leur développement. It is based on these ideas that the [avniR] platform C’est sur ces idées que s’est développée la has developed, bringing together higher plateforme [avniR], regroupant dans un même lieu education, consultancies, industrial or service des universités et écoles d’ingénieur, des bureaux clusters, and private or public decision makers. d’études, des filières d’excellence industrielle ou The dynamic of sector based approach has grown de service, et des donneurs d’ordre privés ou so fast, and the need to enrich and share our publics. La dynamique des démarches sectorielles experience was so strong that we wanted to hold a pris un tel essor, et le besoin de l’enrichir et de our first “LCA Conference: a tool for strategic partager nos expériences était si fort que nous decision making" with stakeholders and partners avons souhaité la tenue de notre premier around the world. « congrès ACV au service de la pensée stratégique » avec des acteurs et partenaires du monde entier. These two days will be provide the opportunity for presentation and exchange, contact and Ces journées seront l’occasion de présentations et partnership. We also expect that the conference d’échanges, de contacts et de créations de will enable participants to gain insights to equip partenariats, mais nous attendons aussi qu’elles our future practices and our behaviour, to use our nous permettent à toutes et tous de puiser dans resources in more inclusive and sustainable ways. ces rencontres les idées et les intuitions qui outilleront nos futures pratiques et nos comportements pour un usage de nos ressources Enjoy the conference! plus solidaire et plus « durable ».
Bon congrès !
Jean-François Caron Christian Traisnel Président cd2e Directeur cd2e Porteur de la Plateforme [avniR]
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Conference Organiser [avniR] LCA Platform, cd2e
Scientific committee:
President Nathalie LECOCQ, IUT de Béthune - University of Artois
Committee Hamid ALLAOUI, LGI2A laboratory, University of Artois Alain BATAILLE, FSA Béthune, University of Artois Stéphane BRISSET, L2EP laboratory, Ecole Centrale de Lille Agathe COMBELLES, cd2e, [avniR] Platform Renato, FROIDEVAUX ProBioGEM laboratory, University Lille 1 Cosmin GRUESCU, IUT A - University Lille 1 Jean-Luc MENET, ENSIAME - University of Valenciennes and Hainaut-Cambrésis Anne PERWUELZ, GEMTEX laboratory, ENSAIT Roubaix
Organising Committee Catherine BEUTIN, Pôle Aquimer Christophe BOGAERT, ADEME Nord-Pas de Calais Angelina BOULARD, Pôle I-Trans Jodie BRICOUT, cd2e, [avniR] Platform Sophie CABARET, CCI Grand Lille Antoine CARTON, Pôle PICOM Christelle DEMARETZ, Conseil Régional Nord-Pas de Calais Anne Valentine DUFFRENE, Pôle MAUD Xavier JOPPIN, ACV-Tex Eric KNIAZ, Conseil Régional Nord-Pas de Calais Nathalie LECOCQ, IUT de Béthune - University of Artois
Special thanks to the organisation team at cd2e : Hatice Anis, Sabrina Brovida, Anne Laure Desideri, Audrey Verspieren and to Naeem Adibi for compiling the conference proceedings.
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Collaborative Initiatives 1 ACVBAT, UN COURS DEDIE A L’ANALYSE DU CYCLE DE VIE SUR L'UNIVERSITE VIRTUELLE POUR L’ENVIRONNEMENT ET LE DEVELOPPEMENT DURABLE ...... 2 ACVBAT, A COURSE DEDICATED TO THE LIFE CYCLE ASSESSMENT ON THE VIRTUAL UNIVERSITY OF ENVIRONMENT AND SUSTAINABILITY (IN FRENCH : UVED) ...... 4 L’ACV POUR TOUS LES SERVICES DE L’ENTREPRISE ...... 6 LCA, AN APPROACH FOR ALL INDUSTRIAL DEPARTMENTS...... 8 L’INTEGRATION DE LA PENSEE CYCLE DE VIE A L’EDUCATION SUPERIEURE ...... 10 INTEGRATING LIFE CYCLE THINKING INTO HIGHER EDUCATION ...... 12 PLATEFORME INTERNET ECO-CONCEPTION DES PRODUITS ET SERVICES ...... 14 THE ECO-DESIGN OF PRODUCTS AND SERVICES PLATFORM ...... 16 QUELQUES FRONTS DE SCIENCE ABORDES PAR LE POLE ELSA SUR L’ANALYSE DE CYCLE DE VIE (ACV) ET L’ECOLOGIE INDUSTRIELLE APPLIQUEES AUX SYSTEMES COMPLEXES (EAUX, TERRITOIRES, AGRO-BIOPROCEDES) ...... 18 SOME FRONTS OF SCIENCE COVERED BY THE ELSA POLE ON LIFE CYCLE ANALYSIS (LCA) AND INDUSTRIAL ECOLOGY APPLIED TO COMPLEX SYSTEMS (WATERS, TERRITORIES, AGRO-BIO PROCESSES) ...... 19 APEDEC ...... 20 APEDEC ...... 21 SEEDS4GREEN ...... 22 SEEDS4GREEN ...... 24 EN MARCHE VERS L’ECO-SOCIO-CONCEPTION ...... 26 MOVING TOWARDS THE SOCIO-ECO-DESIGN ...... 28
Scientific Papers 30 ANALYSE MULTI-CRITERES DES METHODES ET DES INITIATIVES D’EMPREINTE CARBONE : LA PORTE D’ENTREE D’UN MANAGEMENT PAR L’ANALYSE DU CYCLE DE VIE...... 31 MULTI-CRITERIA ANALYSIS OF CARBON FOOTPRINT METHODS AND INITIATIVES: A FIRST STEP TOWARD LIFE CYCLE MANAGEMENT ...... 33 ACV D’UN REFRIGERATEUR, CAS D’ETUDE POUR OPTIMISER LA CONCEPTION MODULAIRE D’UN PRODUIT AFIN DE REDUIRE SON IMPACT ENVIRONNEMENTAL DANS UNE CHAINE D’APPROVISIONNEMENT EN BOUCLE FERME...... 35 LCA OF A REFRIGERATOR: A CASE STUDY TO OPTIMIZE PRODUCT MODULAR DESIGN FOR REDUCING ENVIRONMENTAL IMPACT IN A CLOSED-LOOPED SUPPLY CHAIN ...... 37 DEVELOPPEMENT D’UN OUTIL DE CREATIVITE POUR LA GENERATION D’ECO-INNOVATIONS .. 39 DEVELOPMENT OF A CREATIVITY TOOL TO GENERATE ECO-INNOVATIONS ...... 41 L’ANALYSE DE CYCLE DE VIE APPLIQUEE AUX BIOMASSES ENERGIE : EXEMPLE DE L’APPROVISIONNEMENT DE LA CHAUDIERE LIN 2000 ...... 43 LIFE CYCLE ASSESSMENT APPLIED TO ENERGY BIOMASSES: THE EXAMPLE OF LIN 2000 BOILER SUPPLY ...... 45 ACV COMPARATIVE DE BIOCARBURANTS : UNE ORIENTATION POUR LA RECHERCHE DE PROCEDES PLUS ECOLOGIQUES ...... 47 COMPARATIVE LCA OF BIOFUELS: A FOCUS FOR RESEARCH IN ENVIRONMENTALLY FRIENDLY PROCESSES ...... 49 BILAN CARBONE D’UN MEUBLE FRIGORIFIQUE REFABRIQUE ET/OU RENOVE ...... 51 A CARBON FOOTPRINT STUDY OF A REMANUFACTURED AND/OR REFURBISHED RETAIL REFRIGERATED DISPLAY CABINET ...... 53
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LE TEXTILE DE L’HABILLEMENT : COMPLEXITE D’UNE FILIERE COMMENT CHOISIR LE MEILLEUR SCENARIO DE CYCLE DE VIE ? ...... 55 APPAREL: COMPLEXITY OF A SECTOR HOW TO CHOOSE THE BEST LIFE CYCLE SCENARIO? 57 ACV COMPARATIVE DE DEUX ISOLANTS NATURELS SUR PAROIS ...... 59 COMPARATIVE LCA FOR TWO NATURAL INSULATING MATERIALS ON A WALL ...... 61 ACV COMPARATIVE SIMPLIFIEE D’UN LAMPADAIRE URBAIN ET D’UN LAMPADAIRE « DURABLE »63 SIMPLIFIED COMPARATIVE LCA OF A CONVENTIONAL AND A ‘SUSTAINABLE’ STREET LIGHT ... 65 ANALYSE COMPARATIVE DU CYCLE DE VIE DES PRODUITS PUBLICITAIRES REALISES EN PLASTIQUE RECYCLE...... 67 COMPARATIVE LIFE CYCLE ASSESSMENT OF PUBLICITY PRODUCTS PRODUCED WITH RECYCLED PLASTIC ...... 70 ECOCONCEPTION D’UNE CHAINE DE TRACTION FERROVIAIRE ...... 71 ECO-DESIGN OF A RAILWAY TRACTION CHAIN ...... 73 ANALYSE DU CYCLE DE VIE DE XEROGELS DE CARBONE ...... 75 LIFE CYCLE ASSESSMENT OF CARBON XEROGELS ...... 77 ÉVALUATION DE L’IMPACT ENVIRONNEMENTAL LIE A LA PRODUCTION D'ELECTRICITE D’ORIGINE PHOTOVOLTAÏQUE PAR ANALYSE DU CYCLE DE VIE ...... 79 ENVIRONMENTAL IMPACT OF PHOTOVOLTAIC POWER BY LIFE CYCLE ASSESSMENT ...... 81 L’ACV : SUPPORT DE L’ECO-CONCEPTION DANS LA FILIERE TEXTILE ...... 83 LCA : A TOOL TO ECO-DESIGN IN TEXTILE INDUSTRY ...... 85 METHODOLOGIE DE COMPARAISON DE PROCEDES DE TEINTURE D’UN POINT DE VUE ENVIRONNEMENTAL ...... 87 METHODOLOGY FOR ENVIRONMENTAL COMPARISON OF DYEING PROCESSES ...... 89 EVALUATION ENVIRONNEMENTALE COMPARATIVE DU BOBINAGE DES MACHINES ELECTRIQUES AU MOYEN DE L’ANALYSE DU CYCLE DE VIE ...... 91 COMPARATIVE ENVIRONMENTAL ASSESSMENT OF THE ELECTRICAL MACHINES WINDING USING THE LIFE CYCLE ASSESSMENT ...... 93 DEVELOPPEMENT D’UNE BASE DE DONNEES ADAPTEE A L’ACV SIMPLIFIEE DE PRODUITS TEXTILES ...... 95 DEVELOPMENT OF DATA BASE FOR SIMPLIFIED LIFE CYCLE ASSESSMENT (LCA) OF TEXTILES97 EVALUATION ENVIRONNEMENTALE DU TRAITEMENT DES DECHETS D’EQUIPEMENTS ELECTRIQUES ET ELECTRONIQUES PAR ANALYSE DU CYCLE DE VIE : CAS DU FRIGIDAIRE .... 99 ELECTRICAL WASTE MANAGEMENT EFFECTS ON ENVIRONMENT USING LIFE CYCLE ASSESSMENT METHODOLOGY: THE FRIDGE CASE STUDY ...... 101 LCA AS A PART OF PRODUCT DESIGN OF EQUIPMENT USED IN THE FISH PROCESSING INDUSTRY, A PRODUCT DEVELOPER’S PERSPECTIVE...... 103 SUSTAINABILITY ASPECTS OF PLASTIC PIPE SYSTEMS FOR BUILDING APPLICATIONS: THE ENVIRONMENTAL PILLAR ...... 105 INTEGRATING LCA INTO PRODUCT DESIGN FINDING CREATIVE WAYS OF ENGAGING DESIGNERS WITH LIFE CYCLE THINKING AND ECO-DESIGN ...... 107 IS CONVERTING ORGANIC MATERIAL FROM WASTE FURNITURE INTO BIOETHANOL MORE EFFECTIVE AT REDUCING GHG THAN INCINERATION WITH CHP? THE DIFFERENCE BETWEEN NATURAL FIBRE AND FOAM MATTRESSES ...... 109
Collaborative Initiatives
1 Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011
ACVBAT, un cours dédié à l’analyse du cycle de vie sur l'Université virtuelle pour l’Environnement et le développement durable Agathe Combelles*, Ion Cosmin Gruescu**, Jean-Luc Menet***, Anne Perwuelz**** * cd2e, Rue de Bourgogne - Base 11/19 - 62750 LOOS-EN-GOHELLE ** Université Lille 1 - Sciences et Technologies, IUT "A", Dép. GMP, Rue de la Recherche, BP 90179, 59653 VILLENEUVE D’ASQ CEDEX *** ENSIAME, Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis 59313 VALENCIENNES Cedex 9 **** ENSAIT, 2 allée Louise et Victor Champier - BP 30329 - 59056 ROUBAIX CEDEX 01 [email protected], [email protected], anne.perwuelz@ensait.fr, [email protected]
Introduction et contexte La « loi portant engagement national pour l’environnement », dite « loi Grenelle II », vise en France à décliner et appliquer les 268 engagements de l’Etat issus des ateliers du Grenelle de l’environnement. Un exemple concret est en cours d’expérimentation : pour clarifier l’information du grand public et développer l’éco-consommation, le Grenelle de l’environnement a conclu que l’affichage de l’impact environnemental des produits sera progressivement développé. L’objectif est qu’un consommateur puisse trouver le même format d’affichage, quel que soit son lieu d’achat, et distinguer deux produits similaires par rapport à leur empreinte environnementale (impact). La méthodologie d'ACV (Analyse du Cycle de Vie) s'appuie et fait appel à des normes introduites dans le but de quantifier l'impact environnemental des produits et des services. Les méthodes d’ACV commencent à se développer à la demande des entreprises, suite à une pression croissante du grand public et des politiques européenne et française. Un certain nombre d'évolutions d'ordre économique, technologique et réglementaires illustrent également le besoin de disposer d'outils performants permettant de quantifier l'impact d'un produit tout au long de son cycle de vie. La démarche ACV est généralement développée en termes de formation comme un apprentissage spécifique des outils logiciels dédiés, mais il existe peu de cours sur le domaine, en particulier en accès libre et en version informatique. Ce qui manque cruellement, n’est pas tant une description de la méthode elle-même, que des études de cas devant permettre à l’apprenant de développer à la fois son esprit critique, et des capacités d’analyse.
L’UVED, Université Virtuelle pour L’Environnement et le Développement Durable L'UVED [1] est l’une des sept Universités Numériques Thématiques (UNT) soutenues par le Ministère de l'Enseignement supérieur et de la Recherche ayant pour mission de produire et mettre à disposition des ressources pédagogiques mutualisées au service de l'enseignement numérique et de l'innovation pédagogique. Ainsi, l’UVED aide à la production et la diffusion de ressources pédagogiques et d’outils de formation validés scientifiquement dans tous les champs d’application de l’environnement et du développement durable. L’idée est de fournir gratuitement aux formateurs des e-contenus utilisables dans leurs propres enseignements, et aux étudiants des compléments fiables de formation, alternative aux encyclopédies en ligne dont le contenu n’est pas systématiquement validé scientifiquement.
Le projet ACV-BAT Le projet ACV-BAT, fédérant des acteurs de la plateforme régionale en analyse du cycle de vie [avniR] [2], de l’Université Lille1 Sciences et Technologies, de l’ENSAIT, et de l’Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis, a été retenu dans le cadre de l’appel à projets UVED 2010. Intitulé, « Démarche d'analyse du cycle de vie. Principes, méthodologie, exemples d'application aux matériaux et éléments de construction », ce projet a pour vocation de décliner un module spécifique dédié à la méthodologie d'ACV, cœur auquel se rattacheront les différents modules existants et à venir (grains pédagogiques). En ce sens, il sera non seulement complémentaire aux ressources existantes, mais il a vocation à devenir le noyau central (noyau méthodologique) de plusieurs mises en application de la méthodologie ACV adaptée aux différents secteurs professionnels (fig. 1). L’originalité de notre approche est de décliner la méthode ACV dans un secteur au cœur du Grenelle de l’environnement : le bâtiment. Non seulement les exemples traités seront issus de ce secteur d’activité, mais une étude de cas sera traitée d’un bout à l’autre du cours (par exemple un matériau d’isolation naturel complexe). Ainsi, notre cours proposera des approches de type ACV devant permettre de mieux concevoir et/ou choisir les éléments et les matériaux de construction afin de limiter leurs impacts environnementaux. Le projet ACV-BAT se déclinera en premier lieu sous la forme d’un cours académique sur la démarche ACV qui pourra être utilisé comme tel par l’enseignant ou en auto-apprentissage par l’apprenant. Le noyau méthodologique permettra d’accueillir en rattachement plusieurs ressources existantes, en production, ou à venir, dont celle que nous proposons de développer spécifiquement : la méthodologie
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ACV appliquée aux matériaux et éléments de construction. Ainsi, l’ensemble de la ressource proposée est cohérente mais pourra être associée en tout ou partie à une autre ressource existante ou à venir.
FIG. 1 – Architecture du projet ACV-BAT FIG. 2 – Type d’outil qui sera réalisé (source ADEME)
Un outil simple et gratuit sera utilisé par les apprenants : le logiciel gratuit Bilan Produit ® de l’ADEME développé en collaboration avec l’université de Cergy-Pontoise [3], utilisant une partie de la base de données Eco-invent [4]. Ce logiciel sera utilisé pour traiter des exemples simples et pour réaliser une étude de cas. Il permettra en outre de développer un utilitaire spécifique d'illustration graphique des impacts environnementaux d'un produit (déclinaison de l’étude de cas d’une porte) et qui aura une forme similaire à celle représentée sur la figure 2. Les compétences acquises à l’issue de ce module d’enseignement seront les suivantes : savoir faire une analyse simplifiée d’un matériau/produit simple du bâtiment, appliquer la méthodologie d’ACV à des cas simples (comprendre et mettre en œuvre la méthodologie), maîtriser l'usage du logiciel libre Bilan Produit ®, accompagner la mise en place d’une ACV réalisée par une équipe spécialisée, savoir rechercher des données et définir leur fiabilité, avoir un regard critique des rapports d’ACV.
Conclusion Le cours est construit pour équivaloir à 3 crédits européens (ECTS), soit un total de 25 heures réparties de la façon suivante : « lecture » du cours (12), exemples et étude de cas (12h), QCM et QCU (1h), Il est suggéré que l’évaluation se fasse sous forme d’un projet avec une présentation orale des résultats obtenus et de l'analyse développée par les étudiants et un rapport écrit décrivant des travaux. Le projet ACVBAT est actuellement en cours d’élaboration. Il court du 15 janvier 2011 au 15 juin 2012, date à laquelle il devra être livré à l’UVED dans sa version définitive. Après la rédaction du contenu du cours proprement dite, une étape importante du projet est la médiatisation, qui consiste à transformer la ressource écrite en un e-document (dynamique et interactif), illustré d’exemples, d’exercices, d’études de cas, de vidéos, et d’outils dédiés.
Références [1] http://www.uved.fr [2] http://www.avnir.org [3] http://www.ademe.fr/internet/bilan_produit [4] http://www.ecoinvent.ch/
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ACVBAT, a course dedicated to the life cycle assessment on the Virtual University of Environment and Sustainability (in French : UVED) Agathe Combelles*, Ion Cosmin Gruescu**, Jean-Luc Menet***, Anne Perwuelz**** * cd2e, Rue de Bourgogne - Base 11/19 - 62750 LOOS-EN-GOHELLE ** Université Lille 1 - Sciences et Technologies, IUT "A", Dép. GMP, Rue de la Recherche, BP 90179, 59653 VILLENEUVE D’ASQ CEDEX *** ENSIAME, Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis 59313 VALENCIENNES Cedex 9 **** ENSAIT, 2 allée Louise et Victor Champier - BP 30329 - 59056 ROUBAIX CEDEX 01 [email protected], [email protected], [email protected], [email protected]
Introduction and context The so-called « Grenelle II » law, recently introduced in France, statutes on the French Republic implication concerning the application of the 268 engagements issued from the workshops dedicated to its elaboration. A concrete example is actually experimented: in order to clarify for the large public the provided information on products (concerning their environmental footprint) and to develop the so-called Ecoconsumption concept, the Grenelle law has concluded that the environmental impact's display on the products will progressively be further developed. The main objective is to furnish to the consumer identical bills (in terms of content) allowing to compare the environmental impact of two similar products. The LCA methodology (Life Cycle Assessment) is based on international standards that were introduced in order to quantify the environmental impact of products and services. Several LCA methods were developed as a consequence of the companies' requests, of an increasing pressure of the public and European or French politics. The future evolutions in terms of economical, technological or statutory points of view are equally illustrating an increasing need for performing tools allowing quantifying the environmental footprint of products during their entire life cycle. Concerning the teaching or the training of the LCA approach, these items are generally developed like a specific apprenticeship of commercial and/or free software. Very few theoretical courses actually exist, especially in an electronic format or in free access. A cruel lack is also observed concerning case studies permitting a simultaneous development of criticism and analyzes capacities of students.
UVED, the Virtual University of Environment and Sustainability
UVED is one of the seven thematically universities supported by the French Minister of Education and Research. Its main mission is to help in the production and to furnish teaching resources (courses) based on pedagogical innovation and used in order to develop the Digital education. The UVED University contributes to the realization and the broadcasting of numeric courses and tools validated by a scientific jury in all the application fields related to environment and sustainability. The main idea is to furnish to formers e-contents that are applicable and can be used for their own teaching courses. It is also desirable that students can use the furnished resources as complements or alternatives of internet encyclopedias whose content is not systematically scientifically validated.
The ACV-BAT project
The ACV-BAT project federates actors belonging respectively to the Regional Life Cycle Assessment Platform (AVNIR) [2] to the University Lille 1 - Sciences and Technology, to the ENSAIT and to the Valenciennes and Haut Cambrésis University. The project was approved in the framework of the 2010 call for projects of UVED. Entitled "Life Cycle assessment approach - Principles, methodology, application examples to materials and systems in the buildings industry" the present project has for vocation the realisation of a specific course dedicated to the presentation and the illustration with case studies of the LCA methodology. The main idea is that the present course will constitute in the future an Educational grain to which future course modules will be eventually integrated. It has for vocation to become in fact a central nucleus (methodological nucleus) of several application case studies of the LCA methodology adapted to several industrial domains (see Fig. 1). The originality of the present approach is given by the fact that it declines the LCA methodology in a sector on which the Grenelle II law strongly focuses – the building industry. The provided case studies are treating products used precisely in the previously cited industry and a practical example is treated from the beginning to the end of the course, e.g. a complex natural isolating material. Moreover, the present course will provide LCA approaches allowing a better conceiving and choice for construction materials in order to minimize their environmental impact. The ACV – BAT project will be developed in the form of a classical academicals course about the LCA methodology usable by a former or by a student as well under the form of auto-apprenticeship. The
4 Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 methodological nucleus will also allow a connection with several existing resources, actually in production, or to come in the future.
FIG. 1 – Architecture du projet ACV-BAT FIG. 2 – Type d’outil qui sera réalisé (source ADEME)
A simple and free tool will be used by the learners – the free "Bilan Produit" ® software, which was jointly developed by the ADEME institution and the Cergy-Pontoise University [3] by using a part of the Eco-invent [4] database. This will allow treating simple examples and to realize a case study. The authors will also focus on the development of a graphical application tool allowing illustrating the environmental impacts of a product (the "door" case study) whose form will be close to the one represented in Fig. 2. The main outcome acquired competences of the present course learners are respectively : (i) the capability of performing a simple material/product analyze by applying the LCA methodology in simple case studies (understanding and application of the methodology) (ii) the knowledge and the capability to use the Bilan Produit ® software (iii) the accompanying of a specialized team in the development of a LCA study based on the knowledge of the data research and analysis and (iv) the possibility to criticize existing LCA reports.
Conclusion
The ACV-BAT project is developed in order to amount 3 ECTS credits by following a 25 hours course dispatched as follows: the course lecture in 12 hours, examples and case studies in 12 hours, quiz in 1h. It is suggested to evaluate candidates in the framework of a project ending with an oral defense of the obtained results and developed analysis plus a written report. The ACV-BAT project is actually in redaction, the main dates are respectively 15th January 2011 for the beginning and the 15th of June 2012 for the delivery to UVED. The course redaction will be soon extended to the realization of the electronic document (interactive and dynamic) illustrated with examples, exercises, case studies, videos and some other specific or dedicated tools.
Références [1] http://www.uved.fr [2] http://www.avnir.org [3] http://www.ademe.fr/internet/bilan_produit [4] http://www.ecoinvent.ch/
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L’ACV pour tous les services de l’entreprise Cluster CREER 215, Rue Jean-Jacques Rousseau, 92136 Issy-les-Moulineaux [email protected]
Depuis quelques années, l’éco-conception a pris une place de plus en plus grande dans l’industrie. Dynamique d’entreprise, c’est également un moyen pour faire progresser la performance des professionnels et être un moteur à l’éco-innovation. Impulsion institutionnelle, les directives, la volonté des industriels et la sensibilité des consommateurs fait que cette vision cycle de vie ne peut que s’inscrire dans une démarche développement durable.
C’est dans ce contexte que le CREER a vu le jour, en 2007 sous l’impulsion de 7 entreprises et centres de recherche leader (Renault, Steelcase, Areva T&D, Plastic Omnium, Veolia Environnement, le Groupe SEB et le Centre Technique des Industries Mécaniques (CETIM), en partenariat avec la SERAM et le laboratoire MAPIE de l’Institut ENSAM de Chambéry) qui se posaient les mêmes questions quant aux problématiques de cycle de vie, de recyclage, de méthodologie ou de normes.
Le principal objectif du CREER est une mutualisation de la recherche des industriels. Le cluster CREER a ainsi mis en place une plateforme d’information intelligente, outil de veille personnalisée, ainsi que plusieurs groupes de travail sur différents thèmes (Réglementation REACH & SVHC, Composés Organiques Volatiles…) dont les Analyses de Cycle de Vie.
ZOOM SUR LE GROUPE DE TRAVAIL ACV
MEMBRES :
Création d’un guide sur l’ACV
Le premier objectif du groupe de travail ACV consiste à élaborer un guide de communication. Sur 3 niveaux de lecture, ce document sera à destination des décideurs, des fonctions de communication (marketing, communication externe) et des fonctions techniques (R&D, production...).
En effet, l’ACV est une approche scientifique holistique et complexe, souvent difficile pour les non- experts. La documentation actuelle est soit très précise et technique, soit trop généraliste. De plus, elle manque d’exemples concrets d’utilisation en industrie. Aussi, ce guide sera structuré autour des expériences industrielles de chaque membre pour apporter une vision plus appliquée de l’ACV.
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Le groupe de travail se réunit régulièrement (toutes les 5 à 6 semaines). Ces réunions permettent de définir et valider certains points clés ainsi que les sujets en cours. Des échanges par e-mail et via l’Espace Membre du site CREER permettent de faire progresser les discussions, de valider certains points intermédiaires, et de valider la rédaction de documents.
La version décideur du guide de communication sera disponible fin 2011.
Structure du guide
Pourquoi l’ACV ? Place de l’ACV dans la problématique d’éco-conception, définition sommaire de l’ACV… Définition de l’ACV Analyse d’impact environnemental, Unité Fonctionnelle,… Utilisation de l’ACV Les ACV : Pour qui ? Pour quoi ? Par qui ? Les différents niveaux d’ACV Quelle information retirer des ACV ? Forces Vision globale cycle de vie, évaluation quantitative, impacts multicritères, transparence, reconnaissance à l’échelle mondiale, etc… et faiblesses Comparabilité, incertitudes, complexité, expertise, etc… Illustrations d’ACV de produits et partage d’expérience Déclencheurs, démarche, apport, coût, descriptif, organisation (périmètre, personnes, implications), utilisation des résultats, etc… Conclusions et perspectives Évolution des méthodes et données, ACV sociales, utilisation des résultats, etc…
Annexes : Développement de certaines thématiques (unités fonctionnelles, ACV conséquentielles…)
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LCA, an approach for all industrial departments Cluster CREER 215, Rue Jean-Jacques Rousseau, 92136 Issy-les-Moulineaux [email protected]
Eco design has taken a major scale since a few years. This process is aimed at engaging the company in continuous improvement of its performance and becoming the driving force behind eco- innovation. Due to institutional impetus, directives, industrialists’ wills and consumers’ awareness, life cycle assessment has become an integral part of sustainable development.
In this context, the CREER Cluster was founded in 2007 under the impulse of 7 lead companies and technical centres of excellence: Renault, Steelcase, Areva T&D, Plastic Omnium, Veolia Environnement, SEB Group, CETIM (Centre Technique des Industries Mécaniques), partnered with SERAM and MAPIE laboratory from the Chambéry ENSAM Institute.
CREER’s first objective is to promote non-competitive research in Eco design and recycling of products. Close cooperation between industry, the scientific community and State organisations is building a knowledge base and tools for use by industry. This is done through an intelligent information platform, and working parties dealing with REACH regulation, Volatile Organic Compounds and Life Cycle Analysis.
FOCUS ON THE LCA WORKGROUP
MEMBERS :
Creation of a communication guide on LCA
The first objective of the LCA workgroup consists in drafting a communication guide on LCA. The guide will cover the stakes and issues inherent to Life Cycle Assessment and will include feedback on LCA experiences from companies and organisations involved in the workgroup. The purpose of this communication guide is to create an information database for decision makers within companies, communication services (marketing, external communications) and technical functions (R&D, production…)
Indeed, LCA is a complex holistic approach, often hard to grasp for laymen. Current materials are either too technical or too broad. It also lacks practical examples of industrial utilization. For this reason, this guide will be based on industrial experience from each member to bring an implemented vision of LCA.
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The workgroup meets regularly (every 5 or 6 weeks). These meetings allow defining and validating key elements and other running projects. E-mail exchange and data sharing via CREER's online Member Platform allow the discussion progression, the validation of some intermediate points and drafted documents.
The decision makers’ version of the guide will be available at the end of the year 2011.
Guide structure
Why LCA? LCA and ecodesign, quick definition of LCA… LCA Definition Environmental Impact Analysis, Functional Unit… LCA Utilization LCA : For who ? What use? By who ? Different levels of LCA What information to extract ? Strengths Global vision of LCA, quantitative evaluation, multicriterial impacts, transparency, worldwide recognition… And weaknesses Comparability, uncertainties, complexity, expertise… LCA examples and feedbacks Triggers, Approaches, Contributions, Costs, Detailed descriptions, Organisation (fields of action, people, implications), Use of results… Conclusions and outlooks Methods and data evolution, Social LCA, Use of results…
Annexes: Development of thematic (functional units, consequential LCA…)
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L’intégration de la Pensée Cycle de Vie à l’éducation supérieure Romain Degot1, Patrick Leghie2, Natacha Henry3, Nathalie Lecocq4, Pierre Echard5, Jodie Bricout6 1,6 Plateforme [avniR], 2 HEI, 3 USTL, 4 IUT de Béthune Université d’Artois, 5 Innovaterra [email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected]
Mots clefs : enseignement supérieur ; ACV ; éco-conception ; développement durable, communication environnementale
Introduction
La Pensée Cycle de Vie et l’Eco-conception deviennent des approches incontournables du développement durable en entreprise. Il est de ce fait fondamental d’équiper les futurs managers des connaissances et outils nécessaires à la mise en place d’une stratégie ACV au sein des entreprises qu’ils intégreront comme designers, ingénieurs ou encore commerciaux. Il faut rapidement instaurer une nouvelle pensée dans la création et l’amélioration de nos biens et services. Un certain nombre d’universités et autres instituts de l’enseignement supérieur s’engagent déjà dans la formation ACV, mais il est fondamental d’accélérer et de faciliter l’intégration de ces formations le plus largement possible. Il est important aussi de s’assurer que ces formations répondent concrètement aux besoins des entreprises, et ne restent pas dans la sphère théorique d’une formation purement académique. Dans le Nord Pas de Calais, une trentaine d’enseignants se sont réunies autour de la plateforme [avniR] (www.avnir.org) pour partager leurs connaissances et outils d’enseignement de l’ACV et Eco- conception.
Le projet : outiller et faire collaborer les enseignants
Pour promouvoir et renforcer l’enseignement de l’ACV et Eco-Conception au sein de l’enseignement supérieur dans la région Nord Pas de Calais, [avniR] a développé un projet collaboratif avec les universités, les écoles et les entreprises. Le projet passe par deux activités : Le développement d’un centre de ressources pédagogiques au sein du site d’ [avniR] La mise en place et animation d’un réseau d’enseignants pour favoriser les échanges inter-écoles
L’objectif de ce projet est de faire émerger l’enseignement de l’Analyse du Cycle de Vie (ACV) et de l’éco-conception dans toutes les filières de formation supérieure, afin de fournir aux professionnels de demain des outils modernes de prise de décision dans le respect du développement durable.
- Le Centre de Ressources Pédagogiques
Ce centre de ressources regroupe des informations et des supports pour les enseignants. L’enseignant y trouve des supports de cours, des exemples, des exercices, des travaux pratiques, des quizz, des présentations d’outils de calcul, des vidéos, une bibliographie,... Les informations sont regroupées dans quatre thèmes : 1. le développement durable, 2. l’analyse du cycle de vie, 3. l’éco-conception 4. la communication environnementale.
Le centre de ressources contient également une base documentaire, qui permet aux enseignants de compléter leurs cours avec des exemples concrets, et ainsi les adapter à leur filière. La base documentaire centralise des analyses du cycle de vie, des déclarations environnementales de produits et des guides divers sur le sujet. Les enseignants peuvent rechercher les documents par thème, secteur ou mot clé. L’évolution de ces ressources va se faire grâce à la plateforme collaborative.
- Le réseau d’enseignants ACV
Ce réseau fourni aux membres l’occasion d’échanger avec des enseignants d’autres disciplines. Ceci favorise la mise en place de projets pluridisciplinaires, approche indispensable à la méthodologie d’ACV.
10 Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011
Ce réseau sert également à alimenter, développer et améliorer les ressources pédagogiques.
Activités déjà menées
Un stagiaire a été encadré par la plateforme [avniR] pour développer le centre de ressources pendant le premier semestre de 2011. Après avoir réalisé un sondage auprès d’étudiants et d’enseignants, il a développé une « version béta » des outils pédagogiques. Ces outils seront améliorés d’année en année par les membres.
Une charte d’engagement a été développée, qui fixe les règles de fonctionnement de l’initiative. Chaque Enseignant-Membre s’engage notamment à contribuer à l’évolution des outils pédagogiques et à participer activement aux échanges.
Le lancement de l’initiative collaborative pour la promotion de l’ACV en enseignement supérieur a été effectué en deux temps forts : a) Une journée de lancement du Centre de Ressources Pédagogiques (mai 2011) pour promouvoir l’action et ainsi mobiliser des enseignants autour du projet. Après une présentation du projet, les enseignants ont eu l’occasion de tester la « version béta » du centre de ressources et confronter leurs expériences dans l’enseignement de l’ACV et de l’écoconception dans leurs établissements. b) Journée pédagogique pour les enseignants membres du Réseau (juillet 2011). La plateforme [avniR] a réuni une trentaine d’enseignants afin de mieux connaitre leurs besoins et leurs attentes en termes d’enseignement, et pouvoir ainsi déterminer les actions possibles à mettre en œuvre pour la rentrée 2011.
Clés du succès
Pour atteindre ces objectifs, il est fondamental que la gestion du Centre de Ressources et l’animation du Réseau soient menées à bien par une entité facilitatrice. [avniR] assure cette tâche, par la gestion du centre de ressources, l’animation du réseau des enseignants, et la promotion externe de l’initiative auprès des différentes parties prenantes concernées (entreprises, pouvoirs publics, le monde académique…). Il est également essentiel que tous les participants s’impliquent dans la démarche, et contribue à l’ouvrage collectif. Dans ce cas, cela passe par la charte d’engagement précédemment évoquée.
Conclusion
Depuis son lancement durant l’été 2011, l’initiative a considérablement progressé. Elle regroupe déjà 26 enseignants et plusieurs projets sont en cours de réalisation. Son ambition pour l’année académique 2011 – 2012 est de lancer la formation à l’Analyse du Cycle de Vie et de l'Eco-conception dans différentes écoles et universités de la région, et d’obtenir un retour constructif de la part des enseignants participants afin d’en tirer les leçons pour l’amélioration du Centre de Ressources.
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Integrating Life Cycle thinking into higher education Romain Degot1, Patrick Leghie2, Natacha Henry3, Nathalie Lecocq4, Pierre Echard5, Jodie Bricout6 1,6 Plateforme [avniR], 2 HEI, 3 USTL, 4 IUT de Béthune Université d’Artois, 5 Innovaterra [email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected]
Key words: higher education ; LCA ; ecodesign ; sustainability, environmental communication
Introduction
Life cycle thinking and ecodesign are becoming essential approaches to applying sustainability in business. It is hence fundamental to equipe future managers with the knowledge and tools required to implement a LCA strategy in a business, whether they be designers, engineers or product representatives. There is a need to change the existing culture related to designing and improving products and services. A number of higher learning institutions have already started integrating life cycle approaches into their curricula, but it is essential to accelerate this movement and make it mainstream. It is also important to ensure that these courses are aligned with real needs of businesses. In Northern France, 30 teachers have come together under the auspices of the [avniR] LCA platform (www.avnir.org) to share their knowledge and tools for teaching LCA and ecodesign.
The project: providing teaching networks and tools
To promote and reinforce LCA and ecoconception teaching in higher learning in Northern France, [avniR] has developed a collaborative project with universities, schools and businesses. The project is based on two pillars: Developing of teaching resources, based on a virtual centre on the [avniR] website Establishing and facilitating a network of teachers, to foster exchange between different higher learning institutions
The objective of this project is to mainstream Life Cycle Thinking in all higher education streams, in order to provide tomorrow’s professionals with modern decision making tools, aligned with sustainability. a) The educational ressource centre
This resource centre brings together teaching information and tools. Teachers can access supports for their lectures, examples, exercises, quizzes, videos, a bibliography and more. These tools are grouped in 4 themes Sustainable development Life Cycle Assessment Eco design Environmental Communication
The resource centre also contains a database of LCA related documents, which allows teachers to complete the ‘generic’ materials with case studies and examples adapted to their class. The database centralises LCA studies, EPDs and guides. Teachers can search the documents by theme, economic sector or keyword. These tools are designed to evolve with the contribution of the members. b) The teachers’ network
This network provides its members with the opportunity to exchange with teachers from other disciplines and other universities. This fosters the development of multidisciplinary projects, an essential approach for LCA work.
This network also provides the basis for a continual improvement of the teaching tools. Progress so far
The [avniR] platform hired an interne from one of the participating universities to develop the teaching resources during the first semester of 2011. By conducting a survey of students and teachers, he developed a "beta" version of these teaching tools. Year by year, the tools will be improved by the members.
12 Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011
A commitment convention has been developed which sets out the operating rules of the initiative. Each teacher-member commits to contribute to the development of educational tools and to participate actively in discussions. The launch of the collaborative initiative to promote higher education in the LCA was carried out in two events: a) Educational Resource Center launch (May 2011) to promote action and to mobilize teachers on the project. After a presentation of the project, teachers had the opportunity to test the "beta version" of the resource center and compare their experiences in the teaching LCA and ecodesign in their establishments. b) Educational day for Teachers Network members (July 2011). The platform [avniR] brought together thirty teachers to better know their needs and expectations in terms of education and thus be able to identify possible actions to be implemented for September 2011.
Keys to Success
To achieve these objectives, it is essential that the management and animation of the Resource Centre Network are carried out by a facilitator. [avniR] ensures this task, by management of the resource center, running the network of teachers, and external promotion of the initiative with the various stakeholders (business, government, academia ...). It is also essential that all participants involved in the process, contribute to the collective work. In this case, this means the charter of commitment previously mentioned.
Conclusion
Since its launch during the summer of 2011, the initiative has made considerable progress. Thirty teachers are already member and several projects are underway. The ambition for the 2011 – 2012 academic year is to start Life Cycle Assessment courses and Eco-design in different schools and universities in the region, and also to get constructive feedback from the participating teachers to draw lessons to improve the Resource Center.
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Plateforme Internet éco-conception des produits et services
Association Orée, 42, rue du faubourg Poissonnière 75010 PARIS [email protected], [email protected], http://ecoconception.oree.org
Mots clefs : Eco-conception, innovation, organisation, stratégie.
1 Origine de la plateforme éco-conception
L’éco-conception, une des sept priorités d’Orée, est une démarche préventive innovante consistant à réduire les impacts d’un produit ou d’un service tout au long de son cycle de vie, depuis l’extraction des matières premières jusqu’à son recyclage ou son réemploi, tout en conservant sa qualité d’usage, c’est-à-dire sa fonctionnalité et sa performance. Approche produit du management environnemental, elle est surtout un formidable levier de compétitivité pour les entreprises qui répond fortement à leurs nouveaux enjeux réglementaires, économiques et stratégiques. De par son approche cycle de vie, elle implique tous les acteurs de l’entreprise et elle stimule la créativité au service d’une innovation responsable.
Depuis 2006, le groupe de travail Orée "éco-conception des produits et services" réunit les principaux experts et acteurs français du domaine pour mener une réflexion sur l'intégration de l'éco- conception dans la stratégie des organisations (entreprises et collectivités). Le fruit de cette réflexion collective est la création d’une plateforme Internet. Elle s'adresse particulièrement aux PME/TPE, et plus largement à toute structure, quelle que soit sa taille et sa vocation, désirant s'engager dans une démarche d'éco-conception ou tout simplement découvrir ce sujet.
2 L’éco-conception en trois volets interactifs
La plateforme Internet éco-conception permet de faire découvrir en toute autonomie la démarche, ou d’accompagner les acteurs de toute organisation dans leur progression si cette approche leur est déjà familière. Elle est composée de trois parties interactives :
Figure 1: Présentation de la page d’accueil de la plateforme internet éco-conception
14 Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011
2.1 Une première partie, « l’éco-conception en question » :
Une première rubrique présente la démarche d’éco-conception à travers des articles thématiques. Les méthodes et outils disponibles à ce jour pour mettre en place une démarche d'éco-conception y sont également présentés. Une deuxième rubrique présente les incitations (règlementations / consommateurs et contexte normatif) et avantages à s'engager dans une démarche d'éco-conception. Les étapes de la démarche à conduire sont ensuite développées sous forme de fiches pratiques répondant aux principales questions que l’on se pose (freins, facteurs de réussite, acteurs, méthodologie, coût, financement, etc.). Pour aller plus loin une synthèse de la réglementation française et européenne, du contexte normatif et un glossaire interactif sont disponibles.
2.2 Une deuxième partie, « l’éco-conception en application » :
Ce deuxième volet, interactif et modulable aborde le rôle joué par chaque compétence au sein des organisations. Une double clef d’entrée inédite permet à chacun de visualiser son propre rôle dans le cadre de la mise en place d’une démarche d’éco-conception mais aussi de comparer les rôles des différentes fonctions impliquées au sein de l’entreprise. Cette approche transversale de la démarche permet aux collaborateurs d’identifier leurs interlocuteurs et parties prenantes, les compétences à solliciter, les ressources à mobiliser, d’appréhender les enjeux liés à leur fonction, les leviers existants et ainsi d’identifier les facteurs clefs de succès pour une meilleure intégration de la démarche.
2.3 Une troisième partie, « l’éco-conception en action » :
Ce troisième volet propose des retours d'expériences d’entreprises ayant mis en œuvre une démarche d'éco-conception (outils utilisés, rôle joué par chaque compétence au sein de l’entreprise, difficultés rencontrées, accompagnements dont elles ont disposées). Il permet aussi de comprendre leurs objectifs et motivations initiales à se lancer dans la démarche. Toutes les entreprises volontaires peuvent témoigner sur la plateforme grâce à un questionnaire en ligne qui, une fois rempli sera validé par un comité de pilotage et mis en ligne gratuitement.
Comité de pilotage de la plateforme : Inddigo, Evea, Bio Intelligence Service, Savin Martinet Associés.
http://ecoconception.oree.org
Cette plateforme est réalisée avec le soutien financier de :
15 Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011
The eco-design of products and services platform
Association Orée, 42, rue du faubourg Poissonnière 75010 PARIS [email protected], [email protected], http://ecoconception.oree.org/EN
Key words: Eco-design, innovation, organization, strategy.
1 Origine de la plateforme éco-conception
Eco-design is a preventive approach which consists in reducing the impact of a product or service throughout its lifecycle, from the extraction of raw materials to its recycling or re-use, while preserving its usage quality, i.e. its functionality and performance. A competitive and innovative factor, this approach is of increasing interest to businesses, as it helps improve the quality of the products and services proposed, control and reduce costs, stimulate innovation, discover new business opportunities and limit the environmental impact.
Since 2006, Orée working group “eco-design of products and services” has brought together France’s main experts and players of the domain to examine how to integrate eco-design into organizational strategy (businesses and local authorities). This collective analysis has led to the creation of an Internet platform. This platform targets very small, small and medium-sized businesses and industries, and more generally any structure, regardless of size and purpose, wishing to commit to an eco-design approach or merely learn more about this subject.
2 Eco-design in three interactive parts
The eco-design web platform allows organizations to discover this approach at their own pace or help them to go further if they are already familiar with this methodology. It is divided into three interactive main parts:
Figure 1: Presentation of the home page of the eco-design platform
2.1 A first part to understand « what is eco-design » ?
This part presents the notion of eco-design through thematic articles. The methods and the currently available tools to put in place an eco-design approach are also presented to it. A second view presents the incentives (committed consumers, regulatory and prescriptive framework) and advantages to make a commitment in an eco-design approach. Then, the stages of the approach to be led are developed in the form of practical sheets answering the questions you may have (brakes, success factors, actors, methodology, cost etc.). To go farther a synthesis of the French and European regulations, the normative context and the interactive glossary are available. 16 Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011
2.2 A second part to comprehend the “Implementation on eco-design » :
This part deals with the role played by every skill within companies: people can discover according to their job, what they will bring to the approach of eco-design. This site is interactive and flexible and also allows people to compare the role of the various functions within companies or organizations that want to implement an eco-design approach.
This part allows members of a team to identify their contacts and shareholders, the skills and resources required, the challenges and the leverages associated with their function. Then, they are able to identify the key success factors to better integrate an eco-design approach in their strategy and organization.
2.3 A third part to look at, « Feedbacks on eco-design » :
This part offers concrete experiences of companies having operated an approach of eco-design (used tools, role played by every skill within the company, met difficulties, assistance and facilitation they have) and to understand their objectives.
Each company or organization, that initiated a similar approach for a product or service, can share it on this platform. There is a free on-line access to a questionnaire which, once completed, will be validated by a supervised steering committee before being put on line. We are continually looking for new feedbacks!
Steering committee of the platform: Inddigo, Evea, Bio Intelligence service, Savin Martinet Associés.
http://ecoconception.oree.org/EN
This platform is realized with the financial support of:
17 Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011
Quelques fronts de science abordés par le pôle ELSA sur l’Analyse de Cycle de Vie (ACV) et l’écologie industrielle appliquées aux systèmes complexes (Eaux, Territoires, Agro-bioprocédés)
Pr V. Bellon Maurel, directrice d’ELSA
En 2007, le pôle de recherche ELSA (www.elsa-lca.org/) était créé par l’association de chercheurs de cinq organismes de recherche et d’enseignement supérieur : le Cemagref, l’INRA, Montpellier Supagro, l’EMA et le CIRAD et l’aide de la Région Languedoc-Roussillon. En 2011, ce pôle unique en France compte 25 personnes, pour moitié chercheurs et enseignants chercheurs permanents et pour moitié doctorants. L’objectif est de proposer en France une offre de recherche, d’expertise et de formation dans les domaines de l’évaluation environnementale et sociale et de l’écologie industrielle appliquées à des systèmes complexes, c’est-à-dire mettant en oeuvre des procédés bio-techniques et/ou des procédés marqués par leur dimension multi-fonctionnelle, spatialisée mis en œuvre dans des milieux connectés et non fermés . Les champs d’étude couvrent donc : la production agricole, alimentaire et la chimie verte, la production de biomasses à vocation énergétique, la gestion de l’eau et des déchets, l’aménagement des territoires, la mise en place de filières agro-alimentaires. Améliorer la qualité environnementale ou sociale de ces systèmes suppose que l’on dispose d’outils et de méthodes pour mesurer les impacts – c’est l’objectif de l’évaluation environnementale ou sociale - puis de l’optimiser – c’est l’objectif de l’écologie industrielle. Parmi les méthodes d’évaluation environnementales, l’analyse de cycle vie présente de nombreux atouts : elle permet de considérer le système dans son ensemble, en évitant de masquer des transferts de pollutions entre étapes du cycle de vie ou entre catégories d’impacts. En revanche, cette méthode, initialement développée pour des produits manufacturiers, présente de nombreuses lacunes et difficultés méthodologiques dès lors qu’on cherche à l’utiliser sur des milieux plus complexes. ELSA se propose d’étudier ces verrous et plus particulièrement les recherches méthodologiques suivantes :
Les ontologies ou le développement de méthodes de construction des modèles des systèmes complexes appropriés à l’analyse ACV ; l’objectif est de construire un modèle qui permettra d’améliorer la précision des valeurs d’inventaire dans un contexte où les données sont rares. Ces méthodes sont appliquées à l’analyse de territoires (thèse d’Eleonore Loiseau - Cemagref), de mégapoles (thèse de Philippe Loubet), à l’analyse de systèmes irrigués (thèse de Ludivine Pradeleix- Cemagref), à l’écologie industrielle appliquée aux zones portuaires (thèse de Juliette Cerceau - EMA).
L’intégration de la dynamique des procédés dans l’ACV et la propagation des incertitudes (production de micro-algues et dépollution, thèse de Pierre Collet - INRA).
Le développement de chaînes de causalité liées à des impacts spécifiques, et ce aussi bien en ACV environnementale (usages dégradatifs de l’eau, pesticides et impacts sur la santé humaine, « land-use marin » -thèse de Juliette Langlois, Montpellier Supagro, biodiversité) qu’en ACV sociale (chaîne de causalité décrivant l’imapct des changements dans l’ampleur de l’activité économique liée à une chaîne de produit sur la sante humaine – thèse de Pauline Feschet- CIRAD).
- Le raffinement des inventaires sur différents agro- et bioprocédés à partir de données expérimentales (sur produits tropicaux – thèse d’Aurélie Perrin et autres travaux du CIRAD, sur traitement des eaux usées), de modèles mécanistes (sur l’épandage de boues, thèse de B Langevin, Cemagref) ou de données d’activités collectées par des TICs (sur vigne) ou par enquêtes (irrigation). Sur les produits tropicaux, une base de données d’inventaire est en cours de création par le CIRAD.
A ces recherches génériques sont associées des programmes de formation initiale et continue et des expertises sur les ACV spécifiques aux agro-bioprocédés. Le réseau ELSA s’est étendu au niveau national en particulier par l’association de chercheurs de l’INRA et du Cemagref de Rennes et de Clermont-Ferrand et participe aux animations scientifiques de l’alliance pour l’environnement ALLENVI. A l’international via le projet Ecotech- Sudoe (« Réseau international en ACV et écologie industrielle pour des éco-technologies innovantes », cft. www.ecotech-sudoe.fr), le pôle ELSA s’est associé à des universités majeures en Espagne (UAB, Université de Girona) et au Portugal (Université Aveiro). Le pôle ELSA peut accueillir en court ou long séjour tout chercheur travaillant sur l’ACV ou l’écologie industrielle pour les systèmes complexes.
18 Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011
Some fronts of science covered by the ELSA pole on Life Cycle Analysis (LCA) and industrial ecology applied to complex systems (Waters, Territories, Agro-bio processes)
Pr V. Bellon- Maurel, Directrice d’ELSA
In 2007, the ELSA research pole (www.elsa-lca.org/) was created with the support of Languedoc- Roussillon Region by the association of researchers from five research and higher education institutions: Cemagref, INRA, Montpellier Supagro, EMA and CIRAD. In 2011, this center is unique in France with 25 people, half of permanent researchers and teaching researchers and half PhD students. The objective is to offer research, expertise and training in the fields of environmental and social assessment and industrial ecology applied to complex systems, that is to say systems using bio-technical work processes and / or processes marked by their multi-functionality, spatial dimension and implemented in not connected and closed environments.
The fields of study cover: agricultural and food production, green chemistry, the production of biomass-based energy, water and waste management, land use planning…. Improving the quality of these systems requires the availability of tools and methods to measure the impacts – this is the objective of environmental or social assessment - and then to optimize it - this is the objective of industrial ecology.
Among the various methods of environmental assessment, life cycle analysis has many advantages: it allows us to consider the whole system, avoiding pollution transfers between life cycle stages or between impact categories. However, this method which was originally developed for manufactured goods, has many gaps and methodological difficulties when we try to use it on more complex environments. ELSA is to study these bottlenecks. Methodological research themes especially include:
- The development of ontologies and of methods for building models of complex systems analysis which fit LCA requirements; the goal is to build a model that will improve the accuracy of inventory data in a context where data are scarce. These methods are applied to the analysis of territories (Eleonore Loiseau thesis - Cemagref), megapoles (Philippe Loubet thesis), irrigation systems (Ludivine Pradeleix thesis - Cemagref) and to industrial ecology applied to port areas (Juliette Cerceau thesis - EMA).
- The integration of dynamic processes in LCA and uncertainty propagation (production of microalgae and waste treatment, Pierre Collet thesis - INRA).
- The development of causal chains linked to specific impacts, both in environmental (water degradative uses, pesticide impacts on human health, biodiversity, "marine land-use " in Juliette Langlois thesis- Montpellier Supagro) and social LCA (causal chain describing the imapct changes in the scale of economic activity related to a product chain on human health - Pauline thesis Feschet-CIRAD).
- The refinement of inventories on various agro-and bioprocesses based on experimental data (in wastewater treatment, on tropical products - Aurélie Perrin thesis and other work of the CIRAD), on mechanistic models (sludge spreading, Brigitte Langevin thesis, Cemagref) on activity data collected by ICTs (on vineyard – Ecotool project) or on investigations (irrigation). On tropical products, a new inventory database is being developed by CIRAD.
Expertise and initial and ongoing training on LCA applied to agro-bioprocesses are associated to these generic research programs. The ELSA network has expanded nationally in particular by the association of researchers from INRA and Cemagref in Rennes and Clermont-Ferrand and participates in scientific activities of the Alliance for the Environment, AllEnvi. On the international side, the ELSA pole has partnered with major universities in Spain, (UAB and University of Girona) and Portugal (Aveiro University), via the Ecotech-sudoe project ("International Network on LCA and industrial ecology for eco-innovative technologies," cf. www.ecotech-sudoe.fr). ELSA pole can accommodate short or long stay any researcher working on the LCA and industrial ecology for complex systems.
19 Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011
APEDEC Association des Professionnels de l’EcoDesign et de l’Eco-Conception
Mots clés : Eco-conception ; ACV ; Sensibilisation ; Formation ; Filière écodesign
Le rôle Créée en 2001, l’APEDEC a pour ambition de regrouper l’ensemble des experts français travaillant dans le domaine de l’éco-conception, qu’ils soient concepteurs, enseignants ou chercheurs. Son principal objectif est d’offrir un espace de réflexion et de travail collectif sur les métiers et pratiques liés à l’éco-conception afin de contribuer à en définir le cadre conceptuel, méthodologique et déontologique et à promouvoir les bonnes pratiques, avec pour leitmotiv : Intégrer la réflexion cycle de vie dès la conception des biens et services. FIG. 1 – Schéma de l’Analyse de cycle de vie Transformation des matières Fabrication premières
Extraction des matières Utilisation premières
Le 18 Novembre 2011, l’APEDEC organise une matinale dédiée à l’éco-conception à Paris, de 9h à 13h au Musée des Arts et Métiers : L’éco-conception, un investissement durable ? « Regards croisés entre ingénieurs et designers ». A cette occasion, deux tables rondes sont prévues ; l’une sur l’éco- conception vue par les ingénieurs et l’autre sur l’éco-conception vue par les designers. Plus d’informations sur le site internet www.apedec.org
Les actions - Le prix étudiant « Design Zéro Déchet 2012 » Dans le cadre de sa mission de sensibilisation auprès du grand public, le SYCTOM (Agence métropolitaine des déchets ménagers) organise le premier prix étudiant « Design Zéro Déchet 2012 » en partenariat avec l’APEDEC. Le prix étudiant s’adresse d’abord aux étudiants ayant une formation en design et aux étudiants ayant une formation en éco-conception. L’objectif de ce concours est de sensibiliser à l’approche éco-conception d’un produit ou d’un service. Les projets seront soumis à une étude ACV, afin d’évaluer leurs impacts environnementaux. - La filière écodesign solidaire de Montreuil L'APEDEC est un des lauréats de l’appel à initiatives pour une ville durable de la Ville de Montreuil, et développe à ce titre une action spécifique de création d'une filière locale d'écodesign solidaire. Diverses actions sont prévues intégrant associations artistiques et filières industrielles, en passant par les compétences locales en design et éco-conception, et le lien à construire avec les acteurs de l'économie sociale et solidaire. - La mission DGCIS d’Orée L'APEDEC participe aux travaux du "pôle Nord" regroupant Ile-de-France, Nord-Pas de Calais et Picardie, piloté par l'association Orée, sur la base de la mission DGCIS (Direction Générale de la compétitivité de l’industrie et des services) du Ministère de l’Économie, qui souhaite disposer d'un diagnostic par régions des acteurs de l'éco-conception. - Les études sur les formations en éco-conception L’APEDEC a réalisé pour l’ADEME deux études sur les filières de formations à l’éco-conception. Le lecteur y trouvera l’analyse du métier et les détails des principales formations post bac présentes en France. Une nouvelle version a été mise à jour en Septembre 2011. Chaque année, de nouvelles formations intégrant l’éco-conception voient le jour, ce qui montre le développement de ce domaine.
20 Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011
APEDEC Association des Professionnels de l’EcoDesign et de l’Eco-Conception
Key words: Ecodesgin; LCA; Sensitization; Training; Ecodesign industry
Assignment Founded in 2001, the APEDEC brings together the French experts working in the field of ecodesign, whether they are designers, teachers and researchers. Its main purpose is to provide, through collective exchanges, outputs on practices related to ecodesign. The goal is to assist in the definition of the conceptual framework, methodology and ethics, and to promote good practice, with the leitmotiv : Integrating life cycle thinking as early as possible within the design of goods and services.
FIG.1 – Diagram of Life Cycle Assesment Transformation des matières Fabrication premières
Extraction des matières Utilisation premières
On 18th November 2011, APEDEC organizes a morning dedicated to eco-design in Paris from 9 AM to 1 PM in Arts and Craft Museum : Is ecodesign a sustainable investment? "Crossroads between engineers and designers." Two round tables discussions are planned: one dealing with ecodesign from the point of view of engineers and the other one dealing with ecodesign from the point of view of the designers. More information are available on the APEDEC website www.apedec.org
Actions - The Student Prize "Zero Waste Design 2012" In the context of its mission to raise awareness among the general public, SYCTOM set up the first student prize "Zero Waste Design 2012" in partnership with APEDEC. The Student Prize is dedicated to students with a background in design and students with a background in ecodesign. The purpose of this competition is to raise awareness about the ecodesign approach for products or services. The LCA of projects will be done in order to assess their environmental impacts. - Ecodesign solidarity industry in Montreuil APEDEC is one of the winners of the call for initiatives for a sustainable city of Montreuil city, and as such is creating a local supply of ecodesign solidarity. Various activities are planned including arts associations and industrial sectors, through local expertise in design and ecodesign, and build the link with the actors of the social economy - DGCIS mission of Orée APEDEC participates in the "North Pole", gathering Ile-de-France, Nord-Pas de Calais and Picardy, led by Orée association, on the basis of the mission DGCIS (Directorate General of competitiveness of the industry and services) of the Ministry of Economy, who wishes to have a diagnosis of areas involved in ecodesign. - Training studies in ecodesign APEDEC has conducted two surveys for ADEME (the French EPA) on ecodesign lectures within Universities and Engineer schools throughout France. The reader will find in the final reports the analysis of business and the details of the main courses in France. The last version has been released last September 2011. Each year new courses integrating ecodesign are emerging, which shows the development of this area.
21 Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011
Seeds4Green www.seeds4green.net Hélène Teulon, Caroline Sorez SARL Gingko21 21F rue Jacques Cartier 78960 Voisins le Bretonneux [email protected] ; [email protected]
Mots clefs : ACV ; plateforme web collaborative ; écolabels ; achats éco-responsables ; communauté ACV
Présentation générale Seeds4Green est une plateforme internet collaborative gratuite pour le partage d’études ACV. En 2009 et 2010, l’ADEME et le Defra (UK) ont ensemble sponsorisé le développement de cette plateforme portée par Gingko 21, avec le support technique du JRC. Seeds4Green est un wiki libre d’accès qui vise à rassembler et partager des documents relatifs à l’évaluation environnementale des produits et des services : analyses de cycle de vie, déclarations environnementales de produits, guides d’achats éco- responsable, référentiels d’éco-label. L’objectif de la plateforme est de construire de façon collaborative des connaissances sur les performances environnementales des biens et services. Seeds4Green est développé dans un esprit de transparence et de partage de données. L’ADEME et le DEFRA considèrent que c’est un moyen efficace pour mettre à disposition d’un grand nombre d’acteurs des informations fiables et pertinentes, pour diffuser des connaissances sur l’ACV, promouvoir son usage, et permettre le passage à l’action d’éco-conception ou d’achat éco-responsable pour les opérationnels. Le public ciblé par cette plateforme est relativement large. Ce sont des professionnels qui sont visés : acheteurs, éco- concepteurs, eco-designers1, pouvoirs publics en charge d’éco-labellisation, praticiens de l’ACV, ainsi que chercheurs et étudiants dans le domaine. A l’heure actuelle, plus de 200 études sont disponibles sur Seeds4Green. Outre ces études, Seeds4Green rassemble également des guides d’achat éco-responsable et des critères d’écolabels, fondés sur des ACV. C’est la communauté qui pourra assurer à terme la validation de la qualité de l’information partagée sur la plateforme. Comment ça marche ?
Seeds4Green est un site gratuit et accessible à tous. Ainsi, n’importe quel navigateur anonyme peut consulter les études disponibles sur la plate-forme. Un compte utilisateur gratuite est cependant nécessaire pour ajouter des contenus et pour bénéficier des fonctions collaboratives avancées : dépôt de commentaires, profil... Des fonctions de recherche simples et avancées sont disponibles afin de cibler le produit ou la catégorie de produits désirés. Les filtres de recherche correspondent aux champs d’informations des études mises en lignes : type d’étude, nature éventuellement comparative de l’étude, année de publication, langue, conformité aux normes ISO 14040-44… La recherche et l’analyse des études sont ainsi facilitées.
Qui peut s’en servir ? Toute personne intéressée par l’évaluation environnementale peut utiliser Seeds4Green ! Cependant, nous avons identifié des postes pour lesquels Seeds4Green apparaît comme un outil professionnel des plus intéressants.
- Eco-concepteurs Les consultants, managers en éco-conception ou les équipes de conception peuvent utiliser Seeds4Green dans la phase amont d’analyse contextuelle propre à toute démarche de conception. En effet Seeds4Green permet, à l’aide des résumés d’études, de réaliser avec une grande facilité une veille ACV sur un produit, un service ou un secteur d’activité.
- Acheteurs Seeds4Green permet aux acheteurs d’identifier les impacts pertinents pour un produit ou une catégorie de produits qui les intéresse. Ainsi ils sont à même de rédiger les clauses environnementales du cahier des charges ou d’engager une discussion avec leurs fournisseurs dans le cadre d’une démarche d’éco-conception. Outre les études ACV disponibles sur la plate-forme, les guides d’achats éco- responsable et les référentiels d’écolabel s’avèrent être d’une grande utilité pour les acheteurs.
- Experts en ACV et universitaires Pour les consultants ou les chercheurs, Seeds4Green constitue une bibliographie intéressante dans le cadre des évaluations environnementales ou analyse de cycle de vie qu’ils doivent réaliser. Les
1 Les éco-designers ont une formation design qui les différencie des éco-concepteurs possédant un profil ingénieur ou marketing 22 Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 résumés des études leur permettent d’identifier les points critiques d’un produit/service ou d’une catégorie de produit et représente ainsi un gain de temps notamment pour la phase de collecte des données, qui est toujours la plus longue dans la réalisation d’une ACV. Pour les professeurs ou étudiants, Seeds4Green offre un bon support d’exercice. Les enseignants peuvent utiliser Seeds4Green comme un outil d’évaluation. Cette approche est motivante et appréciée des étudiants.
L’avenir Gingko21 souhaite continuer à développer la plateforme Seeds4Green afin d’en faire un outil d’éco-conception complet pour un passage à l’action rapide. Ajouter des ACV au fil de l’eau, mais également des déclarations environnementales de produits, des guides d’éco-conception et des référentiels d’écolabel de façon collaborative permet d’enrichir la plateforme aussi bien quantitativement que qualitativement. Gingko21 souhaite également développer la dimension « réseau social » afin d’offrir la possibilité aux utilisateurs d’échanger plus facilement. Seeds4Green a été soumis au « board of Life Cycle Initiative » de l’UNEP et est en cours d’évaluation pour un soutien. Nous avons de nombreuses idées pour améliorer la plate-forme, et en cohérence avec l’esprit collaboratif de Seeds4Green, nous sommes à la recherche de partenaires pour les développer.
23 Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011
Seeds4Green www.seeds4green.net Hélène Teulon, Caroline Sorez SARL Gingko21 21F rue Jacques Cartier 78960 Voisins le Bretonneux [email protected] ; [email protected]
Keywords: LCA; collaborative platform; eco-label; green purchasing; LCA community
Presentation Seeds4Green is a free collaborative internet platform for LCA studies. In 2009 and 2010, Defra (UK) joined forces with Ademe (French Environmental and Energy Management Agency) to sponsor the development of a collaborative LCA website with the technical support of the EU’s Joint Research Centre. Seeds4Green is a wiki platform that aims to provide an easy way gather and share documents linked to environmental sustainability: life cycle assessment studies, environmental product declaration, green purchasing guides, eco-labelling criteria. Both agencies support the transparency and sharing of data and view this as a one of the solutions that allows a wider range of users to acquire LCA information more easily and promote sustainable goods and services. The purpose of the platform is to collaboratively build knowledge on the environmental quality of goods and to ease the diffusion of the results of LCA studies. It provides purchasing guidelines and systemised criteria making green purchasing operational and eco-labels even more transparent and comprehensive. We anticipate that the information stored here could be used by many audiences - from purchasers to eco-designers, businesses, eco-labeling teams within public authorities as well as LCA practitioners, researchers and students throughout the world. More than 200 LCA studies are already available on Seeds4Green. Besides, Seeds4Green is gathering green purchasing guides and eco-labelling criteria as well. Eventually the community will ensure an even higher level of quality for the information shared on the platform.
How does it work? Seeds4Green is a free website. Thus, any anonymous person could consult the available studies. However, a user account is mandatory to add any content and to use the collaborative functionalities, such as leaving comments - subscription is for free. Advanced research functions are available in order to target a product or a product category. Research filters match the information fields of the online studies: type of the study, year of publication, comparative feature of a study, language, ISO 14040-44 compliancy… It makes the search for and the analysis of the studies easier.
Who could use it? Everybody with interest for environmental evaluation! However, Seeds4Green seems to be a very valuable tool for the professions quoted below.
Eco-designers Consultants, managers in eco-design or design team could use Seeds4Green like a context analysis tool. Indeed, Seeds4Green helps at elaborating an environmental survey on a product or a product category, thanks to the summaries of studies.
Purchasers Seeds4Green provides to the purchaser the identification of the relevant environmental impacts of a product or a product category. Thus procurement departments could rely on Seeds4Green when writing down the environmental specifications of their product or when discussing with their suppliers on environmental issues. Besides LCA studies, green purchasing guides, eco-design guides and eco-labelling criteria are highly valuable for purchasers.
LCA experts and academics For consultants or researchers, Seeds4Green provides a relevant bibliography for environmental evaluation or Life Cycle Assessment studies. Summaries of studies help them to identify the critical points of the product/service they are working on, and thus represent a gain of time, especially for data collection, which is the more time-consuming task when conducting a LCA study. For professors or students, Seeds4Green provides a good exercises/assignments support. Teachers could use Seeds4Green as a grading tool. This approach is rewarding for and appreciated by the students.
Future Gingko21 wishes to develop Seeds4Green further in order to make it a complete eco-design tool : to keep on collaboratively adding LCA, Environmental declaration Product (EPD), eco-design guide and eco-labelling criteria and simultaneously to improve the environmental information quantitatively and
24 Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 qualitatively as well. Gingko21 also wishes to develop the social network functions, in order to provide users with the possibility to easily share information with each other. This project was submitted to the board of Life Cycle Initiative and is under evaluation for support. From our point of view, Seeds4Green is intended to remain a free service. We have many ideas on how to improve Seeds4Green. For that purpose, and in consistency with the collaborative identity of this web platform, we are looking for partners to help us develop it further!
25 Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011
En marche vers l’éco-socio-conception Pôle Eco-conception et Management du Cycle de Vie [email protected] www.eco-conception.fr
Mots clefs : Eco-socio-conception, enjeux sociétaux, approche cycle de vie
Introduction La prise en compte de l’environnement en conception de produit est un premier pas dans le sens d’une conception responsable. Toutefois cette première avancée, bien que nécessaire, n’est pas suffisante pour rendre possible une conception qui soit pleinement conforme aux critères du développement durable. Traditionnellement, dans la rédaction du cahier des charges d’un produit, l’entreprise prend en compte des critères techniques et économiques. Depuis une dizaine d’années des outils au service d’une démarche d’éco-conception, soit intégrant l’environnement, ont été élaborés et perfectionnés. Or, qu’en est-il de la dimension sociale et sociétale ? Comment évaluer les impacts d’une entreprise sur ses différentes parties prenantes, qu’il s’agisse des employés, des utilisateurs ou des acteurs de la chaîne d’approvisionnement ? I. Le Pôle Eco-conception un centre de ressource international
Le Pôle Eco-conception et Management du Cycle de Vie joue un rôle déterminant d’information et de sensibilisation sur l’éco-conception et accompagne les entreprises souhaitant développer des démarches en ce sens. Unique en France, il s’est donné pour ambition de devenir un véritable centre de ressources visant organismes et entreprises à l’échelle nationale et internationale. Après avoir accompagné les entreprises en éco-conception, le Pôle lance le diagnostic éco-socio-conception en collaboration avec le CIRIDD. II. De l’éco-innovation à l’éco-conception
L’éco-socio-conception est présentée comme une solution pour intégrer tous les critères de développement durable dans la conception des produits. Il est construit sur les principes énoncés ci- dessous. Adopter une approche de cycle de vie : L’éco-socio-conception se caractérise par une approche holistique du cycle de vie des produits et services. Il prend en compte tous les dommages environnementaux et sociaux dans chaque phase du cycle de vie, de l'extraction des matières premières à la gestion de fin de vie. Au-delà, la prise en compte de ces aspects au niveau de la conception vise à produire des externalités positives. Nous parlons d’externalité positive lorsque l'action de produire d'un agent a des effets bénéfiques sur d'autres agents sans qu'ils aient à payer en compensation des prestations reçues.
La connaissance des catégories de parties prenantes : Proposé par l'Initiative Cycle de Vie (une initiative du PNUE / SETAC), ces catégories d'acteurs sont assez larges et peuvent inclure de nombreux acteurs différents. Par acteurs, on comprend les individus ou les groupes qui peuvent «affecter ou être affectés par l'atteinte des objectifs d’une organisation»2. Pour chaque étape du cycle de vie du produit ou du service, il est important d’identifier les besoins et les attentes des parties prenantes de chaque acteur du cycle de vie du produit.
III. Un outil éco-performant : le Diagnostic éco-socio-conception
Précurseurs en la matière le Pôle Eco-conception et le CIRIDD ont développé via une thèse un outil de diagnostic éco-socio-conception comprenant plus de 500 items. Cet outil est compatible avec la
2 Freeman 1984 26 Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 norme ISO 26000, sur la responsabilité sociétale, et à terme avec le référentiel X30-29, méthodologie d'identification des domaines d'action pertinents et importants de la Responsabilité Sociétale pour une organisation. Ce diagnostic a pour objet de : Sensibiliser les entreprises au concept de l’éco-socio-conception ; Identifier les enjeux pour l’entreprise sur cette thématique, Proposer une stratégie d’éco-socio- conception basée sur la sélection de critères sociaux en plus de l’intégration des critères environnementaux.
Une telle opération réunit des compétences scientifiques diverses grâce à une co-direction de la thèse par la Faculté de Philosophie de Lyon 3 et l’Ecole des Mines de Saint-Etienne. L’outil de diagnostic bénéficie donc du croisement entre une approche philosophique, sociologique, économique et d’une approche technique, scientifique et écologique. En parallèle le travail sur l’approche par filière, aboutira à la réalisation d’une méthode cadre d’éco-socio-conception, répondant particulièrement à une demande des PME du territoire. Ces dernières ont généralement très peu de visibilité et de marge de manœuvre sur le cycle de vie du produit auquel elles contribuent. La démarche intégrée par parties prenantes et les phases du cycle de vie leur offre une meilleure lisibilité ainsi qu’une bonne connaissance des actions qu’elles peuvent mener pour inscrire leurs activités dans le cadre d’un développement durable.
27 Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011
Moving towards the socio-eco-design Ecodesign Institute and Life Cycle Management [email protected] www.eco-conception.fr
Keywords: Socio-Eco-design, societal dimension
Introduction Taking into account the environment in product design is a first step in the direction of a responsible design. However, this first step, while necessary, is insufficient to enable a design that is fully consistent with sustainable development criteria. Traditionally, in the drafting of the specifications of a product, the company takes into account technical and economic criteria. Past ten years the tools in the service of an eco-design or incorporating the environment have been developed and perfected. But what about the social and societal dimension? How to evaluate the impacts of a company's stakeholders, whether employees, users or stakeholders in the supply chain?
I. The Ecodesign Institute an international resource center
The Ecodesign Institute and Life Cycle Management plays a critical role of information and awareness on eco-design and assists companies wishing to develop steps in this direction. Unique in France, it has set itself the goal of becoming a real resource center for organizations and companies nationally and internationally. After accompanying companies in eco-design, the cluster runs the diagnostic socio-eco-design in collaboration with the CIRIDD.
II. From eco-design to socio-eco-design
The socio-eco-design is presented as a solution to integrate all the sustainable development criteria in product design. It is built on the principles outlined below.
Adopting a life cycle approach: The socio-eco-design is characterized by a holistic approach of the lifecycle of products and services. It takes into account all the environmental and social damages in each phase of the life cycle, from the extraction of raw materials to the disposal. Beyond, the consideration of these aspects at the level of the design aims to produce positive externalities. We're talking about positive externality when the action of producing of an agent has beneficial effects on other agents without their having to pay in compensation of the benefits received. Taking into account the positive externalities can encourage performance beyond strict compliance with the legislation.
Knowledge of stakeholder categories: Proposed by the Life Cycle Initiative (an initiative of the UNEP / SETAC) these stakeholder categories are quite broad and may include many different actors. The reality they designate may vary depending on the context. By stakeholders one understands the individuals or groups that may "affect or be affected by the achievement of organizational objectives"3. Precursors in this field Pole Eco-design and CIRIDD have developed a thesis via a diagnostic tool for socio-eco-design with more than 500 items. This tool is compatible with the ISO 26000 standard on social responsibility, and ultimately with the repository X30-29, Methodology for identifying relevant fields of policies and important social responsibility for an organization.
3 Freeman 1984 28 Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011
This diagnostic is designed to:
• Educate businesses to the concept of socio-eco-design;
• Identify issues for the company on this topic,
• Propose a strategy for socio-eco- design based on selection of social criteria in addition to the integration of an environmental criteria.
Such an operation combines scientific expertise with a variety of co-direction of the thesis by the Faculty of Philosophy of Lyon 3 and the Ecole des Mines de Saint-Etienne. The diagnostic tool therefore benefits from a cross between a philosophical, sociological, economic and a technical, scientific and ecological.
In parallel work on the approach sector, will result in the realization of a method as part of socio- eco-design, particularly responding to a request for SMEs. The latter generally have very little visibility and flexibility of the life cycle of the product to which they contribute. The integrated approach by stakeholders and the phases of their life cycle facilitates reading and a good knowledge of the actions they can take to record their activities as part of sustainable development.
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Scientific Papers
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Analyse multi-critères des méthodes et des initiatives d’empreinte carbone : la porte d’entrée d’un management par l’analyse du cycle de vie Naeem Adibi1* et Stéphane Morel2,3 1 Plateforme [avniR], cd2e, Base du 11/19, 62750 Loos en Gohelle FRANCE 2 Renault, Environmental Strategy Planning, Guyancourt, France 3 PhD Student, CGS (Centre de Gestion Scientifique), MINES ParisTech * [email protected] Mots clés: cycle de vie, empreinte carbone, émissions de gaz à effet de serre, hiérarchisation
Introduction & problématique Pour les entreprises de dimension internationale, la gestion des impacts environnementaux sur ses activités et tout au long du cycle de vie de ses produits devient une nécessité. Cette vision leur permet une maitrise des contraintes réglementaires, des coûts financiers liés à l’énergie, aux prix des matières, et enfin une opportunité de différentiation si leurs produits sont éco-conçus. La méthodologie la plus reconnue pour mesurer l’impact d’un produit est l’Analyse du Cycle de Vie. Néanmoins, pour engager une entreprise dans sa globalité afin de couvrir l’ensemble de ses activités, une première étape par l’empreinte carbone peut être envisagée. En effet, cette méthode permet de quantifier simultanément la dépendance énergétique et les impacts du changement climatique tout au long du cycle de vie. Cette méthode permet de faire le bilan global des émissions de gaz à effet de serre (GES) émis. L'utilisation de l'empreinte carbone dans ce contexte est un outil pour définir et catégoriser ces émissions, puis hiérarchiser les voies de réduction. Pour répondre à cette problématique, cette étude vise à recenser les méthodes et initiatives et à les hiérarchiser. Ensuite une grille de lecture est mise en place selon la pertinence pour les entreprises, l’exhaustivité sur l’ensemble des phases du cycle de vie et une évaluation globale de la qualité
Méthodologie : Analyse multicritères des méthodes Dans le cadre de cette étude, on a recensé 60 méthodes d’empreinte carbone à l’échelle mondiale. Selon leur portée internationale, le niveau auxquelles elles sont adoptées, reconnues et le plus souvent utilisées comme référence, 15 méthodes ont été retenues et ont fait l’objet d’une analyse multicritère. L’objectif est de préconiser rationnellement une méthode qui conviendra le mieux aux entreprises. En détaillant les points forts de chacune d’elles, cela permettra d’aller plus loin encore en déterminant quelle combinaison de méthodes pourrait convenir pour développer une méthode hybride. Les trois critères principaux qui ont servis à l’analyse sont les suivants : 1-Pertinence pour les entreprises 2- Validité des périmètres 3-Qualité du rapport demandé. Ces trois critères principaux sont subdivisés en sous-critères avec un système de notation : « a, b, c, d », en fonction des niveaux de performances explicités et de la validité des périmètres (scope 1, 2 ou 3) comme détaillé dans le tableau ci-dessous.
Tableau 1 Grille multi-critère de notation Critères Secondaires Performance
Couvrent le secteur privé, secteur public ou Les deux Public ou Privé Autre N/A les deux ?
Guides spécifiques sectoriels Oui Non
pour les pour Pertinence
entreprises Nombre d'organisations couverts >10000 2000-10000 1000-2000 <1000
GES couverts 6 gaz de Kyoto > 6 gaz de Kyoto < 6 gaz de Kyoto CO2 Scope 1 inclus ? Oui Non
des des Scope 2 inclus ? Oui Non Validité
périmètres Scope 3 inclus ? Complet obligatoire complet avec options incomplet Pas vérification de l'assurance requise ? Certification externe Vérification externe Vérification interne Sans vérification
Fréquence des rapports ? Annuellement tous les 2 ans Inferieure à 2 ans N/A
Processus pour la fixation d'objectifs ? Orientation complète Orientation limitée Incitation Non
Mesures de la réduction ? Mesures complètes Mesures limitées Incitation Non Aide complète via un Guidage limité par Politique de gestion des GES ? système de gestion des système de gestion des Incitation Non
demandé données données
Benchmarking ou classement ? Orientation complète Orientation limitée Incitation Non Qualitéde rapport Divulgation publique ? Obligatoire Non Incitations financières / pénalités ? Oui Non Note A B C D
Résultats : Hiérarchisation des méthodes Les résultats détaillés de notation pour chaque méthode ont été analysés de façon graphique, avec la validité des périmètres en abscisse, la pertinence pour les entreprises en ordonnée et la qualité du rapport demandé représenté par la taille des bulles.
31 Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011
Figure 1 Analyse multi critère des méthodes (-1 étant moins bon, 10 étant la meilleure notation) WBCSD/WRI GHG Protocol Corporate et Scope 3 12 Reporting Standard Carbon Disclosure Project (CDP) EU Emissions Trading WBCSD/WRI GHG 10 Scheme (EUETS) Protocol Corporate UK Carbon Reduction Commitment (CRC) USEPA GHG Rule US Regional Greenhouse Gas Initiative (RGGI) Bilan Carbone US Regional 8 US Climate Registry (TCR) General Reporting Protocol Greenhouse Gas Carbon Disclosure Project USEPA GHG Rule Initiative (RGGI) 6 (CDP) EU Emissions Trading Scheme (EUETS) 4 US Securities and Exchange Commission (SEC) Guidance Carbon Disclosure Standards Board (CDSB)
2 Japanese GHG Reporting Scheme
IPCC 2006 GHG Workbook Pertinencepour entreprises les 0 -4 -2 0 2 4 6 8 10 ISO 14064: 2006 -2 Japanese Voluntary ETS (J-VETS) Validité des périmètre Bilan Carbone francais(ADEME)
On distingue deux regroupements principaux des méthodes : Méthodes avec un niveau de performance par périmètres (scopes 1,2,3). On peut distinguer les 2 groupes suivants : WBCSD/WRI, Bilan Carbone, CDP, EUETS, ISO 14064 EUTS, USEPA, RGGI, CRC, J-VETS niveau de performance inferieure a celle de premier groupe. Méthodes ayant une acceptabilité semblable pour les entreprises. On peut distinguer : WBCSD/WRI, Bilan Carbone, EUETS, USEPA. CDP, TCR, EUETS, CRC, SEC.
Conclusions et discussion Les méthodes sont soit performantes en terme de définition des périmètres, soit en terme d’acceptabilité par les entreprises. L’augmentation de la maturité des périmètres, en ajoutant soit le scope 2 soit le scope 3 implique une baisse d’acceptabilité par les entreprises. Ceci est du au fait que la méthode est de plus en plus difficile à appliquer. La seule méthode ayant un bon niveau vis à vis des deux critères est celle du « GHG Protocol ». Son application est facile et son explication claire et détaillée. D’ailleurs, la plupart des méthodes y font référence. En terme de qualité de rapport, on trouve que les méthodes ayant une obligation réglementaire sont mieux placées. En effet, cela oblige les entreprises à respecter des pré- requis qualité dans leur rapport. Au vu des problématiques liées aux bases de données d’ACV, une démarche de type empreinte carbone présente une « première étape » avec des résultats facilement exploitables et fiables, deux points très importants pour la compréhension du cycle de vie dans une entreprise. Par ailleurs, optimiser l’empreinte carbone permet souvent d’avoir des progrès sur les autres enjeux environnementaux. Néanmoins, cela n’est pas vrai pour tous les secteurs industriels. Il convient de s’en assurer et les auteurs recommandent de mettre en place les gardes fous nécessaires, et de ne pas communiquer sur le seul thème du carbone sans connaissance de l’ensemble des enjeux sur l’environnement.
Refrences: 1. The World Business Council for Sustainable Development (WBCSD), World Resources Institute(WRI). The Greenhouse Gas Protocol A Corporate Accounting and Reporting Standard. USA : World Resources Institute and World Business Council, March 2004. 2. Scope 3 Accounting and Reporting Standard. USA : World Resources Institute & World Business Council for Sustainable Development, 2009. 3. CARBON FOOTPRINT AND INPUT–OUTPUT ANALYSIS – AN INTRODUCTION. WIEDMANN, THOMAS. 2009, Economic Systems Research, pp. 175–186. 4. Company GHG Emissions- a Study on Methods. BRUSSELS : European Commission- ERM, 2010. 5. Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie (ADEME). Guide méthodologique - version6.0. Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie (ADEME), Juin 2009.
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Multi-criteria analysis of carbon footprint methods and initiatives: a first step toward life cycle management Naeem ADIBI1,* and Stéphane MOREL2, 3 1Platform [avniR] cd2e, Base of 11/19, 62750 Loos en Gohelle France 2Renault, Environmental Planning Strategy, Guyancourt, France 3 PhD Student, CGS (Centre de Gestion Scientifique), MINES ParisTech * [email protected]
Keywords: life cycle, carbon footprint, greenhouse gas emissions, prioritize Introduction: For companies with an international dimension, it is a necessity to manage environmental impacts of its activities directly and through the life cycle of its products. This vision gives them a control of regulatory and financial risk related to energy and material prices and finally an opportunity for differentiation by representing eco-designed products. Life Cycle Analysis is the most recognized methodology for measuring the impact of a product. By the way, to engage a company and its employees in order to cover all of its activities, carbon footprint quantification seems essential. Indeed, an exhaustive carbon footprint inventory allows representing both energy dependence and climate change impacts (Greenhouse Gases (GHG)) throughout the life cycle. The use of the carbon footprint in this context is a tool to define, categorize and prioritize reduction pathways. First of all this study aims to identify methods and initiatives. Then an evaluation grid is set up according to the relevance to business, completeness of all phases of life cycle and an overall assessment of quality. Finally, results give us the possibility to prioritize the different approaches.
Method: Multi-criteria analysis: In this study, more than 60 methods of carbon footprints were enumerated in the world. According to their international reach, adoption and acceptance 15 are retained and are subjected to a multi-criteria analysis, including GHG Protocol, CDP, ISO 14064, Bilan Carbone, etc. The goal is to distinguish a rational approach that will best fit businesses and activities. Detailing strengths of each method, we will go further looking combination of methods:"hybrid method" idea. The three main criteria are: 1-Relevance to business; 2-Exhustivity of boundaries; 3-Quality of the requested report.The three main criteria are divided into sub-criteria with a rating system, "a, b, c, d," according to level of performance and validity of explicit boundaries (scope 1, 2 or 3) as detailed in the next table.
Table 1 Multi-criteria scoring grid Criterion Performance
Cover private sector, public sector or Both Public or Private Other n/a both? The sector-specific guides Yes no
companies Many organizations covered 10000< 2000-10000 1000-2000 1000> Suitablefor
GHGs covered Kyoto >Kyoto 'basket of six' Scope 2 included? Yes No Maturity Boundaries Scope 3 included? complete mandatory complete with optional incomplete NON Verification of insurance required? Third-Party Certification Third Party Verification internal Audit No verification Frequency of reporting? annual Every 2 years Over 2 years GHG targets? comprehensive orientation limited guidance incitation No GHG reduction measures? comprehensive measures limited measures incitation No guidance of a full data limited guidance of a GHG management policy? incitation No report management system management system Benchmarking or ranking? comprehensive orientation limited guidance incitation No Public disclosure? Yes No Maturityof the requested Financial incentives / sanctions? mandatory No A B C D Results: Ranking of methods: Scoring results are represented and analyzed graphically, with exhaustivity of boundaries in abscissa, the relevance to business over vertical axis and quality of the report represented by bubble size. 33 Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 WBCSD/WRI GHG Protocol Corporate et Scope 3 12 Reporting Standard Carbon Disclosure Project (CDP) EU Emissions Trading WBCSD/WRI GHG 10 Scheme (EUETS) Protocol Corporate UK Carbon Reduction Commitment (CRC) USEPA GHG Rule US Regional Greenhouse Gas Initiative (RGGI) 8 Bilan Carbone US Regional US Climate Registry (TCR) General Reporting Protocol Greenhouse Gas Carbon Disclosure ProjectUSEPA GHG Rule Initiative (RGGI)6 (CDP) EU Emissions Trading Scheme (EUETS) 4 US Securities and Exchange Commission (SEC) Guidance Carbon Disclosure Standards Board (CDSB) 2 Japanese GHG Reporting Scheme Pertinencepour entreprises les IPCC 2006 GHG Workbook 0 ISO 14064: 2006 -4 -2 0 2 4 6 8 10 -2 Japanese Voluntary ETS (J-VETS) Validité des périmètre Bilan Carbone francais(ADEME) Figure 1 multi criteria analysis methods (-1 lowest rating, 10 highest rating) There are two main groups of methods: Methods with different exhaustively of boundaries (scopes 1, 2.3). One can distinguish two groups: WBCSD / WRI (GHG Protocol), Bilan Carbone, CDP, EUETS, ISO 14064 EUTS, USEPA, RGGI, CRC, J-VETS with an exhaustively level inferior to that of the first group. Methods in terms of ease of use for different companies. We can distinguish: WBCSD / WRI (GHG Protocol), Bilan Carbone, EUETS, USEPA. CDP, CRT, EUETS, CRC, SEC. Conclusion and discussion: The methods are either successful in terms of defining the boundaries, either in terms of acceptability by the companies. The increase in the maturity of the perimeters, by adding scope 2 and scope 3 implies a decrease of acceptability of the companies. This is because the method is more difficult to implement. The only method that has a good level respectively for both criteria is the "GHG Protocol". It comes from ease of application and clear and detailed explanation. Moreover, most methods use it as a refrence. In terms of reporting quality, methods with a regulatory obligation are better placed. Indeed, it requires companies to comply with prerequisite quality in their report. In view of fiability problems related to LCA databases, a carbon footprint is considered as a "first step" with the results easily usable and reliable, these are two very important points to understand the life cycle approach in a company. In addition, optimizing the footprint can often result in progresses for other environmental impacts. However, this is not true for all industries. It should be ascertained and the authors recommend not to communicate on the basis of carbon without knowledge of all environmental impacts. Refrences: 1. The World Business Council for Sustainable Development (WBCSD), World Resources Institute(WRI). The Greenhouse Gas Protocol A Corporate Accounting and Reporting Standard. USA : World Resources Institute and World Business Council, March 2004. 2. Scope 3 Accounting and Reporting Standard. USA : World Resources Institute & World Business Council for Sustainable Development, 2009. 3. CARBON FOOTPRINT AND INPUT–OUTPUT ANALYSIS – AN INTRODUCTION. WIEDMANN, THOMAS. 2009, Economic Systems Research, pp. 175–186. 4. Company GHG Emissions- a Study on Methods. BRUSSELS : European Commission- ERM, 2010. 5. Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie (ADEME). Guide méthodologique - version 6.0. s.l. : Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie (ADEME), Juin 2009. 34 Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 ACV d’un réfrigérateur, cas d’étude pour optimiser la conception modulaire d’un produit afin de réduire son impact environnemental dans une chaîne d’approvisionnement en boucle fermé. A. Cacherat1 N. Lecocq1 G. Kremer 2 1Univ. Artois, IUT de Béthune, F-62400 Béthune, France 2 School of Engineering Design and Department of Industrial and Manufacturing Engineering, The Pennsylvania State University, University Park, PA 16802, USA [email protected]; [email protected]; [email protected] Mots clefs : chaîne d’approvisionnement en boucle fermé, logistique inverse, optimisation multicritère, éco-conception de produit par ACV 1. Introduction De nombreux produits manufacturés sont conçus de façon modulaire, dans une logique de réduction des coûts. Cette logique va souvent à l’encontre d’un impact environnemental moindre, par exemple en raison des transports nécessités par les fabrications de ces différents modules en des lieux très éloignés. D’un autre côté, la modularité peut aussi être un atout si les modules sont conçus pour en fin de vie être réutilisés ou recyclées. D’autre part, des systèmes de reprise en fin de vie de ces produits sont mis en place en raison de législations telle que la directive européenne WEEE. Se pose alors le problème de la logistique inverse pour retrouver ces produits et les démanteler afin d’en récupérer des pièces à recycler, des matières premières ou de l’énergie. Nous nous intéressons à l’éco-conception des produits avec une vision globale pour éviter les transferts de pollution sur une chaîne d’approvisionnement maintenant en boucle fermé. Dans une démarche de développement durable, il faut prendre en compte non seulement le coût mais l’impact environnemental et social de la fabrication, du transport, de l’utilisation et de la fin de vie de tous ces produits manufacturés. 2. Méthodologie Nous avons travaillé sur le cas d’un réfrigérateur américain [2]. Par une démarche appelée archéologie de produit, nous avons élaboré un processus de reconstruction du cycle de vie de ce frigo : démantelé pièce à pièce, tous les composants ont été répertoriés, des informations sur les matériaux employés et les gammes de fabrication ont été recherchées. Les processus de 80% de la masse totale du réfrigérateur ont pu être ainsi définis, un problème persiste toutefois pour le compresseur composé d'une multitude de composants. Les impacts environnementaux obtenus grâce à l’ACV ont pu ensuite entrer en jeu dans un modèle d’optimisation multicritère d’une chaîne logistique, actuellement développé au laboratoire ADAPS de l’Université de Penn State [3]. 3. Archéologie du produit La première étape a été de démanteler le réfrigérateur (cf. Fig. 1-2-3). Fig. 1-2-3 : Démantèlement du réfrigérateur 35 Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 4. Analyse du cycle de vie du frigo Notre étude se concentre sur les différents modules du frigo, et la frontière du système concerne uniquement la phase de production. Toutefois, il faut noter que la phase d’utilisation d’un frigo est la plus impactante [1], d’où l’importance des matériaux utilisés pour l’isolation et de l’efficacité énergétique du compresseur. Fig. 4 : Exemple de processus de fabrication Fig. 5 : Adaptation à Simapro Des adaptations ont été nécessaires dans les choix des matériaux et processus référencés dans la base de données Eco-Invent utilisée dans le logiciel Simapro pour réaliser cet ACV. Nous présentons en exemple (fig. 4 et fig. 5) le processus de fabrication de la structure métallique du frigo. Ainsi tous les composants du frigo, du plus grand au plus petit, ont été modélisés de cette façon. Fig. 6 : Energie liée à la production (structure métallique) Fig. 7 : Impact carbone (idem) La simulation a permis de définir les énergies (fig. 6) et l’impact carbone (fig. 7) liés à la production de ces différents composants. Les résultats obtenus ont été comparés à ceux de [4] et [5] nous ayant servi de base de travail, sachant que les performances énergétiques des frigos ont grandement été améliorées depuis les origines de cet appareil [1]. Les résultats obtenus pourront servir comme jeu de données à la modélisation multicritère actuellement développée [3]. Remerciements Nous remercions sincèrement Dr. Ming-Chuan Chiu, Wu Hsun Chung, Chun-yu Lin and Tien-Kai Lin (tous membres du groupe ADAPS de l’Université de Penn State) pour l’aide qu’ils nous ont apportée. References [1] Boustani A., Sahni S., Gutowski T., Graves S., Appliance Remanufacturing and Energy Savings (2010), p 14-23, Environmentally Benign Manufacturing Laboratory, Sloan School of Management, MITEI. [2] Cacherat A. (2011) Internship report, LCA of refrigerator, DUT QLIO, IUT Béthune, Université d’Artois. [3] Chung W.-H., Okudan G. and Wysk R. (2011) Modular Design to Optimize Product Life Cycle Metrics in a Closed-looped Supply Chain Proceedings of the 2011 Industrial Engineering Research Conference, Reno, NV, USA. [4] Krikke H., Bloemhof-Ruwaard J.and Van Wassenhove L. N. (2003). "Concurrent product and closed loop supply chain design with an application to refrigerators." International Journal of Production Research 41(16): 3689-719. [5] Umeda Y., Nonomura A. and Tomiyama T. (2000). "Study on life-cycle design for the post mass production paradigm." Artificial Intelligence for Engineering Design, Analysis and Manufacturing: AIEDAM 14(2): 149-161. 36 Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 LCA of a refrigerator: A case study to optimize product modular design for reducing environmental impact in a closed-looped supply chain A. Cacherat1 N. Lecocq1 G. Kremer 2 1Univ. Artois, IUT de Béthune, F-62400 Béthune, France 2 School of Engineering Design and Department of Industrial and Manufacturing Engineering, The Pennsylvania State University, University Park, PA 16802, USA [email protected]; [email protected]; [email protected] Keywords: closed loop supply chains, reverse logistics, multi-criteria optimization, eco-design of products 1. Introduction Most manufactured products are designed in a modular fashion in order to reduce costs while maintaining high levels of variety to satisfy customer needs. This logic, however, often can be contrary to reducing environmental impact; for example, modular architectures may require additional interfaces to enable assembly/disassembly as well as transportation among module suppliers and the final assembler. On the other hand, modularity can also be an asset if modules are designed to support recovery for component reuse or raw material recycling. In fact, material recovery is a part of many environmentally focused legislations around the world (e.g., European WEEE directive), and hence, design for material and component recovery during reverse logistics is gaining importance. Accordingly, we are interested in eco- design of products with a vision to reduce the adverse environmental impact in global closed-loop supply chains. For a more sustainable development, we not only need to account for the cost of the manufactured products but also their environmental and social impacts throughout their life cycle. 2. Methodology In our case study, we have used an American made refrigerator (Whirlpool) [2]. Through a structured product dissection approach, we have disassembled and identified all components of the refrigerator, and gathered information on the materials and manufacturing processes of components corresponding to approximately 80% of the overall product mass. Compressor is one module we did not dissect into its several much smaller components. This gathered information at the component level is then used to conduct an LCA, which will be used as part of the multi-criteria model to concurrently optimize supply chain performance as well as the product architecture. This model is being developed at the ADAPS lab of Penn State [3]. 3. Product Dissection First stage of the methodology required disassembling all components of the refrigerator (cf. Fig. 1-2-3). Fig. 1-2-3 : Disassembly of the refrigerator 37 Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 4. Life Cycle Analysis of the Refrigerator Our study focused on the different modules of the refrigerator, and the system boundary covered only the production phase. It should be noted that the use phase of a refrigerator has the greatest impact [1], and hence, the materials used for insulation and energy efficiency of the compressor are important. Fig. 4 : Sample manufacturing process Fig. 5 : Simapro Implementation Approximations were needed in the choice of materials and processes referenced in the database used (Eco-Invent) in the LCA software used (SimaPro). Figures 4 and 5 correspond to the manufacturing process of the cabinet frame. All components of the refrigerator, from largest to smallest, were modeled in this way. Fig. 6 : Manufacturing energy examples Fig. 7 : Carbon footprint The LCA analysis helped to define the energy required (fig. 6) and associated carbon impact (fig. 7) with the production of these components. The results were compared with those of [4] and [5] as the energy efficiency of refrigerators has been greatly improved in the last decade [1]. The results obtained will serve as the actual data set while optimizing product architecture and supply chain for multi-criteria (i.e., cost and environmental impact) [3]. Acknowledgement We gratefully acknowledge the help we have received from Dr. Ming-Chuan Chiu, Wu Hsun Chung, Chun-yu Lin and Tien-Kai Lin (all members of ADAPS group at Penn State). References [1] Boustani A., Sahni S., Gutowski T., Graves S., Appliance Remanufacturing and Energy Savings (2010), p 14-23, Environmentally Benign Manufacturing Laboratory, Sloan School of Management, MITEI. [2] Cacherat A. (2011) Internship report, LCA of refrigerator, DUT QLIO, IUT Béthune, Université d’Artois. [3] Chung W.-H., Okudan G. and Wysk R. (2011) Modular Design to Optimize Product Life Cycle Metrics in a Closed-looped Supply Chain Proceedings of the 2011 Industrial Engineering Research Conference, Reno, NV, USA. [4] Krikke H., Bloemhof-Ruwaard J.and Van Wassenhove L. N. (2003). "Concurrent product and closed loop supply chain design with an application to refrigerators." International Journal of Production Research 41(16): 3689-719. [5] Umeda Y., Nonomura A. and Tomiyama T. (2000). "Study on life-cycle design for the post mass production paradigm." Artificial Intelligence for Engineering Design, Analysis and Manufacturing: AIEDAM 14(2): 149-161. 38 Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 Développement d’un outil de créativité pour la génération d’éco-innovations Benjamin Tyl*,**,***, Jérémy Legardeur*,**, Cyril Baldacchino*** *ESTIA Recherche, Technopole IZARBEL, 64210 Bidart, France **IMS – Université Bordeaux 1, 351 Cours de la Libération, 33405 Talence, France ***CRT APESA-Innovation, Technopole IZARBEL, Bidart, 64210 Bidart, France [email protected]; [email protected]; [email protected] Mots clefs : eco-innovation ; eco-créativité ; EcoASIT 1. Introduction On constate que notre planète est aujourd’hui confrontée à une dégradation de son milieu naturel, dégradation essentiellement due aux activités humaines et à la production massive de biens qui impacte sur l’environnement. Face à cette urgence environnementale et sociétale, il est nécessaire de repenser notre système de production dans sa globalité, mais aussi notre manière de concevoir et de consommer. Une des principales réponses industrielles a été de mettre en place des démarches d’éco conception basées sur des outils d’analyses environnementales type Analyse de Cycle de Vie (ACV). Ces outils ont permis d’aboutir à des propositions ou des pistes d’améliorations visant à reconcevoir le produit en intégrant le critère environnemental dans le cahier des charges. Mais ces outils ont atteint rapidement leur limite, notamment par leur complexité de mise en œuvre et en se limitant à des solutions « techniques ». L’analyse bibliographique met ainsi l’accent sur trois limites majeures dans la pratique de l’éco- conception [1] : (1) l’intégration tardive de l’environnement dans le processus de conception, limitant l’éco- conception à des modifications superficielles, (2) le manque d’une approche globale entrainant une décontextualisation du produit ; la vision utilisateur et sociétale du produit étant largement sous-évaluée dans la pratique actuelle de l’éco-conception et (3) une vision techno-centrée de l’éco-conception, donc les résultats sont le plus souvent des réponses orientées techniques. Il nous semble aujourd’hui essentiel de travailler sur de nouvelles approches (méthodes, outils, organisations…) qui tendent vers une innovation plus responsable. Pour cela, nous avons développé, dans le cadre d’une thèse réalisée entre le laboratoire ESTIA Recherche, Supmeca Toulon et le centre de ressource technologique APESA-Innovation, un outil d’éco- innovation dénommé EcoASIT qui a pour objectif d’encourager la génération de concepts éco-innovants et orienter la réflexion des concepteurs vers des principes plus responsables: la pensée cycle de vie, la pensée systémique et l’intégration des critères du développement durable (comportement, social, environnement). 2. Processus EcoASIT Le processus EcoASIT est une adaptation de l’outil de créativité ASIT développé par Horowitz [2]. EcoASIT propose ainsi de stimuler le groupe en considérant le cycle de vie et une approche globale du système étudié. Le processus se construit autour d’un processus itératif en trois grandes phases : (1) une étude des frontières du système ; (2) une définition de l’objectif simple et efficace articulée autour des trois grands axes du développement durable et (3) une génération d’idées spécifiques aux enjeux de l’éco- innovation. Une première étape consiste donc en une réflexion sur le système étudié à l’aide de l’outil 9 écrans. Cet outil est issu de la théorie TRIZ de Altshuller a pour objectif de recontextualiser le système dans un cadre spatial et temporel. Il permet au groupe de positionner le système étudié dans le temps (passé-présent-futur) mais aussi dans l’environnement dans lequel il s’insère (sous-système / système / super-système). En cela, il aide le groupe à mettre en place un langage commun autour du système qu’il étudie. Une deuxième étape consiste à la définition d’un objectif de session. Pour cela, l’outil EcoASIT propose d’évaluer le système à l’aide d’un diagramme en 5 axes qui permet d’identifier et de hiérarchiser les conditions qui font que le système actuel n’est pas un système idéal et durable. Ces cinq axes correspondent donc à 5 problèmes majeurs : (1) Le système consomme des ressources naturelles (eau, énergie, matière); (2) Le système génère des déchets et/ou pollutions ; (3) Le système n’est pas intégré dans son environnemental local ; (4) Le système n’est pas perçu comme système durable et (5) Le système ne correspond pas aux usages … L’évaluation du système sur ces 5 axes permet donc d’une part d’identifier la notion de cycle de vie du système et d’autre part de rapidement formaliser le problème et d’identifier un objectif. La construction de l’outil EcoASIT permet de ne pas laisser trop d’effort dans la formalisation du problème et garder le maximum de concentration disponible pour la génération d’idées. Cette étape est complémentaire des analyses environnementales (ACV, ACV simplifiée,…) réalisées en amont qui peuvent fournir des données quantifiées sur les impacts environnementaux du système et ainsi aider le 39 Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 groupe à évaluer le système sur ces 5 axes. Ainsi, le résultat de l’ACV peut être le point de départ de la session de créativité animée avec l’outil EcoASIT. Enfin, une dernière étape correspond à la génération d’idée. Cette étape consiste à générer des phrases simples à l’aide d’objets et d’opérateurs qui peuvent être utilisées lors d’une séance collective type brainstorming pour provoquer des idées. Pour cela, EcoASIT propose un « monde du problème » générique composé des objets décrivant le cycle de vie d’un produit/service ainsi que ces impacts environnementaux: Les matières premières, la production, la vente, les déchets la perception, l’usage et l’activité locale. L’outil EcoASIT propose également d’utiliser les 2 stratégies d’ASIT. Associées aux objets précédemment définis, elles permettent de stimuler le groupe en proposant des phrases génériques permettant de déstructurer le problème. 1. La stratégie Extension qui cherche à résoudre le problème en modifiant l’usage d’un objet existant ; 2. La stratégie Restructuration qui cherche à résoudre le problème en enlevant un objet du système, ou en mettant en relation deux objets. . 3. Conclusion EcoASIT est outil validé académiquement qui offre aux concepteurs une aide efficace pour les stimuler sur les différents axes du développement durable et générer des concepts éco-innovants. De plus, il reprend le concept de « micro-outil » [3], c'est-à-dire, un outil facile à apprendre, à utiliser et autonome, qui s’insère parfaitement dans les processus de conception des entreprises. Cet outil peut notamment être utilisé à la suite d’une première évaluation environnementale lorsque le groupe souhaite reconcevoir de façon innovante son produit/service ou concevoir un nouveau produit. Alors que le lien avec les démarches d’ACV est ici direct, les phases de test mises en place avec des entreprises ont confirmé nos attentes dans le potentiel de l’outil à provoquer une génération d’idées dans un champ plus large que le permettrait la lecture d’un éco profil. Références [1] Tyl B., Legardeur J., Millet D.,(2011), L’apport de la créativité en éco-innovation, 12ème Colloque National AIP PRIMECA, Le Mont Dore - 29 Mars- 1er avril [2] Horowitz, R. (1999) Creative problem solving in engineering design , PhD Thesis Tel-Aviv University , 1999. [3] Weite P.-A., Fougeres A.-J., Gazo C. (2006), Les micro-outils, vecteur d’appropriation des nouvelles méthodologies de conception et d’innovation, dans Evaluation et décision dans le processus de conception, B. Yannou et E. Bonjour (Dir.), Traité IC2, Hermes-France. 40 Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 Development of a creativity tool to generate eco-innovations Benjamin Tyl*,**,***, Jérémy Legardeur*,**, Cyril Baldacchino*** *ESTIA Recherche, Technopole IZARBEL, 64210 Bidart, France **IMS – Université Bordeaux 1, 351 Cours de la Libération, 33405 Talence, France ***CRT APESA-Innovation, Technopole IZARBEL, Bidart, 64210 Bidart, France [email protected]; [email protected]; [email protected] Key words : eco-innovation ; eco-ideation ; EcoASIT 1. Introduction Our planet is confronted by the deterioration of its natural environment. This deterioration is mostly due to human activities and massive manufacturing which causes great impact on the environment. Confronted with such environmental and sociological emergencies it is necessary not only to rethink our production system globally but also the ways of designing and consuming. One of our main industrial proposals was to start using eco-design based on environmental analysis tools such as Life Cycle Analysis (LCA). These tools have enabled us to obtain improved methods and so re-designing products by integrating the environmental criteria in their specifications. But these tools have rapidly become limited mostly because of their complexity of implementation and so solutions generated by them are only of a “technical” nature. The bibliographical analysis enforces three major limits in the use of eco-design [1]: (1) Current integration of these environmental design processes limits eco-design to mere superficial modifications; (2) In the global approach there is an impossibility to envisage the product out of its context.;Under evaluation in today’s process eco-design results through the user’s and the social vision of the product and (3) A technically centered vision of eco-design leads to technical results. It is essential to work on new approaches (methods, tools, organization…) which should then lead to more responsible innovation. In order to reach this goal we have developed – within the framework of a thesis with Estia Recherche laboratory, Supmeca Toulon and the Technological Resource Centre Apesa Innovation – an eco innovation tool named EcoASIT which is to encourage the generation of eco- innovating concepts and orientate the designers towards responsible goals: the research concerning life cycle analysis, systemic and integration of sustainable development criteria (such as: behaviour, social and environment). 2. EcoASIT process The EcoASIT process is adapting the ASIT creativity tool, developed by Horowitz [2]. And so, EcoASIT stimulates the group by researching the lifecycle and a global approach to the studied system. The process comprises three major phases of an iterative process : (1) the study of the limits of the system; (2) the definition of a simple and efficient aim articulated around three large axiom of sustainable development and (3) the generation of ideas specially conceived for eco innovation at stake. The first step is the reflection on the studied system with the help of “the 9 screens” tool. This tool comes from the TRIZ theory by Altshuller and aims to put the system back in the context and in the space and time frame. It helps the group to place the system studied in time (past-present-future) but also in the environment in which it is inserted (under-system/ system/ super-system). This results in the group being able to use the same language for the system studied. The second step consists in defining the aim of the session. To do so, the EcoASIT tool proposes to evaluate the system with the help of the 5 axiom diagram, then identify and organize by hierarchy the conditions leading to the current system, which is not an ideal and sustainable system. The 5 axiom correspond to 5 major problems: (1) The system consumes natural resources (water, energy, material); (2) The system generates waste and/or pollution; (3) The system is not integrated in its local environment; (4) The system is not perceived as a sustainable system; (5) The system does not correspond to usage. The evaluation of the system on these 5 axiom problems, helps not only to identify the lifecycle notion of the system but also to rapidly formalize the problem and identify the goal. The construction of the EcoASIT tool needs less effort in the formalization of the problem and therefore keeps maximum concentration available for the generation of ideas. This step is complementary to environmental analysis (LCA, simplified LCA...) made upstream which can give quantified data on environmental impacts of the system and help the group to evaluate the system on these 5 axiom. Therefore, the result of the LCA can be the starting point of the creativity session carried out with the EcoASIT tool. Finally the last step corresponds to the generation of ideas. This phase consists in generating simple sentences with objects and operators used during collective sessions such as brainstorming to 41 Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 provoke ideas. To do so, EcoASIT proposes the “world of the problem” composed of objects describing the lifecycle of a product/service as well as their environmental impacts: raw materials, production, sales, waste, perception, use, and local activity. EcoASIT tool also proposes the use of the 2 ASIT strategies. Associated to objects previously defined, they stimulate the group while proposing generic sentences to dismantle the problem. 1. The Extension strategy which tries to resolve the problem by changing the use of the existing object; 2. The restructuration strategy which tries to resolve the problem by taking away an object of the system or by linking two objects: 3. Conclusion EcoASIT is a tool that is academically validated and offers designers efficient help to stimulate the different axiom of sustainable development and generate eco-innovating concepts. Moreover, it reiterates the “micro-tool” concept [3], that is to say an easy independent tool to learn to use and utilization. It can be incorporated perfectly in a design process in all companies. This tool can be used after first an environmental evaluation when the group would like to innovate and redesign its product or service or conceive a new product. While the link with the LCA is direct, the test stages with companies have confirmed our expectations by provoking the generation of ideas and so resulting in a larger view than that of an eco-profile. Références [1] Tyl B., Legardeur J., Millet D.,(2011), L’apport de la créativité en éco-innovation, 12ème Colloque National AIP PRIMECA, Le Mont Dore - 29 Mars- 1er avril. [2] Horowitz, R. (1999) Creative problem solving in engineering design , PhD Thesis Tel-Aviv University. [3] Weite P.-A., Fougeres A.-J., Gazo C. (2006), Les micro-outils, vecteur d’appropriation des nouvelles méthodologies de conception et d’innovation, dans Evaluation et décision dans le processus de conception, B. Yannou et E. Bonjour (Dir.), Traité IC2, Hermes-France. 42 Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 L’Analyse de Cycle de Vie appliquée aux biomasses énergie : Exemple de l’approvisionnement de la chaudière Lin 2000 Caroline Godard*, Joachim Boissy*, Benoît Gabrielle** * Agro-Transfert Ressources et Territoires 2 Chaussée Brunehaut F-80200 Estrées Mons ** INRA-AgroParisTech, UMR1091 Environnement et Grandes Cultures, F-78850 Thiverval-Grignon [email protected]; [email protected]; [email protected] La chaudière de 10 000 MWh de la coopérative Lin 2000 valorise les anas, coproduits du teillage du lin. Afin de se prémunir des fluctuations potentielles de l’approvisionnement en anas, d’autres sources de biomasse sont envisagées : le miscanthus, la paille de céréales, la paille de lin oléagineux et le triticale plante entière. Une ACV comparative a été menée sur les cinq sources possibles, afin d’identifier la meilleure alternative possible aux anas d’un point de vue environnemental. Le système étudié comprend la production au champ, la récolte, le stockage et le transport jusqu'à la chaudière. La phase de combustion et les émissions atmosphériques associées n’ont pas été prises en compte, faute de données. L’unité fonctionnelle choisie est la production de 10 000 MWh par la chaudière, incluant les pertes énergétiques au moment de la combustion. Du fait de la grande différence de valeur économique entre les produits (fibres) et les coproduits issus du teillage du lin, l’allocation économique a été retenue. L’originalité de cette étude réside dans l’utilisation de plusieurs modèles d’émissions, rendue possible par la caractérisation du territoire d’approvisionnement en biomasse. Ces données locales comprennent les conditions de production (techniques culturales, de transformation et pédoclimat), et de mobilisation (scénarios de transport et stockage). En effet, Silalertruksa et Gheewala [6] montrent que des données réelles peuvent conduire à des résultats d’ACV très différents de ceux d’une évaluation utilisant des données optimisées. Le modèle AMG [5] a été utilisé pour estimer le stock de carbone dans le sol sous les cultures, il intègre les rotations des cultures et leurs rendements, le niveau de restitution des résidus de culture, les précipitations et le type de sol. Ces données territoriales nous ont aussi permis d’évaluer avec le modèle PestLCI [3] les flux dans l’air, l’eau et le sol de chaque molécule de pesticide appliqué, et d’améliorer ainsi la quantification des émissions de pesticides [2]. Enfin, à l’aide de ces données localisées, nous avons pu affiner le calcul de la quantité de sol érodé (qui est nécessaire pour quantifier les émissions de phosphore dans l’eau), ainsi que l’estimation des émissions de NO3- dans l’eau et de NH3 dans l’air. Pour les émissions de N2O et NOx nous avons utilisé et adapté des modèles plus habituels de l’ADEME [1] et de l’IPCC [4]. Le triticale a les valeurs de potentiels d’impact les plus élevées pour l’ensemble des catégories, alors que l’anas et la paille de lin oléagineux ont les valeurs les plus faibles, sauf pour le réchauffement climatique (Figure 2). De plus, aucune biomasse n’a des potentiels d’impact systématiquement inférieurs à ceux de l’anas. Pour le réchauffement climatique, le miscanthus est le moins impactant, la valeur négative de l’impact étant due au stockage de carbone dans les sols sous cette culture (400 t-éq CO2/10000 MWh), plus élevé que les émissions de gaz à effet de serre liés à la production et la mobilisation (300 t-éq CO2/10000 MWh). Au contraire, les autres biomasses, sauf la paille de céréales, entraînent un déstockage de carbone du sol (allant jusqu’à 50 t-éq CO2/10000 MWh pour l’anas). Les principaux postes contribuant aux impacts sont la fertilisation et le transport. La paille de lin oléagineux a le rendement énergétique le plus élevé devant l’anas (Tableau 2). 43 Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 700 600 500 400 Anas de lin Miscanthus 300 Paille de céréales Triticale, plante entière Paille de lin oléagineux 200 100 0 Epuisement des Acidification Eutrophisation Réchauffement Destruction de Ecotoxicité Oxydation Demande en ressources climatique la couche terrestre photochimique énergie abiotiques d'ozone -100 Figure 2 : Comparaison des impacts potentiels en base 100 (référence : anas de lin) des sources de biomasse étudiées. Source de biomasse Rendement énergétique net (MWhproduit/ MWhconsommé) Triticale plante entière 8.5 Miscanthus 12.8 Pailles de céréales 15.7 Anas de lin 25.6 Paille de lin oléagineux 26.5 Tableau 2 : Rendements énergétiques des biomasses étudiées, exprimés comme le ratio de l'énergie produite en sortie chaudière (MWhp) sur la consommation d'énergie renouvelable et non renouvelable lors de la production et la mobilisation (MWhc). En conclusion, les anas constituent l’approvisionnement le moins impactant, et la paille de lin oléagineux représente l’alternative occasionnant les plus faibles impacts environnementaux. Si néanmoins le réchauffement climatique est considéré comme l’impact le plus déterminant, le miscanthus constitue un approvisionnement intéressant. Enfin, cette étude illustre la pertinence d’intégrer des données locales dans les ACV agricoles, notamment pour la prise en compte de la séquestration du carbone et de la phase de transport. Bibliographie 1.ADEME, Analyses de Cycle de Vie appliquées aux biocarburants de première génération consommés en France. Rapport final de l’étude réalisée pour le compte de l’ADEME, du MEEDD et du MAAP et de FranceAgriMer par Bio Intelligence Service, 2010. p. 236. 2.Berthoud, A., et al., Assessing freshwater ecotoxicity of agricultural products in life cycle assessment (LCA): a case study of wheat using French agricultural practices databases and USEtox model. The International Journal of Life Cycle Assessment, 2011. 16(8): p. 841-847. 3.Birkved, M. et M.Z. Hauschild, PestLCI--A model for estimating field emissions of pesticides in agricultural LCA. Ecological Modelling, 2006. 198(3-4): p. 433-451. 4.IPCC, IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories. Agriculture, Forestery and Other Land Use, 2006. 5.Saffih-Hdadi, K. et B. Mary, Modeling consequences of straw residues export on soil organic carbon. Soil Biology and Biochemistry, 2008. 40(3): p. 594-607. 6.Silalertruksa, T. et S.H. Gheewala, Environmental sustainability assessment of bio-ethanol production in Thailand. Energy, 2009. 34(11): p. 1933-1946. 44 Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 Life Cycle Assessment applied to energy biomasses: The example of Lin 2000 boiler supply Caroline Godard*, Joachim Boissy*, Benoît Gabrielle** * Agro-Transfert Ressources et Territoires 2 Chaussée Brunehaut F-80200 Estrées Mons ** INRA-AgroParisTech, UMR1091 Environnement et Grandes Cultures, F-78850 Thiverval-Grignon [email protected]; [email protected]; [email protected] The 10 000 MWh boiler of the Lin 2000 farmers’ cooperative burns flax shives which are by- products of flax scutching. To mitigate the effect of potential shortages in flax shives supply, other feedstock sources are being considered: miscanthus, cereal straw, linseed straw and triticale as whole plant. In a way to identify the best alternative to flax shives from an environmental point of view, a comparative LCA was carried out on the five feedstocks. The studied system encompasses field crop production, harvesting, storage and transport up to the boiler site. The combustion phase and the associated atmospheric emissions were not accounted for since no data were available. The functional unit is 10000 MWh produced by the boiler, including energy losses along with the combustion. Due to the large difference in economic values between main product (fibers) and byproduct (shives) of flax, economic allocation was selected. The original point of this study was to use several emission models, taking into account the characteristics of the feedstock supply area. Local data included production conditions (crop management and processing techniques) and logistics characteristics (transport and storage scenarios). Indeed Silalertruksa and Gheewala [6] showed that using real data may yield LCA results far different from an optimized or blueprint data. The AMG model [5] was used to assess variations in soil carbon stocks as related to crop rotations and yields, crop residues inputs, rainfall and soil type. The PestLCI model [3] was parameterized from local data to estimate fluxes of applied pesticides into the air, water and soil compartments, hence improving the quantification of these emissions [2]. Local data also enabled us to refine the calculation of soil erosion rates, necessary to evaluate the transport of phosphorus to water bodies, and the assessment of NO3- water emissions and NH3 volatilization. Regarding N2O and NOx emissions, more usual models from ADEME [1] and IPCC [4] were adapted and used. Triticale had the highest potential impact levels for all the categories, while flax shives and linseed straw had the lowest impacts, except for global warming (Figure 2). Moreover, no feedstock had potential impacts systematically lower than flax shives. For global warming, miscanthus was the least impacting, with a negative value of impact due to its soil carbon sequestration potential (400 t-eq CO2/10000 MWh), which was actually higher than its greenhouse gases emissions (300 t-eq CO2/10000 MWh). Conversely, all the other feedstocks, except cereal straw, induced a net decrease of soil carbon content (up to 50 t-eq CO2/10000 MWh for flax shives). Fertilization and transport contributed the highest share of the impacts. Linseed straw had the highest energy yield before flax shive (Tableau 22). 700 600 500 400 Flax shives Miscanthus 300 Cereal straw Triticale, whole plant Linseed straw 200 100 0 Abiotic Acidification Eutrophication Global warming Ozone layer Terrestrial Photochemical Energy depletion (GWP100) depletion (ODP) ecotoxicity oxidation consumption -100 Figure 3 : Potential impact comparison of studied biomass sources (baseline 100, flax shives as a reference). 45 Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 Biomasse sources Net energy yield (MWhproduced/ MWhconsumed) Triticale as whole plant 8.5 Miscanthus 12.8 Cereal straws 15.7 Flax shives 25.6 Linseed straw 26.5 Table 3 : Energy yields of studied biomasses, expressed as the ratio of the energy produced by the boiler (MWhp) to the renewable and non-renewable energy consumed during the production and logistics steps (MWhc). As a conclusion, flax shives were the least impacting feedstock supply, and linseed straw was the alternative with the least environmental impacts. If global warming is considered as the most important impact to mitigate, miscanthus appears as an interesting supply. Eventually, this study shows the relevance of integrating local data in agricultural LCA, especially to accounting for soil carbon sequestration and the logistic phase. Bibliography 1. ADEME, Analyses de Cycle de Vie appliquées aux biocarburants de première génération consommés en France. Rapport final de l’étude réalisée pour le compte de l’ADEME, du MEEDD et du MAAP et de FranceAgriMer par Bio Intelligence Service, 2010. p. 236. 2. Berthoud, A., et al., Assessing freshwater ecotoxicity of agricultural products in life cycle assessment (LCA): a case study of wheat using French agricultural practices databases and USEtox model. The International Journal of Life Cycle Assessment, 2011. 16(8): p. 841-847. 3. Birkved, M. and M.Z. Hauschild, PestLCI--A model for estimating field emissions of pesticides in agricultural LCA. Ecological Modelling, 2006. 198(3-4): p. 433-451. 4. IPCC, IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories. Agriculture, Forestery and Other Land Use, 2006. 5. Saffih-Hdadi, K. and B. Mary, Modeling consequences of straw residues export on soil organic carbon. Soil Biology and Biochemistry, 2008. 40(3): p. 594-607. 6. Silalertruksa, T. and S.H. Gheewala, Environmental sustainability assessment of bio-ethanol production in Thailand. Energy, 2009. 34(11): p. 1933-1946. 46 Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 ACV comparative de biocarburants : une orientation pour la recherche de procédés plus écologiques Cédric His***, Rénato Froidevaux*, Pascal Dhulster*, Benjamin Hanoune**, Muriel Bigan*, Michel Millares*** * Laboratoire ProBioGEM, Université technique et scientifique de Lille 1, Boulevard Paul Langevin C Cité scientifique, 59655 Villeneuve d’Ascq ** PC2A, Cité scientifique - Bâtiment C11, 59655 Villeneuve d’Ascq *** GECCO, 84 rue d’Artois BP 61061, 59011 Lille [email protected]; [email protected]; [email protected]; benjamin.hanoune@univ- lille1.fr; [email protected]; [email protected] Section du CNU de rattachement: 62/64 Ce poster a pour objectif de présenter un comparatif d’analyse de cycle de vie (ACV) entre deux procédés existants de fabrication de biocarburants à partir d’huiles alimentaires usagées (HAU) et un troisième en cours d’élaboration. Le premier procédé est un traitement de l’HAU avec du méthanol pour en faire de l’ester méthylique d’huiles alimentaires usagées (EMHAU). Le deuxième procédé est une utilisation directe de l’HAU en tant que carburant. Le dernier procédé est un traitement de l’huile par voie biologique. 1) Procédé chimique de transestérification utilisant le méthanol Pour ce premier procédé, les informations sont tirées de l’étude réalisée par l’ADEME sur les biocarburants de première génération1. Certaines hypothèses de travail seront conservées pour le reste de l’étude. L’unité fonctionnelle utilisée est ici « permettre le déplacement d’un véhicule sur 1 km » qui est ensuite ramenée au « Mégajoule (MJ) de carburant consommée » afin de faciliter les comparaisons. Cette unité sera aussi utilisée pour les autres parties. Dans le scénario décrit, l’huile est collectée (étape de transport), puis elle subit un dégrillage (élimination des particules de tailles supérieur à 1-1,5 mm) et une décantation. Avant le procédé de transestérification, l’huile subit une pré-estérification acide afin d’éviter les phénomènes de saponification. Une catalyse homogène à l’hydroxyde de potassium est ensuite réalisée et suivie par un lavage à l’eau durant lequel le produit est récupéré ainsi que certains coproduits tels que du sulfate de potassium. Enfin la dernière étape de ce scénario est l’étape d’utilisation du biocarburant dans un véhicule classique Euro 4. L’HAU étant un déchet il n’est pas tenu compte de l’impact environnemental de l’huile vierge dont il est issu ; il n’y a donc pas d’imputation liée à la production de l’huile vierge ou à son utilisation. Au niveau des impacts environnementaux, cinq sont pris en compte dans l’étude : la consommation d’énergie non renouvelable (EnR), les émissions de gaz à effet de serre (GES), le potentiel de toxicité humaine, le potentiel d’eutrophisation et le potentiel d’oxydation photochimique. En ce qui concerne la consommation d’énergie non renouvelable, la consommation est 90 % moins importante que pour les filières fossiles (0,236 MJ/MJ de carburant pour la filière ester méthylique contre 1,25MJ/MJ de carburant pour la filière fossile). Le fait que l’étape de « production » du déchet ne soit pas comptabilisée dans le système impacte pour beaucoup sur ce résultat. L’étape du procédé la plus pénalisante est l’étape industrielle de transformation à cause de l’utilisation du méthanol, des nombreux prétraitements de l’huile et des lavages pour récupérer les coproduits. Le même schéma est retrouvé en ce qui concerne les -3 émissions de CO2 avec un indice en faveur du biocarburant (8,7.10 kg CO2eq/MJ de carburant) soit 90 % -2 d’amélioration par rapport à la filière fossile (9,14.10 kg CO2eq/MJ de carburant), la cause principale des émissions étant due à l’étape industrielle de transformation. Pour la toxicité humaine, le gain est très important puisque l’on passe d’une valeur de 4,12.10-1 kg éq. de 1,4-DCB (di chlorobenzène)/MJ de carburant à -6,78 kg éq. de 1,4-DCB/MJ de carburant soit un gain de -100 % et ceci malgré l’utilisation de méthanol. Pour le potentiel d’eutrophisation des sols, les deux valeurs restent identiques entre les deux -5 2- types de carburant (de l’ordre de 10 kg éq. de PO4 /MJ de carburant). La dernière valeur en faveur des EMHAU concerne le potentiel d’oxydation photochimique puisque la valeur observée de 1,12.10-5 kg éq. de C2H4/MJ de carburant pour la filière fossile de référence passe à 4,96. kg éq. de C2H4/MJ de carburant pour la filière EMHAU étudiée. Bien que ces valeurs soient encourageantes pour la filière EMHAU, des problèmes se posent encore. Tout d’abord l’utilisation du méthanol, composé dont la toxicité est très forte. Le deuxième problème vient du nombre de prétraitements réalisés sur l’huile alimentaire usagée servant de matière première. 47 Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 2) Utilisation de l’HAU sans transformation L’entreprise Gecco collecte les HAU dans les régions Nord-Pas-de-Calais et Picardie. Dans le cadre d’une étude sur l’utilisation d’HAU directement comme carburant, une analyse sur les polluants émis par la carburation d’une voiture diesel a été réalisée avec le laboratoire PC2A de Lille. Il en découle une ACV réalisée avec le logiciel Gabi 4.0 sur cette utilisation dont voici les explications et résultats. Toutes les étapes ont été prises en compte de la collecte des HAU à la carburation. Comme dans l’étude de l’ADEME, les HAU sont considérées comme des déchets et donc n’impactent pas sur l’environnement par une étape de fabrication. Les étapes prises en compte ici sont la collecte, la filtration incluant aussi une période de décantation ainsi que le lavage des bidons nécessaires à la collecte de ces huiles, la centrifugation qui est effectuée grâce à une centrifugeuse ALFA LAVAL dont la vitesse de rotation est de 7000 tr/min et enfin l’utilisation de l’huile ainsi traitée. La fabrication des contenants tels que les cuves de 1000 litres servant à stocker les HAU et des machines et équipements entrant dans le process ne sont pas pris en compte conformément au référentiel. Dans cette ACV, le scénario considère que chaque collecte, faite avec un véhicule léger de 3,5 tonnes, est réalisée pour au minimum collecter 600 kg d’huiles. Les déchets organiques issus du traitement des HAU sont envoyés en incinérateur bien que le but final de l’entreprise soit de les méthaniser. Deux types d’incinérateur proposé dans le logiciel ont été testés : « l’incinérateur municipal » et « les déchets commerciaux envoyés dans un incinérateur municipal ». Par défaut, les valeurs d’impact pour ces deux scénarios étant similaires, « l’incinérateur municipal » a été conservé car légèrement plus impactant. Les cinq mêmes impacts ont été calculés avec la méthode CML 2001 utilisée dans l’étude de l’ADEME et comparés aux résultats de cette même étude. La consommation d’énergie non renouvelable est de 3,7.10-2 MJ/ MJ de carburant consommé. La valeur de la consommation en carburant (facteur de conversion pour passer d’une unité par km à une unité par MJ) utilisée est la même que pour les huiles végétales pures employées comme carburants. La consommation en énergie renouvelable est donc meilleure que pour les EMHAU. Ce constat est le même en ce qui concerne le potentiel d’oxydation -5 -3 photochimique (3,5.10 kg éq. de C2H4/MJ de carburant) et pour la toxicité humaine (1,9.10 kg éq. de DCB/ MJ de carburant). Pour le potentiel d’eutrophisation, la valeur est similaire aux EMHAU (7,9.10-5 kg 3- éq. de PO4 /MJ de carburant). Seules les émissions de gaz à effet de serre sont légèrement moins -2 bonnes (1,55.10 de CO2eq/MJ de carburant). Tous ces résultats sont à améliorer. En effet, certains facteurs comme le type de station d’épuration utilisé pour les eaux usées, les allocations à attribuer à la part d’huile réellement utilisée pour la fabrication lors de la collecte, des résultats sur les tests moteurs plus fins seraient intéressants. De plus, certains paramètres mécaniques n’ont pas été pris en compte dans cette étude. Par exemple, l’utilisation d’huile sans transformation dans le moteur est assez aisé sur les moteurs diesel d’ancienne génération mais est plus délicat sur les moteurs à rampe d’injection commune et nécessite parfois des adaptations sur les moteurs. De plus, il serait nécessaire d’évaluer l’impact potentiel de ces modifications sur la durée de vie du moteur. 3) Procédé biologique de traitement des HAU Gecco, ProBioGEM et le PC2A travaillent actuellement sur la mise au point d’un procédé de traitement innovant pour transformer ces déchets en biocarburant. Ce procédé devra répondre à des contraintes écologiques et une ACV poussée sera réalisée pour répondre à ces contraintes. Beaucoup de données sont actuellement manquantes pour traiter ce procédé en ACV de manière complète et cohérente. Une première approche en introduisant un produit A dans l’ACV précédemment réalisée pour l’utilisation directe de l’HAU permet de voir que la consommation en EnR serait multipliée par quatre et que la valeur des autres paramètres serait quant à elle multipliée par deux ou trois. L’ACV permettra d’évaluer l’impact des substances utilisées et des conditions opératoires et sera ainsi utilisée en tant qu’outil de mise au point du procédé pour atteindre le meilleur compromis entre performance du carburant et impact environnemental. Référence [1] Analyses de Cycle de Vie appliquées aux biocarburants de première génération consommés en France, rapport final, février 2010 48 Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 Comparative LCA of biofuels: a focus for research in environmentally friendly processes This paper aims to present a comparative analysis of life cycle assessment (LCA) between two existing processes for biofuels production from waste cooking oil (WCO) and a third one under development. The first process uses methanol to produce methyl ester from waste cooking oil (MEWCO). The second process is a direct use of WCO as fuel. The latter process is an oil treatment by biological pathway. 1) Transesterification chemical process using methanol For this first process, informations are obtained from the study by ADEME on first generation biofuels. Some assumptions will be retained for the remainder of the study. The functional unit used here is "allow the movement of a vehicle on 1 km", which is then transformed to "megajoule (MJ) of fuel used" for easier comparisons. This unit will also be used in other parties of this study. In the described scenario, the oil is collected (transport step) and then screened (removal of particles larger than 1-1.5 mm) and decanted. Before transesterification step, the oil is acidified to avoid saponification phenomena. Homogeneous catalysis with potassium hydroxide is then performed and followed by washing with water in which the product itself and some co-products, such as potassium sulphate, are recovered. Finally the last step of this scenario is the using of biofuels in Euro 4 standard vehicles. As WCO is considered as a waste, it is not takan into account the environnemental impact of the virgin oil source also there is no impact associated with the production or using of virgin oil. Five environmental impacts have been included in the study: the consumption of non- renewable energy (nRE), emissions of greenhouse gas (GHG), the potential for human toxicity, soils eutrophication potential and photochemical oxidation potential. Regarding consumption of non-renewable energy, value is 90% lower than for fossil source (0.236 MJ / MJ of fuel for methyl ester against 1.25 MJ / MJ of fuel for fossil fuel). The fact that the “waste production” step is not included for in the analysis has a heavily impacts on the result. Process step is the most critical step due to methanol using, oil pretreatments and washings to recover co-products. The same favorable pattern is found in terms of CO2 emissions for the biofuel (8,7.10-3 kg CO2eq/MJ of fuel) which represent an improvement of 90% compared to the fossil fuel (9,14.10-2 kg CO2eq/MJ of fuel), the main cause being emissions of the industrial step. Concerning human toxicity, the gain is very important from 4,12.10-1 kg eq. of 1,4-DCB (di chlorobenzene) / MJ of fuel versus -6.78 kg eq. of 1,4-DCB / MJ of fuel, which reprensent an increase of - 100% reduction despite of methanol using. Concerning soils eutrophication potential, values are identical between the two types of fuel (in the order of 10-5 kg eq. PO43-/MJ of fuel). The last value for MEWCO for the photochemical oxidation potential is always in favor of MEWCO, since the observed value are 1,12.10- 5 kg eq. C2H4/MJ of fuel for the fossil fuel and 4.96. kg eq. C2H4/MJ of fuel for the studied MEWCO process. Although these values are encouraging for the MEWCO process, problems still arise. Firstly problem is methanol using, a highly toxic compound. The second problem is the number of pre- treatments performed on the cooking oil used. 2) Using WCO without transformation Gecco Company collects WCO in Nord-Pas-de-Calais and Picardie. As part of a study on the use of WCO directly as fuel, an analysis of the pollutants emitted by a car powered with diesel fuels has been made with the PC2A. Following this study, a LCA has been performed with Gabi 4.0 software. The results of this LCA are given thereafter. All steps have been taken into account from WCO collection to carburization. As in the ADEME study, the WCO is considered as a waste and therefore do not impact on the environment through a step of virgin oil manufacture. The steps included are the collection, filtration also including a period of decantation, cleaning of the containers which are necessary for the collection of these oils, a centrifugation performed with a 7000 r / min ALFA LAVAL centrifuge separator and finally the use of processed oil. The manufacture of containers such as 1000 liters tanks used for WCO storage, of machines and equipment used in the process are not accounted according to the reference frame. In this LCA, the scenario considers that each collection, realized with a light vehicle of 3.5 tones, is intented to collect at least 600 kg of oil. Organic waste from WCO treatment is sent to incinerators, although Gecco looks for biogas valorization in the future. Two types of proposed incinerator in the software have been tested, "the municipal incinerator" and "commercial waste sent to a municipal incinerator." The impact values for these two scenarios are similar; "the municipal incinerator" has been selected since it has a slightly higher impact. The same five impacts have been calculated using the CML 2001method used in the ADEME study and compared to the results of this study. Non-renewable energy consumption is 3,7.10-2 49 Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 MJ / MJ of fuel. The value of fuel consumption is the same than for pure vegetable oils used as fuel. Consumption of renewable energy is better than for MEWCO. The tendency is the same regarding to photochemical oxidation potential (3,5.10-5 kg eq. C2H4/MJ of fuel) and human toxicity (1,9.10-3 kg eq. DCB / MJ fuel). Concerning eutrophication potential, the value is similar to MEWCO (7,9.10-5 kg eq. PO43-/MJ of fuel). Only for greenhouse gas emissions WCO are slightly more high (1,55.10-2 CO2eq/MJ of fuel). All these results can be improved. Indeed, such factors as the type of treatment plant used for wastewater, allocations corresponding to the proportion of collected oil actually used for production and more accurate engine tests results. In addition, some mechanical parameters have not been considered in this study. For example, the use of oil in the engine without transformation is quite easy for earlier diesel engines but more difficult on common rail engines and sometimes some modification on engines. In addition, it would be necessary to assess the potential impact of these changes on the engine lifespan. 3) Biological WCO process treatment Gecco, ProBioGEM and PC2A are collaborating on the development of an innovative treatment process to convert waste into biofuel. This process presents environmental constraints and a LCA is made to reach these constraints. Many data are currently lacking to describe fully and consistently this process in a LCA. A first approach by introducing a product A in the previous LCA for the direct use of the WCO shows that the renewable energy consumption would be multiplied by four and the value of other parameters would be multiplied by two or three. The LCA will allow I evaluating the impact of substances used in the process and operating conditions and therefore will be used as a tool for developing the process to obtain the best compromise between biofuel performance and environmental impact. 50 Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 BILAN CARBONE D’UN MEUBLE FRIGORIFIQUE REFABRIQUE ET/OU RENOVE D. Bibalou*, I. Chaer*, D. Andrews*, G. Maidment* and M. Longhurst** * Faculty of Engineering and Built Environment, London South Bank University, 103 Borough Road, London, SE1 0AA, UK; email: [email protected] ** The Bond Group, Bond House, New Road, Sheerness, Kent, ME12 1BB Introduction: Le Royaume-Uni compte 7970 supermarchés en 2010 (IGD Research, 2010). Ils utilisaient, en 2006, environ 800000 meubles frigorifiques (MF). Plusieurs études suggèrent que ces derniers concentrent 33% de la dépense énergétique d’un supermarché. D’autre part, la prolifération de modèles à bas coût participe à l’amenuisement des vies en service des MF. C'est pourquoi, une gestion incorporant le cycle de vie des MF conduira à des réductions d’émissions de CO2e. L’objectif de ce document étant de quantifier ces dernières en s’intéressant aux pratiques sous-utilisées de refrabrication et de rénovation des MF (12.5% MF sont refabriqués). Méthode : L’étude s’appuie sur le concept du cycle de vie et le logiciel d’éco-conception CES selector/Eco- audit. Les étapes suivantes constituent la collecte de données : Examen des nomenclatures des dessins d’assemblage. Démontage des MF pour vérification. Audits énergétiques des usines du fabriquant partenaire. Figure 4 Le MF Chicago 1.2m ©The Bond Group Figure 5 Le MF Chicago en plein désossage Tableau 2 Nomenclature partielle du MF Chicago 1.2m ∑Masse (kg) Proportion (%) EoL scenario 1 EoL scenario 2 Matériaux Aluminium 4.59 1.27 Recyclé Rénovation Aluminium, S332.1: LM26-TE, moulé 12.4 3.44 Recyclé Rénovation ASTM CA-6NM 13 3.61 Recyclé Rénovation Cuivre 9.915 2.75 Recyclé Rénovation Mdf 34.9 9.69 Combustion Combustion Polyuréthane 14.29 3.97 Décharge Décharge R404A (réfrigérant) 1.2 0.33 N/A N/A Soda-lime 0080 (verre) 44 12.22 Recyclé Rénovation Acier inoxydable grade 304 45.08 12.52 Recyclé Rénovation Acier galvanisé (zintec) 175.15 48.64 Recyclé Rénovation 51 Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 Résultats : Le résultat de cette étude corrobore ceux énoncés précédemment par Youbi-Idrissi et al. (2007) et Watkins and Tassou (2006), qui établissaient que proportionnellement, la phase d’utilisation dominait. Cependant, refrabrication et rénovation peuvent être répétés, autant de fois que la qualité de la structure du MF le permet. Ce qui, après itération, affecte les proportions du cycle de vie. Tableau 3 Récapitulatif bilan carbone et énergie du MF Chicago 1.2m Énergie (MJ) CO2 (kg) EoL scenario 1 232,688.7 14,511.2 EoL scenario 2 221,117 13,877.9 16000 14 600,00 14000 14 500,00 12000 14 400,00 10000 14 300,00 14 200,00 8000 14 100,00 6000 14 000,00 EoL Scenario 1 4000 13 900,00 EoL Scenario 2 2000 13 800,00 CO2 Footprint (kg) Footprint CO2 0 (kg) Footprint CO2 13 700,00 -2000 13 600,00 13 500,00 Total Carbon Footprint Figure 6 Bilan carbone du MF au long de son cycle de vie Figure 7 Bilan carbone du MF Chicago Conclusion : La seule utilisation de la refrabrication ou de la rénovation ne permet pas de réaliser des économies considérables de CO2e. Pourtant, les supermarchés peuvent substantiellement réduire l’impact des MF en adoptant une vue holistique de leurs cycles de vie; en combinant la répétabilité de la refrabrication et de la rénovation à l’installation de la meilleure technique disponible (MTD) pour les composants standards (compresseurs…). Ce qui aboutira à une réduction simultanée des énergies grises, des émissions directes et indirectes. La validation et la généralisation de cette hypothèse nécessite d’autres études empiriques. Ce projet évoluera vers une analyse du cycle de vie des MF qui inclut les trois dimensions du développement durable que sont l’économique, l environnemental et le social. L’ambition étant de fournir aux acheteurs de MF, opérant dans la grande distribution, des indicateurs fiables et équilibrés pour guider leurs décisions. Mots Clés : Meubles Frigorifiques-Refrabrication-ACV-Contenu Carbone-Grande Distribution 52 Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 A CARBON FOOTPRINT STUDY OF A REMANUFACTURED AND/OR REFURBISHED RETAIL REFRIGERATED DISPLAY CABINET D. Bibalou*, I. Chaer*, D. Andrews*, G. Maidment* and M. Longhurst ** * Faculty of Engineering and Built Environment, London South Bank University, 103 Borough Road, London, SE1 0AA, UK; email: [email protected] ** The Bond Group, Bond House, New Road, Sheerness, Kent, ME12 1BB Introduction: In 2010, the UK had 7970 supermarkets (IGD Research, 2010), which were using, in 2010, almost 800,000 refrigerated display cabinets (RDC). According to literature, RDCs account for 33% of supermarkets’ energy bills; their lifespan is also shrinking partly as a consequence of the entry to the market of inexpensive models. Therefore, assessing and managing the RDC’s life cycle will lead to reductions in CO2 emissions. This document’s purpose is to quantify the emissions by looking at the underused practices of refurbishing and remanufacturing RDCs (12.5% in the UK). Method: This carbon footprint study is based on life cycle thinking and uses the eco-design software: CES selector/ Eco-audit. The data were collected as followed: Bill of materials (BOM) inspections, followed by RDC disassembling for verification and finally energy audits of the manufacturing partner’s factories. The RDC studied is a 1.2m plug-in multi-deck Chicago model manufactured by the Bond Group, with a total mass of 360kg. Figure 1 is a rendered picture of the Chicago whereas figure 2 shows the same cabinet being disassembled. Moreover, table 1 presents a partial BOM with alternative end-of-life (EoL) scenarios. Figure 8 Chicago 1.2m rendered picture Figure 9 The Chicago RDC being dismantled Table 4 Partial BOM of the Chicago 1.2 with EoL scenarios ∑Mass (kg) Proportion (%) EoL scenario 1 EoL scenario 2 Materials aluminium 4.59 1.27 Recycled Refurbishment Aluminium, S332.1: LM26-TE, cast 12.4 3.44 Recycled Refurbishment ASTM CA-6NM 13 3.61 Recycled Refurbishment Copper 9.915 2.75 Recycled Refurbishment Mdf 34.9 9.69 combust combust Polyurethane 14.29 3.97 landfill landfill R404A (refrigerant) 1.2 0.33 N/A N/A Soda-lime 0080 (glass) 44 12.22 Recycled Refurbishment Stainless steel grade 304 45.08 12.52 Recycled Refurbishment Galvanised steel (zintec) 175.15 48.64 Recycled Refurbishment Two EoL scenarios are presented, firstly, all metallic parts are recycled at EoL and a secondly, all metallic components are either remanufactured or refurbished. Various simplifying assumptions were made, for instance, secondary manufacturing processes (e.g. mechanical wear of components) were ignored, and only the refrigerant’s embodied energy is considered (its global warming potential being 3922). 53 Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 The RDC in the model is used for 3 years (continuously) in the UK (electricity mix). The transport of the components is assumed to be single trips from their respective blast furnaces. Results: The results corroborate the findings from previous studies (Youbi-Idrissi et al. (2007); Watkins and Tassou (2006)) stating that the use phase has the dominant impact. However, remanufacturing and refurbishment have the potential to be repeated several times. After one refurbishment iteration, 633 kg of CO2e are saved. Table 5 Summary table total carbon footprints and energy used for alternative EoL of the Chicago 1.2m Energy (MJ) CO2 (kg) EoL scenario 1 232,688.7 14,511.2 EoL scenario 2 221,117 13,877.9 16000 14 600,00 14000 14 500,00 12000 14 400,00 10000 14 300,00 14 200,00 8000 14 100,00 EoL Scenario 1 6000 14 000,00 EoL Scenario 2 4000 13 900,00 2000 13 800,00 CO2 Footprint (kg) Footprint CO2 0 (kg) Footprint CO2 13 700,00 -2000 13 600,00 13 500,00 Total Carbon Footprint Figure 10 Chicago carbon footprint broken down by life Figure 11 Chicago total carbon footprint phase Conclusion: Carbon savings from remanufacturing and refurbishment are marginal in proportion to those produced during the use phase but they are physically significant and one iteration results in a saving of 633 kg CO2e. Nonetheless, supermarkets can significantly reduce the environmental impacts of RDCs by adopting a holistic view of their life cycles, which, at the same time prolongs their lifespan. (One has to bear in mind that, larger supermarkets (hypermarkets) use a greater number of RDCs). Therefore the repeated remanufacture and refurbishment, in conjunction with the retrofitting of the best available techniques (that do not entail excessive costs (BATNEET)) will simultaneously reduce embodied carbon, and indirect and direct emissions. Furthermore, there is a need to carry out an analysis of systematic materials substitution for the least carbon intensive option that does not entail excessive costs. Further empirical data are needed to validate the argument presented. It is anticipated that the project will progress toward the life cycle sustainability assessment of RDCs with the purpose of providing economic and social data for RDC procurement decisions. Key Words: Refrigerated Display Cabinets-Remanufacturing- Carbon Footprint-Life Cycle Thinking- Grocery Retail 54 Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 Le textile de l’habillement : complexité d’une filière comment choisir le meilleur scénario de cycle de vie ? Inès BOUFATEH*,**, Anne PERWUELZ*,**, Besoa RABENASOLO*,***, Anne-Marie Jolly-Desodt**** *Univ Lille Nord de France, F-59000 Lille, France **ENSAIT - GEMTEX, F-59056 Roubaix, France *** Ecole Centrale de Lille - LM²O, F-59651 Villeneuve d’Ascq France ****Institut Prisme - Polytech Orléans, 8 rue Leonard de Vinci, 45072 Orléans Cedex2, France [email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected] Section du CNU de rattachement: 61, 62, 61, 61 Mots clefs : ACV, scénarios possibles, Aide MultiCritère à la Décision (AMCD), filière textile de l’habillement. Introduction L’évaluation des impacts environnementaux des scénarios textiles est complexe et constitue un contexte décisionnel conflictuel quant au choix du meilleur profil écologique. Nos travaux de recherche ont contribué à formuler quelques voies de réponses à ce questionnement : comment rendre simple l’interprétation des résultats de l’ACV en vue d’une prise de décision raisonnée d’un bon compromis minimisant les impacts environnementaux du cycle de vie d’un produit textile ? L’Analyse de Cycle de Vie dans la filière textile Le secteur textile bien qu’il soit un secteur industriel à part entière est constitué de plusieurs activités. En outre, les procédés textiles ainsi que les matières premières sont très diverses. Celles-ci peuvent être issues aussi bien de l’agriculture que de l’industrie chimique ou encore de l’industrie du pétrole. Tenant compte de cette complexité, l’évaluation des impacts environnementaux est loin d’être un exercice simple même si le produit modélisé n’est pas complexe tel qu’un tee-shirt en coton. Pour cet exemple, il existe 720 scénarios de fabrication possibles si on considère la diversité au niveau de la fibre concernant le type d’agriculture du coton et les procédés de filature, de tricotage, de prétraitement, de teinture et d’apprêts [1]. En addition au grand nombre de scénarios possibles pour un même produit, l’ACV textile est aussi complexe au niveau de l’étape d’interprétation des résultats. Afin d’illustrer cette complexité à travers un exemple simple, quatre scénarios de Cycle de vie d’un tee-shirt sont modélisés en changeant la fibre et les procédés adéquats pour chacune. FIG. 1 – Comparaison des scénarios du cycle de vie des tee-shirts coton, lyocell, polyester et viscose avec normation à 1 pour le scénario de référence du tee-shirt en coton. On remarque que le tee-shirt en coton (FIG. 1) est le meilleur au niveau de trois impacts environnementaux : les potentiels d’acidification de l’air (ADP), d’écotoxicité marine (MAETP) et de création de l’ozone photochimique (POCP). En le comparant au polyester, celui-ci est meilleur au niveau des potentiels d’eutrophisation (EP), d’écotoxicité de l’eau fraîche (FAETP), de toxicité humaine (HTP), de la déplétion de la couche d’ozone (ODP) et de l’écotoxicité terrestre (TETP). Cette analyse ne nous permet pas d’établir un jugement pour les scénarios coton et polyester en fonction de leurs éco-profils puisqu’on n’a pas de connaissances suffisantes sur le degré de gravité de chaque impact. Plus le nombre de scénarios augmente, plus il est complexe de classer les scénarios selon les résultats de l’ACV, d’où le besoin d’appliquer une méthode d’aide multicritère à la décision. 55 Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 Aide multicritère à la décision pour le classement des scénarios de cycle de vie L’aide à la décision est basée sur un modèle représentant les informations définies précédemment pour répondre au mieux au problème posé, qui consiste en l’occurrence à classer les scénarios du cycle de vie du tee-shirt en fonction de leurs impacts environnementaux du moins grave au plus grave. La méthode proposée est PROMETHEE I (Preference Ranking Organization METHod for Enrichment Evaluation) [2]. Il s’agit de modéliser entre 0 et 1 la préférence entre les scénarios pour chaque impact environnemental (FIG. 2). Cette modélisation floue entre deux seuils appelés seuil d’indifférence (Q) et seuil de préférence (P) permet de compenser les incertitudes et imprécisions relatives à l’ACV. L’agrégation de cette préférence en attribuant un poids à chaque critère (impact environnemental quantifié par l’ACV) permet de calculer et comparer la puissance et la faiblesse de chaque scénario. Le classement ainsi obtenu est un préordre partiel acceptant l’incomparabilité (FIG. 3). Lyocell Viscose Coton Polyester Si par exemple l’écart entre le scénario coton (a) et le scénario polyester (b) au niveau d’un impact (j), Le classement des scénarios montre que le gj(a)-gj(b), est inférieur au seuil Q : l’écart n’est pas significatif. S’il est supérieur au seuil P, le scénario qui coton n’est pas parmi les moins impactants minimise l’impact est meilleur. Si l’écart est compris même s’il est meilleur au niveau de trois impacts environnementaux sur dix. Il est entre Q et P, la préférence Fj(a,b) du scénario qui minimise l’impact croît avec l’écart. incomparable au polyester. FIG. 2 – Modélisation de la préférence FIG. 3 – Classement des scénarios Conclusion Le nombre de scénarios possibles pouvant être très grand, leur comparaison et leur classement nécessite l’utilisation d’un outil d’aide à la décision. Notre proposition consiste en la définition du modèle de décision globale multicritère spécifique à la filière textile à partir de la méthode de surclassement PROMETHEE I. Références [1] Inès Boufateh, Contribution à l’évaluation de la supply chain pour la filière textile : définition de critère de développement durable - Application de la méthode de surclassement PROMETHEE à l’Analyse du Cycle de Vie d’un tee-shirt. Thèse de doctorat de l’Université des Sciences et Technologies de Lille, France; 2011. [2] Jean-Pierre Brans, Bertrand Mareschal, Philippe Vincke, PROMETHEE: A new family of outranking methods in multicriteria analysis. JP Brans (ed), Operational Research’84, Elsevier Science Publishers BV (North-Holland); 84:408–421; 1984. 56 Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 Apparel: complexity of a sector How to choose the best life cycle scenario? Inès BOUFATEH*,**, Anne PERWUELZ*,**, Besoa RABENASOLO*,***, Anne-Marie Jolly-Desodt**** *Univ Lille Nord de France, F-59000 Lille, France **ENSAIT - GEMTEX, F-59056 Roubaix, France *** Ecole Centrale de Lille - LM²O, F-59651 Villeneuve d’Ascq France ****Institut Prisme - Polytech Orléans, 8 rue Leonard de Vinci, 45072 Orléans Cedex2, France [email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected] Keywords: LCA, scenarios, MultiCriteria Decision Aid (MCDA), apparel industry. Background The textile apparel is a simple product: a T-shirt, for example, is made of two components that are knitted fabric and sewing thread. However, this product comes from a very complex industry. Indeed, a multitude of materials, manufacturing scenarios and supply chain strategies exist for the same product, which generates hundreds of production scenarios. Diversity of consumer behavior in use and end of life phases increases more the number of possible scenarios for the product life cycle. Consequently, the environmental impact assessment of textiles scenarios is complex. The decision in choosing the best environmental profile is conflictual. Authors’ objective consists in aiding to highlight answers to these questions: “how to make the interpretation of LCA results easier in order to identify the good trade-off of scenarios minimizing the environmental impacts of textiles life cycles?” Life Cycle Assessment in the textile field The textile industry is composed of several different activities. In addition to this diversity, the textile field is also characterized by the variety of raw materials from agriculture, chemical and oil industry. The textile processes such as fibres preparation, spinning, knitting or weaving, pre-treatments, dyeing, finishing, garment making and packaging are also quite varied. Therefore, the modelling of “what if” scenarios in Life Cycle Assessment is complex. Indeed, even the product is simple such as a cotton T- shirt, the number of possible manufacturing scenarios is huge. If we consider the diversity in cotton fibres’ origins (type of agriculture) and in processes of spinning, knitting, pre-treatments, dyeing and finishing, 720 scenarios should be modelled [1]. In addition to the large number of possible scenarios for the same product, interpreting textile LCA results is quite complex. In order to illustrate this complexity through a simple example, four scenarios of a T-shirt life cycle are modelled with changing fibres and adequate processes for each. FIG. 1 – Comparison of life cycle scenarios of cotton, lyocell, viscose and polyester T-shirts with normalization on cotton scenario FIG. 1 shows that the cotton T-shirt is the best at three environmental impacts: acidification (ADP), marine aquatic ecotoxicity (MAETP) and photochemical ozone creation (POCP) potentials. If we compare it to polyester scénario, it is worse at eutrophication (EP), fresh water aquatic ecotoxicity (FAETP), human toxicity (HTP), ozone layer depletion (ODP) and terrestrial ecotoxicity potentials (TETP). This analysis does not allow us to make judgment for cotton and polyester scenarios according to their eco-profiles since we do not have sufficient knowledge about the weightiness of each impact. In order to compare and to rank life cycle scenarios according to their eco-profiles, the need to apply a multicriteria decision aid (MCDA) method increases with the number of assessed scenarios. 57 Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 Ranking life cycle scenarios: application of a Multicriteria decision aid method The decision model is based on: scenarios, environmental impacts as set of relevant criteria for the decision, a linear preference function with two thresholds (indifference (Q) and preference (P)) and criteria weights. The suggested method is PROMETHEE I (Preference Ranking Organization Method for Enrichment Evaluation) [2]. It directly assesses, on a scale from 0 to 1, the preference between scenarios by pair-wise comparison (FIG. 2). The fuzzy modeling of preference between two thresholds of indifference (Q) and preference (P) can take into account the uncertainty in the life cycle inventory data. Strength and weakness of each scenario are calculated and compared by the aggregation of this preference with attributing a weight to each criterion (environmental impact quantified by LCA). The classification obtained is a partial preorder accepting incomparability (FIG. 3). Lyocell Viscose Cotton Polyester If for example, the difference between the cotton scenario (a) and the polyester scenario (b) at an environmental impact (j) is smaller than the threshold Q: the difference is not significant. If it exceeds the threshold P, the scenario that This outranking shows that the cotton scenario has minimizes the impact is better. If the difference is between Q not a good position even if it is the best at three and P the preference of the scenario that minimizes the impact environmental impacts. It is incomparable to polyester. increases with the gap. FIG. 2 – Modelling of preference FIG. 3 – Outranking of scenarios Conclusion The number of possible scenarios can be very large and the data treated can be very huge. That is why comparing and ranking life cycle scenarios involve the application of a decision support system. Our proposal consists in defining a multicriteria decision model specific to the textile field from the method PROMETHEE I. References [1] Inès Boufateh, Contribution à l’évaluation de la supply chain pour la filière textile : définition de critère de développement durable - Application de l’Analyse du Cycle de Vie d’un tee-shirt. Thèse de doctorat de l’Université des Sciences et Technologies de Lille, France; 2011. [2] Jean-Pierre Brans, Bertrand Mareschal, Philippe Vincke, PROMETHEE: A new family of outranking methods in multicriteria analysis. JP Brans (ed), Operational Research’84, Elsevier Science Publishers BV (North-Holland); 84:408–421; 1984. 58 Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 ACV COMPARATIVE DE DEUX ISOLANTS NATURELS SUR PAROIS Jean-Luc Menet*, Etienne Bocquillon, Emilie Decosse Université Lille Nord de France, ENSIAME, UVHC, 59313 Valenciennes Cedex * [email protected] Introduction En matière d’isolation, les ballots de paille et les panneaux de lin paraissent écologiques au premier abord. L’avantage de ces matériaux est que leur culture ne nécessite pas de surfaces agricoles spécifiques car leur fabrication utilise des « déchets » agricoles. En effet, la paille est excédentaire dans l’agriculture conventionnelle et la fabrication des panneaux de lin utilise les fibres courtes que l’industrie textile ne peut transformer. L’objectif de la présente étude est de quantifier les impacts environnementaux via une Analyse du Cycle de Vie exhaustive de ces deux produits « naturels » intégrés à une structure de type paroi, relativement aux normes ISO 14040 et suivantes. Les résultats seront comparés à un mur isolé conventionnel. Objectif et champ de l’étude L’étude a pour but de comparer les deux types d’isolation pour un mur d’une surface de 15 m² (3 mètres de haut et 5 mètres de long), avec une structure en bois. En matière d’isolation thermique, pour obtenir l’appellation « maison passive », le coefficient de transfert thermique d’une cloison ne doit pas dépasser 0,15 m2.K/W, ce qui conduit à une résistance thermique de la cloison de l’ordre de 6,5 W/m2.K. Nous avons ainsi choisi comme unité fonctionnelle l'isolation d’un mur de 15m² pendant 100 ans avec une résistance thermique de 6,5 W/m².K. Les paramètres clés sont les épaisseurs d’isolant nécessaires à l’obtention de la résistance thermique souhaitée, ainsi que la durée de vie des différents matériaux. Pour le calcul de l’isolation, seul l’isolant sera pris en compte. Dans le cadre de notre étude, nous nous intéressons aux étapes suivantes : la production de la paille ou du lin, le transport, la mise ballots de la paille ou la mise en panneau du lin, l’utilisation des produits, leur fin de vie. Présentation des deux isolants naturels 1 Mur isolant avec paille Il existe de nombreuses manières d’utiliser la paille pour l’isolation. Nous avons choisi d’utiliser la technique du GREB (Groupe de Recherches Ecologiques de la Batture) née au Canada [1]. Les murs sont composés des 4 éléments représentés sur la Figure 1. Afin de mettre en place un mur de 3m de haut et de 5m de large avec de ballots de paille ficelés, les quantités de matériaux nécessaires sont les suivantes : 30 ballots de paille, 4 poutres de 5 m de long, 16 poutres de 2,86 m de long, 40 tasseaux de 0,35 m de long, 0,97 m3 de mortier, 240 pointes en acier et 273 m de ficelle. On montre facilement que ce mur correspond à l’unité fonctionnelle choisie (ballots d’épaisseur 35 cm). 2 Mur isolant avec panneaux de lin Une étude rapide le la conductivité thermique du lin montre que pour le mur isolé avec des panneaux de lin, l’épaisseur de l’isolant devrait être de 21 cm environ. Nous choisissons une épaisseur de 20cm, présente sur le marché. L’isolation se fait au moyen des éléments représentés sur la Figure 2. FIG. 1 – Structure pour isolation en paille FIG.2 – Structure pour isolation en lin Résultats et conclusion Les calculs qui suivent ont été effectués à l’aide du logiciel Bilan Produit de l’ADEME développé par l’université de Cergy-Pontoise, utilisant la base de données Eco-invent [2]. - 59 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 Les résultats par phases de cycle de vie sont représentés sur les figures 3 et 4. Dans les deux cas, la phase d’utilisation est évidemment peu génératrice d’impacts. La phase de fin de vie permet de réaliser une « économie d’impacts » liée à la valorisation d’une partie des matériaux du système. On note enfin que la phase de production est la plus « impactante ». Le panneau isolant de lin étant un produit manufacturé retravaillé, l’ordre de grandeur des impacts est supérieur à celui de la paille. Même si cette phase n’a pas de réel impact sur l’environnement lorsqu’il s’agit des ballots de paille, il n’en est pas de même pour les panneaux de lin. Il faut donc veiller à minimiser l’impact de cette phase, en faisant appel à des producteurs locaux par exemple. FIG. 3 – Impacts par phase de vie pour l’isolation en paille FIG. 4 – Impacts par phase de vie pour l’isolation en lin FIG. 5 – Comparaison des trois types de parois isolées Bien qu’il ne soit pas souhaitable d’agréger les résultats des différents impacts potentiels, quand on compare globalement les résultats des murs avec isolation naturelle (figures 3 et 4) avec ceux d’un mur isolé conventionnel (parpaings + mortier + laine de verre) on constate d’abord que pour la totalité des impacts, la paille est plus respectueuse de l’environnement que le lin. Mais on note surtout que le lin sur paroi est finalement plus impactant pour l’environnement que ne l’est le mur conventionnel, de sorte que la seule alternative à l’isolation conventionnelle en matière d’environnement semble être la paille. Références [1] http://www.greb.ca [2] http://www.ademe.fr/internet/bilan_produit - 60 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 COMPARATIVE LCA FOR TWO NATURAL INSULATING MATERIALS ON A WALL Jean-Luc Menet*, Etienne Bocquillon, Emilie Decosse Université Lille Nord de France, ENSIAME, UVHC, 59313 Valenciennes Cedex * [email protected] Introduction As regards to thermal insulation, straw bundles and linseed panels seem to be ecological at first sight. The advantage of these materials is that their farming does not require specific cultivation areas, because they are made from agricultural wastes. Straw is in fact an excess production in conventional farming, and the linseed panels manufacturing uses short fibers that cannot be transformed by textile industry. The aim of the present study is to quantify environmental impacts using an exhaustive Life Cycle Assessment of these two ‘natural’ products integrated on a wall, relatively to the ISO 14040. The results are compared to a conventional insulated wall Goal and scope of the study The final goal of the study is to compare two types of insulated walls the area of which is 15 m² (3 m high vs 5 m long), with a wood structure. To be called “passive house”, the thermal transfer coefficient of each wall must not exceed 0.15 m2.K/W, which deals to a thermal resistance of about 6.5 W/m2.K for the wall. Thus the functional unit has been chosen to be the insulation of a wall during 100 years with a thermal resistance of 6.5 W/m².K. The keys parameters are the thickness of insulating materials which must be chosen to obtain the correct thermal resistance, and their shelf life. For the calculation of the insulation, only the insulating material will be considered. In our study, the following steps of the life cycle are considered: raw material procurement and manufacturing, the distribution, the consumer use, and the end of life (post-consumer use). Presentation of the two natural insulating materials 1 Insulated wall with straw There are many possibilities to use straw for insulating. We have chosen the GREB straw ball building technique [1]. The wall is composed of three elements represented on Figure 1. To build a wall of 3m high and 5m long using straw bundles, the following quantities of materials must be used: 30 straw bundles, 4 beams of 5m long, 16 beams of 2.86 meters long, 40 brackets of 0.35m long, 0.96 m3 mortar, 240 steel nails, and 273 m string. 2 Insulated wall with linseed panels A fast study of the thermal conductivity of linseed shows the for the linseed panels insulating wall, the isolating material thickness must be around 21cm. A 20cm thickness is chosen because it can be found for sell. The insulation is made using the elements shown on Figure 2. Bracket Wood board Beam Linseed panels Straw bundles OSB Mortar FIG. 1 – Structure for straw insulation FIG.2 – Structure for linseed insulation - 61 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 Results and conclusion The following calculations are made using the Bilan Produit software developed by the Cergy- Pontoise French University for the French Agency of the Environment and the Energy (ADEME). The used data-base is Eco-invent [2]. The results for each life cycle phase are presented on Figure 3 and 4. In the two cases, the consumer use step provides obviously little impacts. The end of life step (post-consumer) allows a saving of impacts because of the “reusing” of part of the materials. On the contrary, the raw material procurement and manufacturing step creates the greatest impacts. The linseed panel is a rather complex manufactured product, so that the order of height of the impacts is greatly superior to the one of the straw wall. Even if this step has not a significant impact if straw bundles are used, it is not the case for linseed panels. To minimize the impacts of this step, local producers should be chosen. FIG. 3 – Impacts for each life cycle step (straw) FIG. 4 – Impacts for each life cycle step (linseed) Conventional wall linseed straw FIG. 5 – Comparison of the three insulated walls Although results should not be aggregated in the LCA method, the results for the different potential impacts, when the walls with natural insulation (Figures 3 and 4) are compared to a conventional wall (block work + mortar + glass wool) it is clear that straw is better for the environment than the linseed for all the impacts. Besides, the linseed on a wall is finally more ‘impactant’ for the environment than the conventional wall, so that the only alternative to the conventional insulation for an environment point of view seems to be straw. References [1] http://www.greb.ca [2] http://www.ademe.fr/internet/bilan_produit - 62 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 ACV COMPARATIVE SIMPLIFIEE D’UN LAMPADAIRE URBAIN ET D’UN LAMPADAIRE « DURABLE » Jean-Luc Menet*, Bastien Breton, Stéphane Brisoux, Mathieu Legrand Université Lille Nord de France, ENSIAME, UVHC, 59313 Valenciennes Cedex * [email protected] Introduction Dans le cadre d’un travail de conception d’un nouveau type de lampadaire intégrant les énergies renouvelables, un concept innovant a été proposé pour l’implantation de lampadaires dits « durables » dont l’alimentation électrique se fait exclusivement via les énergies éolienne et solaire (SOLEOL). Ce produit en cours d’étude n’a pas été éco-conçu mais simplement conçu avec des méthodes classiques. Une étude de marché a permis d’identifier des clients potentiels mais il s’est vite avéré que ces clients ne pourraient être intéressés par le produit qu’à deux conditions : qu’il soit du même ordre de prix qu’un lampadaire classique, et qu’il soit réellement écologique. Cependant, l’idée même qu’un lampadaire indépendant de l’alimentation électrique du réseau soit « durable » restait à démontrer. Objectif et champ de l’étude L’objectif de la présente étude est de quantifier les impacts environnementaux via une Analyse du Cycle de Vie exhaustive de ces deux produits, relativement aux normes ISO 14040 et suivantes. L’idée est de comparer les deux lampadaires, étant entendu qu’ils doivent rendre le même service, à savoir éclairer avec une puissance lumineuse identique de l’ordre de 2500 lumens. Dans les deux cas, le choix du type d’éclairage s’est porté sur des lampes DEL. L’unité fonctionnelle choisie est : « L’éclairage avec des lampes DEL d’une puissance de 2500 lumens durant 25 ans ». Présentation des deux lampadaires Le lampadaire SOLEOL est constitué d'un mât en acier, d’un couplage de deux éoliennes verticales, de deux batteries acide-plomb, d’un panneau solaire polycristallin, d’un convertisseur, d’une génératrice et d’une lampe DEL de puissance 36 W. Le schéma de principe du circuit de puissance est représenté sur la figure 1. Le lampadaire « conventionnel » choisi est le lampadaire ADI FAD Silver Delta 2001 [1], avec éclairage à DEL (Fig. 2) dont les dimensions et l’esthétique sont voisines de celles de SOLEOL. Notons que le lampadaire SOLEOL a été dimensionné pour pouvoir fournir de l’énergie durant trois nuits de huit heures sans vent et sans soleil. FIG.1 – Schéma de principe du lampadaire SOLEOL FIG.2 – Lampadaire « conventionnel » [1] Résultats et conclusion Les données récupérées sur les deux produits sont divisées en quatre phases de l’Analyse du Cycle de Vie : la production, le transport, l’utilisation et la fin de vie. La phase de production prend en compte la pollution engendrée par l’utilisation de matières premières pour fabriquer le produit. Nous ne reprenons pas ici le détail des opérations induites mais à titre d’exemple, 6 mètres de gaines 3 câbles sont nécessaires au fonctionnement de SOLEOL, à comparer aux 58 m du lampadaire conventionnel qui doit être raccordé au réseau. La phase de transport prend en compte la pollution engendrée par le transport du produit final sur son lieu d’utilisation. On considère que les deux lampadaires sont transportés sur 200 km par camion de 32 tonnes ; le lampadaire SOLEOL a une masse de 135 kg, contre 60 kg pour le lampadaire conventionnel. La phase d’utilisation traite essentiellement de la consommation d’énergie non renouvelable du lampadaire et sa maintenance. Le lampadaire SOLEOL ne consomme pas d’énergie non renouvelable. Les batteries ont une durée de vie de 5 ans soit 1000 cycles. Il faut donc prévoir 6 batteries de - 63 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 remplacement. Le lampadaire traditionnel consomme quant à lui 2956 kWh. Les DELs qui ont une durée de vie de 50000 heures ne seront remplacées qu’une seule fois dans les deux cas. Le remplacement des DELs et des batteries est effectué par un employé se déplaçant avec un véhicule conventionnel sur une distance de 100km. Pour la phase de fin de vie, les éléments sont considérés comme des déchets encombrants. Les calculs ont été effectués à l’aide du logiciel Bilan Produit de l’ADEME développé par l’université de Cergy-Pontoise [2], utilisant la base de données Eco-invent. Les indicateurs utilisés sont la consommation d’énergie non renouvelable, la consommation de ressources, l’effet de serre à 100 ans, l’acidification, l’eutrophisation, la pollution photochimique, la toxicité aquatique et l’écotoxicité humaine. L’unité en ordonnée est le point. Un point correspond à l’impact sur l’environnement d’un européen moyen en 1 jour. La figure 3 représente les impacts comparés des deux lampadaires par phases de vie. Comme on pouvait s’y attendre, la phase d’utilisation du lampadaire traditionnel est responsable de la consommation de ressource supplémentaire par rapport au lampadaire SOLEOL. Ce surplus correspond à la consommation d’énergie pour faire fonctionner la lampe du lampadaire traditionnel. La phase d’utilisation du lampadaire SOLEOL a un impact important sur l’écotoxicité aquatique. Cette différence est due à l’usage des batteries. La partie négative au niveau du lampadaire traditionnel correspond à un taux de recyclage important du cuivre des câbles. FIG. 3 – Impacts par phases de vie FIG. 4 – Comparaison des deux lampadaires La figure 4 représente une comparaison des impacts globaux des deux lampadaires, agrégés sur l’ensemble du cycle de vie des produits. On note que le lampadaire SOLEOL se situe généralement au même niveau que le lampadaire conventionnel, sauf en pour la consommation de ressources où il est largement meilleur, et pour l’écotoxicité aquatique où il a au contraire un impact très important ; cela est essentiellement dû à l’usage de batteries classiques. Cette question pourrait être rapidement résolue par le choix de batteries alternatives, plus respectueuses de l’environnement et à durée de vie accrue. De manière générale, la première approche effectuée dans cette étude ne permet pas de « disqualifier » le lampadaire SOLEOL qui garde de sérieux atouts environnementaux, d’autant que nous l’avons comparé à un lampadaire « conventionnel » nouvelle génération utilisant des DEL, et non des lampes à sodium par exemple. Cette étude montre qu’un lampadaire dit écologique peut très bien s’avérer au contraire plus impactant qu’un lampadaire classique, mais dans notre cas, et alors même qu’aucune optimisation n’a été effectuée, le lampadaire SOLEOL se situe déjà honorablement en matière d’environnement. Il est clair que des optimisations sont nécessaires mais qu’elles conduiront à un meilleur positionnement du prototype. Enfin, l’étude comparative répond bien à l’objectif initial de l’étude qui était, non seulement de comparer deux lampadaires, mais aussi d’avoir des éléments tangibles pour convaincre un client potentiel. Références [1]http://www.santacole.com/recursos/productos/downloads/pdf_espec_tecnicas/RAMA_ht_en.pdf [2] http://www.ademe.fr/internet/bilan_produit - 64 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 SIMPLIFIED COMPARATIVE LCA OF A CONVENTIONAL AND A ‘SUSTAINABLE’ STREET LIGHT Jean-Luc Menet*, Bastien Breton, Stéphane Brisoux, Mathieu Legrand Université Lille Nord de France, ENSIAME, UVHC, 59313 Valenciennes Cedex * [email protected] Introduction During the conception and the design of a new type of street light, integrating renewable energy, a new concept has been proposed for what we call ‘sustainable’ street lights, the electric alimentation of which is made only from solar energy and wind energy (SOLEOL). This product, which is in the study phase, has not been eco-designed, but just designed with conventional methods. A market research allowed us to identify potential customers, but it was clear that these customers could be interested at only two conditions: it must be sold at around the same price than a conventional street light and it must really be ecological. However, the idea of a street light which would be independent of the power grid and which would be in the same time ‘sustainable’ was to be demonstrated. Goal and scope of the study The final goal of the study is to quantify the environmental impacts using an exhaustive Life Cycle Assessment of the considered two products, relatively to the ISO 14040. The idea is to compare the two street lights, on the conditions they enlighten with the same power of about 2500 lumens. In the two cases, the choice of the lighting was made on LED lamps. The chosen Functional Unit is: ‘the lighting during 25 years with LED lamps with a power of about 2500 lumens’. Description of the two street lights The SOLEOL street light is made of a steel mast, two coupled vertical axis wind turbines, two lead- acid batteries, a photovoltaic panel, a converter, a generator, and a 36 W LED lamp. The power diagram is presented on Figure 1. The ‘conventional’ street light is the ADI FAD Silver Delta 2001 [1], with LED lamps (Fig. 2). The dimensions of the two street lights are similar. Let us notice the SOLEOL street light has been designed to produce ‘clean’ energy during three nights without any solar energy and wind energy. FIG. 1 – power diagram for the SOLEOL street light FIG. 2 – ‘conventional’ street light [1] Results and conclusion The data corresponding to the LCI (Life Cycle Inventory) are divided into the classical four phases of the LCA methodology: raw material procurement and manufacturing, the distribution, the consumer use, and the end of life (post-consumer use). The raw material procurement and manufacturing phase takes into account the pollutions created by the use of raw materials to build the product. The different inducted operations in this phase are not detailed here but, for instance, 6 meters of girdle 3 cables are necessary for SOLEOL vs 58m for the conventional street light which is linked to the power grid. The distribution phase takes into account the pollutions produced during the transportation of the product on the place where it is used. We consider that the two street lights are transported within 200km using a 32t truck; The SOLEOL street light weighs 135 kg whereas the conventional street light weighs 60 kg. In the present case, the consumer use phase only deals with the non-renewable energy consumption of the street light and its maintenance. The SOLEOL street light does not use non-renewable energy. The end of life of the batteries is estimated to 5 years, i.e. about 1000 cycles, so that ix batteries must be planned to be changed. The conventional street light uses about 2956 kWh all along its life. The - 65 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 LED lamps, the ‘life time’ of which is around 5000 hours, will be changed one time. The replacement of the lamps and the batteries is supposed to be made by an employee who drives a conventional vehicle within about 100 km. For the end of life phase, the different elements are considered as bulky waste. The following calculations are made using the Bilan Produit software [2] developed by the Cergy- Pontoise French University for the French Agency of the Environment and the Energy (ADEME). The used data-base is Eco-invent. The chosen indicators are non-renewable energy consumption, resources depletion, 100 year Global Warning Potential, acidification, eutrophication, photochemical pollution, aquatic toxicity, and human ecotoxicity. The Y-axis ordinate is the point, which corresponds to the potential environmental impact of a mean European for a day. Figure 3 presents the compared impacts for the two street lights, for each life phase. As it could be expected, for the conventional street light, the consumer use phase is responsible of the supplementary consumption energy and resources, relatively to the SOLEOL street light. This is due to the non-renewable energy which is used by the conventional street light. For the SOLEOL street light, the use phase has a great impact considering aquatic toxicity, which is due to the use of the batteries. The negative part for the conventional street light can be explained because the copper cables can be easily recycled. FIG. 3 – For each life cycle phase FIG. 4 – Comparison of the two street lights Figure 4 presents a comparison of the global impacts for the two street lights, aggregated for the whole life cycle of the products. The SOLEOL and the conventional street lights are generally at the same level, except for the non-renewable energy consumption where the SOLEOL is better for the environment, and for aquatic toxicity where the SOLEOL street light has a much great impact; this is mainly is due to the use of lead-acid batteries. This question could be quickly solved by the choice of alternative batteries, more environment-friendly and with a higher ‘life time’. In a general way, the first approach used in this study does not ‘disqualify’ the SOLEOL concept, which keeps serious advantages, as far as it has been compared with a ‘conventional’ street light using LED lamps and not sodium lights for example. This study shows that a street light said to be ecological could in fact be more ‘impactant’ for the environment, but in our case, and even when no optimization has been made on it, the SOLEOL street light is honorably placed relatively to conventional street lights. It is clear that optimizations are necessary and that they will lead to a better positioning of the SOLEOL prototype. At last, the comparative study meets the criteria composed in the goal and scope of the study which was not only to compare the two street lights but also to have tangible elements to convince potential customers. References [1] http://www.santacole.com/recursos/productos/downloads/pdf_espec_tecnicas/RAMA_ht_en.pdf [2] http://www.ademe.fr/internet/bilan_produit - 66 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 Analyse comparative du cycle de vie des produits publicitaires réalisés en plastique recyclé Nicolas BARRET*,**, Maxime BULTEAU**, Ion Cosmin GRUESCU* *Université Lille 1 - Sciences et Technologies, IUT "A", Dép. GMP, Rue de la Recherche, BP 90179, 59653, Villeneuve d'Ascq Cedex **Madeinbio, 102 rue de Lannoy 59650 Villeneuve d'Ascq [email protected], [email protected], [email protected] Mots clefs : Analyse du cycle de vie, Plastique recyclé, Impact environnemental Résumé : La présente étude est consacrée à la présentation et à l'interprétation des résultats obtenus par la méthodologie d'Analyse de Cycle de Vie d’un produit réalisé en plastique recyclé (ouvre-bouteille). Ce produit est fabriqué en France et se commercialise en tant que produit de communication. L'objectif principal de l'étude est d’évaluer les conséquences environnementales de la production et de la commercialisation du produit précité en prenant en compte les étapes majeures de son cycle de vie. Des éléments de comparaison par rapport à une production - distribution plus classique (production en Chine avec du plastique vierge, non issu du recyclage) du produit sont apportés également. Les deux produits présentent des caractéristiques fonctionnelles identiques, seul le poids du produit réalisé classiquement étant supérieur de 20 % au produit fabriqué en plastique recyclé. Introduction La problématique de la gestion des déchets et l'utilisation des plastiques recyclés occupent une place importante dans le contexte de la conception des produits ayant un impact environnemental réduit, elles font partie des préoccupations majeures du monde industriel dans un contexte réglementaire, économique et technologique évolutifs et très restrictifs [1]. L'éco-conception et la méthodologie ACV L'éco-conception est une méthodologie utilisable dans le contexte précité, le but principal de cette démarche est d'obtenir des produits ayant une meilleure qualité écologique : à service rendu identique, un produit est source de moins d’impacts sur l’environnement que d’autres produits d’usage et fonctionnalités similaires. Ceci peut se faire par une prise en compte globale de l’environnement à chaque étape du cycle de vie du produit. Une démarche d’éco-conception se structure en adoptant une philosophie basée sur deux aspects : (i) penser « cycle de vie » et (ii) penser « multicritères ». L'analyse de la totalité des étapes du cycle de vie du produit doit être complétée par la quantification des flux entrants et sortants du système étudié, en termes de matières premières et consommations énergétiques notamment. Ceci permet d'établir à un instant donné une photographie exacte des émissions et des impacts environnementaux et de les classer selon leur importance. La pensée "multi-critères" permet d'éviter l'apparition des problèmes souvent rencontrés comme le déplacement de pollution d'une étape à l'autre du cycle de vie [2]. La méthodologie d'Analyse du cycle de vie (ACV) Cette méthodologie consiste à établir une comptabilité des flux physiques entrant et sortant dans un système d'étude à toutes les étapes représentatives du cycle de vie d'un produit [2]. Notons que la méthodologie ACV a été normalisée en France et Canada notamment (cycle de normes ISO 14000, [3,4]) et déclinée par rapport aux spécificités de certains domaines industriels (ex. la mécanique [6]). Nous retiendrons par la suite l'analyse du cycle de vie (ACV) en tant que outil de base de l'éco-conception, en raison de ses caractéristiques "multi-critères" et "multi-étapes". Son avantage majeur étant de permettre de relier l'impact environnemental et la fonction du produit, service ou système [5]. Démarche de conception et d'analyse des impacts du produit "ouvre-bouteille" Les impacts environnementaux des produits en plastique résident principalement dans la matière première utilisée. Les efforts de conception des produits dont on veut diminuer l'empreinte écologique doivent se concentrer sur le choix de la matière première, 2 options étant possibles : (i) utiliser une matière moins impactante et (ii) recycler les produits pour économiser de la nouvelle matière première C’est la première solution qui a été adoptée par le fabricant du produit étudié dans le cadre de la présente étude en raison de la complexité de la seconde solution - mise en place d’une filière de recyclage trop complexe et trop lourde pour les seuls producteurs de produits similaires. - 67 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 Le produit "ouvre-bouteille" en plastique Le produit choisi doit respecter les fondements du développement durable; les caractéristiques principales qui lui sont imposées sont respectivement : utiliser une seule matière principale et réduire son transport. matière première en polyéthylène téréphtalate (PET) 100% recyclée (bouteilles plastique) poids de l’objet optimisé par rapport aux produits classiques (limiter quantité de mat. première) fabrication en France, pour limiter l’impact du transport Méthodologie de travail L’analyse de cycle de vie est une analyse multicritères : elle ne fournit généralement pas de "note environnementale unique". Les résultats de l’évaluation environnementale sont traduits en termes : (i) d’indicateurs d’impacts environnementaux et (ii) de consommation de ressources et d’énergie. La collecte des données a été effectuée auprès du fournisseur du produit en plastique PET 100% recyclé qui a du répondre à un questionnaire environnemental basé sur les éléments suivants: (i) matière première utilisée, (ii) mode de transport, nombre de km. effectué jusqu'au centre d’assemblage du produit, (iii) procédé de fabrication et la consommation en énergie de celui-ci et (iv) l’emballage utilisé. Les tableaux ci-dessous résument l’ensemble des caractéristiques des produits étudiés : Poids (en gr) Matière min max OUVRE-BOUTEILLE recyclé Corps 8.99 9.1 100 % PET régénéré MiB Packaging carton 0 5 100% recyclé OUVRE-BOUTEILLE Corps 11.9 12.1 100 % PET vierge classique Packaging carton 0 5 100% vierge Process de mise en forme Consommation électrique Process perte matière Processus Lieu (kWh/kg) EcoInvent (% du poids final) Corps Injection France / Chine 50 W/ ouvre-bouteille Injection moulding 0% (réinjecté) Distribution Distribution Routier vers assemblage (bateau) (routier) OUVRE-BOUTEILLE Corps 410 750 - 650 recyclé MiB Packaging carton 20 50 Toutes pièces OUVRE-BOUTEILLE 100 750 12 500 km 650 classique MiB Résultats obtenus : modélisation de l'ouvre – bouteille en plastique - Allocations du bénéfice du recyclage Devant le manque de données concernant le plastique PET régénéré, nous avons modélisé ce plastique en « boucle fermée ». Ceci signifie que lors de la fin de vie du produit le plastique PET régénéré est de nouveau recyclé en matière première d’ouvre-bouteille. Nous avons également utilisé l’annexe de méthodologie générale du référentiel AFNOR BP X30-32, référentiel qui précise que les allocations de bénéfice de fin de vie se répartissent sur une « allocation de 50% des bénéfices du recyclage à l’incorporateur et 50% au fournisseur » dans le cas du recyclage des plastiques. - Frontière du système Pour notre modélisation nous avons délimité le périmètre de notre étude. Ainsi, les étapes principales de notre analyse comprennent l’extraction des matières premières, les procédés de production, les transports, et la fin de vie de l’ouvre-bouteille. Aucun impact n’est lié à la phase d’utilisation. - Interprétations des résultats Après la modélisation sous un logiciel commercial d’analyse du cycle de vie nous avons pu relever les résultats et nous avons séparé les impacts en fonction des étapes du cycle de vie de l’ouvre-bouteille. Ceci nous permet d’avoir des éléments de comparaisons pour le produit conçu en matière recyclée et pour le produit réalisé avec du plastique vierge. La figure 1 illustre à titre d'exemple cette comparaison par rapport à plusieurs impacts environnementaux retenus comme étant pertinents dans cette étude. - 68 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 FIG. 1 –Impacts environnementaux des deux produits "ouvre-bouteilles" étudiés Conclusion L'Analyse du cycle de vie effectuée dans le cadre de la présente étude et les résultats obtenus montrent que l’utilisation de plastique recyclé apporte un large gain environnemental pour toutes les catégories d’impact prises en compte. Tant que le bénéfice du recyclage des produits plastiques est partagé entre le fournisseur de la matière et l’utilisateur de celle-ci il y a un gain environnemental avéré pour l’utilisation de plastique recyclé. Aussi, la production locale (en France) des produits "ouvre- bouteilles" permet un fort gain environnemental grâce d'une part à l’utilisation d’un mix électrique moins contributeur à la majorité des catégories d’impacts et grâce d'autre part à la réduction des distances de transport. Références [1] C. A. Nyland, I.S. Modahl, H.L. Raadal, O.J. Hanssen, Application of LCA as a Decision – Making Tool for Waste Management Systems, Intl. Journal of Life Cycle assessement, 8 (6), 2003, pp 331- 336. [2] Grisel L., Duranthon G., Pratiquer l'éco-conception – Lignes directrices, Collection Afnor pratique, AFNOR Editions, 2001. [3] NF EN ISO 14040 : 2006-10 Management environnemental. Analyse du cycle de vie, Principes et cadre [4] NF EN ISO 14044 : 2006-10 Management environnemental. Analyse du cycle de vie, Exigences et lignes directrices [5] Jolliet O., Saadé M., Crettaz P., Shaked S., Analyse du cycle de vie – comprendre et réaliser un éco-bilan, 2ème édition mise à jour et augmentée, Presses Polytechniques et Universitaires Romandes, 2010 [5] NF E 01-005 : 2010-08. Produits mécaniques. Méthodologie d'éco-conception - 69 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 Comparative Life Cycle Assessment of publicity products produced with recycled plastic Nicolas BARRET*,**, Maxime BULTEAU**, Ion Cosmin GRUESCU* *Université Lille 1 - Sciences et Technologies, IUT "A", Dép. GMP, Rue de la Recherche, BP 90179, 59653, Villeneuve d'Ascq Cedex **Madeinbio, 102 rue de Lannoy 59650 Villeneuve d'Ascq [email protected], [email protected], [email protected] Keywords: Life Cycle Assessment (LCA), Recycled plastics, Environmental Impact Abstract: The present study is dedicated to the presentation and to the interpretation of some results obtained by applying the Life Cycle assessment methodology to a product realized within recycled plastics (the bottle-opener). The product is fabricated in France and commercialized to be used for communication proposals. The main objective of the study is to evaluate the environmental consequences of the production and of the commercialization of this product by accounting its major lifecycle steps. Some comparison elements with respect to a more classical production and distribution (production in China from virgin, non-recycled plastics) are equally presented. Both products present identical functionality characteristics, only the weight of the product realized with normal plastics being of 20% superior to the one of the recycled plastics obtained product. Introduction The problematic of waste management and the utilisation of recycled plastics occupies an important place in the design of products with a reduced environmental footprint. This major topic preoccupies the industrial actors in the very restrictive statutory, technological and economical context [1]. - Eco-design and Life Cycle Assessment of the bottle-opener The main environmental footprint of plastics is the raw material consumption. In order to reduce it 2 options are possible: (i) use less impacting raw materials and (ii) recycling the products. It's the first solution that was adopted for the realization of the studied products. The "bottle opener" The chosen product must respect sustainability principles, respectively: use only one raw material (polyethylene terephtalate - PET) and reduce its transport. optimized weight with respect to classical products fabrication in France, in order to reduce the transport impact Obtained results The product was modeled in "close circuit", which means that in the end of life step the plastic is recycled and re-used to fabricate a similar product. The main life cycle steps considered in this study are the raw material extraction, the fabrication, the transports and the end-of life. It was shown that the energy consumption and water eutrophication are the main environmental impacts in the case of the "plastic- recycled” product (Fig. 1). A comparison with a normal product was also realised. Conclusion It was shown in the present study that the use of recycled plastics allows a footprint decrease for all the analyzed impacts. The local production is also an important factor which contributes to the diminution of the environmental footprint because of the small transport distances and of the energetically mixture (nuclear based) in France. Références [1] C. A. Nyland, I.S. Modahl, H.L. Raadal, O.J. Hanssen, Application of LCA as a Decision –Making Tool for Waste Management Systems, Intl. Journal of Life Cycle assessement, 8 (6), 2003, pp 331- 336. - 70 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 Ecoconception d’une chaine de traction ferroviaire Ramzi Ben Ayed*, Stéphane Brisset*, Véronique Andriès** *Univ Lille Nord de France, F-59000 Lille, France *ECLille, L2EP, F-59650 Villeneuve d’Ascq, France **Alstom transport, rue Jacquard, 59494 Petite Forêt, France [email protected], [email protected], [email protected] Section du CNU de rattachement : 63 1. Introduction Avec l’apparition des différentes normes et règlementations telles que les normes ISO 14001, ISO 14040 et la règlementation de la commission européenne EC N°640/2009, les préoccupations industrielles, notamment celles de l’industrie ferroviaire, sont devenues de plus en plus orientées vers la conception de produits respectueux de l’environnement. 2. L’écoconception L'écoconception est la prise en compte et la minimisation, dès la conception ou lors d'une re- conception de produits, d’un critère environnemental qui peut être évalué par plusieurs outils. Parmi les plus utilisés, on trouve l’Analyse de Cycle de Vie (ACV). 2.1 Analyse de cycle de vie L’ACV est une démarche préventive qui se caractérise par une approche globale avec la prise en compte de tout le cycle de vie du produit (depuis l’extraction de matières premières jusqu’à son élimination en fin de vie) et de tous les critères environnementaux (consommations de matières premières, d'eau, énergie et ressources minières, rejets dans l’eau, l’air et le sol, production de déchets...). Elle permet aussi d’identifier les principaux impacts environnementaux pour les intégrer au plus tôt dans la démarche de conception. 2.2 Problématiques Dans une étude d’amélioration des performances environnementales d’une chaine de traction ferroviaire, deux défis sont relevés. Le premier consiste à maitriser les coûts et à maintenir les performances fonctionnelles et techniques du matériel roulant. Le deuxième consiste à réaliser une écoconception de la chaine de traction. En s’appuyant sur l’ACV, ce travail s’avère très long car la chaine comporte de nombreux matériaux et consomme beaucoup d’énergie. Dans ce travail de thèse intitulée « écoconception d’une chaine de traction ferroviaire » des solutions efficaces sont proposées. 2.3 Solutions proposées Pour faire face aux difficultés rencontrées dans la réalisation de l’ACV de la chaine de traction, il est judicieux d’utiliser des logiciels de gestion environnementale tel que EIME® qui nous a aidé pour construire un modèle environnemental. Ce modèle calcule 11 impacts tels que le réchauffement climatique, la destruction de la couche d’ozone, l’eutrophisation de l’eau, la toxicité de l’air et de l’eau, etc. Ces impacts sont ensuite agrégés par la méthode Impact 2002+ [1] pour aboutir à un indicateur environnemental unique IE2002+. Cet indicateur rend la comparaison des solutions plus aisée et la minimisation des impacts environnementaux plus facile à traiter par un algorithme d’optimisation. Cette démarche est montrée dans la figure 1. La minimisation des impacts engendre souvent la dégradation des performances et/ou l’augmentation du coût. La solution pour surmonter ce problème est d’utiliser des techniques d’optimisation capables de trouver un ensemble de compromis entre ces objectifs contradictoires, tout en garantissant des performances identiques ou supérieures. L’affichage des solutions sous forme d’un graphe appelé front de Pareto (cf. figure 2) est un outil d’aide à la décision qui permet à un expert de choisir la solution qui répond aux besoins du marché, lors d’une analyse a posteriori de l'ensemble des solutions optimales. Le choix peut se faire aussi sur les coûts sur cycle de vie des solutions trouvées. - 71 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 Optimiseur Paramètres de conception Pertes + masses matériaux Modèle multi- 11 impacts disciplinaire Modèle environnemental linéaire (EIME) IE2002+ Méthode d’agrégation Impact 2002+ Figure 12 : démarcheTempérature, d’écoconception masse, rendement des… produits ferroviaires front de Pareto -0.98 PMCF+TT -0.985 existant -0.99 TT -0.995 -1 -1.005 -1.01 -1.015 -rendement TT+ PMCF -rendement (u.r.) -1.02 -1.025 -1.03 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 masse Transformateur Traction (TT) TTNG (u.r.) Figure 13 : ensemble de compromis trouvé par l’optimisation pour un transformateur de traction 3. Conclusion Dans cette étude nous avons présenté les problèmes rencontrés dans l’écoconception et l’ACV. Face à ces problèmes, nous avons proposé des solutions qui permettent d’alléger la tâche du concepteur par une démarche d’écoconception. L’amélioration de la performance environnementale est assuré par des algorithmes d’optimisation qui sont capables de fournir un ensemble de compromis entre les deux critères contradictoires : écologique et économique. Références [1] ISO 14001 Environmental Management Systems. International Organization for Standardization, 1996. [2] Standard ISO 14040, October 2006. [3] Commission Regulation (EC) No 640/2009 of 22 July 2009 implementing Directive 2005/32/EC of the European Parliament and of the Council with regard to ecodesign requirements for electric motors [4] O. Jolliet, M. Margni, R. Charles, S. Humbert, G. Payet, G. Rebitzer, R. Rosenbaum,“IMPACT 2002+: A New Life Cycle Impact Assessment Methodology ”, The International Journal of Life Cycle Assessment, pp.324-330, 2003. Remerciements Ce travail est soutenu par MEDEE. MEDEE est cofinancé par l’Union Européenne. L'Europe est en action dans le Nord Pas-de-Calais avec le Fond européen de développement régional (FEDER). - 72 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 Eco-design of a railway traction chain Ramzi Ben Ayed*, Stéphane Brisset*, Véronique Andriès** *Univ Lille Nord de France, F-59000 Lille, France *ECLille, L2EP, F-59650 Villeneuve d’Ascq, France **Alstom transport, rue Jacquard, 59494 Petite Forêt, France [email protected], [email protected], [email protected] Section du CNU de rattachement : 63 1. Introduction With the introduction of different environmental standards and regulations like ISO 14001 [1], ISO 14040 [2] and the commission Regulation EC N° 640/2009 [3], industrial concerns are more and more oriented to the design of green products. 2. Eco-design Ecodesign is an approach that allows the consideration and the minimization of an environmental criterion during the design steps. In literature the environmental criterion can be assessed by several tools. The Life Cycle Assessment (LCA) is among the most widely used. 2.1 Life cycle assessment LCA is a preventive approach that takes into account the full life cycle of the product (from raw material extraction to end of life) and, the all environmental criteria (raw material depletion, water depletion, energy depletion, toxicity of water and air, hazardous waste production...). The LCA can be used in identifying the main environmental impacts and integrating them in earlier stage of the design process. 2.2 Problems In a study that aims to improve the environmental performance of a railway traction chain, two challenges were taken up. The first one is to control costs while saving functional and technical performance of rolling stock. The second challenge is to achieve an eco-design of the railway traction chain. Based on the LCA, this work is difficult because many materials are used in the process of manufacturing and as consequence a lot of energy is consumed. To overcome these difficulties, effective solutions are proposed. 2.3 Proposed solutions To reduce the amount of time required for the LCA of the railway traction chain, it is judicious to use environmental management software such as EIME® which helped us to build an environmental model. This model calculates 11 environmental indicators such as global warming, destruction of the ozone layer, water eutrophication, toxicity of air and water, etc. Then these impacts indicators are aggregated by the Impact 2002+ method [4] to achieve a single environmental indicator IE2002+. This indicator simplifies the comparison of environmental performance and also the minimization of environmental impacts using an optimization algorithm. This approach is shown in Figure 1. Optimizer Design parameters lossess + material mass Multidisciplinary model 11 impacts Environmental indicators model (EIME) IE2002+ Aggregation method Impact 2002+ Figure 14 : ecodesignTemperature, process mass, efficiency of railway … traction components The minimization of impacts may leads to the deterioration of performance and / or the rise of costs. To solve this problem, optimization techniques are used. They are able to find a set of trade-offs between these conflicting criteria and ensure that obtained solutions have better performance (at least the - 73 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 same) than the initial product. The set of solutions is displayed in the form of Pareto set (see Figure 2) which is considered as decision support tool. After the analysis of all optimal solutions is carried out, the expert can choose one solution taking into account considerations not expressed in the specifications. front de Pareto -0.98 PMCF+PT actual -0.99 PT only -1 -1.01 -efficiency of PT+PMCF (r.u) -1.02 -1.03 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 principal transformer (PT) mass (r.u) Figure 15 : trade-offs found by optimizer for a principal transformer used in railway traction 3. Conclusion In this study, the problems encountered in eco-design and LCA of railway traction components have been highlighted. To overcome these problems, solutions are proposed to help the designer through a process of eco-design. Improving environmental performance is ensured by optimization algorithms that are able to provide a set of trade-offs between two conflicting criteria: ecological and economic. References [1] ISO 14001 Environmental Management Systems. International Organization for Standardization, 1996. [2] Standard ISO 14040, October 2006. [3] Commission Regulation (EC) No 640/2009 of 22 July 2009 implementing Directive 2005/32/EC of the European Parliament and of the Council with regard to ecodesign requirements for electric motors [4] O. Jolliet, M. Margni, R. Charles, S. Humbert, G. Payet, G. Rebitzer, R. Rosenbaum,“IMPACT 2002+: A New Life Cycle Impact Assessment Methodology ”, The International Journal of Life Cycle Assessment, pp.324-330, 2003. Acknowledgement This work was supported by MEDEE. MEDEE is co-financed by European Union. Europe is moving in Nord Pas-de-Calais with the European Regional Development Fund (ERDF). - 74 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 Analyse du cycle de vie de xérogels de carbone Raphaëlle Melon, Roberto Renzoni, Alexandre Léonard, Nathalie Job, Angélique Léonard Laboratoire de Génie chimique, Université de Liège 17 allée de la chimie, 4000 Liège, Belgique [email protected]; [email protected]; [email protected] Mots clefs : LCA ; ReCiPe ; xérogels de carbone ; comparaison ; séchage. Introduction Dans le cadre du projet européen SOMABAT visant notamment à développer de nouveaux matériaux pour la conception de batteries lithium-polymère, une analyse du cycle de vie appliquée à la production de xérogels de carbone a été réalisée. Ces matériaux carbonés à la texture contrôlée sont pressentis pour devenir la matière active de l’anode. Méthodologie Cette analyse se concentre sur le transport des matières premières et la synthèse des xérogels de carbone. Leur utilisation en tant que matière active à l’anode des batteries lithium-polymère sera envisagée ultérieurement. L’unité fonctionnelle choisie est la synthèse de 1 kg de matériau carboné et la méthode utilisée est ReCiPe endpoint. La synthèse du matériau se réalise en quatre grandes étapes : (1) un transport par camion des réactifs de synthèse et l’homogénéisation de ces derniers par agitation mécanique, (2) la phase de réaction, gélification puis vieillissement du gel en étuve à 85 °C pendant deux à trois jours, (3) le séchage et (4) la pyrolyse sous un flux d’azote avec le programme de chauffe suivant : (i) 1,7 °C/min jusque 150 °C avec un palier de 15 minutes, (ii) 5 °C/min jusque 400°C maintenu pendant une heure, (iii) 5 °C/min jusque 800 °C avec un palier de deux heures. Quant au séchage, trois techniques ont été comparées : Le séchage sous vide (‘vide’) : réalisé en deux étapes dans une étuve reliée à une pompe à vide. L’échantillon est porté à 60 °C pendant 24h sous une pression décroissante passant de 105 Pa à 103 Pa. Ensuite, la température est augmentée jusque 150 °C et ce pendant 5h sous une pression de 103 Pa. Le séchage convectif (‘conv.’) : réalisé dans un courant d’air chaud à 115 °C avec une vitesse superficielle de 2 m/s et sous humidité ambiante. Le séchage par micro-ondes (‘MO’) : réalisé dans un four d’une puissance de 1000 kW pendant 30 minutes. Inventaire et qualité des données Toutes les données utilisées dans cette analyse ont été obtenues par l’expérimentation. Cependant, par manque de données expérimentales, la consommation énergétique liée au séchage convectif est une estimation de la littérature1,2,3,4. Nous nous sommes servis de la base de données Ecoinvent pour l’encodage des données dans le logiciel SIMAPRO. En ce qui concerne les consommations d’électricité, ces dernières ont été calculées sur base des bilans énergétiques et du mix énergétique belge de 2008 publié par l’Agence International de l’Energie. Ce mix montre que l’électricité belge est principalement produite à partir du nucléaire (57%), du gaz (31%) et du charbon (9%). Résultats et discussion Les résultats (Tableau 4) montrent que le séchage sous vide est la technique la plus énergivore avec 96,8 % des impacts environnementaux qui sont dus à cette étape. Le séchage par micro-ondes, bien que moins énergivore par rapport à la technique sous vide, présente une contribution environnementale élevée de 58,6 %. En ce qui concerne le séchage convectif sous courant d’air chaud, il ne représente que 6,4 % de l’impact total de la synthèse. En effet, les consommations sont nettement moins importantes. De plus, ce sont des consommations d’énergie sous forme thermique et non d’électricité comme dans les deux autres cas. La production de chaleur est supposée être réalisée à partir de gaz naturel. Pour cette voie de séchage, c’est principalement la phase de production et de transport des matières premières qui est responsable de l’impact environnemental. - 75 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 Sous vide Convectif Micro-ondes Réactifs 2,2 65,4 28,9 Vieillissement 0,4 11,5 5,1 Séchage 96,8 6,4 58,6 Pyrolyse 0,6 16,7 7,4 Total 100,0 100,0 100,0 Tableau 4 : Contributions environnementales des étapes de synthèse Le graphique en score unique (Figure 16) qui permet d’identifier les catégories d’impact concernées par le procédé complet de production confirme les résultats précédents. La voie sous vide présente un score unique aux alentours de 64 points alors que les deux autres voies de séchage se situent sous les 10 points. Les catégories d’impact impliquées correspondent principalement aux besoins énergétiques des procédés, plus particulièrement à la demande importante en électricité. L’utilisation des ressources fossiles pour produire de l’électricité induit une production de CO2 qui contribue au changement climatique, principalement au niveau de la santé humaine et légèrement au niveau des écosystèmes. De la même façon, la combustion des énergies fossiles provoque la formation de particules, ce qui induit une certaine toxicité humaine. Figure 16 : Score unique des 3 trois voies de production de xérogels de carbone Conclusions De cette analyse, il ressort que le séchage convectif, au vu de son impact environnemental, est la technique de séchage la plus appropriée pour une production à l’échelle industrielle de xérogels de carbone. Références 1. ADEME, Les procédés de séchage dans l’industrie, (2000) Angers. 2. Arlabosse, P., Séchage industriel ; Aspects pratiques, Techniques de l’ingénieur. 3. Vachet, F., Séchage dans l’industrie chimique, Techniques de l’ingénieur. 4. Vasseur, J., Séchage : principes et calcul d’appareils. Séchage convectif par air chaud, Techniques de l’ingénieur. Remerciements La recherche menant à ces résultats est soutenue financièrement par le 7ème programme-cadre de la Commission européenne (accord de subvention n ° NMP3-SL-2010-266090). - 76 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 Life cycle assessment of carbon xerogels Raphaëlle Melon, Roberto Renzoni, Alexandre Léonard, Nathalie Job, Angélique Léonard Laboratory of Chemical Engineering, University of Liège 17 allée de la chimie, 4000 Liège, Belgium [email protected]; [email protected]; [email protected] Mots clefs: LCA; ReCiPe; carbon xerogels; comparison; drying technology. Introduction In the framework of the SOMABAT European project aiming namely at developing new materials for the design of lithium-polymer batteries, a life cycle assessment applied to the production of carbon xerogels was carried out. These carbon materials with controlled texture are thought to be used as active material at the anode side. Methodology This analysis focuses on the transport of raw materials and the synthesis of carbon xerogels. Their use as active material in the anode of lithium-polymer batteries will be considered later. The functional unit is the synthesis of 1 kg of carbon xerogels and the used method is ReCiPe endpoint. The synthesis is carried out in four steps: (1) transport of reagents by truck and homogenization of synthesis reagents by mechanical agitation, (2) reaction, gelification, and gel aging in an oven at 85 °C for two or three days, (3) drying and (4) pyrolysis under a nitrogen flow using the following heating program: (i) 1,7 °C/min to 150 °C and hold for 15 minutes, (ii) 5 °C/min to 400°C and hold for one hour, (iii) 5 °C/min to 800 °C and hold for two hours. For drying, three technologies were compared: Vacuum drying (‘vacuum’): the sample is simply kept at 60 °C and the pressure is progressively decreased in one day from 105 Pa to 103 Pa. The sample is then heated to 150 °C at 103 Pa during 5h. Convective drying (‘conv.’): the sample is dried in a classical convective rig under a hot air flow at 115 °C with a superficial velocity of 2 m/s and ambient humidity. Microwave drying (‘MW’): the sample is dried in a cavity oven using a power of 1000 kW for 30 minutes. Inventory and data quality All used data in this analysis come from experiments. However, due to lack of experimental data, energy consumption related to convective drying is an estimation of the literature1,2,3,4. All these data and others coming from the Ecoinvent database were introduced in the SIMAPRO software. Electricity consumptions were calculated on the basis of energy balances and Belgian energy mix of 2008 released by the International Energy Agency. This mix shows that Belgian electricity is mainly produced from nuclear energy (57%), gas (31%) and coal (9%). Results et discussion The results (Table 6) show that vacuum drying is the technique that uses the most energy with 96.8% of the environmental impacts associated with this step. Microwave drying uses less energy compared to the vacuum technique but presents an important environmental contribution of 58.6 %. For convective drying under a hot air stream, it represents only 6.4% of the total impact of the synthesis because its low energy demand. Moreover, the energy demand corresponds to a heat consumption and not electricity as in the other two cases. Heat production is assumed to be produce from natural gas. For this technology, it is the production and transportation of raw materials step which is mainly responsible for environmental impact. - 77 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 Vacuum Convective Microwave Reagents 2.2 65.4 28.9 Aging 0.4 11.5 5.1 Drying 96.8 6.4 58.6 Pyrolysis 0.6 16.7 7.4 Total 100.0 100.0 100.0 Table 6 : Environmental contributions of synthesis steps The single score chart (Figure 17) which identifies the involved impact categories for the whole production process, confirms the previous results. The vacuum technology has a single score around 64 points while the two other drying technologies are below 10 points. The involved impact categories are mainly due to the energy needs of processes, particularly the high demand for electricity. The use of fossil fuels to generate electricity induces a production of CO2 causing climate change, especially in terms of human health and, in a less important way, ecosystems. Similarly, the combustion of fossil fuels causes the formation of particles, which results in a certain human toxicity. Figure 17 : Single score for the 3 production way of carbon xerogels Conclusions From this analysis, it appears that convective drying, in view of its lower environmental impact, is the most appropriate drying technique for an industrial-scale production of carbon xerogels. References 1. ADEME, Les procédés de séchage dans l’industrie, (2000) Angers. 2. Arlabosse, P., Séchage industriel ; Aspects pratiques, Techniques de l’ingénieur. 3. Vachet, F., Séchage dans l’industrie chimique, Techniques de l’ingénieur. 4. Vasseur, J., Séchage : principes et calcul d’appareils. Séchage convectif par air chaud, Techniques de l’ingénieur. Acknowledgments The research leading to these results has received funding from the European Community's Seventh Framework Programme under grant agreement n°NMP3-SL-2010-266090. - 78 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 Évaluation de l’impact environnemental lié à la production d'électricité d’origine photovoltaïque par analyse du cycle de vie Saïcha Gerbinet, Sandra Belboom, Angélique Léonard Laboratoire de Génie Chimique – Procédés et Développement durable, Université de Liège, Belgique [email protected]; [email protected]; [email protected] Pour évaluer l’impact environnemental des panneaux photovoltaïques, la méthodologie d’analyse du cycle de vie a été appliquée. L’Analyse du Cycle de Vie (ACV) ou Life Cycle Assessment (LCA) traite les aspects et les impacts environnementaux potentiels tout au long du cycle de vie d’un produit, de l’acquisition des matières premières à sa production, son utilisation et son traitement en fin de vie. Le but de la méthodologie ACV est de rassembler et d’analyser tous les intrants et sortants pertinents pour évaluer les impacts potentiels de ceux-ci, sur l’environnement et la santé humaine. Il s’agit également d’un outil de comparaison qui permet d’évaluer la charge environnementale de plusieurs produits ou procédés. La méthodologie ACV comprend quatre phases interdépendantes définies par les normes ISO 14040 et 14044 [3; 4]: la définition des objectifs et du champ de l’étude, la réalisation de l’inventaire, l’évaluation de l’impact environnemental, l’interprétation des résultats. L’impact environnemental de l’alimentation électrique annuelle d’un ménager belge, soit 3650 kWh, via des panneaux photovoltaïques a été calculé. Ensuite, il a été comparé à celui de l’électricité disponible sur le réseau. Un panneau réalisé en silicium multicristallin a été choisi. En effet, actuellement, les panneaux en silicium représentent plus de 90 % du marché. Ceux basés sur le silicium multicristallin, vis-à-vis des panneaux réalisés en silicium monocristallin, présentent un rendement plus faible mais un coût de fabrication moins important [10]. Le panneau sélectionné possède une efficacité de 14% et un coefficient de performance de 75%, ce dernier permettant de prendre en compte les pertes entre la cellule et l’utilisation du courant. Implanté en Belgique, ce panneau produit 102,6 kWh par an et par mètre carré de surface. Pour assurer l’alimentation annuelle d’un ménage belge, une surface de 35,5 m2 est nécessaire. L’entièreté de son cycle de vie a été envisagée excepter sa fin de vie qui n’a pas pu être prise en compte vu le manque de donnée à ce sujet [1; 6; 8]. 120, 100, Installation électrique 80, Onduleur 3kWp 60, Encadrement 40, Production des modules 20, Production des cellules 0, Production des tranches Production de sog-Si Production de MG-silicone Extraction de la silice Figure 18: scores caractérisés en pourcentages relatifs L’analyse du cycle de vie du panneau photovoltaïque a été conduite en EndPoint en utilisant la méthode ReCiPe [2]. La caractérisation (voir Figure 18) permet de conclure que l’étape la plus pénalisante d’un point de vue environnemental est la production de silicium de pureté suffisante. L’onduleur et le câblage électrique induisent également des impacts importants. La catégorie d’impact concernant la diminution des ressources en combustibles fossiles est prépondérante. Viennent ensuite, par ordre décroissant, l’impact du changement climatique sur la santé humaine, la toxicité humaine et la formation de particules. Les analyses de sensibilité permettent notamment de mettre en avant le rôle important joué par le système de raccordement constitué d’un onduleur et du câblage électrique qui sont pourtant négligés dans de nombreux articles. Ceci est surtout vrai dans la catégorie concernant la diminution des ressources minérales mais dans une moindre mesure également dans les catégories liées à la toxicité humaine, à l’eutrophisation d’eau douce et à l’écotoxicité d’eau douce et marine. Globalement, négliger le système de - 79 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 raccordement peut conduire à sous-estimer de manière importante l’impact environnemental des panneaux photovoltaïques. Les analyses de sensibilité permettent également de mettre en évidence que l’impact du choix de la méthode de purification pour la production du silicium est non négligeable. En effet, deux stratégies sont envisageables : d’une part, l’utilisation des rejets de l’industrie électronique qui a besoin de silicium d’une pureté supérieure à celle nécessaire pour les panneaux photovoltaïques, ou, d’autre part, la réalisation de silicium d’une pureté moindre mais suffisante pour des applications photovoltaïques, appelé alors silicium de grade solaire. Dans le cas de base, ce dernier a été considéré [5; 7; 9]. En analyse de sensibilité, l’utilisation de silicium de grade électronique est également envisagée. Dans ce cas, l’impact environnemental global est quatre fois plus important. Les catégories d’impact pour lesquelles cette modification a le plus d’importance sont l’impact du changement climatique sur la santé humaine et sur les écosystèmes, la diminution des ressources en combustibles fossiles, la formation d’oxydants photochimiques et l’acidification terrestre. L’analyse de sensibilité sur la méthode montre que lorsqu’une méthode MidPoint est utilisée, les conclusions sont les mêmes ce qui tend à prouver la robustesse de la méthode. Le temps de retour énergétique a également été calculé. Il varie entre 5 et 11 ans en fonction du mix énergétique choisi pour la production du panneau. Ce temps est dans tous les cas inférieur à la durée de vie du panneau, soit 20 à 30 ans, ce qui tend à démontrer son intérêt environnemental. L’analyse d’incertitude a été réalisée en utilisant les valeurs disponibles dans la base de données EcoInvent. Les incertitudes obtenues sont très élevées surtout dans la catégorie de la toxicité humaine (plus de 250 %) mais également dans les catégories eutrophisation d’eau douce (240 %), écotoxicité d’eau douce (190 %), écotoxicité marine (180 %) et écotoxicité terrestre (140 %). Dans les autres catégories, les incertitudes sont proches de 110%. Ensuite, l’électricité produite par les panneaux photovoltaïques est comparée d’un point de vue environnemental avec l’électricité provenant du réseau. Cependant, cette comparaison ne tient pas compte de l’intermittence de la production électrique d’un panneau photovoltaïque. Dans le cas du mix énergétique belge ou allemand, l’utilisation des panneaux photovoltaïques permet un bénéfice environnemental important surtout pour les catégories diminution des ressources en combustibles fossiles, impact du changement climatique sur la santé humaine et la formation de particules. Par contre, le mix énergétique utilisé pour produire l’électricité en Suisse est plus avantageux que l’utilisation de panneaux photovoltaïques. Afin de réaliser ce classement, le score unique a été utilisé. Malgré les incertitudes élevées, ce classement n’est pas modifié. Vu la forte interconnexion qui règne sur le réseau électrique européen, l’implémentation de panneaux photovoltaïques semble néanmoins avantageuse d’un point de vue environnemental. - 80 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 Environmental impact of photovoltaic power by Life Cycle Assessment Saïcha Gerbinet, Sandra Belboom, Angélique Léonard Laboratoire de Génie Chimique – Procédés et Développement durable, Université de Liège, Belgium [email protected]; [email protected]; [email protected] Life Cycle Assessment (LCA) methodology has been used to determine the environmental impact of electricity produced from photovoltaics. LCA deals with the environmental aspects and potential impacts associated with all the stages of a product's life from raw material extraction through materials processing, manufacture, distribution, use, repair and maintenance, and ending by disposal or recycling. In this type of environmental assessment the energy and material flows for the entire life-cycle are surveyed and analysed with special attention to possible environmental hazard or human health problems. LCA also can be used to compare the environmental impact of different products or processes. A LCA consists of four interdependent steps defined by the norms ISO 14040 and 14044 [3; 4]: goal and scope definition, inventory analysis, impact assessment and interpretation. The environmental impact of the yearly electrical power usage of an average Belgian household, i.e. 3650 kWh, from photovoltaics has been calculated, and compared with the environmental impact of the electricity from the grid. For this analysis, a multicrystalline silicon solar cell module was chosen. Currently, the market share of the silicon modules is almost 90%. Multicrystalline silicon solar cells have a poorer yield but a lower production cost [10]. The selected module has an efficiency of 14 % and a performance ratio of 75 % which shows the proportion of the energy that is actually available for export to the grid or house use after deduction of energy loss (e.g. due to thermal losses and conduction losses). In Belgium, this module produces 102.6 kWh per year and per square metre. The entirety of its life cycle has been examined, except for its end of life because of the lack of knowledge in this field [1; 6; 8]. 120, 100, Installation électrique 80, Onduleur 3kWp 60, Encadrement 40, Production des modules 20, Production des cellules 0, Production des tranches Production de sog-Si Production de MG-silicone Extraction de la silice Figure 1: Characterization in relative percentages. The LCA of the panel has been performed in EndPoint using the ReCiPe method [2]. The characterisation shows the most penalising step is the production of silicon with high purity (figure 1). The Balance-Of-System (BOS) components, i.e. inverter and electrical conductor, have also a significant impact. The impact category concerning fossil depletion is predominant. Afterwards there are, in decreasing order, the impacts of climate change on human health, human toxicity and particulate matter formation. The sensitivity checks show the importance of the BOS components that are nevertheless often neglected in many studies. This is, above all, true in the categories concerning mineral depletion and, to a lesser extent, human toxicity, freshwater eutrophication and marine and terrestrial ecotoxicity. The sensitivity checks also show the impact of the technology used for silicon purification. Indeed, two technologies are available: the first uses scrap materials from the electronic industry because the degree of purity needed for silicon solar cells is somewhat lower than for integrated circuits. The second produces silicon exclusively for solar cell production, the so-called Solar Grade silicon (sog-Si). In the base case, the sog-Si has been considered [5; 7; 9]. In the sensitivity check, the use of scrap materials from the electronic industry has been studied. Using electronic grade silicon, the global environmental impact is four - 81 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 times stronger. The impact categories in which this has the greatest influence are the impact of climate change on human health, the fossil depletion, the photochemical oxidant formation and the terrestrial acidification. The allocation rules used also have an important effect. The sensibility check on the method shows that even when a Midpoint method is used for the analysis, the results are the same, which shows the robustness of the method. The Energy PayBack Time has also been calculated. It varies between 5 and 11 years according to the origin of the electricity grid chosen for the production of the panels. In any case, it is smaller than the life span of the panels, i.e. 30 years, which explains the environmental interest of photovoltaics. The uncertainty analysis used values from the SimpaPro software. The uncertainties are mainly very high in the categories of freshwater eutrophication (240 %), freshwater ecotoxicity (190 %), marine ecotoxicity (180 %) and terrestrial ecotoxicity (140 %). In the other categories, the uncertainties are close to 110 %. Finally, the electricity produced from photovoltaics is compared with the electricity from the grid, from an environmental point of view. However, this comparison does not take into account the intermittence of the electrical production from photovoltaics. In the case of Belgian or German electricity mix, the use of photovoltaic modules allows a reduction of the environmental impact mainly in fossils depletion, impact of climate change on human health and particulate matter formation. However, Swiss electricity has a smaller environmental impact than the photovoltaic electricity. This comparison was done with the Unique Score. Despite the high uncertainties, this ranking does not change. Nevertheless, since the European grid is extremely interlinked, the use of photovoltaic modules seems favourable from an environmental point of view. Bibliography: [1].Alsema, E., D. Fraile, et al. (2009). Methodology Guidelines on Life Cycle Assessment of Photovoltaic Electricity. Photovoltaic Power Systems Programme. I. I. E. Agency: 16. [2].Goedkoop, M., R. Heijungs, et al. (2009). ReCiPe 2008 : A life cycle impact assessment method which comprises harmonised category indicators at the midpoint and the endpoint level R. O. e. M. Ministerie van Volkshuisvesting, Ruimte en Milei. Report I - Characterisation: 132. [3].ISO (2006). ISO 14040 : Management environnemental - Analyse du cycle de vie - Principes et cadre. ISO. [4].ISO (2006). ISO 14044 : Management environnemental - Analyse du cycle de vie - Exigences et lignes directrices. ISO. [5].Jungbluth, N., C. Bauer, et al. (2005). "Life Cycle Assessment for Emerging Technologies: Case Studies for Photovoltaic and Wind Power." International Journal of Life Cycle Assessment 10. [6].Laleman, R., J. Albrecht, et al. (2010). "Life Cycle Analysis to estimate the environmental impact of residential photovollaic systems in regions with a low solar irradiation." Renewable and Sustainable Energy Reviews 15. [7].Phylispen, G. J. M. and E. A. Alsema (1995) "Environmental life-cycle assesment of multicrystalline silicon solar cell modules." [8].Simus, P., Y. Marenne, et al. (2011). Bilan energétique de la Wallonie en 2009 - Bilan de production et transformation. S. P. d. Wallonie, ICEDD asbl. version 2: 132. [9].Stoppato, A. (2008). "Life Cycle Assesment of photovoltaic electricity generation." Energy 33. [10].Thibert, T. (2011). Le Photovoltaïque : etat de l'art et perscpectives. Production decentralisée d'énergie. Liège. - 82 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 L’ACV : support de l’éco-conception dans la filière textile Sandrine Pesnel1, Anne Perwuelz1,2 1 ENSAIT, GEMTEX, F-59056 Roubaix, France 2 Univ Lille Nord de France, F-59000 Lille, France [email protected] ; [email protected] Section du CNU de rattachement: 33/62 Mots clefs : analyse du cycle de vie, textile, production, valorisation, durée de vie Introduction Le but de cette étude est de présenter plusieurs solutions pour éco-concevoir un drap de lit. Ces études de cas, réalisées dans le cadre du projet ACVTEX (Interreg IV ; France - Belgique), portent sur trois étapes du cycle de vie des draps : le choix de la matière première, la production de l’article et sa fin de vie. Matériels et méthodes - Analyse du cycle de vie Les analyses du cycle de vie ont été réalisées à l’aide du logiciel GaBi 4 (PE International AG, Stuttgart). D’une manière générale, les données utilisées proviennent de la base de données du logiciel GaBi. Cependant, les procédés textiles, tels que la production du coton, la fabrication (tissage, traitement easy-care…) et l’utilisation des draps, ont été modélisés à partir de sources spécifiques [1, 3]. Les impacts environnementaux ont été calculés à l’aide de la méthode CML 2001, mise à jour en novembre 09. - Influence de la matière première et de la production – influence sur la durée de vie Afin d’étudier l’influence de la matière première, deux draps de lit sont comparés : un drap 100% coton (n°1) et un drap composé à 50% de coton et à 50% de polyester (n°2). L’influence de la production est également étudiée via l’application d’un traitement easy-care (permet de faciliter l’entretien des articles textiles). Un drap de lit non traité (n°3) est comparé à un drap de lit traité easy-care (n°4). Ces choix (pour la matière première et la production) ont une influence sur la qualité des articles textiles et donc sur leur durée de vie. Ce paramètre a donc été évalué à partir de tests d’abrasion. Pour ces deux études l’unité fonctionnelle est « utiliser et laver un drap de lit pendant une année » (dimension des draps : 240 x 300 cm). Les frontières du système incluent la production de la matière première, la fabrication du drap et son utilisation. - Influence de la fin de vie Afin d’étudier l’influence de la fin de vie, trois filières sont comparées pour un drap de lit post- consommation : le recyclage mécanique (production d’un isolant textile pour le bâtiment qui substitue l’isolant classique qui est la laine de verre), la valorisation énergétique et la mise en décharge. L’unité fonctionnelle est « le traitement d’un drap de lit usagé 100% coton ». Les frontières du système portent sur le traitement du drap. La modélisation par extension du système a été utilisée dans cette étude. Résultats - Matières premières et production Les résultats obtenus montrent que le drap en coton / polyester est moins impactant que le drap en coton. De plus, le drap traité easy-care est moins impactant que le drap non traité (cf. FIG. 1). - 83 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 - Fin de vie Les résultats indiquent que le recyclage mécanique est plus intéressant que la valorisation énergétique et la mise en décharge (cf. FIG. 2). Réchauffement climatique Consommation en ressources [kg CO2-Equiv.] naturelles fossiles [MJ] 1,5 10 Conso. Eau 1 100% 5 Isolant textile 80% 0,5 Isolant textile 0 Isolant classique Isolant classique Incinération Eutrophisation 60% Conso. Ressources 0 Incinération de l'eau énergétiques -5 Prod. Energie et vapeur 40% Prod. Énergie et vapeur Mise en décharge -0,5 20% -10 Mise en décharge NET NET 0% -15 -1 Consommation en ressources naturelles fossiles [MJ]-20 -1,5 Réchauffement 10 Epuisement climatique des ressources Miseen Miseen décharge décharge 5 Recyclage Recyclage mécanique mécanique Valorisation DRAP n°1 énergétique Valorisation énergétique DRAP n°2 Isolant textile Isolant classique Acidification de l'air 0 DRAP n°3 Incinération Prod. Énergie et vapeur DRAP n°4 Mise en décharge NET -5 FIG. 1 – Impacts environnementaux des draps 1 à 4 FIG. 2 - Influence de la fin de vie d’un drap de lit -10 Discussions -15 Les résultats obtenus pour les draps 2 et 4 s’expliquent en partie par les meilleures durées de vie de ces deux articles. En effet le -20polyester et le traitement easy-care apportent une meilleure résistance à l’abrasion. Pour le drap 4 les résultats sont également dus à une absence de repassage lors de la phase d’utilisation. Ainsi, malgré une étape de traitement supplémentaireen Mise pour le traitement easy-care on observe décharge Recyclage mécanique énergétique une réduction des impacts environnementaux.Valorisation Pour la fin de vie des draps de lit, il est préférable d’effectuer un recyclage mécanique plutôt que faire une valorisation énergétique ou de mettre en décharge. Cependant, cette étude porte seulement sur deux indicateurs d’impacts. Il est nécessaire d’étudier un plus grand nombre d’indicateurs pour avoir une vision globale. Les impacts du recyclage mécanique sont principalement dus à la présence du bi-composant de polyester utilisé comme liant lors de la production de l’isolant textile. L’impact négatif du bi-composant a également été démontré par l’étude de Murphy et Norton [2]. Conclusions Il est possible d’intervenir sur toutes les étapes du cycle d’un article textile pour réduire son impact environnemental. L’ACV est un outil qui permet aux entreprises de faire les meilleurs choix concernant la conception et la fabrication de leurs produits. Il permet également d’avoir une vision complète du cycle de vie du produit, et de travailler par exemple sur la fin de vie des articles. Références [1] European Commission, 2003, Reference document on Best Available Techniques for the textiles industry, IPPC [2] Murphy R.J. et A. Norton, 2008, Life cycle assessments of natural fibre insulation materials, NNFCC [3] National Renewable Energy Laboratory, 2000, U.S. Life Cycle Inventory (LCI) Database - 84 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 LCA : a tool to eco-design in textile industry Sandrine Pesnel1, Anne Perwuelz1,2 1 ENSAIT, GEMTEX, F-59056 Roubaix, France 2 Univ Lille Nord de France, F-59000 Lille, France [email protected] ; [email protected] Keywords: life cycle assessment, textile, production, recycling, lifetime Introduction The purpose of this study is to present several options to eco-design a bed-sheet. These studies were realised as part of the ACVTEX project (Interreg IV; France – Belgium) and focused on three stages of the life cycle of the bed-sheets: choice of the raw materials, production of the item and end of life. Materials and methods - Life cycle assessment The life cycle assessments are realized thanks to the software GaBi 4 (software and database for Life Cycle Engineering, PE INTERNATIONAL AG, Stuttgart). The data come from the GaBi software database in general. However, for the textile processes, such as the cotton cultivation, the production (weaving, easy-care treatment…) and the use of the bed-sheets, specific sources are used [1, 3]. The CML 2001 method (updated in November 09) is used to calculate the environmental impacts. - Influence of raw material and production phase – influence of lifetime Two bed-sheets are compared to study the influence of raw material: a 100% cotton bed-sheet (n°1) and a bed-sheet of 50% cotton and 50% polyester (n°2). The influence of the production is also studied through the application of an easy-care treatment (which facilitates the care of textiles). An untreated bed-sheet (n°3) is compared with an easy-care treated bed-sheet (n°4). These choices (for the raw material and the production) affect the quality of textiles and thus their lifetime. So this parameter is evaluated from abrasion tests. For both studies, the functional unit is “use and wash a bed-sheet for a year” (size of sheets: 240 x 300 cm). The system boundaries included the production of the raw material, the production of the bed-sheet and the use. - Influence of the end-of-life To study the influence of the end-of-life, three possibilities are compared for a post-consumer bed- sheet: the mechanical recycling (production of a nonwoven thermal insulation for building sector, this textile nonwoven replaces classic insulation which is glass wool), the energy recovery approach and the landfill. The functional unit is “the treatment of a post-consumer 100% cotton bed-sheet”. The system boundaries are the treatment of the bed-sheet. The item is studied with the system expansion method to avoid allocation. Results - Raw material and production The results show that the cotton/polyester bed-sheet is less impacting than the cotton bed-sheet. Moreover, the easy-care treated bed-sheet is less impacting than the untreated one (cf. FIG. 1). - 85 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 - End-of-life The results show that the mechanical recycling is more interesting than the energy recovery approach and the landfill (cf. FIG. 2). Abiotic depletion potential Global warming potential (fossil) [MJ] [kg CO2-Equiv.] 10 1,5 Water consumption 5 1 100% Textile insulation production Isolant textile 80% 0 0,5 Classic insulation production Isolant classique Eutrophication 60% Energy resources Energy recovery Incinération -5 0 potential consumption Prod. Energie et vapeur 40% Energy and steam production Mise en décharge -10 -0,5 20% Landfill NET 0% -15 -1 NET -20 Abiotic depletion potential -1,5 (fossil) [MJ] Global warming 10 Abiotic depletion Landfill potential potential (fossil) Enregy Landfill recovery Enregy recovery recycling Mechanical 5 recycling Sheet n°1 Mechanical Sheet n°2 Textile insulation production Classic insulation production 0 Acidification potential Sheet n°3 Energy recovery Energy and steam production Sheet n°4 Landfill NET -5 FIG. 1 – Environmental impacts for-10 the bed-sheets 1 to 4 FIG. 2 - Influence of the end-of-life of a bed-sheet -15 Discussions -20 Landfill Enregy recovery The results obtained for the bed-sheetsrecycling 2 and 4 are partly explained by the longer lifetime of these Mechanical two articles. In fact, the polyester and the easy-care treatment lead to a better abrasion resistance. For the bed-sheet n°4 the results are also related to the removal of ironing step during the use phase. Thus, despite an additional finishing step for the easy-care treatment, there is a reduction of environmental impacts. For the end-of-life of bed-sheets, it is more interesting to perform a mechanical recycling rather than energy recovery approach or landfill. However, only two environmental impacts are studied. It is necessary to study a larger number of indicators for an overall vision. The impacts of mechanical recycling are mainly due to the presence of polyester bi-component used as binder in the production of textile insulation. The negative impact of the binder was also demonstrated by the study of Murphy and Norton [2]. Conclusions It is possible to act on all stages of the cycle of a textile product to reduce its environmental impact. LCA is a tool that enables companies to make the best choices for the design and the production of their products. With LCA the manufacturers have also a vision of the overall life cycle of the item, and can work on the end of life for example. References [1] European Commission, 2003, Reference document on Best Available Techniques for the textiles industry, IPPC [2] Murphy R.J. and A. Norton, 2008, Life cycle assessments of natural fibre insulation materials, NNFCC [3] National Renewable Energy Laboratory, 2000, U.S. Life Cycle Inventory (LCI) Database - 86 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 Méthodologie de comparaison de procédés de teinture d’un point de vue environnemental Vanessa Pasquet, Anne Perwuelz, Nemeshwaree Behary ENSAIT, GEMTEX, F-59056 Roubaix, France Univ Lille Nord de France, F-5900 Lille, France [email protected] ; [email protected] ; [email protected] Section du CNU de rattachement : 62 Mots clefs : éco-conception, ennoblissement textile, chimie verte 1. Présentation Les législations environnementales de plus en plus strictes et une préoccupation écologique croissante ont transformées l'éco-conception en une nécessité pour l'industrie textile. Parallèlement, de nouvelles technologies en lien avec une chimie plus verte se développent et permettent de substituer des traitements de textiles traditionnels [1]. Toutefois, afin d’évaluer la pertinence de ces alternatives, il est nécessaire de quantifier les impacts environnementaux de ces systèmes multi-paramètres [2]. Dans une optique d'éco-conception, nous développons une méthodologie appropriée à la comparaison de procédés textiles équivalents en nous aidant de l’outil d'Analyse de Cycle de Vie (ACV). Cette méthodologie a été appliquée à la comparaison des procédés les plus couramment utilisés pour la teinture du polyester, fibre largement utilisée dans l'industrie textile : Teinture en dessous de 100 °C à l'aide de véhiculeurs (dyeing with carriers) Teinture à hautes température et pression (HT, HP dyeing) Teinture à la continue : foulardage - séchage – fixation (Pad-therm dyeing) 2. Méthodologie 2.1. But et portée de l'étude Afin d’obtenir les mêmes propriétés de couleur et de solidité pour les trois procédés de teinture, nous avons effectué des essais en laboratoire et étudié l'influence de plusieurs paramètres comme la quantité de colorant, la température, le temps de teinture, etc. Par conséquent, l'unité fonctionnelle choisie est "teindre 1 kg de polyester avec une intensité colorante donnée par une valeur K/S4 autour de 16,7 et une bonne durabilité quant aux frottements et aux lavages (donnée par une cotation allant de 4/5 à 5/5)". Quantifier un procédé de teinture est difficile tant les combinaisons utilisées par les teinturiers sont nombreuses et différentes pour chaque lot. Beaucoup d'autres combinaisons auraient pu conduire à ce résultat. Contrairement à une analyse du cycle de vie classique, nous nous concentrons sur une seule étape du cycle de vie : la teinture d’un tissu en polyester. 2.2 Inventaire du cycle de vie Les données pour l'inventaire du cycle de vie de procédés textiles sont souvent agrégées, absentes, peu claires, non correspondantes à l’unité fonctionnelle choisie ou ne peuvent pas être extrapolées à l'échelle industrielle dans le cas des données de laboratoire. Dans cette étude, nous avons tenu à assigner le même degré de précision des données d’inventaire pour chaque procédé. 2.3. Résultats Les analyses du cycle de vie ont été réalisées avec le logiciel Gabi 4. La méthode CML 2001 (mise à jour en novembre 2009) est utilisée pour calculer les impacts environnementaux. 4 K/S correspond à une valeur caractérisant l’intensité colorante d'un échantillon en fonction de sa réflectance spectrale à une longueur d'onde donnée - 87 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 Water consumption 150 Global Warming 100 Energetic ressources Potential 50 0 Eutrophication Abiotic Depletion Potential Acidification Potential Dyeing with carriers Pad-therm dyeing HT, HP dyeing FIG 1. Indicateurs d’impact des 3 procédés de teinture La figure 1 montre que le procédé « Pad-therm » obtient les meilleurs résultats pour tous les indicateurs. Les procédés de teinture à la continue ont l'avantage de faibles consommations en eau et en produits chimiques. La consommation d'énergie nécessaire aux 2 autres procédés est élevée en raison de la grande quantité d'eau à chauffer. 3. Discussions de la méthode Dans cette étude, nous avons développé une méthode pour déterminer le procédé de teinture le moins impactant d’un point de vue environnemental. Appliquer l'outil d’analyse du cycle de vie à des procédés de teinture du textile présente cependant quelques limites : Les résultats obtenus sont liés à l'unité fonctionnelle et ne peuvent être extrapolés à un autre K/ S ou une autre échelle Trois scénarios parmi une multitude de combinaisons ont été comparés, les résultats auraient été différents si d’autres combinaisons de paramètres avaient été retenus. La toxicité des véhiculeurs n’a pas été prise en compte en raison de l'absence de données Conclusion Pour comparer un procédé innovant et un procédé standard, une étape de laboratoire est nécessaire afin de déterminer des scénarios équivalents. L’unité fonctionnelle retenue en dépendra. L’analyse du cycle de vie permet aussi de guider les entreprises lors de l’implémentation de nouveaux procédés ou de nouvelles technologies. Après l’obtention des résultats de l’ACV, un aspect prise de décision intervient car les résultats dépendent des impacts étudiés. Les indicateurs liés à la toxicité sont difficiles à prendre en compte de par le manque de données et la fiabilité contestée des méthodes de calcul. Toutefois, nous avons commencé une étude visant à substituer les véhiculeurs traditionnels et toxiques par une molécule non toxique et biosourcée. Les principes liés à la substitution de molécules ont été appliqués. Références [1] Eija Nieminen et al., EU COST Action 628: life cycle assessment (LCA) of textile products, eco- efficiency and definition of best available technology (BAT) of textile processing. Journal of Cleaner Production, 2007. [2] Wilhelm Schramm, Possibilities and limitations of a comparative assessment of process technologies from a cleaner production point of view. Journal of cleaner production, 1998. - 88 - Water consumption 150 Global Warming 100 Energetic Potential 50 ressources 0 Eutrophication Abiotic Depletion Potential Acidification Potential Dyeing with carriers Pad-therm dyeing HT, HP dyeing Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 Methodology for environmental comparison of dyeing processes Vanessa Pasquet, Anne Perwuelz, Nemeshwaree Behary ENSAIT, GEMTEX, F-59056 Roubaix, France Univ Lille Nord de France, F-5900 Lille, France [email protected] ; [email protected] ; [email protected] Keywords: eco-design, textile dyeing, green chemistry 1. Introduction Strict legislations and an increasing ecological concern have transformed eco-design in a necessity for textile industry. Meanwhile, new technologies are developed and can substitute traditional treatments [1]. However, in order to justify these alternatives, it is necessary to quantify environmental impacts of these multi-parameters systems [2]. In a view of eco-design, we develop a methodology suitable for comparison of equivalent textile processes using life cycle assessment tool. We applied this methodology to the comparison of the three most common dyeing processes of polyester, fibre which is widely used in the textile industry: Dyeing below 100°C with the help of carriers (dyeing with carriers)) High-temperature and pressure conditions dyeing (HT, HP dyeing) Continuous dyeing: padding – drying – fixing (Pad-therm dyeing) 2. Methodology 2.1. Goal and scope of the study In order to obtain the same colour and durability properties for the three dyeing processes, we performed laboratory tests and study influence of several parameters like amount of dye, temperature, time, etc. As a result, the functional unit chosen is to “dye 1 kg polyester fabric with a colour strength given by a K/S value5 around 16,7 and good rubbing and washing durabilities (given by a 4/5 to 5/5 cotation)”. Quantify a dyeing process is difficult as the combinations used by dyers are numerous and different for each batch. There are many other combinations that could lead to this result. Contrary to a classical life cycle assessment, we focus on a single-stage life cycle: dyeing polyester fabric. 2.2 Life cycle inventory Data of inventory for textile processes are often aggregated, missing, unclear, uncorresponding to the fonctional unit choosen or cannot be extrapolated to industrial scale in the case of data obtained from laboratory. In this study, we assigned the same degree of precision of data inventory for each process. 2.3. Results The life cycle assessments are realized thanks to the software GaBi 4. The CML 2001 method (updated in November 09) is used to calculate the environmental impacts. Water consumption 150 Global Warming 100 Energetic ressources Potential 50 0 Eutrophication Abiotic Depletion Potential Acidification Potential Dyeing with carriers Pad-therm dyeing HT, HP dyeing 5 K/S corresponds to a value characterising the colour strength of a sample depending on its spectral reflectance at a given wavelength - 89 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 FIG 1. Impact indicators of the 3 dyeing processes Figure 1 shows that Pad-therm process gets best results for all impact indicators. Dyeing continuous processes have the advantage of low water and chemicals consumptions. Energy consumption necessary for the 2 other processes is high due to the large amount of water heated. 3. Discussions For this study, we developed a method to reveal what is the less impacting process. Apply life cycle assessment to textile dyeing processes has some limits. The results obtained are related to the functional unit, and can not be extrapolated to another K/S or another scale factor. Toxicity of carriers was not taken into account due to the lack of data. We have chosen three combinations among a multitude; the results would have been different with other recipes. 4. Conclusion For the comparison of an innovative process with a standard one, a laboratory step is necessary to determine equivalent scenarios. The choosen functional unit depends on it. Life cycle assessment tool can also guide companies for the implementation of new processes or technologies. After obtaining results, an aspect of decision making occurs because the processes can lead to different results depending on the studied impacts. Impact indicators related to toxicity are difficult to take into account due to the lack of data and the non reliable calculation methods. However, we started a study aiming at substitute the traditional carriers which are toxic by nontoxic and biosourced molecules. Principles related to the substitution of molecules have been applied References [1] Eija Nieminen et al., EU COST Action 628: life cycle assessment (LCA) of textile products, eco- efficiency and definition of best available technology (BAT) of textile processing. Journal of Cleaner Production, 2007. [2] Wilhelm Schramm, Possibilities and limitations of a comparative assessment of process technologies from a cleaner production point of view. Journal of cleaner production, 1998. - 90 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 Evaluation environnementale comparative du bobinage des machines électriques au moyen de l’Analyse du cycle de vie W.Boughanmi1, 2, J.P.Manata1, 2, D.Roger1, 2, T.Jacq3, F.Streiff4 1Univ. Lille Nord de France, F-59000 Lille, France 2UArtois, LSEE, F-62400 Béthune, France 3EDF - R&D- Département THEMIS - R21, F-92141 Clamart Cedex, France 4ADEME – Département SEET- 20, Av Grésillé BP 90405, F-49004 Angers Cedex 01, France E-mail: [email protected], [email protected] Section du CNU de rattachement: Génie électrique – 63 Mots clés : moteur électrique - impact environnemental - bobinage – ACV - vernis d’imprégnation. Résumé – L'article proposé décrit une étude ACV comparative portant sur deux types de bobinages destinés à des machines électriques et issus de deux technologies différentes. Un premier procédé, classique dans sa mise en œuvre, consiste, pour la réalisation de bobinages, à utiliser du fil émaillé dont l’isolant, à base de monomères, est déposé sur le fil en utilisant des solvants souvent nocifs. Les bobinages réalisés avec ce fil sont ensuite, le plus souvent, imprégnés par des vernis qui utilisent également des solvants. Le second et nouveau procédé de fabrication du fil émaillé est basé sur un procédé de polymérisation par U.V., sans solvants et qui permet également d’obtenir un fil thermo-adhérent, ce qui élimine l’imprégnation finale des bobinages. Cet article évalue l'impact environnemental global du bobinage d'une machine réalisée avec ce nouveau fil et le compare avec celui d'une machine fabriquée avec du fil classique en utilisant une démarche d'ACV. Introduction Chaque année, environ 30 millions de moteurs électriques nouveaux, de toutes tailles, sont vendus dans le monde; le nombre total de moteurs actuellement en service dans l'industrie, les infrastructures et les grands bâtiments est voisin de 300 millions. Ces moteurs utilisent de grandes quantités de fils émaillés pour réaliser leurs bobinages. Une amélioration, même faible, des performances énergétiques ou environnementales de chaque unité implique des gains environnementaux importants à l’échelle des très grandes quantités mises en jeu. La fabrication du fil émaillé est une opération complexe, énergétiquement coûteuse et relativement polluante ce qui présuppose des impacts environnementaux conséquents. Le procédé classique d’émaillage consiste à appliquer successivement de très fines couches de vernis sur le fil de cuivre [1]. Les résines sont des monomères en solution dans des solvants classés en produits nocifs ou cancérigènes (crésols, solvants aromatiques tel que le xylène, N méthyl pyrolidonne, …). La concentration de la résine dans les solvants se situe entre 15 et 40%, c’est à dire qu’environ 60% du produit utilisé s’évapore et doit être traité ce qui n’empêche pas une infime partie d’être rejetée directement dans l’atmosphère. De plus, la combustion de ces solvants génère naturellement beaucoup de CO2 dont on connaît l’incidence environnementale. Une solution alternative a été mise au point ces dernières années, elle est basée sur un processus de polymérisation par UV qui n’utilise aucun solvant. Cette nouvelle technologie permet également, de manière simple, d’ajouter au fil une surcouche de vernis thermo-adhérente. L’objectif étant de supprimer l’imprégnation ultérieure des bobinages par des vernis et d’autres solvants. Les propriétés électriques du nouveau fil polymérisé par UV ont été testées, elles répondent aux exigences de la norme IEC 60 317-8. L’objectif est donc d’évaluer et de comparer les impacts environnementaux du fil classique et du fil thermo-adhérent par une démarche d’analyse de cycle de vie (ACV). Evaluation environnementale comparative du bobinage L’éco-conception de produits et de matériaux est décrite dans la norme ISO 14044 qui propose notamment une définition de l’Analyse sur Cycle de Vie (ACV). Les critères d’évaluation de l’impact environnemental d’un produit sont nombreux, ils permettent des comparaisons quantitatives et qualitatives. Cette étude suit la méthode CML développée par l’université de Leiden (NL), en 1992, révisée en 2000. On retient dix indicateurs d’impact. Cette étude a été réalisée avec SIMAPRO pour l’aspect logiciel. La base de données utilisée est ECOINVENT version 2.2 qui possède des milliers de données relatives à des matériaux, processus, produits et énergies [2]. L’analyse comparative est faite en prenant pour exemple un moteur asynchrone triphasé de 10 kW existant. Le tableau 1 récapitule les différentes données utilisées relatives au fil et à son bobinage. En dehors des valeurs spécifiques du tableau 1, les autres données utilisées sont celles fournies par la base de donnée ECOINVENT, tant sur la phase de conception que sur la phase de fin de vie pour laquelle nous avons retenu le scénario de déchet standard français. Les polymères servant au revêtement du fil de cuivre pour la confection de fil émaillé, sont des isolants spécifiques dont les processus de fabrication hautement spécialisés. Ils ne figurent pas encore dans les bases de données qui récapitulent les impacts environnementaux des matériaux plus « grand public ». Nous avons néanmoins modélisé ces différents isolants en procédant par similitude chimique et en nous appuyant sur les données relatives aux constituants plus simples qui les composent. Les impacts environnementaux obtenus de cette manière sont évidemment approximatifs et certainement minorés par rapport à la réalité car nous négligeons le processus qui transforme ces éléments simples en résines prêtes à l’emploi. - 91 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 Données Bobinage classique et imprégnation Bobinage thermo adhérent Cuivre 3,91 kg 3,91 kg 43,57 g 46,68 g Email d’isolation Solvants : 43,57×0,6/0,4 g 0 Solvants Energie d’émaillage 1,05 × 3.91 KWh 0,883×3,91 KWh Résine de polyester 0,4×0,1×10 kg Polyamide 46 g Collage du bobinage Solvants 0,60×0,1×10 kg 0 solvants Tableau 5 : Bobinage imprégné et bobinage thermo adhérent d’un moteur asynchrone de 10 kW Au final l’étude prend en compte le cuivre, sa transformation en fil, les quantités de résines constituant les différents isolants, les quantités de solvants utilisées, l’énergie nécessaire à la fabrication du fil émaillé et la fin de vie de tous ces éléments selon un scénario standard français proposé par SIMAPRO. La comparaison des impacts environnementaux entre un bobinage imprégné (fil classique) et un bobinage thermo adhérent (nouveau fil) d’un moteur électrique de 10 KW est illustrée par les figures 1et 2. Les résultats sont représentés en pourcentage d’impacts. Les graphes sont présentés sous forme du radar qui donne une vue globale pour les 10 critères retenus (10 axes). Avec cette représentation, chaque gain rapproche le point du centre du graphique. Abiotic depletion 100 Abiotic depletion 100 Cumulative Demand Acidification Cumulative Demand Energie 80 Acidification Energie 80 60 60 40 Ipcc on 100 years Eutrophication 40 Ipcc on 100 years Eutrophication 20 20 Ozone layer depletion Photochemical oxidation Ozone layer depletion Photochemical oxidation (ODP) (ODP) Terrestrial ecotoxicity Human toxicity Terrestrial ecotoxicity Human toxicity Fresh water aquatic Fresh water aquatic ecotox. Bobinage classique Email classique Bobinage thermoadhérent ecotox. Email thermoadhérent Figure 1 : Comparaison des bobinages Figure 2 : Comparaison du processus d’émaillage Le nouveau bobinage (fil polymérisé UV et thermocollé) correspond à des impacts environnementaux plus faibles que celui du bobinage classique (fil polymérisé par chaleur en phase solvant et imprégné) (voir figure 1) et cette différence reste parfaitement visible même lorsque l’on tient compte du cuivre qui représente un coût environnementale élevé. Le procédé de thermo adhérence permet de réduire de 65% les émissions de gaz à effet de serre (IPCC) et de 70% la demande d’énergie globale par rapport à l’ancien procédé (voir figure 2). Sur tous les autres critères, le nouveau fil et la thermo adhérence sont également moins impactant. Les gains constatés tiennent pour l’essentiel à l’économie de vernis d’imprégnation et de solvant réalisée dans le cas du thermocollage. En deuxième place, vient le gain énergétique lié au nouveau processus d’émaillage. Conclusion Une évaluation comparative des impacts environnementaux d’un bobinage classique imprégné par des vernis en phase solvants et un nouveau bobinage réalisé avec un fil thermo adhérent (et donc sans phase postérieure d’imprégnation) a été effectuée. Cette évaluation est basée sur une analyse du cycle de vie à l’aide d’un logiciel et une base de données d’ACV (Simapro, Ecoinvent). Le bobinage thermo adhérent est beaucoup moins impactant que le bobinage imprégné compte tenu des gains réalisés en termes de résine et de solvants. Le nouveau bobinage garde un service équivalent au bobinage classique dans la plupart des applications industrielles sauf dans quelques applications spécifiques où les contraintes vibratoires sont fortes. Références [1] Boughanmi, W., Roger, D., Manata, J.P., Brudny, J.F., and Frezel, Ph.: ‘Analyse comparative de l’imprégnation du bobinage et de diverses solutions de thermocollage (Comparative analysis of the winding impregnation and a variety of thermo fusing solutions, in French)’. Confrege Conference, Toulouse, 2010, pp. 1-7 [2] Ecoinvent. http://www.pre.nl/ecoinvent, accessed April 2010 - 92 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 Comparative environmental assessment of the electrical machines winding using the Life cycle assessment W.Boughanmi1, 2, J.P.Manata1, 2, D.Roger1, 2, T.Jacq3, F.Streiff4 1Univ. Lille Nord de France, F-59000 Lille, France 2 UArtois, LSEE, F-62400 Béthune, France 3EDF - R&D- THEMIS Department - R21, F-92141 Clamart Cedex, France 4ADEME - SEET Department - 20, Av Grésillé BP 90405, F-49004 Angers Cedex 01, France E-mail: [email protected], [email protected] Disciplinary section of the CNU: Electrical Engineering - 63 Keywords: electrical motor – environmental impact – winding- LCA- impregnation varnishes. Abstract – The proposed article describes a comparative LCA study of the electrical machines winding resulting of two different technologies. The conventional process for realizing winding consists to use enameled wire with insulation based on monomer that deposited on the wire using solvents often harmful. The coils are made with this wire usually impregnated with varnishes that also use other solvents. The new manufacturing process for enameled wire is based on a UV polymerization process without solvent, also provides a thermo adherent composition for coil wire, which eliminates the final impregnation of the windings. This article assesses global environmental impact of the machine winding made with this new wire and compares it with that of a machine made with conventional wire using a LCA approach. Introduction Each year, approximately 30 million of new electric motors of all sizes, are sold worldwide, the total number of motors in the industry, infrastructure and large buildings is around 300 million. These motors use an enameled wire to realize its coils. An improvement even low of energy or environmental performance of each unit involves significant environmental benefits at the level of very large quantities associated. Enameled wire manufacture is a complex operation, energetically costly and relatively polluting, so this requires substantial environmental impacts. The conventional process of enameling consists of applying successive layers of very thin varnish on the copper wire [1]. The resins are monomers dissolved in solvents classified as harmful or carcinogenic products (cresols, aromatic solvents such as xylene, N-methyl pyrrolidone ...). The concentration of the resin in solvents is between 15 and 40%, i.e. about 60% of the product used evaporates and must be treated which does not prevent a small part to be discharged directly in the atmosphere. In addition, the combustion of these solvents naturally generates a lot of CO2, which we know the environmental impact. An alternative solution has been developed in recent years; it is based on a UV polymerization process that uses no solvents. This new technology also allows a simple way to add an overlay over varnish-bonding. The aim is to remove the subsequent impregnation of the windings with varnish and other solvents. The electrical properties of new wire polymerized by UV were tested, they comply with requirements of IEC 60 317-8 standard. The purpose is to evaluate and compare the environmental impacts of conventional wire and thermo adherent wire using a life cycle assessment (LCA) approach. Comparative environmental assessment of the winding Eco-design of products and materials is described in ISO 14044 standard, which proposes a definition of life cycle analysis. The evaluation criteria of product environment impact are numerous, they provide quantitative and qualitative comparisons. This study follows the method developed by CML Leiden University (NL) in 1992, revised in 2000. Ten impact indicators are chosen. This study was carried out with SIMAPRO for the software side. The database used is version 2.2 of ECOINVENT which has several data on materials, processes, products and energies [2]. The comparative analysis is done using the example of an induction motor of 10 kW. Table 1 summarizes the different data used on the wire necessary for the winding. Except the specific values of table 1, other data used are those provided by the database ECOINVENT, both in the design phase as the end of life phase (for which a scenario of French waste standard was used).The materials used for coating copper wire in the manufacture of enameled wire, insulators are specific to highly specialized manufacturing process. They are not yet included in the databases that summarize the environmental impacts of materials more ‘’general public’’. Nevertheless, these insulators are modeled by a process of chemical similarity relying on data of simpler components that compose them. The environmental impact obtained in this way is obviously approximate and certainly minus from reality because the process that transforms these simples elements to resins ready for using is neglected. - 93 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 Data Conventional winding Thermo adherent winding Copper 3,91 kg 3,91 kg Enamel 43,57 g 46,68 g insulation Solvents : 43,57×0,6/0,4 g 0 Solvents Enamel energy 1,05 × 3.91 KWh 0,883×3,91 KWh polyester Resin 0,4×0,1×10 kg Polyamide 46 g Winding bonding Solvents 0,60×0,1×10 kg 0 solvents Table 1: Impregnated and thermo adherent winding of an induction motor of 10 kW Finally the study considers the copper wire in its transformation, the quantities of different resins constituting the insulation, the amount of solvent used, the energy required for the manufacture of enameled wire and the end of life of all these elements according to a French standard scenario proposed by SIMAPRO. Comparison of environmental impacts between an impregnated coil (wire conventional) and a coil thermo adherent (new wire) for a 10 KW electric motor is illustrated in figure 1 and figure 2. The results are shown as a percentage of impacts. The graphs are presented as the radar form that provides an overview for the 10 criteria (10 lines). With this representation, each gain brings the point to the center of graph. Abiotic depletion Abiotic depletion 100 100 Cumulative Demand Cumulative Demand Acidification Acidification Energie 80 Energie 80 60 60 40 40 Ipcc on 100 years Eutrophication Ipcc on 100 years Eutrophication 20 20 Ozone layer depletion Ozone layer depletion Photochemical oxidation Photochemical oxidation (ODP) (ODP) Terrestrial ecotoxicity Human toxicity Terrestrial ecotoxicity Human toxicity Fresh water aquatic Conventional winding Fresh water aquatic Conventional enamel ecotox. ecotox. Thermoadherent winding Thermoadherent enamel Figure 1: Comparison of the windings Figure 2: Comparison of the enameling process The new coil (UV polymerized and thermo adherent wire) has lower environmental impacts than the conventional coil (wire polymerized by heat and solvent-impregnated) (see Figure 1) and this difference is clearly visible even when taking into account the copper that represents a high environmental cost. The process of thermo adherence reduces 65% in greenhouse gases missions (IPCC) and 70% of global energy demand over the old process (see Figure 2). On all other criteria, the new and the thermal adherence wire have lower impact. These gains are mostly recorded in the economy of impregnation varnish and solvent produced in the case of thermal bonding. In second place it comes from the energy gain related to the new enameling process. Conclusion A comparative environmental assessment of a conventional coil impregnated with varnish and dissolved in solvents with a new wire coil made with a thermo adherence wire (and thus without posterior phase impregnation) was performed. This assessment is based on an analysis of life cycle using software and a database of LCA (SimaPro, Ecoinvent). The thermo adherence winding is much less impacting than an impregnated winding considering the resin and solvents gains. The new winding keeps a similar service as a conventional winding in most of industrial applications, except in some specific applications where a vibratory stresses are strong. References [1] Boughanmi, W., Roger, D., Manata, J.P., Brudny, J.F., and Frezel, Ph.: ‘Analyse comparative de l’imprégnation du bobinage et de diverses solutions de thermocollage (Comparative analysis of the winding impregnation and a variety of thermo adherence solutions, in French)’. Confrege Conference, Toulouse, 2010, pp. 1-7 [2] Ecoinvent. http://www.pre.nl/ecoinvent, accessed April 2010 - 94 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 Développement d’une base de données adaptée à l’ACV simplifiée de produits textiles Marie de Saxcé1,2,3, Anne Perwuelz2,3, Besoa Rabenasolo2,4 1 Université Lille Nord de France, F-59000 Lille, France 3 ENSAIT, GEMTEX, F-59056 Roubaix, France 3 ECLille, LM2O, 59000 Lille, France [email protected] , [email protected], [email protected] Section du CNU de rattachement:61/62 Cet article présente d’abord les besoins spécifiques d’une base de données d’ACV textile, puis explique comment simplifier une analyse de cycle de vie et enfin donne quelques axes d’amélioration d’une telle base de données avec son interface. Mots clefs : ACV simplifiée, Bases de données, Outil/interface d’ACV de produits textile. 1 Besoins spécifiques d’une base de données textile 1.1 Méthode de développement d’Inventaire de cycle de vie (ICV) Avant le planning de collecte et la collecte des données, il faut définir les objectifs qualité [1] qui peuvent être : favoriser la collecte sur site pour une meilleure représentativité technologique, prévoir des procédés spécifiques par pays pour valider la représentativité géographique et rechercher des données publiées après 2000 pour obtenir une bonne représentativité temporelle. En effet, les progrès technologiques constants rendent rapidement obsolètes des techniques plus anciennes. Ainsi, les rendements en coton graine sont passé de 0,86 T/Ha en 1961 à 2,14 T/Ha en 2007 [2]. Les étapes suivantes décrivent la méthode générale de développement des ICV [3,4] : identification des procédés requis pour effectuer une modélisation attributionelle; collecter les données d’ICV : lister tous les intrants et extrants correspondants; modéliser le système sur le logiciel et le documenter conformément à ISO 14048, évaluer les résultats de l’ICV et faire valider l’ensemble. Parmi les ICV, EIME TEX et ELCD différencient la production de matière première, les procédés, la production d’énergie, les systèmes et les traitements en fin de vie. Le paragraphe suivant décrit les spécificités des ICV procédés. 1.2 ICV de procédés Chaque procédé est identifié au sein d’une phase du cycle de vie : fabrication, distribution, utilisation, fin de vie. Pour chaque phase du cycle de vie, une méthode d’inventaire de cycle de vie différente est mise en place. Les méthodes suivies pour la création d’ICV en fabrication et en distribution sont expliquées. Les procédés de fabrication prennent en compte le type d’intrant, le flux de référence, les machines, le protocole d’utilisation de la machine, les émissions et le traitement de ces émissions. Pour chaque procédé de fabrication, les aspects les plus importants à considérer sont les frontières du système et l’unité fonctionnelle. Selon la méthode proposée par Duflou [5], l’architecture de la machine, les paramètres du procédé et tous les sous-procédés, avec leurs unités de production sont aussi identifiés et localisés dans la chaîne de machines. Les procédés de distribution, quand à eux, prennent en compte les distances parcourues, les moyens de transport (bateau, avion, camion), la masse et le volume du produit à transporter. 2 Exemple de modélisation simplifiée du cycle de vie d’un textile 2.1 Méthodologie de réalisation d’une ACV simplifiée Il existe deux approches différentes qui permettent de simplifier une analyse de cycle de vie. En premier lieu, se référer à un référentiel d’évaluation environnementale qui a pour but d’uniformiser et de simplifier la démarche ACV pour l’analyse d’un type de produit. Ils proposent des constantes de modélisation et précisent quelles données devront être spécifiques et quelles données pourront être génériques en fonction de leurs influences sur les résultats d’impacts. En deuxième lieu, la méthode de modélisation inhérente au logiciel ACV peut simplifier la procédure de modélisation du cycle de vie du produit. Sur EIME TEX Designer par exemple, l’utilisateur ne manipule pas les flux élémentaires associés 1 B. Weidema, Data quality management for life cycle inventories-an example of using data quality indicators, Journal of Cleaner Production, 1996 2 Secrétariat de la CNUCED d’après les données statistiques de la FAO (coton-graine) 3 ILCD Handbook - Specific guide for Life Cycle Inventory data sets, European Commission & Joint Research Center, 2010 4 ISO 14044 : Environmental management – Life cycle analysis – Requirements and guidelines, Afnor certification, 2006 5 J.R. Duflou, Unit process impact assessment for discrete part manufacturing: A state of the art, CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology (2010), 2010 - 95 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 au procédé sauf le flux de référence. De plus, la décomposition du produit en composants permet un gain de temps pour la modélisation de la phase de fabrication. 2.2 Contraintes de modélisation Cependant, l’absence de manipulation des flux élémentaires dans les bases de données Intrants- Extrants empêchent l’utilisateur d’adapter l’ICV à ses besoins spécifiques. Ainsi, un système disponible incluant le traitement des eaux ne peut pas être utilisé pour représenter un système sans traitement des eaux. De plus, l’utilisation d’ICV agrégés introduit une incertitude dans l’ACV du textile. L’utilisation de certaines données d’ICV identiques pour modéliser la phase de fabrication de deux produits textiles différents peut donner des résultats similaires et rendre la différentiation des deux produits impossible. 3 Axes d’optimisation et de simplification de cette méthodologie 3.1 La classification des ICV comme moteur de recherche La complexité de la chaîne de fabrication et de distribution textile décrite pas Boufateh [6] nécessite une classification des ICV dans la bases de donnée. Les procédés de fabrication textile sont classés dans EIME-TEX en fonction de leurs caractéristiques et de leur place dans la chaîne : le flux de référence entrant par exemple (part 1.2). Cette classification facilite la modélisation du cycle de vie pour l’utilisateur. Par exemple : - si l’utilisateur choisit le coton comme matière première on peut envisager une présélection par le logiciel des procédés de filature fibres courtes pour le procédé suivant - si différents pays utilisent des machines et des procédés de traitement identiques, leurs mix énergétiques sont spécifiques au pays de production [7] -si la filature fibres longues se fait particulièrement en Chine et en Italie, la filature fibres courtes se fait particulièrement en Chine et en Inde [8]. Ainsi, une présélection chronologique, technologique ou géographique des procédés peut être faite. 3.2 De la liste d’inputs outputs aux unités de procédés Pour introduire plus de flexibilité dans l’utilisation d’un ICV, les flux élémentaires ne devraient pas être présentés comme une liste d’inputs et outputs mais plutôt comme une liste d’unités de procédés (UPR). Ces UPR sont définis dans ISO 14040 comme les éléments les plus petits parmi les ICV pour lesquels une liste d’inputs et outputs sont quantifiés. 3.3 Différentiation de deux produits similaires en modifiant le flux de référence Une collecte de données approfondie sur la durée de vie du produit ou la quantité de déchets générés sur le cycle de vie peut également permettre une différentiation significative de deux produits comme l’a montré Kalliala [9] et contrebalancer ainsi l’utilisation de données génériques dans la phase de production. 3.4 Prise en compte de l’incertitude La représentativité technologique, géographique et temporelle d’un flux élémentaire peut être évaluée [10]. Et à partir de cette évaluation on peut mesurer l’incertitude géographique, technique ou temporelle de l’ICV correspondant. Les problématiques principales du développement d’une base de données ACV textile sont présentées et quelques solutions sont proposées pour permettre une meilleure compréhension de l’analyse du cycle de vie appliquée à ce secteur. 6 I. Boufateh, et al., Optimization of environmental and social criteria in the textile supply chain: European state of the art and perspectives of research. International Conference on product lifecycle management, 2007 7 International Energy Agency, 2008 8 International Textile Manufacturers Federation, International textile machinery shipments statistics, 2010 9 E. M. Kalliala, The Ecology of Textiles and Textile Services - A LCA Assessment Study on Best Available Applications and Technologies for Hotel Textile Production and Services, Tampere University Technology Publications 214, 1997, p. 117 10 B.P. Weidema, M.S. Wesnaes, Data quality management for life cycle inventories - an example of using data quality indicators, Journal of cleaner prod. 4(3), 1997, pp.167-174 - 96 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 Development of data base for simplified Life Cycle Assessment (LCA) of Textiles Marie de Saxcé1,2,3, Anne Perwuelz2,3, Besoa Rabenasolo2,4 1 Université Lille Nord de France, F-59000 Lille, France 2 ENSAIT, GEMTEX, F-59056 Roubaix, France stenter3 ECLille, LM2O, 59000 Lille, France [email protected] , [email protected], [email protected] Section du CNU de rattachement:61/62 Key words: Simplified life cycle assessment, Data base, Textile LCA Software/ Interface This paper first outlines the specific needs and requirements of such a database, then describes how the textile LCA can be simplified and finally focuses on eventual optimizations of a textile LCA software and database. 1 Textile LCA database specific needs and requirements 1.1 Methodology for the development of Life Cycle Inventory (LCI) data sets Prior to collection and collection planning, quality goals should be defined [11] such as: prefer on site collection with regard to technical representativeness, ensure geographical representativeness with country specific processes, do not collect data before 2000 to obtain a good temporal representativeness. Indeed, the constant technological progress quickly makes old technologies obsolete. For instance cotton seed yields increased from 0,86 T/Ha in 1961 to 2,14 T/Ha in 2007 [12]. The following steps describe a general LCI data set development method [13,14]: identify processes in attributional modelling; collect unit process LCI data: list all input and output flows related to the activity considered; model the system in the software and document it according to ISO 14048, calculate LCI results and validate. Among all the LCI data sets, EIME–TEX and ILCD databases differentiate: “materials production”, “processes”, “end of life treatments”, “energy carriers and technologies” and “systems”. The next paragraph describes the specificities of process LCI data sets. 1.2 LCI data sets of processes All processes are identified within a life cycle phase: manufacturing, distribution, use or end of life. For each life cycle step a different inventory methodology must be applied. Manufacturing and distribution specificities are outlined in the following. Manufacturing processes take into account: the type of input, the reference flow characteristics, the machinery used, the specific treatment protocol e.g. chemical auxiliaries and processing time, the outputs and the treatment of these outputs e.g. water emissions or wastes. For each process in the manufacturing, the most important parts of the scope definition to be considered are the system boundaries and the functional unit. And in accordance with Duflou [15] the machine tool architecture and process parameters are also investigated; and all sub-processes, including sub-units, are identified and located within the machine tool. On the other hand, distribution processes take into account: distances, means of transportations (boat, plane, and truck), mass and volume of goods transported. 2 Simplified Textile life cycle modelling on software 2.1 Methodology for simplified life cycle assessment of textiles There are two different approaches to simplify the textile life cycle modelling. First, refer to different Product Category Rules (PCR) for Environmental textile Product Declarations (EPD). They aim at standardizing and simplifying the modelling of a specific product. They provide modelling constants and specify which environmental data must be specific and which ones can be generic according to their respective influences on LCIA results. Second, the LCA software methodology can also simplify the life cycle modelling procedure. EIME TEX Designer method for instance does not require the manipulation of 11 B. Weidema, Data quality management for life cycle inventories-an example of using data quality indicators, Journal of Cleaner Production, 1996 12 Secrétariat de la CNUCED d’après les données statistiques de la FAO (coton-graine) 13 ILCD Handbook - Specific guide for Life Cycle Inventory data sets, European Commission & Joint Research Center, 2010 14 ISO 14044 : Environmental management – Life cycle analysis – Requirements and guidelines, Afnor certification, 2006 15 J.R. Duflou, Unit process impact assessment for discrete part manufacturing: A state of the art, CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology (2010), 2010 - 97 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 elementary flows other than the reference flow. And the breaking down of the product into already made components (systems LCI data sets) saves time during the modelling of the manufacturing step. 2.2 Modelling constraints However, the absence of elementary flows manipulation in IO-databases prevents the database user from adapting the system environmental impact to his specific product data. For instance, a system including treatment of water emissions cannot be used when there is no water treatment. What is more, the use of black box unit processes (relatively aggregated systems) introduces consequent uncertainties in the textile product LCA. Also, the use of identical generic data to model the manufacturing phase of two different textile products leads to similar LCIA results and incapacitate appropriate differentiation. 3 Areas of optimization and simplification of the modelling step 3.1 LCI data sets classification as a search engine tool The complexity of the textile manufacturing and supply chain described by Boufateh [16] necessitates a classification of processes and systems in the database. Manufacturing processes are classified in EIME TEX according to their characteristics and their chronology (part 1.2). This classification is supposed to facilitate the life cycle modelling for the user. For instance: - if the user selects cotton as a raw material, the ensuing spinning process is necessarily for short fibres. Eventually the software will automatically remove from the list of ensuing available processes the long fibres spinning and the filament spinning processes. - different countries may use similar machines and treatment protocols, but their energetic mix are country specific [17] - if long fibres spinning occurs mainly in China and Italy, short fibres spinning occurs in China and India [18]. Thus, technological, chronological and geographical pre-selection can be considered. 3.2 From Inputs Outputs (IO) list to Unit of process In order to introduce more flexibility in the use of a life cycle inventory data set, the elementary flows should not be presented in an IO list but should consist in a unit of process (UPR) list. UPR are defined in ISO14040 as smallest element considered in the life cycle inventory analysis for which input and output data are quantified. 3.3 Differentiate two similar products by characterising the reference flow A thorough data collection on the products lifetime or waste production may also allow significant differentiation between two products as shown by Kallilala [19] and thus balance the use of generic data in the manufacturing phase. 3.4 Integration of uncertainty The technical, geographical and temporal representativeness for each elementary flow in a LCI data set can be assessed [20]. And from this assessment, the textile system modelling technical, geographical and temporal uncertainty can be measured. The main issues regarding the development of textile LCI data sets are outlined and some solutions are presented thus providing a better understanding of textile LCA to the practitioner. 16 I. Boufateh, et al., Optimization of environmental and social criteria in the textile supply chain: European state of the art and perspectives of research. International Conference on product lifecycle management, 2007 17 International Energy Agency, 2008 18 International Textile Manufacturers Federation, International textile machinery shipments statistics, 2010 19 E. M. Kalliala, The Ecology of Textiles and Textile Services - A LCA Assessment Study on Best Available Applications and Technologies for Hotel Textile Production and Services, Tampere University Technology Publications 214, 1997, p. 117 20 B.P. Weidema, M.S. Wesnaes, Data quality management for life cycle inventories - an example of using data quality indicators, Journal of cleaner prod. 4(3), 1997, pp.167-174 - 98 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 Evaluation environnementale du traitement des déchets d’équipements électriques et électroniques par analyse du cycle de vie : cas du frigidaire S. Belboom*, R. Renzoni*, X. Deleu**, J-M. Digneffe***, A. Léonard* *Laboratoire de Génie Chimique – Procédés et Développement durable, Université de Liège Allée de la Chimie 3, 4000 Liège, Belgique ** Van Gansewinkel, Région Wallonie – Rue de Manage 61, 7181 Familleureux, Belgique *** Intradel, Port de Herstal – Pré Wigi, 4040 Herstal, Belgique [email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected] ; [email protected] Mots clés: Analyse du cycle de vie (ACV) – DEEE – Frigidaires – ReCiPe – Réfrigérant Introduction La quantité des déchets d’équipements électriques et électroniques (DEEE) regroupant les ordinateurs, les électro-ménagers et les frigidaires achetés et recyclés chaque année par un habitant européen ne cesse d’augmenter. Leur collecte, traitement et valorisation sont des pratiques assez récentes dans la plupart des pays européens qui permettent la réutilisation de matières premières ainsi que la diminution d’impacts environnementaux, essentiellement ceux concernant la couche d’ozone, le changement climatique et les ressources fossiles. Matériel et méthode Cette étude est basée sur l’analyse du cycle de vie du traitement et de la valorisation des frigidaires. Deux scénarios ont été envisagés à savoir la situation avant la collecte des frigidaires et la situation belge actuelle où tous les réfrigérateurs nationaux sont traités à Liège. Avant le traitement des DEEE, les frigidaires étaient collectés par des ferrailleurs afin de récupérer les métaux. Les autres parties étaient envoyées en décharge et les fluides réfrigérants émis à l’air libre. Le scénario actuel comprend le démantèlement des frigidaires, le tri des matières premières, le recyclage du plastique, du verre et des métaux ainsi que l’incinération du fluide réfrigérant. Le Tableau 1 présente la composition moyenne d’un frigidaire [1] prise en compte pour l’estimation des impacts environnementaux. Cette étude est basée sur la quantité globale des frigidaires récupérés en 2009 en Belgique, c’est-à-dire environ 7000 tonnes. Compositio Plastique R11- Compresseu Câble Autre Al Cu Fe PUR Huile Verre n s R12 r s s 2,42 0,13 42,35 11,15 0,30 0,50 % massique 16,84% 0,39% 21,70% 0,10% 0,90% % % % % % % Tableau 6: Composition moyenne d’un frigidaire Les étapes du premier scenario sans aucun traitement sont i) le recyclage des métaux (aluminium, cuivre et fer); ii) les émissions des réfrigérants à l’atmosphère et l’huile polluant les sols ; iii) la mise en décharge des composants restants. Les étapes pour le scénario actuel sont i) le recyclage des plastiques, du verre et des métaux ; ii) les consommations de matières et d’énergie nécessaires pour le traitement ; iii) l’incinération des réfrigérants R11(CCl3F)-R12(CCl2F2) responsables de la destruction de la couche d’ozone et de l’augmentation de l’effet de serre. Cette étude a été réalisée suivant les normes ISO 14040 [2] et 14044 [3] à l’aide de la méthode ReCiPe [4] pour évaluer les impacts environnementaux. Les données techniques ont été fournies par Van Gansewinkel [5]; les bases de données ecoinvent [6] ainsi que la littérature scientifique ont été consultées afin de rassembler toutes les données nécessaires à l’inventaire de l’étude. Résultats et discussion - Principaux résultats La Figure 1 montre les résultats de normalisation pour les deux scenarios concernant 10 des 18 catégories d’impact considérées par la méthode ReCiPe, en utilisant la perspective hiérarchiste. Les autres catégories n’ont pas été utilisées à cause du manque de données pour l’occupation des sols ou les radiations ionisantes. Ce graphique permet de mettre en évidence l’importance de chaque catégorie par rapport à la référence. Le changement climatique, la diminution de la couche d’ozone et des ressources fossiles sont les trois catégories présentant l’impact le plus important pour l’ancien scénario. Avec traitement et valorisation des frigidaires, ces impacts sont clairement réduits, surtout dû à la capture et l’incinération des réfrigérants qui avant, étaient émis à l’air libre. Les émissions de réfrigérants dans l’atmosphère amenaient de forts impacts pour les catégories changement climatique et diminution de la couche d’ozone avant traitement. L’incinération contrôlée et la - 99 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 mise en décharge limitée permettent de réduire les émissions cancérigènes ainsi que celles responsables de la diminution de la couche d’ozone et du changement climatique. FIG. 19: Impacts environnementaux normalisés avec ou sans traitement des frigidaires - Étapes importantes Pour l’ancien scenario sans aucun traitement, l’étape ii) concernant l’émission des réfrigérants et des huiles entraîne la plus grande partie de l’impact suivie par la mise en décharge. La récupération des métaux permet un gain environnemental et réduit le score global pour les deux scénarios. Pour le second scénario, le recyclage des matières premières comme le plastique, le verre et les métaux amène un bénéfice important. L’incinération des réfrigérants évite la quasi-totalité de leur émission, réduisant leur impact sur la couche d’ozone. Les consommations de matière et d’énergie entrainent un impact largement compensé par les autres gains obtenus. Conclusions Ces résultats montrent la valeur de la collecte et de la valorisation des frigidaires, surtout les Table 1 could look like this anciens contenant des réfrigérants bannis par le protocole de Montréal. L’incinération de ces polluants permet de réduire les impacts sur le changement climatique et sur la couche d’ozone. Références [1] Van Gansewinkel, Average composition of a fridge, 2010. [2] ISO(2006). ISO 14040 : Management environnemental – Analyse du cycle de vie – Principes et cadre, ISO. [3] ISO(2006). ISO 14044 : Management environnemental – Analyse du cycle de vie – Exigences et ligens directrices, ISO. [4] Goedkoop, M., R. Heijungs, et al. (2009). ReCiPe 2008 - A life cycle impact assessment method which comprises harmonised category indicators at the midpoint and the endpoint level. Ruimte en Milieu. [5] Van Gansewinkel, Energy and material consumptions, 2010. [6] ecoinvent Centre (2010). The life cycle inventory data version 2.2. , Swiss Center for Life Cycle Inventories. Remerciements – Les auteurs remercient Van Gansewinkel et Intradel pour leur collaboration et leur disponibilité lors de la réalisation de cette étude. - 100 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 Electrical waste management effects on environment using life cycle assessment methodology: the fridge case study S. Belboom*, R. Renzoni*, X. Deleu**, J-M. Digneffe*** and A. Léonard* *Department of Chemical Engineering, Processes and Sustainable Development, University of Liège, 3 Allée de la Chimie, 4000 Liège, Belgium **Van Gansewinkel, Région Wallonie, Rue de Manage 61, 7181 Familleureux, Belgium ***Intradel, Port de Herstal - Pré Wigi, 4040 Herstal, Belgium [email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected] ; [email protected] Key words: Life Cycle Assessment (LCA) – WEEE – Fridges – ReCiPe – Refrigerant Introduction The quantity of “waste electronic and electrical equipment” (WEEE), comprising computers, hi-fi systems, freezers, fridges, etc., sold and thrown away by an average European inhabitant has been continuously increasing over the years. Recovery, treatment and valorization of these waste is only put in practice for few years in most of European countries. These operations permit the reuse of materials and the decrease of environmental impacts essentially for climate change, ozone layer and fossil fuel depletion categories. Materials and methods This study is based on WEEE life cycle assessment and more particularly on treatment and valorization of fridges and freezers. Two scenarios were envisaged: situation before fridge collection and the Belgian current situation for which all national fridges are treated in Liège. Before WEEE treatment, fridges were collected by scrap dealers to recover metals. Other parts were sent to landfill and refrigerant was released to the atmosphere. The current scenario includes fridges dismantling, grinding, primary materials sorting, glass, plastic and metals recycling, and refrigerant incineration. Table 1 indicates the average fridge composition [1] taken into account for environmental impacts estimation. The study is based on the global mass of recovered fridges in 2009 in Belgium, i.e. about 7000 tons. Plastic R11- Compresso Cable Other Composition Al Cu Fe PUR Oil Glass s R12 r s s Mass 2,42 0,13 42,35 11,15 0,30 0,50 16,84% 0,39% 21,70% 0,10% 0,90% percentage % % % % % % Table 7: Fridge average composition Steps for the first scenario without any treatment are i) metals recycling (aluminum, copper and iron); ii) emissions of refrigerants into the atmosphere and of oil into the soils; iii) landfilling of the remaining parts. Considered steps for the current scenario are i) recycling of plastics, glass and metals; ii) energy and material consumptions of the treatment facilities; iii) R11 (CCl3F)-R12 (CCl2F2) refrigerants incineration, responsible for the ozone layer depletion and the greenhouse gas effect. The study was made in accordance with ISO standards 14040 [2] and 14044 [3] using the ReCiPe [4] methodology to evaluate environmental impacts. Technical data were provided by Van Gansewinkel [5]; ecoinvent databases [6] and scientific literature were also used to get all the necessary data. Results and discussion Main results Figure 1 shows standardization results of both scenarios for 10 out of the 18 impact categories considered by the ReCiPe methodology, with the hierarchist endpoint perspective. The other categories were not used due to data deficiency such as for land occupation or ionizing radiation. This graph permits to highlight the importance of each category compared with the standard reference. Climate change, ozone depletion and fossil depletion are the three categories showing the most important environmental impact for the scenario without any treatment. With treatment and valorization of fridges these impacts are clearly reduced especially due to the capture and incineration of refrigerants which used to be released to the atmosphere. Refrigerant (R11 – R12) emissions into the atmosphere led to high impacts in climate change and ozone depletion categories in the old method. Controlled incineration and limited landfill can significantly reduce carcinogenic emissions and emissions responsible for the ozone layer depletion and climate change. - 101 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 Standardization - ReCiPe Endpoint 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 -2000 -4000 Health Human toxicity Fossil depletion Fossil Ozone depletion Ozone formation Mineral depletion Mineral Terrestrial ecotoxicity Terrestrial Terrestrial acidification Terrestrial Photochemical oxidant Photochemical oxidant Climate Climate change Human Climate change change Climate Ecosystems Particulate matter formation matter Particulate Without any treatment With treatment and valorization FIG. 1: Comparison of standardized environmental impacts with or without treatment of fridges Important steps For the old scenario without any treatment, step ii) concerning release of refrigerants and oil participates the most to the environmental impact followed by the landfilling. Metals recovery permits an environmental gain and reduces the global score for both scenarios. About the treatment and valorization scenario, the recycling of different materials such as plastics, glass or metals leads to a negative, i.e. beneficial, impact. Incineration of refrigerants avoids quite totally their emissions into the air, reducing their impact on the ozone layer. Energy and material consumptions exert a positive impact which is compensated by the other environmental benefits. Conclusions Results of this study prove the importance of collecting and valorizing fridges especially for old Table 1 could look like this fridges containing refrigerants banned by the Montreal Protocol. Recovery and incineration of these pollutants permit to greatly reduce climate change and ozone depletion impacts. References [1] Van Gansewinkel, Average composition of a fridge, 2010. [2] ISO(2006). ISO 14040 : Management environnemental – Analyse du cycle de vie – Principes et cadre, ISO. [3] ISO(2006). ISO 14044 : Management environnemental – Analyse du cycle de vie – Exigences et ligens directrices, ISO. [4] Goedkoop, M., R. Heijungs, et al. (2009). ReCiPe 2008 - A life cycle impact assessment method which comprises harmonised category indicators at the midpoint and the endpoint level. Ruimte en Milieu. [5] Van Gansewinkel, Energy and material consumptions, 2010. [6] ecoinvent Centre (2010). The life cycle inventory data version 2.2. , Swiss Center for Life Cycle Inventories. Acknowledgement - The authors thank Van Gansewinkel and Intradel for their collaboration and avalaibility in this study. - 102 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 LCA as a part of product design of equipment used in the fish processing industry, A product developer’s perspective. Eirin Bar SINTEF Fisheries and Aquaculture, Norwegian University of Science and Technology (NTNU) Address Richard Birkelands vei 2b, 7491Trondheim, NORWAY [email protected] Abstract: This study presents the experience with the use of a simplified LCA tool in the early phase of a product development process. It concludes that although a simplified LCA can be used to gather important knowledge, sharing it both with the team and the customer is crucial in order to effectively integrate this knowledge in the product development process. Introduction It is commonly accepted that Life Cycle Assessment is a successful tool in order to evaluate environmental performance of products yet the use of LCA in product development (PD) is not a straight forward procedure. The use of simplified LCA in a design phase of a product development process can be an effective tool to enhance eco effectively, given the condition that the goal and scope of the LCA study are selected in conformity with a specific need and implemented in a conscious and reflective manner.[1] But, without knowledge about why and how environmental concerns should be integrated into a product, other requirements will be perceived as more important and take precedence. It is stated that the tools in Eco Design are not as important as specification and goal setting early in the development phase. [2] But without knowledge on environmental performance of the product it becomes difficult to aim at environmentally beneficial solutions. The design paradox as shown in figure 1 indicates the need for knowledge in early PD phases. The possibility of improving the eco efficiency of a product rapidly declines as the PD process progress. The purpose of an LCA is to enable the user to make a judgment on environmental performance.[1] The use of a simplified LCA as a tool to identify environmental hotspots by analyzing product concepts and similar existing solutions will give more knowledge early in the PD process when there is a high degree of freedom and possibility of affecting the eco efficiency of the end product. Figure The design paradox in relation to eco efficiency (Inspierd by M. Lindahl) - 103 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 Case study: Simplified LCA as a design tool for developing fish processing machinery The simplified LCA study as a tool to identify environmental hotspots was used in the early phase of a PD process of new fish processing machinery. The study was conducted by one member of the design team who had previous experience with LCA and a background in mechanical engineering. The inventory analysis was based upon similar existing machinery with the same function as the intended new product being developed. The work was done in parallel with the PD process, and the results were communicated back to the team. There were no external driver for the use of design for environment methods or tools, and no formal requirements of environmental performance that the new machinery had to comply with apart from the CE approval. Findings In this case study, the need to understand contextual aspects in order to develop and implement useful design tools based upon LCA methodology became clear. Although the use of a simplified LCA showed promising results, the lack of external drivers for eco design made it harder to justify the use of resources within this area in the PD process. The case study concludes that environmental agitators and trained designers need to be the drivers of design for environment methodology and LCA based design tools, by proving and communicating the benefits from using such tools in practice. To avoid this becoming an uphill battle, environmental agitators in a design group need to be both legitimate and credible. The empowerment and integration of environmental agitators in a design group need to be done seamlessly with the knowledge and information shared throughout the whole product development process to gain the most benefit from the utilized methods and tools, to ensure system thinking and avoid end of pipe solutions. References [1] D. Millet, L. Bistagnino, C. Lanzavecchia, R. Camous, and T. Poldma, “Does the potential of the use of LCA match the design team needs?,” Journal of Cleaner Production, vol. 15, no. 4, pp. 335-346, 2007. [2] R. Karlsson and C. Luttropp, “EcoDesign: what’s happening? An overview of the subject area of EcoDesign and of the papers in this special issue,” Journal of Cleaner Production, vol. 14, no. 15-16, pp. 1291-1298, 2006. - 104 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 Sustainability aspects of plastic pipe systems for building applications: the environmental pillar Carolin Spirinckx*, SÁndor Áranyi**, Katrien Boonen*, Karolien Peeters*, Ive Vanderreydt*, An Vercalsteren* * VITO – Flemish institute for technological research- Boeretang 200, B-2400 Mol, Belgium ** TEPPFA – The European Plastic Pipes and Fittings Association - Avenue de Cortenbergh 71, B-1000 Brussels, Belgium [email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected] Introduction With the clearly recognised needs of developing ever more sustainable built environments, The European Plastics Pipes and Fittings Associations (TEPPFA) has set up a project together with the Flemish Institute for Technological Research (VITO), in order to determine the integral environmental impacts that are encountered during the life-span of particular plastic pipe system applications. A life cycle assessment (LCA) from cradle-to-grave is the best suited instrument to objectively analyse the potential environmental impacts and credits of these applications. The present paper focuses on two systems, a system based on crosslinked polyethylene (PEX) pipes used in a typical hot and cold water network in an apartment (plumbing application) and a unplasticized polyvinylchloride (PVC-U) pipe system for sewer applications installed in a trench. LCA framework It was required to prepare the cradle-to-grave LCAs consistent with the ISO 14040 and ISO 14044 series of standards (ISO, 2006). For both systems comprehensive and reliable information regarding the environmental performance has been collected and assessed and functional units were defined. Everything was done in close consultation with TEPPFA experts and TEPPFA member companies. TEPPFA member companies represent more than 50% of the European market for extruded plastic pipes and therefore Europe in the period 2000-2008 is considered as the geographical and time coverage for the data provided. The function of the PEX hot & cold water pipe system was to supply a typical residential single family apartment with hot and cold drinking water. The functional unit was therefore defined as: “the pressure supply and transport of hot and cold drinking water, from the entrance of a well-defined apartment (100 m² apartment: bathroom, separate WC, kitchen and washroom) to the tap, over a reference service life time of 50 years, calculated per year”. The function of the PVC-U pipe system for a sewer application installed in a trench was to transport (gravity discharge) a certain amount of sewage from the entrance of a public sewer system to the entrance of the waste water treatment plant. The functional unit was defined as: “the below ground gravity transportation of sewage over a distance of 100 meters by a typical public sewer system from the collection point to the entrance of the waste treatment plant, over a reference service life time of 100 years, calculated per year”. Results of the life cycle impact assessment (LCIA) and conclusions The use of raw materials, energy consumption, water consumption, emissions and waste were converted into a contribution to 6 environmental impact categories based on the CEN TC 350 framework and more specifically the prEN 15804 (CEN TC 350 draft framework documents, 2008 – 2009). The results of the LCIA are shown in Figure 1 and Figure 2, in which the environmental themes (environmental impact categories) are presented, describing the environmental profile of the functional unit in relation to each life cycle phase. Analysis of the environmental profile of the PEX Hot & Cold water pipe system shows that the highest environmental burden is caused by the product stage. A more detailed analysis shows that production of the raw materials for the PEX pipes (high density polyethylene base resin) and the production of the plastic fittings make the greatest contribution. Analysis of the environmental profile of the PVC-U pipe sewage system shows that most environmental burden is caused by the production of the PVC-U raw materials for the pipes and during the installation in the trench (mainly caused by excavating operations). - 105 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 100% EoL of PEX pipe system (after 50 years of service life time of apartment) Transport of PEX pipe system to EoL (after 50 80% years of service life time apartment) Maintenance of PEX pipe system Operational use of PEX 60% pipe system Installation of PEX pipe system in apartment 40% Transport of complete PEX pipe system to building site (apartment) Relative contribution of different (%) cycle phasesdifferent life of contribution Relative Production of brass fittings 20% Production of PPSU fittings 0% Extrusion PEX (pipes) Transport of raw materials for PEX pipe to converter -20% Production raw materials for PEX pipes Environmental impact categories Figure 1 Environmental profile of the PEX pipe system for hot and cold water supply 100% EoL treatment PVC pipe system (after 100 years of service life time) Transport of PVC pipe system to EoL (after 100 years of service life time) 80% Maintenance of PVC pipe system Operational use of PVC pipe system 60% Installation of PVC pipe system Transport of complete PVC pipe system to trench 40% Production of PP manholes Production of SBR sealing rings Relative contribution of different (%) cycle phasesdifferent life of contribution Relative 20% Injection moulding PVC (fittings) Transport of raw materials for PVC fittings to converter Production raw materials 0% for PVC fittings Extrusion PVC (pipes) Transport of raw materials -20% for PVC pipe to converter Production raw materials for PVC pipes Environmental impact categories Figure 2 Environmental profile of the PVC-U solid wall sewer pipe system The study overall has provided a comprehensive “cradle-to-grave” LCA for a typical plumbing system and a typical sewer system. A large amount of data has been used as input to the study and extensive calculations of environmental impacts have been generated. References CEN TC 350 draft framework documents, 2008 – 2009. prEN 15804: Sustainability of construction works – Environmental product declarations – core rules for the product category of construction products (draft, 2008); prEN 15942: Sustainability of construction works – Environmental product declarations – Communication format – Business to Business (draft, April 2009). ISO, 2006. ISO 14040, Environmental management – Life cycle assessment – Principles and framework; ISO 14044, Environmental management – Life cycle assessment – Requirements and guidelines. - 106 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 Integrating LCA into Product Design Finding creative ways of engaging designers with life cycle thinking and eco-design Leyla Acaroglu*, Tim Grant** and Monique Ladds*** *RMIT University and Eco Innovators, Suite 12, Level 11, 125 Swanston Street Melbourne, 3000, Australia **Life Cycle Strategies, Suite 12, Level 11, 125 Swanston Street Melbourne, 3000, Australia ***Monique Ladds, RMIT University, Building 251 Level 2 Room 53, Plenty Rd Bundoora East Campus VIC 3083 [email protected], [email protected], [email protected] Key words: eco-design, life cycle thinking, new media education, LCA education, teaching methods 1. Introduction LCA is a powerful and effective tool for assessing the whole of life environmental impacts of a product, system or service, however there is still progress to be made in the application and uptake of LCA within the design and product development communities (Sherwin, 2004; Telenko, Seepersad & Webber 2008). Whilst LCA has advanced in the technical area substantially over the past 20 years, communicating LCA results, principals and learning’s to people involved in product design and development has been substantially lacking (Acaroglu, Ladds & Grant 2011; Boks 2006; Fargnoli & Kimura 2006). Barriers to the uptake of LCA include the time consuming nature and level of technical complexity required to conduct an assessment as discussed by Eisenhard (2000) and Telenko (2008). A key opportunity for increasing awareness and capacity is within higher education in design. To address this the ‘Secret Life of Things’ (SLOT) project was developed by Eco Innovators to create an innovative multimedia based approach to educating designers and the public about the concepts and practice of life cycle thinking and eco-design in product development. This paper will present the SLOT LCA animation project, learning objectives and the outcomes of the research evaluating the effectiveness of new media as a form of engagement with design students in increasing their understanding of key LCA and eco-design concepts from an Australian context. 2. The Secret Life of Things Animation Project The Secret Life of Things project is a series of freely available online e-learning resources used for inspiring and engaging students with life cycle thinking, eco-design and sustainability in production and consumption. The project is focused around a series of short animation videos (one has been developed to date) that address different issues in product design, development and consumption. The animations are targeted at Generation Y viewers and use humour and pro-active approaches to engage the viewer with environmental issues and impacts of everyday objects. In combination with the animation there are fifteen e-resources including games, case studies, fact sheets and class exercises, covering topics such as eco-design strategies, life cycle thinking, and product stewardship. The animation and e-resources can be accessed for free from the website www.thesecretlifeofthings.com which has been developed as a resources hub for teachers and students. The main objective of the project is to assist with infusing sustainable design into the curriculum of higher education settings so that sustainability becomes an inherent part, not an ‘add on’ to the design process for future designers. The first SLOT animation, ‘Life Pscycle-ology’, is about exploring the life cycle based environmental impacts associated with everyday consumer products, and in this case a mobile phone. The animation was designed to leave the viewer with an interest and knowledge of the life cycle stages that a product goes through and result in an increased awareness of eco-design solutions – in this case design for disassembly and design for longevity. This is presented in a humours story, whereby the environmental information is wrapped up in a narrative. In this short animation we meet Eric who is an unhappy mobile phone, he seeks therapy after his owner abandons him in favour of a new model. The five minute animation goes through the life cycle stages of Eric’s past (in the form of past life regression therapy) and provides some of the solutions that could be engaged with from a design and consumer perspective to reduce and alleviate theses impacts. 2.2 Project Evaluation Industrial design programs in six universities across Australia participated in a trial of the SLOT project. 257 students participated in the research, completing an initial survey at the start of the semester questioning their opinions and activities towards environmental issues, design responsibility and their level of understanding of key eco-design terms. A follow up survey was conducted at the end of semester with 100 of the students after they had been exposed to the animation and resources throughout the semester. The quantitative data was statically analysed in SPOS to indentify if there was any relevant changes or increases in knowledge in the sample group. The initial survey results demonstrated that most students believe that it is ‘mostly’ or ‘very’ true that designers and consumers can influence the environmental impacts of their products from their design and purchasing decisions. Further to this the majority of surveyed students beloved that companies have a responsibility to create environmentally friendly products and that the design industry has an important role - 107 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 in reducing a products environmental impact. However, when questioned on their sustainability activities, very few of the students prioritised purchasing environmentally responsible products. The quality of definitions given for sustainable design terms improved in the second survey and significantly so for planned obsolescence (Fig 1). This is an indication that learning occurred after exposure to the SLOT resources. No relationship was found between the number of resources used and the amount of learning. As there was a significant improvement between the surveys on the quality of definitions this result leads to a tentative conclusion that the number of resources did not aid learning, but instead simply being exposed to the concepts through the animation and e-resources resulted in an increase in capacity. FIG 1: Definition of Key Eco-Design Terms (before and after using the e-resources) Survey Poor Average Good 1 34.3% 27.5% 38.2% Life cycle assessment 2 26.3% 31.6% 42.1% 1 28.4% 58.3% 13.2% Eco-design strategies 2 11.8% 70.6% 17.6% 1 30.3% 25.0% 44.7% Design for disassembly 2 11.8% 29.4% 58.8% 1 42.1% 17.9% 40.0% Planned obsolescence 2 7.7% 30.8% 61.5% Students were asked on the first survey to explain what their opinion of the role of design in environmental sustainability is. Overwhelming the responses were very positive and pro-active in the need for change and responsibility within the design profession. However, the qualitative results demonstrated a level of cynicism among the students with statements such as “I can design eco products doesn't mean my company will make them”, “It is not solely the designers decision more the companies decisions”, “Yes, but consumers need to want them”, “Government legislation needs to change before we can effectively create sustainable products”, “Within large firms the individual has no real say but yes in small firms”, and “I would like to think I could and will, but at this stage I don't know?”. Despite this, the majority of students (76%) indicated that the SLOT project, particularly the resources, has influenced them to design more sustainably. For this question there was no age, gender or University difference. When asked to provide details, students indicated that the project had “helps to make aware of the facts and factors relevant to sustainable design”, “seemed credible”, “Taking a greater responsibility over the products that I design”, “By understanding product lifecycle it is easier to identify issues”. Seven of the respondents who said ‘no’ explained it was because they were already interested in design for sustainability. 3. Conclusions Based on the results, it can be said that there appears to be a relationship between exposure to the SLOT resources and an increased desire and capacity for students to engage with design responsibility. However, this is only a trend in the data and further research is required to determine the extent of the relationship. It can be said though, that approaching sustainability education through interactive and new media resources is yielding early positive results and offers opportunities for further resource development. References Acaroglu, L, Ladds, M & Grant, T 2011, 'The Secret Life of Eric - Education Gen Y on LCA and Eco-Design ', paper presented to The 11th International Conference on Life Cycle Assessment, Melbourne, Australia. Boks, C & Diehl, J 2006, 'Integration of sustainability in regular courses: experiences in industrial design engineering', Journal of Cleaner Production, vol. 14, no. 9-11, pp. 932-9. Eisenhard, JL, Wallace, DR, Sousa, I, Schepper, MSD & Rombouts, JP 2000, 'Approximate Life-Cycle Assessment in Conceptual Product Design ', Proceedings of DETC’00 ASME 2000 Design Engineering Technical Conferences and Computers and Information in Engineering Conference. Fargnoli, M & Kimura, F 2006, 'Screening Life Cycle Modelling for Sustainable Product Design', Innovation in Life Cycle Engineering and Sustainable Development, pp. 281–92. Telenko, C, Seepersad, CC & Webber, ME 2008, 'A Compilation of Design for Environment Principles and Guidelines', paper presented to International Design Engineering Technical Conferences and ASME 2008 International Design Engineering Technical Conferences ASME New York, August 3-6, 2008. Sherwin, C 2000, 'Innovative Ecodesign: An Exploratory and Descriptive Study of Industrial Design Practice. ', Cranfield University. - 108 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 Is Converting Organic Material from Waste Furniture into Bioethanol more Effective at Reducing GHG than Incineration with CHP? The Difference Between Natural Fibre and Foam Mattresses David Glew*a, Lindsay Stringer**, Adolf Acquaye***, Simon McQueen-Mason* *Centre for Novel Agricultural Products, University of York, YO10 5DD ** Sustainability Research Institute, University of Leeds, LS2 9JT ***Stockholm Environment Institute, University of York, YO10 5DD aCorrespondence: [email protected] Keywords: GHG, Biomaterial, Waste, Ethanol, LCA Introduction The production of biomaterial products is often compared to alternative petrochemical supply chains using LCA (Fahd et al., 2011); end of life options however are not always discussed. 35 million mattresses are sold in the EU annually (AFNOR, 2006), the majority are foam (petrochemical) though they can also be made from natural fibres. The vast majority of mattresses are ultimately thrown away (sent to landfill) despite alternative lower carbon end of life options being available (GfK, 2010). Aim To discover if converting the textiles from used foam and natural fibre pocket spring mattresses into ethanol for use as transport fuel reduces GHG emissions more than sending the whole mattress to be incinerated via CHP to generate electricity. Method A comparative ‘Hybrid’ LCA of a natural fibre pocket spring mattress and a foam pocket spring mattress was used. This combined ‘Process’ LCA data taken from Ecoinvent v2.2 and ‘Input Output’ LCA data produced by the Office of National Statistics in the UK which was further disaggregated and converted into a multiregional matrix by the Stockholm Environment Institute (Wiedmann et al., 2011, Suh and Huppes, 2005). The following end of life scenarios were applied to both mattress LCAs. CHP incineration Ethanol conversion of organic material and CHP incineration of remaining materials Data on the emissions avoided from incineration via CHP was taken from EU reports (European Commission, 2001) and data on converting natural fibres into ethanol was calculated from data presented in the literature (Macedo et al., 2008, Jeihanipour et al., 2010). The LCA uses the functional unit: “1m2 of pocket spring mattress from a £1,500 price bracket over 10 years” Results Converting waste textiles into ethanol produced greater GHG savings for both the natural fibre and the foam mattress than the incineration and CHP scenario. The natural fibre mattress has a greater potential to produce ethanol than the foam mattress since it is contains more textiles. Thus of the mattress and scenarios assessed here the natural fibre mattresses with an end of life scenario that involves ethanol conversion had the lowest GHG. According to the cradle to gate LCA the natural fibre has marginally less GHG than the foam mattress prior to its end of life. According to the cradle to grave LCA the natural fibre mattress has even fewer GHG than the foam mattress under both incineration and ethanol conversion end of life scenarios. Extrapolating these results up to the 35 million mattresses sold in the EU annually (assuming 95% are equal to the foam and 5% are natural fibre pocket spring mattress studied here) suggests that if mattresses had an end of life that included ethanol conversion and incineration of CHP or CHP only they could avoid around 1,328,000 and 1,222,000 tCO2eq respectively being emitted annually compared to landfill. Conclusions and Implications Generally it has been shown that natural fibre pocket spring mattresses have lower GHG than foam pocket spring mattresses, regardless of their end of life options. When end of life scenarios of incineration with CHP and conversion of waste textiles into ethanol are considered, natural fibre mattresses become even more superior to foam mattresses in terms of avoiding GHG emissions. - 109 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 Lessons may be learned for other bulky foam and natural fibre furniture items such as car seats, office chairs and domestic sofas. Limitations The hybrid method means only GHG can be assessed as data on other indicators is not available. Data from Ecoinvent was not always from the same region in the world as the materials under investigation and did not always have the same processing stages. The selection process to remove IO data in order to avoid double counting and to remove errors due to aggregation problems was subjective. There is no sensitivity analysis shown here of the effect of logistical and technical problems that may reduce the yields of ethanol and electricity produced via CHP incineration. Further Research Additional end of life scenarios could be assessed to compare their relative GHG reductions such as landfill, recycling and reuse. Further mattress (and other furniture types) could be assessed. Other sustainability indicators may be assessed using more detailed process LCA. Acknowledgements Many thanks to the Stockholm Environment Institute at York for their help with the Hybrid method and IO tables. Input was greatly received from Dr Nigel Mortimer of North Energy Associates. References AFNOR 2006. Revision of the Community Eco Label Criteria for Bed Mattresses. European Commission. EUROPEAN COMMISSION 2001. Waste Management Options and Climate Change: Final Report. In: TECHNOLOGY, A. (ed.). Luxembourg. FAHD, S., FIORENTINO, G., MELLINO, S. & ULGIATI, S. 2011. Cropping bioenergy and biomaterials in marginal land: The added value of the biorefinery concept. Energy. GFK 2010. GfK ConsumerScope Beds & Mattresses Market Monitor. In: PANELS, G. N. R. (ed.). GfK NOP Research Panels. JEIHANIPOUR, A., KARIMI, K., NIKLASSON, C. & TAHERZADEH, M. J. 2010. A novel process for ethanol or biogas production from cellulose in blended-fibers waste textiles. Waste Management, 30, 2504-2509. MACEDO, I. C., SEABRA, J. E. A. & SILVA, J. 2008. Green house gases emissions in the production and use of ethanol from sugarcane in Brazil: The 2005/2006 averages and a prediction for 2020. Biomass and Bioenergy, 32, 582-595. SUH, S. & HUPPES, G. 2005. Methods for Life Cycle Inventory of a product. Journal of Cleaner Production, 13, 687-697. WIEDMANN, T. O., SUH, S., FENG, K., LENZEN, M., ACQUAYE, A., SCOTT, K. & BARRETT, J. R. 2011. Application of Hybrid Life Cycle Approaches to Emerging Energy Technologies – The Case of Wind Power in the UK. Environmental Science & Technology, 45, 5900-5907. - 110 - Congrès International sur l’Analyse du Cycle de Vie Lille, Novembre 2011 - 111 -