Anne Ventura, titulaire de la Chaire de génie Civil de Nantes présente une introduction à l'analyse de cycle de vie.

1. Chaire génie civil écoconstruction
Orateur: Anne Ventura
1
Introduction à l’Analyse de
Cycle de Vie
Journée Technique Ouvrages d’Art
et développement durable
Rennes, 12 décembre 2013

2. Au menu…
• Pourquoi l’Analyse de Cycle de Vie ?
– Un exemple historique et ses leçons scientifiques
– Les phénomènes de transferts
– La Politique Intégrée des Produits (PIP)
• Qu’est-ce que l’ACV? Ses principes ?
–
–
–
–
–
Les 4 étapes de la méthode
Les objectifs et le champ d’étude
L’inventaire de cycle de vie
L’évaluation des impacts
L’interprétation
• Pour conclure

3. Pourquoi l’Analyse de Cycle de Vie ?

4. Un exemple historique pour bien
comprendre les fondements de l'ACV
• Citoyen américain
• Brillant ingénieur mécanicien puis chimiste (170 brevets)
• General Motors: il découvre les propriétés du
tétraéthylplomb (additif antidétonant pour les
carburants)
Thomas
Midgley, Jr
(1889-1944)
– Enjeu technologique
– Nombreux cas de saturnisme parmi les ouvriers de GM
– Niera longtemps les effets toxiques de son invention…
mais finira par les admettre
• Pour « s’excuser » il travaillera sur des gaz réfrigérants
non inflammables car à l’époque, les fuites de
réfrigérateurs avaient causé de nombreux morts
– Enjeu de santé et de sécurité
– Il a inventé le fréon (les chlorofluorocarbures ou CFC)
– À sa mort, cette invention était toujours considérée
comme miraculeuse

5. Les suites: le tétraéthylplomb
• Interdit dans l’UE depuis 2000
• Substance très toxique
(saturnisme)
• Substance persistante (sa
dégradation est très lente
dans l'environnement)

6. Les suites: le fréon
Les CFC et leurs dérivés sont
interdits par plusieurs
protocoles internationaux
depuis les années 80
Responsables du « trou dans la
couche d’ozone »
(stratosphérique)
Augmentation des cas de
mélanomes dans les pays les
plus exposés

7. Ce que l’histoire retiendra
• L'historien de l'environnement John R.
McNeill a écrit que:
• « Thomas Midgley Jr (...) eut plus
d’impact sur l’atmosphère qu’aucun
être vivant quelconque dans l’histoire
de la planète »
Mac Neil John R., 2010, Du nouveau sous le soleil. Une histoire de
l’environnement mondial au XXème siècle. Ed. Champ Vallon, Coll.
L’environnement a une histoire

8. Ce que le scientifique retient
• Ne pas se concentrer uniquement sur les performances
économiques et technologiques d’une innovation
– Considérer aussi ses performances environnementales (santé
et écologie)
– Considérer aussi ses performances sociales (ACV sociale)
• Ne pas se concentrer uniquement sur la fabrication d’une
innovation
– Considérer aussi son devenir lors de son utilisation
– Considérer aussi son devenir en fin de vie
Approche Cycle de Vie pour voir les transferts

9. Les transferts: entre étapes du cycle de vie
Je diminue la quantité de
matériaux des chaussées avec des
couches de chaussées moins
épaisses
Je diminue les consommations
de matériaux et l’énergie pour
les produire
Transferts entre étapes du
cycle de vie
J’ai de moins bonnes
performances mécaniques
J’entretiens plus souvent
(remplacement des matériaux,
consommations d’énergie…)
Balance entre impacts évités lors de l’étape de fabrication et impacts
générés lors de l’étape d’utilisation

10. Jusqu'à des transferts plus complexes
J’utilise un matériau à base de
végétaux
Je diminue les consommations
de matériaux non renouvelables,
et je stocke du CO2 dans mon
matériau
Transferts entre différents
impacts sur
l’environnement
Je cultive pour produire des
J’utilise de l’énergie fossile
matériaux bio-sourcés
(CO2!), j’utilise des pesticides
Transferts vers les sphères
économiques et sociales
J’introduis une compétition
entre matériaux et
nourriture pour l’utilisation
des terres arables
Je provoque une augmentation
des prix des produits
alimentaires

11. La question des innovations /
améliorations technologiques
• Innovations dans tous les domaines: volonté d’améliorer les
performances environnementales
– Éco-technologies, éco-matériaux, éco-produits…
• Pas de définition précise de ce que sont les “éco”
(technologies, matériaux, produits…)
–
–
–
–
Moins de consommations de ressources (en matière et en énergie)
Moins d’impacts sanitaires et/ou écologiques
…
…Aspects multiples des atteintes à l’environnement
• Innovation et bénéfices environnementaux ?

12. La PIP issue d’un constat (2003)
•
La fabrication, la consommation et l'élimination des produits sont à l'origine d'un
grand nombre des défis environnementaux.
– Quantités de produits sont en hausse, en partie à cause de l'augmentation du revenu disponible
et de la réduction de la taille des ménages
– La rapidité de l'innovation et la mondialisation du commerce font que les produits sont
disponibles dans des formes et des tailles de plus en plus nombreuses, et ils deviennent aussi de
plus en plus complexes.
– Viser à réduire l'incidence environnementale d'une augmentation de la consommation.
•
Le cycle de vie d'un produit est souvent long et complexe.
– couvre tous les aspects en partant de l'extraction des ressources naturelles jusqu'à l'élimination
finale des produits sous forme de déchets, en passant par leur conception, leur fabrication, leur
assemblage, leur commercialisation, leur distribution, leur vente et leur consommation.
•
Toutefois, les politiques environnementales liées aux produits qui ont été appliquées
jusqu'ici ont eu tendance à :
– se concentrer sur les sources de pollution majeures, telles que les émissions industrielles ou les
problèmes de gestion de déchets,
– …plutôt que sur les produits eux-mêmes et sur la manière dont ils contribuent à la dégradation
de l'environnement à d'autres étapes de leur cycle de vie.
– Les mesures existantes ont aussi tendance à se concentrer de manière isolée sur certaines
phases du cycle de vie.

13. Europe : Politique Intégrée des Produits (PIP)
Pourquoi la PIP ?
•« la politique traditionnelle, qui se concentre sur les procédés de production, pourrait ne plus être
appropriée à la réglementation dans le domaine de l’environnement »
•« l’importance du lien entre émissions, déchets & consommation a fortement augmenté ces 20
dernières années »
C’est quoi la PIP ?
• D’UNE politique spécifique ⇒ sectorisée par type d’effet environnemental
• A une politique globale sur le cycle de vie d’un produit ⇒ éviter le transfert d’un effet
environnemental vers un autre
APPROCHE CYCLE DE VIE
Réf : Integrated Product Policy - A study
analysing national and international
developments with regard to Integrated
Product Policy in the environment field
and providing elements for an EC policy
in this area - March 1998

14. Qu’est-ce que l’ACV ? Ses principes ?

15. L’Analyse de Cycle de Vie, c’est quoi ?
Utilisation
PRODUIT
assemblage
« Cycle »
Fin de vie
Production matériaux
?
Extraction matières premières

16. Les étapes d’une ACV
Définition des objectifs et
du champ d’étude
Analyse de l’inventaire
Interprétation
Évaluation de l’impact
Réf. ISO 14 040

17. Étape 1: les objectifs et le champ
d’étude
• Exprimer les objectifs
• Définir une unité fonctionnelle
• Définir un système

18. Objectifs et système
Exemple de la
recette
Objectif: que veuton produire ?
Processus: comment
fait-on ?
Avec quelle technologie
(matériel)?
Flux entrants : de quoi ast-on besoin ? Et de
combien (pour atteindre
mon objectif) ?
Avec quel(s) réglage(s) ?

19. Système : comment le définir ?
Exemple de la
recette
Flux entrants : de quoi as-t-on besoin
(pour produire 125 g de chocolat)?
Processus: comment fait-on ?
Avec quelle technologie (matériel)?
Avec quel(s) réglage(s) ?
Flux entrants : de quoi as-t-on besoin
(pour produire 75 g de beurre) ?
Processus: comment fait-on ?
Avec quelle technologie (matériel)?
Avec quel(s) réglage(s) ?

20. Système: la fabrication
…jusqu’au prélèvement de quelque chose dans l’environnement
À chaque étape: quoi, combien, comment ?
+ les transports, la fabrication de l’énergie, les emballages…

21. Système: la vie du produit, la fin de vie
du produit
• Comment sera utilisé le produit ?
– Génie civil (produit = ouvrage): longue durée de vie
– Combien de temps considère-t-on ?
– Que se passe-t-il pendant ce temps ? Quels entretiens (quels
ingrédients, quels processus) ?
• Que deviendra le produit (ouvrage) en fin de vie ?
– Comment sera-t-il démantelé ?
– Que deviendront les éléments ? Recyclage, réutilisation, mise en
décharge, incinération… ?
On élabore des scénarios

22. Étape 2: l’inventaire de cycle de vie
• Répertorier les flux
• Les quantifier

23. Comment porte-t-on atteinte à
l’environnement ?
• En prélevant des
ressources
– Qui peuvent être non
(ou peu) renouvelables
– Qui contribuent à
modifier/altérer les
écosystèmes
• En rejetant des déchets
ou des substances
– Qui portent atteinte à la
santé humaine
– Qui contribuent à
modifier/altérer les
écosystèmes

24. Qu’est-ce qu’un flux ?
• Les ressources : tout ce qui est consommé par les
processus
– « les ingrédients de la recette », et les ingrédients de la
fabrication des ingrédients…
– Les ingrédients nécessaires au fonctionnement du
processus (ex: énergie pour chauffer le four)
• Les émissions: tout ce qui est rejeté par un processus
– Les substances et déchets générés à chaque étape par
chaque processus
• Inventaire: la liste complète des ressources et des
émissions, et leurs quantités

25. Étape 3: l’évaluation de l’impact de
cycle de vie
• Quels effets ont les flux sur l’environnement ?
• Comment peut-on quantifier ces effets ?

26. Indicateurs et effets sur l’environment
3 types d’indicateur
Exemple d’une plante
•pression : pluviométrie
•état : changement de la biomasse
•réponse : changement de la productivité
Facteur d’effet
Effet
Temps
Cible (état initial)
Zone d’effet
Cible (état final)
Indicateurs = « reflet » d’un phénomène complexe

27. Indicateurs en ACV
Exemple d’une plante
Quels sont les impacts attendus d’un
facteur d’impact après un certain laps
de temps ?
Facteur d’impact
Impact
Temps
Cible (état initial)
Zone d’impact
Cible (état final)

28. Pourquoi des indicateurs ?
CO2
Effet de serre
Catégories
d’impact
CH4
Flux de l’inventaire
Plusieurs milliers
de valeurs !
Une dizaine
d’indicateurs
On regroupe dans
un même indicateur,
tous les flux qui ont
le même impact

29. Hypothèses fondatrices
Hypothèse de proportionalité entre l’impact et le facteur d’impact
Ce qui est certain: pas de facteur d’impact = pas d’impact
Pas de pluie = la plante ne pousse pas
Ce qui n’est pas certain: un facteur d’impact = impact
La plante a besoin d’un substrat suffisamment riche, de soleil…
La plante pourrait subir des évènements imprévisibles (maladie, sécheresse…)
Impact attendus = des impacts potentiels
Une vue générale des phénomènes principaux
pluviométrie: pas la qualité de l’eau, pas la capacité de la plante à absorber
l’eau…
La durée est suffisamment longue
…pour tenir compte des impacts de long terme (polluants persistants, composés
radioactifs…)
L’espace est suffisamment grand
…pour être capable d’avoir une vision des effets à l’échelle globale

30. Plusieurs sortes d’indicateurs
PRG = ∑ WPi .mi
Potentiel de
Réchauffement Global
i
PRESSION
Concentration des gaz dans
l’atmosphère
Analyse des exposition et des
effets
Effets du changement de climat
(déplacements de populations, endémie des
maladies tropicales…)
Analyse des
dommages
Dommages sur la santé humaine
interprétation
Analyse des transferts
et du devenir des gaz
transparence
Émission de gaz à effets
de serre
(REPONSE)
DOMMAGES
DALY = disability adjusted
life years
(nombre d’années de vie perdues)

31. Quels choix d’indicateurs ?
La norme ACV (ISO 14040) ne donne :
•ni catégorie
•ni indicateurs
Une trentaine de gammes d’indicateurs différentes !
Le choix dépend :
•Des données disponibles
•De l’échelle de l’étude :
•Très grande échelle (pays, continent): indicateurs de dommages
•Petite échelle: matériau, processus: indicateurs de pression

32. Les catégories d’impact « classiques »
•Effet de serre
•Disparition de l’ozone stratosphérique
•Formation d’ozone troposphérique
•Acidification
•Eutrophisation
•Toxicité / écotoxicité
•Raréfaction des ressources
•Biologiques
•Minérales
•Fossiles

33. Étape 4: l’interprétation
• Quelles sont les données qui manquent ?
• Quels sont les processus qui contribuent le plus (ou
le moins) à une catégorie d’impact ?
• Quels sont les scénarios les plus (ou moins)
favorables à une catégorie d’impact ?
• Comment peut-on améliorer efficacement les
performances ?

34. Pour conclure

35. ACV : une méthode intéressante
Méthode d’évaluation des impacts environnementaux d’un produit « du
berceau à la tombe » (« du berceau au berceau »): à toutes les étapes de
son cycle de vie
De l’évaluation technique vers l’évaluation environnementale
Prise en compte du long terme
Prise en compte des atteintes multiples à l’environnement
Fournit un cadre pour quantifier ces atteintes

36. L’ACV: une méthode en évolution
Normalisation: application
Donner un cadre commun aux
études ACV
Textes issus de processus de
négociations entre institutions,
entreprises, scientifiques
Compromis antre rigueur et
faisabilité (technique,
économique)
Conçues afin de faciliter la mise
en application à court terme
Recherche: rigueur
Améliorer la connaissance des
effets environnementaux des
activités humaines
Améliorer la méthode
Interactions
les données
les indicateurs
La cohérence des résultats
Les résultats de la recherche
doivent contribuer à faire
évoluer les normes à long terme

37. Chaire génie civil écoconstruction
37
Remerciements aux mécènes de la chaire génie civil écoconstruction
Merci pour votre attention
Merci