Inventaire

Plan

 

1- L'unité fonctionnelle choisie pour cette étude

2- La collecte des données

3- Des données de qualité

4- Notre modèle informatique

5- Bibliographie

 

L’inventaire est la phase d’ACV impliquant la compilation et la quantification des entrants et des sortants pour un système de produits au cours de son cycle de vie.

 

1- L'unité fonctionnelle choisie pour cette étude

Nous comparons les différents films sur la base d’un service rendu identique, correspondant aux étapes qui permettent d’emballer un certain volume de marchandise.

L’unité fonctionnelle que nous avons retenue est « Produire, collecter et traiter 1 000 m2 de film ».

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2- La collecte des données

L’objectif de l’inventaire est de rechercher les données d’extraction et d’émission liées aux intrants. Nous avons quantifié les impacts de la consommation électrique, de l'utilisation des matières premières, du transport, etc. en fonction des ressources utilisées (en MJ) et en émissions de CO2, CO, CH4, N2O, NOx et SO2 (en kg).

2.1-Données relatives à la production: calcul des données électriques

  • Cycle de vie considéré

Afin de déterminer les ressources utilisées et les émissions dégagées par la consommation d’un kWh d’électricité, nous avons pris en compte tous les processus unitaires entre l’extraction des ressources et la production d’électricité. L’inventaire de toutes ces étapes comprend également l’énergie et le matériel nécessaires, la production de déchets, la fabrication des infrastructures et le rejet de polluants dans l’air. Le transport comprend quant à lui l’énergie et les matériaux nécessaires ainsi que les déchets générés. Par exemple, le transport longue distance du gaz naturel comprend la construction des pipelines (la création des fossés, la production d’acier et de fer nécessaire, la création des conduites en polyéthylène et béton, le sable et le ciment nécessaires aux conduites …) et leur utilisation (l’énergie nécessaire aux stations de compression et les fuites). Enfin les contrôles des pipelines par voitures, hélicoptères et avions sont également pris en compte. Les données utilisées reflètent les conditions dans les années 2000.

Cycle de vie considéré pour la production d’électricitéCycle de vie considéré pour la production d’électricité

  • Les modèles électriques utilisés

Les consommations électriques liées à la fabrication des différents films sont basées sur les moyennes électriques des différentes aires géographiques de production. Ainsi différents modèles sont été calculés selon la production électrique française (production de xylane), la production électrique européenne (production de PE), et la production électrique des USA (production de PLA).

Sources d’énergie prises en comptes dans le calcul de l'électricitéSources d’énergie prises en comptes dans le calcul de l'électricité. Sources: [1], [2], [3]

(1) Fioul lourd, fioul domestique et coke de pétrole
(2) Eolien, Photovoltaique, déchets….

 

2.2- Données relatives aux transports

 

2.2.1- Pour le transport des granules et résines de PE, PLA et Xylane

Comme nous l'avons défini dans les frontières de l'étude, les granules et résines des divers matériaux considérés ne sont pas produits aux mêmes endroits. Ainsi, nous avons considéré les transports suivants:

  • Pour le PLA, produit aux Etats-Unis (Nébraska):

Nous avons pris en compte une distance de 2000 km en train depuis le Nebraska jusqu'à la côte (consommation de diesel) suivi de 6000 km en bateau jusqu'en Europe (consommation de "heavy fuel oil") et de 300 km en camion de 40 tonnes depuis la côte Européenne jusqu'au lieu de mise en oeuvre du film (consommation de diesel). Ces choix sont calqués sur ceux faits dans le rapport d'Eco-emballages intitulé "Analyse du Cycle de vie d'Emballages en plastique de différentes origines" [4], et les modalités de consommation des carburants sont issues de la base de donnée Ecoinvent.

  • Pour le PE, produit à une échelle Européenne:

Comme l'échelle de production du Polyéthylène est celle de l'Europe, nous avons retenu une distance de 500 km parcourue en camion de 40 tonnes. Cette distance est choisie en fonction des "distances moyennes observées pour le transport de marchandises en Europe" des statistiques européennes Eurostat [5].

  • Pour le PLA, produit à l'échelle régionale:

Cette production à une échelle régionnale nous permis d'évaluer la distance moyenne parcourue à 200 km en camion de 40 tonnes.

 

 2.2.2- Pour le transport des emballages du lieu ou il est produit jusqu'au lieu de distribution 

La encore, le site Eurostat [5] nous a permis d'évaluer les distances pour le transport de marchandises. Nous avons choisi:

  • 110 km en camion de 40 tonnes pour le transport du lieu de fabrication de l'emballage au lieu de conditionnement et de distribution.
  • 50 km en camion de 40 tonnes pour la collecte des emballages.

 

2.3- Données relatives à la fin de vie

Les films étant encore collectés sélectivement, nous avons utilisé le scénario de traitement moyen des déchets ménagers en France. Les filières de traitement considérées sont l’incinération avec valorisation énergétique, l’enfouissement en Centre de Stockage de Déchets Ultimes (CSDU) et la valorisation de la matière (recyclage et/ou compostage).

La fin de vieLa fin de vie

Les données relatives aux filières de fin de vie pour les différents plastiques sont issues de l’étude ADEME: « Résultats de l’inventaire des installations de traitement des déchets ménagers et assimilés» [6] et de l’étude Eco-Emballages « Bilan environnemental des filières de traitement de plastiques de différentes origines » [7].

Les modèles utilisés lors de ces études ont été extraits du logiciel Wisard 4.0.

 

2.3.1- L'incinération et la valorisation énergétique

Le schéma du procédé correspond à une usine d’incinération d’ordures ménagères moderne, représentant le mode de valorisation énergétique moyen en France : valorisation électrique de 15%, une valorisation thermique de 15% et la cogénération de 70% [6]. Outre les opérations liées au fonctionnement du site, les opérations prises en compte concernent la construction et la démolition du site d’incinération, les consommations électriques et énergétiques, le traitement des fumées et le traitement des effluents de lavage des fumées.

Arbre des procédé de la filière "incinération"Arbres des procédés de la filière "incinération" [7]

 

2.3.2- L'enfouissement en centre de stockage des déchets ultimes (CSDU)

Les opérations prises en compte sont la construction et la couverture du site, les opérations d’enfouissement, la lixiviation due au passage d’eau sur les ordures ménagères, la décomposition des ordures fermentescibles avec la production de biogaz, le traitement des lixiviats  en station d’épuration, la combustion du biogaz capté, les émissions diffuses de biogaz et de lixiviats non captées. Au contraire, certaines opérations annexes n’ont pas été prises en compte lors de l’inventaire, comme le transport des matières premières vers le site, le traitement des lixiviats par voies physiques (osmose inverse, ultrafiltration) et voie thermique (incinération) ainsi que le devenir des boues de station d’épuration. 

Arbre des procédés de la filière "mise en CSDU"Arbre des procédés de la filière "mise en CSDU"[7]

2.3.3- Le compostage

Le procédé pris en compte regroupe les opérations unitaires de la construction du site de compostage, la lixiviation due au passage de l’eau sur le compost lors de sa maturation, la décomposition des ordures en gaz carbonique, vapeur d’eau et autres gaz lors de la fermentation, les consommations électriques dues au fonctionnement du site et les consommations de carburant dues au transport et à l’épandage  du compost ainsi que les économies d’engrais chimiques engendrées. A l’inverse, la lixiviation du compost et des engrais après épandage et le rôle du compost et l’apport en engrais magnésien sont exclus du système.
Arbre des procédés de la filière "compostage"Arbre des procédés de la filière "compostage"[7]

 

2.3.4- Le recyclage

Les opérations inclues dans le système sont le déchargement des balles de PE, le transport des déchets jusqu’à la décharge et les émissions atmosphériques associées, la consommation d’eau, la production d’électricité, la production de gaz naturel et les émissions atmosphériques associées à sa combustion, la production d’acide sulfurique, de soude, de sel adoucisseur et de sulfate d’aluminium utilisés, les rejets dans l’eau ainsi que l’enfouissement en CSDU des déchets du procédé de régénération.

Arbre des procédés de la filière "recyclage"Arbre des procédés de la filière "recyclage"[7]

 

2.3.5- La prise en compte des impacts environnementaux "évités"

Lorsqu’un procédé d’élimination de produits génère un flux bénéfique, tel que la génération d’électricité issue d’une usine d’incinération de déchets, il évite également la production d’impacts supplémentaires, par exemple liés à la production d’électricité à partir de ressources fossiles. Les impacts évités sont donc équivalents aux impacts qui auraient été générés s’il n’y avait pas eu de flux bénéfique. La quantification de ces impacts évités a été prise en compte dans le bilan total de l’installation, pour cela ils ont été soustraits aux impacts provoqués par d’autres processus.
Les données utilisées pour la quantification des impacts évités par la production d’électricité, lors de l’incinération par exemple, sont basées sur le modèle électrique français en 2007 (Cf. Tableau source d’énergie électrique)

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3- Des données de qualité

L’objectif d’un inventaire ACV est d’identifier et de quantifier la totalité des entrants et sortants associés à chacun des processus élémentaires, dans les frontières du système spécifié. Ainsi l’appréciation de la qualité des données, ou l’évaluation du niveau de confiance à accorder aux données, est nécessaire pour garantir une bonne compréhension des résultats et pour interpréter correctement les résultats obtenus dans un contexte précis. L’appréciation de la qualité des données est donc un enjeu important pour la crédibilité de l’étude [8].

Tableau : Matrice de qualification selon Weidema [source id]Tableau : Matrice de qualification selon Weidema [8]

Nous avons mesuré la qualité de nos données grâce la méthode de Weidema. Nous avons indiqué le niveau de qualité des données pour chaque matériau et pour chacun des critères. Le score correspond à la moyenne du niveau de qualité des 6 indicateurs, pour chacun des matériaux ; sachant que:

  • 1 signifie que les données sont de qualité et représentatives
  • 5 signifie que les données sont de faible qualité et faiblement représentatives.

Qualification des données de l’étudeQualification des données de l’étude

La moyenne obtenue est de 1,3 pour le PE et le Xylane et 1,7 pour le PLA. Nous pouvons donc considérer que nos valeurs sont représentatives et de qualité.

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4- Notre modèle informatique

Pour réaliser une ACV, les données à manipuler sont nombreuses. Le plus souvent, les pratiquants utilisent donc des logiciels spécifiques couplés aux bases de données. Il existe une multitude de logiciels permettant de réaliser une ACV ; certains très spécifiques et propres à un domaine, d’autres plus généralistes. Toutefois, la plupart du temps, ceux-ci sont payants et ne permettent pas toujours de comprendre aisément les opérations effectuées par le logiciel pour parvenir aux résultats. Pour notre part, nous avons donc travaillé à l’aide d’un tableur Excel que nous avons confectionné et qui nous à permis d’atteindre les résultats présentés dans ce site Internet.

4.1- Les données d'inventaire

 

4.1.1- L'inventaire de production, le point de départ de l'ACV

Dans un premier temps, nous avons construit un tableau présentant les données d’inventaires. Chaque ligne de ce tableau reprend donc les étapes dégagées lors de la construction de l’arbre des procédés (fabrication des granules, fabrication des films, transport, fin de vie). Pour chaque filière de production, les masses des différents matériaux nécessaires à la fabrication d’une unité fonctionnelle sont données, il en est de même avec toutes les données récoltées lors de l’inventaire. Dans ce tableau, toutes les valeurs données sont celles relatives à une unité fonctionnelle (1000 m² de film d’épaisseur 50 µm). Par exemple, l’intersection de la ligne « eau » de la partie fabrication des granules avec la colonne « PLA » représente les quantités d’eau nécessaires à la fabrication d’une unité fonctionnelle faite en PLA.

4.1.2- Facteurs d’émissions et d’extractions

Dans un second tableau, nous avons réuni toutes les valeurs d’émission et d’extraction dont nous avons besoin. Ce tableau représente donc, pour une filière donnée, tous les facteurs d’émission et d’extraction dans les différents milieux (pour nous, uniquement l’air) par unité d’intrant de l’inventaire de production décrit plus haut (matériau, électricité, charbon, fuel, etc.). Ci dessous, le tableau relatif aux données du PE.

Pour remplir ce tableau nous nous sommes servi de la base de données Ecoinvent qui recense les données d’émission et d’extraction pour divers procédés de fabrication de matières plastiques, et de publications que nous nous sommes procuré. Certaines étant confidentielles, nous avons fait le choix de vous présenter les tableaux vides.

4.2- Inventaire des émissions et extractions

Le tableau d’inventaire des extractions et émissions présente les quantités de substances émises et extraites pour les trois filières de production de film d’emballage. Ce tableau est le résultat d’un produit matriciel de l’inventaire de production et de la matrice d’émission extraction (soit les deux tableaux présentés précédemment).

Par exemple, pour le calcul des émissions totales de CO2 dans le cas de la filière PE :

(a kg de PE/UF*A kgCO2/kg de PE) + (b kWh/UF*B kgCO2/kWh) + (c kg de pétrole/UF*C kgCO2/kg de pétrole) + (d kg de charbon/UF*D kgCO2/kg de charbon) + (e m3 de gaz naturel*E kgCO2/m3 de gaz naturel) + (f L d’eau/UF*F fg de CO2/L d’eau) + (g kg incinérés par UF*G kg de CO2/kg incinérés) + (h kg enfouis par UF*H kg de CO2/kg enfouis) + (i kg recyclés*I kg de CO2/kg recyclés) + (j L de diesel/UF*J kg de CO2/L de diesel) + (k L de heavy fuel/UF*K kg de CO2/L de heavy fuel) = Emission totale de CO2 dans l’air pour la production d’une UF de PE.

En plus de calculer les émissions sur la totalité du procédé, et afin de pouvoir comparer les différents postes de la filière, ces résultats ont aussi été calculés séparément : production des granules, transport, fin de vie. On obtient donc un tableau de résultats présentant pour les quatre catégories les émissions de chacun des gaz qui nous permettront par la suite d’évaluer les impacts environnementaux de nos procédés.

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5- Bibliographie

[1] Ministère de l'Ecologie, de l'Energie, du Développement durable et de l'Aménagement du territoire. Octobre 2008. Energie et matières premières: production-distribution de l'énergie électrique en France et dans les régions en 2005 et 2006.

[2] Life Cycle Inventories of Energy. Systems: Result for Current Systems in Switzerland and other UCTE Countries. Data v1.2 (2004)

[3] Energy Information Administration: official energy statistics from the US government. [en ligne] www.eia.doe.gov/cneaf/electricity/epa/epat1p1.html. Dernière consultation le 10/03/2009.

[4] Labouze E. Avril 2007. Eco-Emballages: Analyse de Cycle de Vie d'emballages en plastiques de différentes origines - Rapport final.

[5] Eurostat. [En ligne] http://epp.eurostat.ec.europa.eu/portal/page?_pageid=0,1136228,0_4557294.... Dernière consultation le 01/03/2009.

[6] Agence De l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie. 2002. Bilan général: Résultats de l'inventaire des installations de traitement des déchets ménagers et assimilés.

[7] Eco-emballages. octobre 2006. Bilan environnemental des filières de traitement de plasitques de différentes origines.

[8] Blanc I., Labouze E. Janvier 1999. Analyse du cycle de vie: Evaluation de la qualité des données. Techniques de l’ingénieur G5750. Traité Génie industriel, rubrique environnement. 

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