Introduction
Tout les systèmes techniques présentent la caractéristique d’agir sur le triptyque Matière, Energie et Information (MEI). A l’heure actuelle le secteur industrielle se pose la question pour améliorer leur impact environnemental au niveau du cout énergétique d’un objet technique de sa création à la destruction de ce dernier.
Pour faire une étude des impacts environnementaux des systèmes techniques, on parle d’éco-conception que nous allons détailler dans la partie suivante.
I. L’éco conception
I. 1. Qu’est ce que l’éco-conception ?
L’éco-conception est un terme mettant en scène la volonté de concevoir des produits respectant les principes du développement durable et environnementaux, en utilisant le moins possible les ressources non renouvelables.
L’éco-conception prend en compte les impacts environnementaux de la conception, au développement du produit tous au long de son cycle de vie.
II. Le cycle de vie
Le cycle de vie d’un produit est l’ensemble des étapes nécessaire de la construction à la destruction ou recyclage de celui ci. On distingue alors les étapes suivantes :
II. 1. L’extraction des matières premières
L’extraction des matières premières est l’ensemble des ressources naturelles dont l’on va avoir besoin pour la fabrication du produit. Cela nécessite d’avoir des carrières d’extraction de matière première.
Par exemple :
Prenons le cas de la fabrication d’une bouteille d’eau gazeuse en plastique, on aura besoin d’extraire du pétrole grâce aux plateformes pétrochimiques.
II. 2. La transformation des matières premières.
La transformation des matières premières est une usine qui transforme la matière première en un matériau qui va permettre d’effectuer la fabrication. Ce matériau peut être un matériau issu du recyclage. Lors de cette étape, il peut y avoir différents type d’émissions sous forme d’eau, air ou sol.
Par exemple :
Le PET est apparu en 1992, le PET a remplacé le PVC à la fin des années 1990, pour les bouteilles d’eau, réduisant d’un tiers le poids des bouteilles (30 g pour une bouteille de 1,5 l en PET, contre 50 g pour une bouteille en PVC de même capacité).
II. 3. La fabrication
La fabrication, est l’organisation et la mise en œuvre des différents procédées de fabrication. Avec le moins d’étapes de production, le moins de déchets, le moins de consommation d’énergie.
Par Exemple :
Reprenons notre bouteille en plastique d’eau gazeuse. Pour sa fabrication nous allons faire appel au procédé de fabrication thermoplastique. Pour lui donner la forme de la bouteille.
II. 4. La distribution / Vente
La distribution / Vente, concerne toute les opérations de vente du produit au consommateur. Avec le moins d’emballage, moins volumineux et moins nombreux. Il faut privilégier les emballages recyclables.
Par exemple :
La bouteille va maintenant être vendue en grande surface au carrefour des Milles. Marque d’eau gazeuse : Badoit, Perrier, Cristalline, Quezac, Vichy…
II. 5. L’utilisation
L’utilisation, est la période pendant la quel le produit est utilisé. Avec le moins possible d’énergie, avoir une source d’énergie plus propre.
Par Exemple :
La bouteille d’eau gazeuse, sert à faire nous réhydrater lorsque l’on fait du sport.
II. 6. La Fin de vie
La Fin de vie, correspond au démontage du produit hors d’usage avec le trie des matériaux recyclable et l’élimination des matériaux non recyclable.
Par exemple :
La bouteille d’eau gazeuse est un composé d’un plastique qui est recyclable.
II. 7. Le Transport
Le Transport, intervient à chaque étape du cycle de vie. Avec les transports les moins polluants et les moins énergivores.
Par exemple :
Le Transport d’une bouteille d’eau gazeuse camion.
L’approche du cycle de vie permet une démarche systématique et évite tout transfert d’impact d’une phase sur l’autre. Cela permet ainsi de faire une analyse du cycle de vie (ACV).
III. Analyse du cycle de vie
III. 1. A Quoi sert le cycle de vie ?
Le cycle de vie est un outil dont les ingénieurs, les designers se servent pour la conception d’un produit ayant le moins d’impact sur l’environnement possible.
III. 2. Qu’est que l’Analyse du cycle de vie ?
L’analyse du cycle de vie est une approche permettant d’évaluer l’impact environnemental d’un produit tous au long de son cycle de vie. L’outil scientifique qui encadre l’ACV est la série 14040 des normes ISO. (Cette norme permet aux différents acteurs de communiquer et se comprendre entre eux)
Une Norme est un document qui définit des exigences, des spécifications, des lignes directrices ou des caractéristiques pour assurer l’emploie de matériaux, produits processus et services.
Une analyse du cycle de vie se décompose en quatre phases distinctes.
III. 3. Quelles sont les phases de l’ACV ?
a) La définition de l’objectif et du champ de l’étude
La phase première des phases de l’ACV est la définition de l’objectif et du champ de l’étude (Frontière du système).
Elle permet de définir notamment l’objectif, le périmètre de l’étude et l’unité fonctionnelle.
L’Unité Fonctionnelle représente la grandeur quantifiant le service rendu par le produit ou le système.
Cette Phase permet aussi définir s’il s’agit d’une étude comparative et les dentinaires de l’étude (s’il s’agit d’un industriel, du grand public ou autre).
Par exemple :
L’étude porte sur la construction du barrage de Saint Michel. L’objectif de cette partie est d’analyser les impacts environnementaux et énergétiques des vannes en acier et des murs en béton.
b) La phase d’inventaire de cycle de vie
La Deuxième phase est la phase d’inventaire de cycle de vie, qui est la plus importante lors de la réalisation d’une ACV. En effet il s’agit de collecter toutes les informations entrantes et sortantes sur le cycle de vie du produit.
Les flux entrant peuvent être les matières premières utilisées, l’énergie consommée…
Les flux sortant peuvent être l’émission dans l’eau, l’air, le sol ou la production de matières recyclées.
Par exemple :
Reprenons l’exemple du barrage du Mont Saint Michel.
Les flux entrants sont l’acier, le béton, l’essence pour le camion et l’électricité.
Les flux sortants sont l’émission d’eau, d’air, de sol et la production de matière recyclable.
c) L’évaluation des impacts
La troisième phase est l’évaluation des impacts est constituer de trois étapes :
- Le choix des impacts, consistent à évaluer l’ensemble des impacts environnementaux choisis pour l’étude.
- La Classification, Chaque impact est associé à un flux répertoriés au cours de la phase de l’inventaire de cycle de vie.
- La Caractérisation, L’évaluation des impacts peut être effectuée grâce à des modèles de caractérisation (Calcul des résultats pour chaque catégorie d’impact).
Par exemple :
Les impacts environnementaux choisis sont l’émission de CO2 et énergétique.
Etude comparative d’émission de CO2 pour l’étape de transport :
Dans le cas d’un transport d’une vanne en acier (de 20 t d’acier) de son lieu de fabrication (Châteauneuf sur Loire) et le Mont Saint Michel, il est proposer deux scenario possible.
Le premier scenario est le transport routier, pour une distance de 360 km.
Le deuxième scenario est un transport par ferroutage soit une distance de 340 km puis en camion sur une distance de 25 km.
Grace au Facteurs d’émission, il est possible quel est le type de transport le plus avantageux au niveau de l’émission de CO2.
Rappel : Equivalent Carbonne = CO2 x 0,2727
Le transport routier impact plus sur l’environnement que le transport par ferroutage au niveau de l’émission de CO2.
Etude de l’étape de fin de vie :
Un des impacts négatifs lors de la fin de vie de ce barrage est la présence de béton dans les murs qui n’est pas recyclable, qui ne juste qu’être concassé.
Les vannes sont réalisées à partir d’acier non recyclé, on sait que la fabrication d’acier primaire nécessite une énergie de 52 MWh/m3 contre 24 MWh/m3 pour de l’acier recyclé. La masse Volumique de l’acier est de 7850 kg/m3. Calcul du gain énergétique du au recyclage d’une vanne en acier de 20 t.
Gain = (62/133)*100 = 47 %
Le gain énergétique 47 %
d) L’interprétation des résultats
Une fois l’évaluation des impactes faite, la quatrième et dernière phase de l’ACV est l’interprétation des résultats.
L’interprétation vise à montrer que les résultats de l’ACV sont en accord ou désaccord avec les objectifs de l’étude.
Il est possible parfois de distinguer l’étape du cycle de vie la plus impactant sur l’environnement.
Cette interprétation peut donner lieu à des recommandations sur l’utilisation du produit ou des pistes sur sa re-conception visant à réduire les impacts environnementaux du produit étudié.
III. 4. Les voies d’amélioration
Grace à la phase d’interprétation des résultats et à la phase d’évaluation des impacts, il est possible de donner des pistes pour des améliorations du produit.
Pour cela il faut identifier les fonctions, les composants, la phase du cycle de vie à optimiser. La rechercher des solutions peut s’appuyer sur des outils de créativité et d’innovation. Ici on s’appui sur la roue de l’éco-conception, qui donne de grandes pistes d’améliorations de produit, de développées dans le tableau ci-dessous.
Les solutions retenus ne sont validés qu’après avoir été comparé entre les impacts environnementaux initiaux et ceux découlant de l’amélioration du produit.
Grace à l’analyse du cycle de vie, il est possible de faire le bilan énergétique complet du cycle de vie qui est aussi appelé l’énergie grise.
