ACV et les autres outils d’analyse environnementale

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La méthode d’ACV

Dans ce sous-chapitre, on présente la définition de l’ACV selon la norme et les intérêts de l’approche du cycle de vie. Ensuite, on compare l’ACV avec d’autres outils de management environnemental pour mieux faire comprendre l’ACV.

Définition et intérêts de l’Analyse de Cycle de Vie (ACV)

L’analyse du cycle de vie est un outil, qui à partir de bilans matière-énergie, évalue les impacts environnementaux potentiels associés à un produit tout au long de sa vie (c’est-à-dire du berceau à la tombe), de l’extraction des matières premières à sa production, son utilisation et à sa destruction.
Si l’ACV a tout d’abord été consacrée à l’étude de produits, son utilisation a depuis été étendue à l’évaluation des procédés ou des services. Aussi, le terme de «système de produit» sera-t-il employé pour désigner l’objet auquel se rapporte l’ACV (produit, procédé ou service).
Les aspects environnementaux sont les éléments d’intervention entre le système étudié et l’environnement, à savoir les entrants et les sortants d’un système, tant d’un point de vue matière qu’énergie. Les grandes catégories d’impacts environnementaux qu’il convient de considérer comportent l’utilisation des ressources, la santé humaine et les conséquences écologiques.
Le cycle de vie comprend l’extraction des matières premières nécessaires à la fabrication du produit, sa fabrication proprement dite, son utilisation, puis son traitement après usage incluant le recyclage et/ou la valorisation et l’enfouissement des déchets ultimes. Le recyclage et/ou la valorisation peuvent avoir lieu au sein du même cycle de vie (boucle fermée) ou au sein d’un autre cycle de vie (boucle ouverte).
Se voulant un système d’explication globale, le principal intérêt de cette approche est qu’elle relie autour d’un système tous les impacts environnementaux des processus élémentaires impliqués. L’ACV se présente donc comme un outil efficace du management environnemental pour une maîtrise et une réduction globale des impacts environnementaux.

ACV et les autres outils d’analyse environnementale

Outre l’ACV, il existe un éventail d’outils pour le management de l’environnement : étude d’impact, étude de risque, étude de déchets, audit environnemental, évaluation de la performance environnementale. Chacun possédant un champ d’application et des caractéristiques propres. Par exemple, l’étude de déchets se limite à un type de substance, l’évaluation environnementale concerne tout type d’entreprise, l’ACV un produit particulier, etc.
Les caractéristiques des différents outils d’évaluation environnementale sont représentées ci- dessous.
Etude d’impact : évaluation de l’ensemble des impacts potentiels sur l’environnement et sur la vie quotidienne des habitants, dans un contexte local donné, qui est entraîné par la construction et la mise en activité d’une installation industrielle, d’une infrastructure sociale, d’un grand immeuble.. Etude de risque : évaluation des risques d’accident associés à l’exploitation d’un site industriel et élaboration d’un plan d’intervention en cas d’accident.
Etude de déchets : description des filières existantes de production, gestion et élimination de déchets au sein d’un site industriel et étude technico-économique des solutions possibles pour l’élimination des déchets.
Audit environnemental (AE) : évaluation de l’efficacité des actions environnementales engagées par une organisation (politique environnementale, programmes et systèmes de gestion des problèmes environnementaux) et élaboration de nouvelles actions.

Méthodologie de l’ACV

. Définition des objectifs et du champ de l’étude
La phase initiale de l’ACV est d’une importance cruciale car elle assure la valeur et la validité du résultat d’une ACV.
La définition des objectifs de l’étude indique la problématique, l’application envisagée et les destinataires de l’étude.
Le champ de l’étude décrit les frontières du système ainsi que les catégories de données à étudier et les hypothèses retenues au cours de l’étude. Les principaux éléments, spécifiés par la norme, sont :
• l’unité fonctionnelle ;
• les frontières initiales du système étudié (règles de coupure, domaine de validité spatio- temporelle) ;
• les catégories de données ;
• les exigences portant sur la qualité des données ;
• les hypothèses ;
• les limites ;
• la revue critique.
Par ailleurs, l’ACV étant itérative, le champ de l’étude peut être modifié suite à l’acquisition d’informations supplémentaires (obstacles à l’étude, nouvelles données disponibles, nouveaux acteurs impliqués).
Les systèmes étudiés sont analysés et comparés sur la base de l’Unité fonctionnelle (UF), cette dernière permettant d’assurer la validité de la comparaison de systèmes différents. Une UF appropriée, conformément à l’objectif et au champ de l’étude, est construite à partir de l’évaluation des fonctions remplies par le(s) système
Analyse de l’inventaire
L’inventaire est un bilan matière-énergie du système de produit sur tout son cycle de vie tel qu’il a été défini lors de la définition du champ de l’étude. Après la définition des objectifs et du champ de l’étude, l’analyse de l’inventaire du cycle de vie porte sur les modes de calcul et de collecte des données.
Evaluation des impacts
Dans le domaine de l’ACV, la phase d’évaluation des impacts consiste à évaluer les résultats de l’inventaire en terme de conséquences sur l’environnement. Elle consiste donc à associer aux résultats de l’inventaire des impacts environnementaux spécifiques et elle intègre également l’étude des mécanismes de ces impacts.

Objectifs de l’étude

L’objectif prévu de cet inventaire est de caractériser la consommation de ressource et les aspects environnementaux significatifs liés à la production de cuiseur solaire parabolique.
Le but de l’étude se décline aux objectifs suivants :
• compiler un inventaire de cycle de vie des poids environnementaux associés à la production, à l’utilisation et à la mise en décharge du cuiseur solaire parabolique, du foyer à charbon et du foyer à trois pierre et,
• employer les données de l’inventaire de cycle de vie pour comparer les impacts potentiels sur l’environnement provenant de ce cuiseur solaire et les autres modes de cuissons cités ci-dessus.

Champ de l’étude

Le champ de l’étude se focalise sur les points suivants :
• les fonctions des systèmes de produit ;
• l’Unité fonctionnelle ;
• les systèmes de produit à étudier ;
• les frontières de système de produit et ;
• conditions de qualité initiales de données.

Unité fonctionnelle et options comparées

L’Unité fonctionnelle appropriée aux buts de cette étude est définie comme «l’usage de cuiseur solaire pour cuire un repas ».

Frontières du système

Les frontières du système définissent les étapes de cycle de vie et les processus d’Unité à étudier et les produits émis dans l’environnement (par exemple: anhydride carbonique, méthane etc.) et les entrées ou ressources (par exemple: réserve de charbon, minerai de fer etc.) à inclure dans l’évaluation.
Les frontières du système doivent être définies d’une manière que les entrées et les sorties du système soient des flux élémentaires.
Le but de l’étude est d’inclure tous les processus significatifs, matériel en retraçant les flux de matière et d’énergie au point où la matière et l’énergie sont extraites ou émises dans l’environnement naturel.

Description des 3 scenarii

Dans cette section, les scénarii sont décrits en termes de critères. Ceci se fait en donnant une vue d’ensemble des processus impliqués dans le cycle de vie en décrivant les différents profils de cuisson. En cas de besoin, on explique comment les frontières de système sont Le repas moyen appliqué. D’abord, il est important de décrire le repas moyen par tête d’un ménage moyen de 4 à 5 personnes [22.]. Le repas contient 0.162 kg de riz, 0.08 kg de mais et 0.15 kg de manioc, 0.02 kg de légumes, 0.047 kg de viandes et poissons, et 0.021 kg de lait et d’oeufs.
Cuisson au feu de bois
Le bois de chauffe est l’un des combustibles ligneux traditionnels pour cuire à Toliara. Il est collecté dans la forêt et est coupé en petits morceaux et sécher au soleil si nécessaire. Pour préparer le repas, un foyer à trois pierres sert de support pour les marmites Le dispositif est totalement fabriqué à partir de matériaux disponibles localement.
La production ne nécessite donc aucune énergie primaire en termes de préparation, transport et production de matériau de base. Comme l’étape de rebut se caractérise par l’éclatement de la pierre, l’utilisation d’énergie primaire et l’émission de CO2 provient en conséquence seulement de l’étape d’utilisation.

Allocation pour les Biens d’équipement

Tout l’équipement nécessaire pour tout processus impliqué dans le cycle de vie des cuiseurs solaires paraboliques est désigné sous le nom de biens d’équipement. Exemples de biens d’équipement :
• bâtiments d’usine ;
• l’équipement de processus, par exemple chaudières, ventilateurs, pompes, etc. et;
• véhicules.

Allocation pour la main d’œuvre

Lors d’une ACV, il n’est pas pratique d’inclure une évaluation du travail humain, du aux difficultés d’attribution, de délimitation de frontières, de collecte de données.
Pour l’ACV de produit où les produits et les procédés de production sont semblables, il est raisonnable de supposer que le travail est le même pour chaque système de produit. Ainsi, il est préférable de négliger le travail humain dans la présente étude. Ceci doit être examiné comme systèmes de produit divergent. Nous avons exclu le travail d’humain dans la mesure où il est en dehors de la portée et des ressources de cette étude.

Exigence relative des données

En plus de la collecte des données décrivant l’utilisation et la fabrication de cuiseur solaire à évaluer, ce qui suit a été identifié en tant que principaux éléments pour lesquels l’inventaire a été requis
• production d’électricité ;
• production d’aluminium ;
• production d’acier ;
• gestion des déchets et ;
• d’autres entrées de matières du système.

Exigence relative de la qualité de données

Les données ont été collectées principalement à partir des sources suivantes :
• entrevues avec des experts concernant les étapes principales de cycle de vie ;
• bases de données validées par inventaire de cycle de vie et ;
• publication décrivant les entrées et sorties lors des étapes de cycle de vie.

Couverture temporelle et géographique

En raison des limitations inhérentes de l’ACV quant à la disponibilité et à la qualité de données, les résultats montrent les flux d’énergie et de la matière comme des impacts potentiels sur l’environnement de la situation lorsque l’étude a été réalisée.
Étant donné qu’un certain nombre de processus couverts dans les limites de système sont très particuliers à Madagascar, par exemple, le traitement de déchets solides municipaux, et les distances de transport, l’étude globale est seulement valide pour Madagascar.

Analyse d’inventaire

L’analyse d’inventaire implique des procédures de collecte et de calcul de données pour mesurer les entrées et sorties appropriées d’un système de produit.
Dans l’analyse d’inventaire de cycle de vie (ICV), les données environnementales ont été rassemblées pour chacune des phases incluses dans les frontières du système. La majeure partie des données utilisées ne sont pas des données primaires ; donc elles n’ont été ni collectées sur le champ, directement des producteurs, ni vérifiées en commun avec les responsables dans les chaînes de processus.

Utilisation d’énergie primaire et émissions de CO2 pour le charbon

Dans l’hypothèse où une valeur de 2,51 kg de charbon de bois par repas est prise [21], ceci implique que l’énergie consommée à chaque repas vaut 32. 5 MJ [15]. La différence avec le bois de chauffe vient principalement du pouvoir calorifique élevé (ou la forte efficience du foyer à charbon) du charbon par rapport au bois de chauffe
Pour le processus de production du foyer à charbon, l’énergie utilisée peut être négligée car la fabrication opérée manuellement se réduit au pliage et à la perforation des rebuts de fut, de carrosserie. La production de ses pièces principales, dont l’acier, exige 35 MJ/kg, soit 0,015 MJ/ repas, avec une hypothèse que le foyer est utilisé pendant un an avec 3 repas par jour mais comme la masse du foyer est seulement de 0.5 kg, l’énergie utilisée due à la production de l’acier prend seulement une petite part de l’énergie totale utilisée (MJ/repas)
Le charbon est produit approximativement entre 40 à 70 km de la ville. En supposant que tous les camions doivent retourner vide signifie que la distance aller et retour, est imputée au transport du charbon. En appliquant une valeur de 4.6 MJ/t/km [15] pour la consommation de carburant, une réduction de 50% pour l’énergie dépensée pour un camion vide donne une consommation d’énergie de 0.345 MJ/repas.

Utilisation d’énergie primaire et émissions de CO2 pour le cuiseur solaire

D’après les études de Lindeboom et Goverde [23], le réflecteur consomme énormément d’énergie parmi les différents matériaux constitutifs du cuiseur solaire. En se référant au BEB de l’aluminium, le besoin énergétique du réflecteur vaut 609.3 MJ/cuiseur. Pour un réflecteur d’une durée de vie de dix ans, le cuiseur contribue à une cuisson de pas moins de 10 * 365.25 * 2 repas par jour soit 14610 repas pendant sa durée de vie. Par conséquent, quand le besoin en énergie des plats de réflecteur est exprimé par repas, on obtient seulement une valeur de 0.041 MJ/repas. La production des pièces de fer du cuiseur explique 0.031 MJ/repas, alors que la contribution de la production de peinture est encore plus petite. La somme de ces deux valeurs explique la valeur 0.072 MJ/repas de l’étape de préfabrication du tableau 8.
Il faut distinguer deux types de transport : le premier est lié à la production de matériaux pour construire le cuiseur. Le deuxième est lié au transport proprement dit des matériaux qui vont être assemblés à Antananarivo. Pour le premier transport, les valeurs utilisées sont issues des travaux de Lindeboom et Goverde [23]. Il en est de même pour l’énergie dépensée pour la production du cuiseur et les émissions correspondantes. Le transport du réflecteur de l’Allemagne (0.033 MJ/repas) est largement responsable de la valeur pour le « transport » proprement dit illustré dans le tableau 9. Pour avoir l’énergie dépensée en MJ/t, il faut multiplier la distance parcourue, du tableau 3, par la valeur du fret d’un constituant du cuiseur, du tableau 2 selon le mode de transport utilisé, puis par le poids de ce matériau . Enfin, pour avoir une valeur exprimée en MJ/repas, il faut diviser la valeur obtenue par 14610. Les détails du calcul sont présentés en annexe 6. En supposant que le cuiseur solaire peut cuire 55 % du repas ce qui implique un «back-up» ou un taux de remplacement de 45 %, c’est-à-dire, en se referant aux données relatives au charbon de bois (§ 1- 6 -2) on a 32.5 MJ/repas * 0.45 soit 36,88MJ/repas. L’usage d’énergie restant est alloué à la réparation, et particulièrement la peinture, dans cette phase.
En raison des grandes incertitudes concernant le stade de mise en décharge, aucune valeur d’énergie n’a été incluse dans cette étape.

Scénario de bois de chauffe

Il n’y a aucun coût initial alloué au foyer de bois de chauffe. Les coûts par repas se réduisent ainsi totalement à l’utilisation du bois de feu. Le prix actuel sur le marché local est de 300 Ar /kg et l’utilisation moyenne du bois de feu par repas (2.25 kilogrammes) il peut estimer que les coûts du combustible par repas pour ce scénario sont 675Ar. Le changement d’une partie des paramètres au cour du temps doit être pris en considération. Les coûts de bois de chauffe sont supposés à augmenter avec l’inflation (6.4 % à Madagascar). Avec un taux d’intérêt de 12%, les coûts d’approvisionnement de bois de chauffe sur 10 ans peut être estimé à 1871,82 Ar par repas.

Scénario de Charbon de bois

L’approvisionnement en charbon de bois implique à la fois aussi bien un coût initial que des coûts récurrents. Au début, chaque ménage utilise un foyer de charbon de bois, et après ce foyer doit être remplacé par un foyer qneuf tous les deux ans.
Pour le premier achat le prix actuel est supposé à 3000 Ar, pour les prochains achats, les taux d’actualisation et d’inflation doivent encore être pris en considération. À t=2; la troisième année, quand ce deuxième achat doit être fait, le prix doit avoir probablement atteint 8023.50 Ar, avec un taux d’actualisation de 12% et un taux d’inflation de 6.4%.
Comme tous les autres prix, par hypothèse, le prix de charbon de bois augmente selon l’inflation. Les coûts actuels de combustible pour un repas peuvent être calculés en multipliant ce prix (211 Ar/kg) à la quantité de combustible requise (2.51 kg), donnant une valeur de 529,61 Ar par repas.

Scénario du cuiseur solaire parabolique

Pour le scénario de cuiseur solaire les coûts peuvent être divisés en trois composants : un investissement initial sur le cuiseur solaire, des investissements multiples pour des foyers de charbon de bois et des coûts de substitution au charbon. Ce scénario exige le plus grand investissement initial comparé aux autres solutions car le cuiseur solaire doit être achetés.
Le cuiseur solaire et le foyer à trois pierres peuvent durer pour toute la période de dix ans, mais le foyer de charbon de bois doit être remplacé plusieurs fois. Étant donné qu’il est moins fréquemment (avec un facteur-2) utilisé dans ce scénario, il a été supposé que le foyer durera deux fois plus longtemps que dans le scénario de charbon de bois. Ainsi, à t=4 et à t=8 de nouveaux foyers de charbon de bois doivent être achetés, pour 10727.53 Ar et 19485,02 Ar respectivement. Sans compter que les coûts de production et de transport du cuiseur solaire, cette valeur de 200000 Ar n’inclue pas les coûts nécessaires à la mise en oeuvre de la promotion des cuiseurs solaires.
Dans la situation actuelle, les propriétaires de cuiseurs sont responsables de l’entretien approprié du cuiseur, à travers les coûts de réparation et peinture.
Un cuiseur solaire n’exige aucun combustible, et en tant que tels, ainsi aucun coût de combustible n’a été pris en compte. Cependant, lorsque le recours au charbon de bois est nécessaire, les coûts de combustible surgissent. Ces coûts sont désignés sous le nom des coûts de substitution. Avec un taux annuel constant de 45% [23], et les coûts de charbon de bois comme calculés ci-dessus.

Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE I : EVALUATION ENVIRONNEMENTALE PAR L’ACV
1 – 1 La méthode d’ACV
1 – 1 – 1 Définition et intérêts de l’Analyse de Cycle de Vie (ACV)
1 – 1 – 2 ACV et les autres outils d’analyse environnementale
1 – 1 – 3 Méthodologie de l’ACV
1 – 2 Objectifs de l’étude
1 – 3 Champ de l’étude
1 – 3 – 1 Unité fonctionnelle et options comparées
1 – 3 – 2 Frontières du système
1 – 3 – 3 Description des 3 scenarii
1 – 3 – 4 Allocation pour les Biens d’équipement
1 – 3 – 5 Allocation pour la main d’œuvre
1 – 3 – 6 Exigence relative des données
1 – 3 – 7 Exigence relative de la qualité de données
1 – 3 – 8 Couverture temporelle et géographique
1 – 4 Analyse d’inventaire
1 – 5 Données
1 – 5 – 1 Données pour l’analyse de l’utilisation d’énergie primaire
1 – 5 – 2 Émission de CO2
1 – 5 – 3 Coûts
1 – 6 Analyse
1 – 6 – 1 Utilisation d’énergie primaire et émissions de CO2 pour le bois de chauffe
1 – 6 – 2 Utilisation d’énergie primaire et émissions de CO2 pour le charbon
1 – 6 – 3 Utilisation d’énergie primaire et émissions de CO2 pour le cuiseur solaire
1 – 6 – 4 Scénario de bois de chauffe
1 – 6 – 5 Scénario de Charbon de bois
1 – 6 – 6 Scénario du cuiseur solaire parabolique
CHAPITRE 2 : ETUDE D’IMPACTS ENVIRONEMENTAUX
2 – 1 Contexte et localisation du secteur d’étude
2 – 2 Milieu physique
2 – 2 – 1 Climat
2 – 2 – 2 Sols et végétations
2 – 3 Milieu humain
2 – 4 Méthode d’identification et d’évaluation des impacts
2 – 5 Aspects économiques
2 – 5 – 1 La réduction de la pauvreté
2 – 5 – 2 Dépenses supplémentaires pour l’acquisition de cuiseur
2 – 5 – 3 Création d’emploi par la production des cuiseurs solaires
i2 – 5 – 4 Séquestration additionnelle de carbone
2 – 5 – 5 Gain financier
2 – 5 – 6 Perte de source d’énergie
2 – 6 Aspects sociaux
2 – 6 – 1 Modification des méthodes de cuisine
2 – 6 – 2 Dommages aux yeux ou risque de cécité
2 – 6 – 3 Gain de temps
2 – 6 – 4 Diminution des risques et dangers des fumées
2 – 7 Aspects environnementaux
2 – 7 – 1 Diminution de la déforestation
2 – 7 – 2 Réduction d’émission des polluants
2 – 8 Impact résiduel
CONCLUSION
LISTE DES REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES

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