Soutenance mémoire
Les bilans d’émission de gaz à effet de serre constituent une part importante dans les processus d’évaluation environnementale, notamment les analyses du cycle de vie (ACV). Et ce d’autant plus qu’un engagement national de réduction d’un facteur 4 des émissions de gaz à effet de serre (GES) a été pris lors du Grenelle de l’Environnement. Résultats de méticuleux inventaires et d’indispensables approximations, ces bilans ne prennent généralement pas en compte explicitement l’aspect temporel lié aux émissions et leurs effets sur le climat. Ces approximations sur la dynamique d’émission et d’impact sur le réchauffement de la planète peuvent amener à un résultat biaisé ou trompeur. L’objectif de cette étude est d’évaluer l’importance de la dynamique temporelle dans les bilans GES, dans le cas du traitement des déchets. La question sous-jacente de la prise en compte ou non du carbone biogénique dans les bilans sera aussi abordée. Le secteur des déchets, où des phénomènes de séquestration et de relargage progressif du carbone interviennent, est en effet particulièrement concerné par ces questions de dynamique temporelle des émissions. Cette étude s’appuiera donc sur le bilan comparé des émissions GES de trois modes de traitement des déchets : le stockage des déchets, l’incinération et le compostage.
Dans les filières de traitement des déchets, les émissions de gaz à effet de serre font suite à des réactions chimiques ou biologiques menant à une décomposition de la matière organique. Ces réactions ne sont pas toujours instantanées et sont caractérisées par une cinétique qui leur est propre, ce qui engendre un étalement dans le temps des émissions. En particulier, les réactions biologiques se déroulant sous l’action de bactéries dans des conditions particulières peuvent être très lente : de l’ordre de la journée, de l’année voire même du siècle.
La lenteur de certains de ces processus induit la notion de séquestration : c’est le fait de piéger durablement du carbone hors de l’atmosphère. Le carbone sous forme gazeuse dans l’atmosphère (principalement du dioxyde de carbone CO2) ayant un effet de serre, ce phénomène contribue à l’atténuation du réchauffement climatique. Dans le traitement des déchets (hors déchets dangereux), les principaux gaz produits ayant un effet sur le climat sont le méthane et le dioxyde de carbone* . C’est donc l’influence de leurs émissions sur le bilan GES qui sera étudiée ici. Pour le CO2, en général, on distingue deux parties dans le cycle du carbone : un cycle court et un cycle long. Ce dernier implique des phénomènes de fossilisation qui sont un moyen de stocker du carbone (séquestration). Le cycle court quant à lui est dû à la fixation du carbone dans les plantes lors de la photosynthèse (ce qui est à nouveau de la séquestration).
En accord avec le protocole de Kyoto et les directives du GIEC [2], les effets des gaz sur le climat sont estimés de façon cumulée à un horizon temporel de 100 ans. L’effet sur le climat est exprimé par le concept du potentiel de réchauffement global (PRG) qui sera vu dans la partie suivante.
Une convention largement répandue dans la comptabilisation des émissions de CO2 consiste à distinguer le carbone biogénique du carbone fossile. Le terme carbone biogénique désigne tout le carbone issu de la biomasse (bois, plantes, etc.), par opposition au carbone fossile (plastiques). Ce carbone biogénique est en fait le fruit des mécanismes de photosynthèse des végétaux et est donc considéré comme appartenant au cycle court du carbone. C’est-à-dire, quand on émet du CO2, on considère qu’il est issu d’une séquestration récente par la plante et qu’il sera très rapidement absorbé à nouveau par des végétaux qui viendront remplacer ceux utilisés. Ainsi, son bilan vis-à-vis de l’effet de serre est nul : tout gaz émis est tout de suite réabsorbé ou provient de la même quantité de gaz qui vient d’être séquestrée. Ainsi la création d’une planche de bois a enlevé une quantité égale de carbone à l’atmosphère lors de sa création que l’incinération de celle-ci va en produire. Les bilans GES décident donc le plus souvent de l’exclure du bilan final, comme le recommande le GIEC. Au contraire, lorsque que l’on émet du carbone fossile dans l’atmosphère, on le retire d’un cycle long, la quantité de GES dans l’atmosphère est donc augmentée durablement : le bilan n’est pas neutre.
La séquestration du carbone est le pendant des émissions de GES : son impact sur le climat est bénéfique. Il s’agit du fait de retirer à plus ou moins long terme une certaine quantité de carbone gazeux de l’atmosphère (et donc du cycle court). Ces gaz ayant un effet de serre, cette action est bénéfique puisque le forçage radiatif de l’atmosphère est diminué. Il existe plusieurs voies pour piéger du carbone hors de l’atmosphère. Par exemple, l’immobilisation du carbone organique dans une planche de bois. Si l’on adopte la convention de non-comptabilisation du carbone biogénique, il faut donc retirer ce carbone (biogénique) séquestré du bilan GES.
En revanche, dans le secteur des déchets, on considère usuellement comme séquestration le fait « d’enterrer » à long terme (typiquement 100 ans) du carbone organique (provenant des déchets et non du carbone atmosphérique) dans les sols, au lieu de l’émettre sous forme de gaz. En réalité, le carbone gazeux a été vraiment séquestré (retiré de l’atmosphère) lors de la fabrication du produit (ou de sa matière première, par exemple la planche de bois) mais il est comme « séquestré » s’il reste piégé à suffisamment long terme dans les sols (ou dans une installation de stockage). C’est parce que le bilan dans le traitement des déchets ne s’intéresse qu’à la fin de vie du produit et que le carbone entre sous forme de déchet qu’on appelle séquestration le fait de stocker ce déchet organique à long terme dans le sol (on ne retire pas effectivement du carbone de l’atmosphère, mais plutôt indirectement : on « continue » le phénomène de séquestration entamé lors du début du cycle de vie du produit).
A l’inverse, on ne doit pas considérer comme « séquestré » le carbone fossile. En adéquation avec la définition donnée ci-dessus, le carbone fossile ne provient pas de l’atmosphère : si on enterre du plastique, on n’enlève aucune quantité de carbone de l’atmosphère. Par exemple, le carbone d’un cadre de fenêtre en plastique «immobilisé » dans une maison ne sera simplement pas émis et donc non compté dans le bilan GES (il reste fossile, en quelque sorte). En revanche, si de la matière organique (i.e. du carbone biogénique) est piégée et ne se dégrade plus, c’est autant de carbone qui est retiré de l’atmosphère et donc qui sort du cycle court.
Lorsqu’elle est prise en compte dans les bilans GES, la séquestration, calculée à partir d’un bilan de matière du carbone, donne droit à des crédits d’émissions. En fait, elle est comptée comme une émission négative (quantité de carbone négative). Habituellement, on compte comme émission négative, la quantité de carbone biogénique stockée au bout de 100 ans. On lui attribue généralement un PRG de 1 et un facteur stœchiométrique valant 44/12 pour l’avoir en équivalent CO2.
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Table des matières
Introduction
I – Aspects temporels, carbone biogénique et bilan GES
a) Cycle du carbone : émissions gazeuses et séquestration
b) Conventions et hypothèses actuelles
c) Temporalité du PRG : application au méthane
II – Application au traitement des déchets
a) Secteur des déchets et choix des données de base
b) Scénario I : incinération
c) Scénario S : installations de stockage des déchets (ISD)
d) Scénario C : compostage
e) Comparaison des résultats des 3 scénarios
Conclusion
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