Analyse de cycle de vie intégrative de filières de production de biomasse à usage industriel par la valorisation de délaissés

Integrative life cycle assessment of industrial biomass supply chains by valorization of waste lands and materials

• Auteur / Autrice : Jérémy Rodrigues
• Direction : Marie-Noëlle Pons, Marie-Odile Simmonot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés et des produits
• Date : Soutenance le 02/12/2016
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : RP2E - Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire réactions et génie des procédés
• Jury : Président / Présidente : Jean-Louis Morel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marie-Noëlle Pons, Marie-Odile Simmonot, Guillaume Junqua, Valérie Laforest, Enrico Benetto
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Guillaume Junqua, Valérie Laforest

Mots clés

Mots clés contrôlés

Déchets -- Gestion intégrée

Biomasse

Économie circulaire

Produits agricoles -- Applications industrielles

Friches industrielles

Analyse du cycle de vie

Mots clés libres

Analyse de cycle de vie

Biomasse non alimentaire

Friches industrielles

Déchets

Durabilité

Économie circulaire

Life cycle assessment

Non-Food biomass

Brownfields

Wastes

Sustainability

Circular economy

Résumé

La gestion des sites et matériaux délaissés (friches, déchets inertes ou organiques) présente de forts impacts sur l’environnement. Leur utilisation en construction de sol (LORVER), pour cultiver de la biomasse non alimentaire (fibres, énergie), peut en réduire le volume et accroître le recours à des ressources renouvelables sans concurrence avec l’agriculture alimentaire ou la protection de la biodiversité. Cette thèse évalue la durabilité de telles filières grâce à l’Analyse de Cycle de Vie. Elle propose des indicateurs complémentaires de ceux couramment utilisés, notamment pour mieux prendre en compte les spécificités des sites délaissés. Elle préconise de prioriser les impacts à l’aune des frontières planétaires (i.e. le niveau d’impact maximal admissible pour ne pas compromettre les écosystèmes), des impacts moyens sur la zone géographique d’implantation des filières étudiées et de leur création de valeur. La grande diversité des matériaux et de leurs débouchés alternatifs, les paramètres les plus importants sont identifiés en combinant des outils d’analyse des incertitudes et d’analyse de données. Il est démontré que les capacités du sol construit à stabiliser durablement les polluants et le carbone sont des composantes essentielles de sa durabilité. Pour les autres impacts (services écosystémiques, qualité de l’air, ressources), la pertinence de LORVER décroît lorsque la distance parcourue par les matériaux pour construire le sol augmente, mais plus encore si d’autres usages de ces matériaux peuvent réduire la demande en commodités dont la production est polluante. Ces résultats donnent les conditions de la durabilité d’une filière de type LORVER

Marginal materials and lands (brownfields, byproducts, inert wastes), the management of which causes significant environmental impacts, can be valorized through soil construction in order to grow nonfood biomass (e.g. fiber, energy). This may reduce their volume and increase use of renewable resources without direct or indirect competition with food crops or biodiversity. This thesis assesses the sustainability of such supply chains with Life Cycle Assessment (LCA), considered one of the most pertinent existing methods. This thesis introduces indicators complementary to current use, in order to improve LCA’s exhaustivity and its taking into account of marginal lands’ specificities. It prioritizes impacts with respect to planetary boundaries (i.e. maximum impacts levels acceptable to avoid ecosystem disruption), average impacts in studied geographic context and added value of the supply chains. Most of these suggestions are applied to the study of a soil construction process using inert and organic wastes (LORVER). The high diversity of materials and alternative management strategies and the most certain tradeoffs and critical parameters are assessed combining uncertainty and multidimensional analysis tools. Constructed soil’s ability to stabilize carbon and pollutants is demonstrated to be its major condition for sustainability. For other impacts (ecosystem services, air quality, resources), LORVER is even less pertinent when the need for material transportation increases, and more importantly if those materials could have otherwise been used to replace commodities polluting to produce. These results highlight when LORVER can be seen as sustainable