AFM dynamique pour une estimation des flux, des stocks et des indicateurs du recyclage de fer dans l’UE-27

Dynamic Material Flow Analysis for Estimation of Iron Flows, Stocks and Recycling Indicators in EU-27

• Auteur / Autrice : Daryna Panasiuk
• Direction : Sébastien Rémy, Bertrand Laratte
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Systèmes SocioTechniques
• Date : Soutenance le 27/08/2019
• Etablissement(s) : Troyes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Troyes, Aube)
• Partenaire(s) de recherche : Institut de recherche technologique : IRT M2P
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Charles Delaunay / ICD
• Jury : Président / Présidente : Bernard Yannou
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bertrand Laratte, Bernard Yannou, Bertrand Rose, Peggy Zwolinski, Jean-Pierre Birat, Lchiro Daigo, Komal Habib
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Bertrand Rose, Peggy Zwolinski

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fer -- Métallurgie

Écologie industrielle

Économie circulaire

Recyclage

Fer

Mots clés libres

Analyse de flux de matière

Fer -- Recyclage

Économie circulaire

Écologie industrielle

Fer -- Métallurgie

Material flow analysis

Iron--recycling

Circular economy

Industrial ecology

Iron--metallurgy

Résumé

Le recyclage est important pour l'optimisation de l’utilisation des ressources naturelles, notamment dans un contexte de la consommation croissante. L'étude des stocks et des flux anthropiques de métaux est nécessaire pour évaluer la quantité de métaux accumulés dans l’anthroposphère, et estimer la disponibilité de la ferraille pour le recyclage. En appliquant l’Analyse des Flux de Matière dynamique aux flux d'acier et de fonte dans l’UE-27 sur la période 1945-2015, cette étude suit les flux de fer pour analyser le stock de cet élément et calculer les indicateurs du recyclage. Le modèle est basé sur les données statistiques historiques. Il permet de calculer les pertes de fer, la consommation d'acier et de fonte, et intègre une distribution détaillée de l'acier par produit sidérurgique et selon 7 secteurs industriels. La consommation annuelle de la ferraille est estimée à partir des bilans de masse spécifiques aux procédés considérés. Le modèle détaille des flux de matières annuels, l'évolution du stock en utilisation, ainsi que la disponibilité de la vieille ferraille. Les résultats pour l'UE-27 indiquent que 0,2 t/habitant de fer sont disponibles pour le recyclage en 2015, dont 59% sont collectés et traités. 41% restent dans le stock obsolète. Le stock en utilisation augmente constamment atteignant 7,3 t/habitant. La valeur moyenne du taux de recyclage de la vieille ferraille entre 1970 et 2015 est estimée à 65%. Les résultats de ce modèle sont principalement impactés par la distribution du fer selon les secteurs industriels, et par les durées de vie.

Recycling is an important component in the optimization of the increasing global consumption of natural resources. The study of anthropogenic metal stocks and flows is needed to evaluate the quantity of metals being accumulated over time, and to estimate potential scrap availability for recycling. Based on a dynamic material flow analysis of steel and cast iron in EU-27 in the period 1945-2015, this study follows the flows of elemental iron to analyse the stock in use, its distribution across seven industrial sectors and to calculate recycling efficiency indicators over time. The model is based on historical statistical data on production and trade of pig iron and crude steel. It makes it possible to calculate iron losses, consumption of steel and cast iron, and integrates a detailed distribution of steel by steel product and by industrial sector. The annual consumption of scrap is estimated from process-specific mass balances. The model provides detailed annual material flows involved in socio-economic metabolism, annual discard of iron from use and the evolution of in-use stock. The results indicated that 0.2 t/cap of iron was discarded from use in 2015, 59% of which was collected and processed. 41% is assumed to remain in the obsolete stock. The in-use stock increased constantly and reached 7.3 t/cap in EU-27 in 2015. The average value of recycling of end-of-life recycling rate between 1970 and 2015 in EU-27 is estimated to equal 65%. The main impacts on the results are caused by the distribution of iron by industrial sectors and by assumed lifetimes.