Development of a methodology enabling the identification of industrial symbiosis opportunities and their assessment in the petrochemical industry

Développement d'une méthodologie facilitant l'identification et l'évaluation de symbioses industrielles dans le secteur de l'industrie pétrochimique

• Auteur / Autrice : Hélène Cervo
• Direction : Jean-Henry Ferrasse, Greet Van Eetvelde
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'environnement. Génie des procédés
• Date : Soutenance le 07/05/2020
• Etablissement(s) : Aix-Marseille en cotutelle avec Universiteit Gent
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de l'environnement (Aix-en-Provence)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Mécanique, Modélisation et Procédés Propres (M2P2) (Marseille, Aix-en-Provence)
• Jury : Président / Présidente : François Maréchal
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ronny Verhoeeven, Olivier Boutin, Bernard Descales, Solène Le Bourdiec
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Lieven Vandevelde, Simon P. Harvey, Raphaële Théry Hétreux

Mots clés

Mots clés contrôlés

Économie circulaire

Écologie industrielle

Pétrochimie

Mots clés libres

Blueprint

Confidentialité des données

Écologie industrielle

Économie circulaire

Méthodologie

Pétrochimie

Raffinage

Symbiose industrielle

Utilisation efficiente des resources

Blueprint

Circular economy

Data confidentiality

Industrial ecology

Industrial symbiosis

Methodology

Petrochemicals

Refining

Resource efficiency

Résumé

Les symbioses industrielles permettent de créer de nouvelles collaborations entre différentes entités d’un même territoire afin d’échanger des ressources telles que des matières premières, de l’énergie, de l’information et des déchets, et d’intensifier les mutualisations de services et d’infrastructures. Ces dernières années, de nombreuses mesures ont été prises, favorisant et encourageant de telles initiatives. Néanmoins, certains obstacles existent encore quant à leur mise en place et à leur démocratisation. Cette thèse se concentre sur une des problématiques principales de la symbiose industrielle : le manque de partage des informations. Les travaux de recherche s’articulent donc autour de la question suivante : comment formaliser l’échange d’informations entre partenaires industriels dans le but de faciliter la détection et l’évaluation des symbioses industrielles ? Le concept de blueprint est développé et proposé comme solution facilitant l’échange de données entre partenaires industriels. Le blueprint est une représentation générique d’un procédé industriel donné. Une méthodologie détaillée, décrivant la construction du blueprint, la définition des flux qu’il contient, ainsi que la visualisation des profils le constituant, est également présentée. Celle-ci est appliquée à un système industriel de grande envergure : une raffinerie, démontrant sa faisabilité. Enfin, plusieurs exemples d’utilisation du blueprint dans un contexte de symbiose industrielle sont développés. Ils permettent de comprendre dans quel cadre plusieurs blueprints peuvent être combinés, et mettent en évidence la pertinence de la méthode ainsi que les limites de son utilisation

Industrial symbiosis consists of dissimilar entities sharing and valorizing underutilised resources such as materials, energy, information, services, or technologies in view of increasing the industrial system’s circularity. However, despite all efforts and benefits brought by industrial symbiosis, barriers hindering a wide outreach of industrial symbiosis remain unsolved. This thesis targets one of the main barriers to industrial symbiosis: the lack of information sharing. The main research question can be expressed as follow: how to formalise and systematise the exchange of information between industrial partners to facilitate the identification and the assessment of new industrial symbiosis opportunities? The concept of blueprint is developed as a solution for the industry to enable different process sectors to overcome the burden of data confidentially and the challenge of sharing information. A blueprint is constituted of a series of profiles providing insights into key inputs and outputs of a given industry in terms of thermal and electrical energy, materials, and services. A methodology is presented, describing a step-by-step approach for defining the type of data required and for building the plant profiles. To demonstrate the feasibility of the method, it is applied to a typical refinery. Finally, a number of examples is given, demonstrating how blueprints of different process sectors can be combined and evidencing their ability to detect industrial symbiosis. Likewise, considerations are made on their limitations