Évaluer les impacts des produits issus de la bio-économie : Une approche intégrée de l’analyse de durabilité du cycle de vie et de l’évaluation de la criticité des matières premières issues de la biomasse

Assessing the impacts of bioeconomy products : an integrated approach for life cycle sustsinability assessment and biomass raw materials criticality

• Auteur / Autrice : Noémie Leroy-Parmentier
• Direction : Guido W. Sonnemann, Maïder Saint Jean
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des Procédés
• Date : Soutenance le 24/06/2024
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Sciences Moléculaires (Bordeaux)
• Jury : Président / Présidente : Arnaud Hélias
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Natacha Gondran
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Caroline Sablayrolles, Anicia Lagier-Jaegler

Mots clés

Mots clés contrôlés

Développement durable

Chimie verte

Durabilité (écologie)

Analyse du cycle de vie

Évaluation

Décroissance soutenable

Mots clés libres

Analyse du cycle de vie

Analyse de durabilité du cycle de vie

Riticité des matières premières

Bio-économie

Chimie Verte

Développement durable

Life Cycle Assessment

Life Cycle Sustainability Assessment

Raw Material Criticality

Bioeconomy

Green Chemistry

Sustainable Development

Résumé

Alors que la demande de biomasse augmente, l’accès à ces ressources est d’avantage contraint par des évènements socio-économiques, (géo-)politiques ou encore climatiques déstabilisant les chaînes de valeur. Les chaînes de valeur de la bio-économie, par leur structure, peuvent se montrer vulnérables aux ruptures d’approvisionnement. Chaque décision stratégique ayant des implications sur le cycle de vie des produits, les performances environnementales, sociales et économiques (i.e. la durabilité) peuvent s’en voir modifiées. Il est donc nécessaire d’évaluer ces risques d’approvisionnement et leurs impacts sur la durabilité des activités. Pour cela, différentes méthodologies d’évaluation existent : l’Analyse de Durabilité du Cycle de Vie (ADCV) et l’évaluation de la criticité des matières premières. Elles sont très souvent menées au sein des firmes par des personnes différentes, avec des objectifs différents et dans des temporalités différentes. De plus, elles ne sont pas utilisables telles qu’elles et nécessitent d’être adaptées pour évaluer les enjeux de la bio-économie et de la chimie verte.Ces travaux visent à répondre à la question « Comment évaluer la durabilité des produits issus de la bio-économie dans un contexte de variation de la disponibilité et de l’accessibilité des ressources renouvelables issues de la biomasse ? ». En adoptant le point de vue des firmes, cette recherche étudie l’intégration potentielle de l’évaluation de la durabilité du cycle de vie et de la criticité des ressources ligno-cellulosiques dont la demande est en forte croissance avec notamment l’émergence des bioraffineries sous l’impulsion de la chimie verte dans le cadre de la production et l’utilisation de solvants bio-sourcés. Ces derniers reposent sur la transformation de molécules plateformes bio-sourcée et visent à substituer les solvants pétro-sourcés afin d’amorcer la transition vers la bio-économie. La question de la substitution, d’une ressource ligno-cellulosique par une autre dans le cas de cette thèse, est au centre des interrogations puisqu’il s’agit d’une stratégie commune de mitigation des risques d’approvisionnement bien que cette décision puisse également avoir des impacts environnementaux, sociaux et économiques négatifs.La thèse propose une méthode d’évaluation de la criticité spécifiques aux ressources et commodités de la bio-économie, « LignoCrit ». Le développement de LignoCrit, s’appuyant en partie sur des données et résultats de l’ADCV, implique la nécessité d’une structure commune pour intégrer les deux méthodes. Ainsi, l’ADCV a été appliquée au cas d’un solvant bio-sourcé, le 2-Methyl Tétrahydrofurane (2-MeTHF) montrant la prépondérance des procédés chimiques de transformation dans les impacts environnementaux, sociaux et économiques du solvant. Cependant, le choix de la ressource ligno-cellulosique et du pays producteur, pour la production du solvant a un effet notable sur les résultats.Les données et les résultats des différents scénarios de production de 2-MeTHF évalués dans l’ADCV sont ensuite injectés dans la méthode de criticité sur la base des données et résultats obtenus. Ainsi, un score agrégeant les différentes dimensions de la méthode LignoCrit est obtenu pour chaque triplet ressource-process-pays producteur de la molécule plateforme achetée pour la production de 2-MeTHF. Du fait de la nature des indicateurs sélectionnés, cette évaluation est généralisable de multiples triplets ressource-process-pays producteur pour de multiples molécules plateformes.Enfin, ces résultats et leur interprétation peuvent être utilisés pour la mise en place de démarche d’amélioration continue au sein des firmes ainsi que pour leur communication extérieure dans le cadre de SME et de RSE.

So demand for biomass is increasing, access to these resources is further constrained by socio-economic, (geo-)political or climatic events that destabilize value chains. Bio-economy structure, bio-economy value chains can be vulnerable to supply to supply disruptions. It is therefore supply risks and their impact on environmental, social and economic on the environmental, social and economic performance (i.e. sustainability) of activities. For this purpose, various assessment methodologies assessment methodologies exist: Life Cycle Sustainability Analysis (LCSA) and raw materials criticality assessment. These are very often carried out within companies by different people, with different objectives and objectives and timeframes. What's more, they cannot be used and need to be adapted to assess the challenges of the bio-economy and bio-economy and green chemistry.This work aims to answer the question ''How can the sustainability of products from the bio-economy be assessed in a context of variation in the availability and accessibility of renewable biomass resources?''. By adopting the point of view of firms, this research studies the potential integration of life-cycle sustainability assessment and criticality assessment of lignocellulosic resources, whose demand is growing rapidly, notably with the emergence of biofuels. in particular with the emergence of biorefineries driven by the green chemistry the production and use of bio-sourced solvents. The latter are based on the transformation of bio-sourced platforms and aim to substitute petro-sourced solvents in order to the transition to a bio-economy. The question of substituting a lignocellulosic resource by another in the case of this thesis, is central to the is at the heart of these questions, since it is a common strategy for supply risks, although this decision may also have environmental, social and economic have negative environmental, social and economic impacts.The thesis proposes a criticality assessment method specific to the resources and commodities of the bio-economy, ''LignoCrit''. The development of LignoCrit, based in part on ADCV data and results ADCV, requires a common structure to integrate the two methods. Thus, ADCV was applied to the case of a bio-sourced solvent, 2-Methyl Tetrahydrofuran (2-MeTHF), demonstrating the preponderance of chemical transformation processes in the solvent's social and economic impacts of the solvent. However, the choice of lignocellulosic resource and the country of production, for solvent production has a significant effect on the results.Data and results of the different 2-MeTHF production scenarios evaluated in the ADCV are then injected into the criticality method on the basis of the data and results obtained. Thus, a score aggregating the various dimensions of the LignoCrit method is obtained for each triplet resource-process-producing country of the platform molecule purchased for the production of 2-MeTHF. Due to the nature of the indicators selected, this evaluation is generalizable multiple resource-process-producing country for multiple platform molecules.Last but not least these results and their interpretation can be used to implement continuous continuous improvement initiatives within companies, as well as for external external communication in the context of EMS and CSR.