Étude de cas

Une étude de cas a été réalisée par le CIRAIG pour générer des données et permettre l’illustration de la méthode développée dans ce doctorat. L’objectif de cette étude est de modéliser les impacts environnementaux associés à l’application d’une politique de bioénergie dans l’Union Européenne sur la période 2005-2025. En particulier sont étudiés les effets indirects « inattendus » causés par le développement du recours à la biomasse à des fins de production d’électricité, de chaleur et de biocarburants. En effet, s’il est prévisible que l’utilisation de la bioénergie permette de réduire la consommation des combustibles fossiles et donc de réduire les émissions de GES, les conséquences sur le reste de l’économie et les impacts environnementaux qui en résulteraient demeurent incertains.

Pour réaliser cette étude deux ACV-P ont été effectuées : l’une de type attributionnelle en suivant les normes ISO14040-14044 en vigueur et l’autre de type conséquentielle en se basant sur les recommandations de la littérature existante de l’ACV-C. L’ACV-P attributionnelle permet de comparer les impacts environnementaux associés à la production totale d’énergie de l’UE pour chaque scénario énergétique prospectif alors que l’ACV-P conséquentielle permet de modéliser

les impacts environnementaux causés par les variations d’énergie générée par chaque filière énergétique au sein du secteur énergétique entre chaque période et par la perturbation des autres secteurs économiques comme ceux de l’agriculture et des pates et papiers. La réalisation de ces deux ACV-P permet de relativiser l’importance des conséquences environnementales calculées dans l’approche conséquentielle par rapport aux impacts environnementaux causés par la génération de l’énergie de l’UE.

2.4.2.2 Paramètres des ACV-P

Le Tableau 2.1 décrit les différents paramètres des ACV-P attributionnelle et conséquentielle Tableau 2.1 : Description des ACV-P attributionnelle et conséquentielle

ACV attributionnelle ACV conséquentielle

Méthodologie utilisée La méthodologie telle que définie dans les

normes internationales ISO 14040 et ISO 14044 a été suivie pour l’approche attributionnelle.

La méthodologie présentée à la section 1.3 a été suivie pour l’approche conséquentielle. Les conséquences environnementales indirectes (survenant en dehors du secteur énergétique européen) du développement du recours à la bioénergie ont été évaluées en concevant deux situations extrêmes entre lesquelles la réalité est supposée se trouver. En effet, l’évaluation réelle des conséquences environnementales de l’application de la politique de bioénergie européenne à l’aide d’une ACV-C est jugée très incertaine. Ainsi, il a été décidé d’envisager deux situations plausibles bien que très différentes pour le calcul des conséquences environnementales. Ces deux situations diffèrent de par les hypothèses faites pour modéliser la perturbation économique occasionnée par l’entrée en vigueur de la politique de bioénergie européenne. Dans l’une de ces situations, les hypothèses minimisent les impacts environnementaux de la politique de bioénergie alors que ces hypothèses maximisent ces impacts dans l’autre situation. Ainsi, il est attendu que les conséquences environnementales réelles de l’application de la politique de bioénergie européenne se situe entre les deux situations envisagées. Ces deux

situations sont présentées ci-dessous. Description des deux situations envisagées dans l’ACV-P conséquentielle

La première situation suppose que la biomasse requise par l’UE dans la politique de bioénergie peut être collectée dans les forêts locales et obtenue des industries du bois et de l’agroalimentaire (sous forme de résidus) sans affecter le reste de l’économie de l’UE. En particulier, la production agricole, (incluant l’élevage) et l’utilisation des résidus industriels à d’autres fins qu’énergétique, n’est pas affectée par la politique de bioénergie.

La seconde situation envisage des contraintes importantes relatives à l’approvisionnement en biomasse :

 le bois des forêts de l’UE n’est pas suffisant pour combler la demande énergétique et du bois doit être importé d’Europe de l’est comme décrit par Wiesental et al. (2006),

 l’augmentation de la consommation de bois à des fins énergiques provoque une réduction de la production de pâte à papier de l’UE laquelle est compensée par une importation de pâte à papier auprès du plus grand exportateur : le Canada (Faaij, 2011),

 la collecte des résidus agricoles à des fins énergétiques nécessite de recourir à un fertilisant minéral pour pallier le manque de nutriments maintenant la qualité des terres cultivées. Ce fertilisant a été identifié en suivant les recommandations de Weidema (2003),

 la collecte des résidus de l’industrie alimentaire à des fins énergétiques provoque un manque dans la nutrition du bétail. Selon Weidema (2003), ce manque devrait être compensé par de l’orge. Et d’après Schmidt (2008) ce serait le Canada qui répondrait à cette demande additionnelle en orge de l’UE.

Objectif de l’étude

L’objectif des deux approches est de comparer les impacts environnementaux associés à la mise en application de la politique énergétique européenne du scénario bioénergie développé par Mantzos et al. (2004) relativement à ceux attribués au scénario de base (conçu par les mêmes auteurs). La comparaison est effectuée sur la base de l’évaluation du cycle de vie du système énergétique européen suivant les deux approches d’ACV : attributionnelle et conséquentielle. Les résultats sont calculés pour chaque période de cinq ans entre 2005 et 2025.

Fonction La fonction analysée est l’approvisionnement en énergie de l’Europe pour chaque période de cinq ans. Cette fonction peut-être subdivisée en trois sous-fonctions : l’approvisionnement en électricité, en chaleur et en mobilité.

La fonction analysée est l’augmentation de l’approvisionnement en énergie de l’Europe entre chaque période de cinq ans. Cette fonction peut-être subdivisée en trois sous- fonctions : l’augmentation de l’approvisionnement en électricité, en chaleur et en mobilité.

Unité fonctionnelle L’unité fonctionnelle est de répondre aux

demandes énergétiques européennes en termes de chaleur, d’électricité et de carburant pour chacune des périodes 2005-2010, 2010-2015, 2015-2020 et 2020-2025.

L’unité fonctionnelle est de répondre aux augmentations des demandes énergétiques européennes en termes de chaleur, d’électricité et de carburant de chaque période relativement à la période précédente.

Flux de référence Les flux de référence correspondent aux

quantités d’énergie générées par chaque filière énergétique pour chacune des quatre périodes de cinq ans analysée. Ces flux varient d’une période et d’un scénario à l’autre en fonction de l’augmentation de la demande totale en énergie au cours du temps et des choix technologiques mis en œuvre dans chaque scénario. Le détail de chaque scénario est fourni à l’annexe 2. Notons que la demande énergétique totale par période est la même dans les deux scénarios.

Les flux de référence correspondent aux différences de quantités d’énergie générées par chaque technologie entre les deux scénarios pour chaque période. Les mêmes commentaires que pour l’approche attributionnelle s’appliquent.

Frontières du système Les frontières sont définies par le cycle de vie

du système énergétique européen. Ainsi, le système étudié inclut l’ensemble des processus utilisés pour générer de l’énergie dans les pays membres de l’UE, mais aussi les processus d’extraction de combustibles fossiles et de traitement des déchets présents dans d’autres régions du monde. De même, les processus de transport, entre l’UE et le reste du monde, des matériaux associés à la production de l’énergie sont inclus dans le système.

Les frontières du système sont basées sur celles de l’approche attributionnelle, mais élargies de manière à inclure les conséquences indirectes de l’application de la politique de bioénergie sur le reste de l’économie. Ainsi, par exemple, des processus du secteur agricole canadien ont été inclus dans le système de façon à intégrer les conséquences liées à l’utilisation de résidus agricoles à des fins énergétiques (scénario bioénergie) plutôt que pour nourrir du bétail (scénario de base). Imputation

L’imputation des émissions et consommations de ressources naturelles pour les processus générant plusieurs produits (exemple : cogénération produisant chaleur et électricité) a été réalisée sur la base énergétique.

Par définition, en ACV-C il n’est pas nécessaire d’utiliser des règles d’imputation pour discerner les émissions de différents coproduits. En effet, en intégrant l’ensemble des coproduits dans le système, l’ACV-C rend inutile toute imputation.

Données Dans la mesure où l’étude ne porte pas sur une technologie en particulier ni une usine en particulier, des données dites secondaires ont été utilisées pour réaliser l’étude. Ces données correspondent à l’inventaire des substances émises et consommées par l’ensemble des processus du cycle de vie de chaque filière énergétique modélisée dans l’étude et ont été obtenues de la base de données ecoinvent (version 2, http://www.ecoinvent.ch/). Cette

Les données de l’approche attributionnelle ont été utilisées pour modéliser le cycle de vie du secteur énergétique européen. Des données supplémentaires ont été collectées pour tenir compte des conséquences indirectes de la politique de bioénergie sur les autres secteurs économiques :

 FAO (2011), UNECE (2010), Weidema (2003) et Wiesental et al. (2006) pour les conséquences sur les

base de données a été retenue, car elle est actuellement la plus complète de ce type de base de données disponibles à ce jour et surpasse largement les autres bases de données tant du point de vue quantitatif (nombre de processus inclus) que qualitatif (qualité des procédés de validation, complétude des données, etc.). Néanmoins, certaines données ont été adaptées afin de modéliser des filières absentes d’ecoinvent. De plus, des données provenant du projet RENEW (Jungbluth et al., 2007) ont été utilisées pour modéliser les processus de biomass-to-liquid. Enfin, des données additionnelles ont été collectées pour modéliser l’évolution des technologies des processus d’avant-plan sur la période 2005- 2025 (Bugat et Dupuy, 2007; European Commision, 2003; NEEDS project, 2009; Ronquillo-Ballesteros et al., 2007).

secteurs de la foresterie, du bois et des pâtes et papiers;

 ADEME (1998), FAO (2011), FAPRI (2007), Schmidt (2008) et Weidema (2003) pour les conséquences liées à l’utilisation de résidus sur les secteurs de l’agriculture et de l’élevage;

 de Carvalho-Macedo et al. (2004), Özdemir et al (2009), Reinhard et al. (2009), Schmidt et al. (2009) et Weidema (2003) pour les conséquences liées à la production de biocarburants sur les secteurs de l’agriculture et de l’élevage;

Évaluation des impacts sur l’environnement

Dans les deux approches, le calcul des impacts environnementaux à partir des données d’inventaire a été réalisé à l’aide du logiciel SimaPro (Pre Consultant, 2007) et de la méthode IMPACT 2002+ (Jolliet et al., 2003), ce logiciel et cette méthode étant utilisés par défaut au CIRAIG. Notons à ce sujet qu’il n’y a pas de réel enjeu quant au choix du logiciel ou de la méthode compte tenu que l’essentiel du développement de la méthode présentée dans cette thèse concerne l’inventaire des substances émises ou consommées par le cycle de vie étudié.

2.4.3 Choix du modèle économique