3. DÉVELOPPEMENT D’UNE BASE DE DONNÉES DE FLUX D’INVENTAIRE DE
3.3. Choix d’un modèle d’évaluation pour la base de données
3.3.2. Allocation des impacts liés au recyclage des matériaux
3.3.2.3. Allocation des impacts des matières récupérées et des déchets valorisés
sous-produits, et l’évaluation du recyclage se réalise à l’aide de la méthode des stocks. Elle se base sur le cadre général définie dans la norme NF P01-010 (AFNOR, 2004). Il est possible de formaliser le calcul d’un flux d’inventaire d’un sous-produit à l’aide de l’équation 6. Elle s’inspire des travaux de Chen et al (2010a).
Équation 6. Formule de calcul d’un flux d’inventaire pour le sous-produit entrant dans le système pour toute phase du cycle de vie d’un bâtiment
, ( / ) , , ( ) , ( )
x p sous produit co produit A entrant x p primaire x p traitement
F
− −=
K
×F
+F
Fx, p (sous-produit) : flux d’inventaire de cycle de vie du sous-produit p
Fx, p (primaire) : flux d’inventaire de cycle de vie brut du procédé primaire ayant généré, en amont du système évalué, le sous- produit p
Fx, p (traitement) : flux d’inventaire de cycle de vie du traitement du sous-produit p
KA, amont : coefficient d’allocation des impacts du procédé primaire fournissant en amont du système une matière récupérée (sous-produit ou co-produit)
Dans cette formule, deux termes sont présents : d’une part le flux associé au traitement éventuel de la matière récupérée, pour qu’elle puisse satisfaire son nouvel usage. D’autre part, le flux associé au procédé de production primaire générant le produit principal et le flux de sous-produit. Enfin l’impact du procédé primaire est pondéré d’un coefficient (KA,entrant) correspondant au coefficient d’allocation
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du sous-produit entrant dans le système (bâtiment). Le flux « Fx,p(traitement) » représentera le traitement
nécessaire pour rendre conforme la matière première secondaire pour son nouvel usage. Dans l’exemple du ciment au laitier, le flux « Fx,p (traitement) » représente le traitement qu’il a fallu mettre en
place pour vitrifier les laitiers de haut fourneau (Chen et al, 2010a). De même, il correspond à la voie four électrique pour la production d’acier. Le choix du coefficient KA,entrant est fonction du statut de la
matière récupérée. L’équation 7 présente les formules de calcul de ce coefficient.
Équation 7. Formule de calcul du coefficient d’allocation KA, entrant
, , ( ) , ( ) , ( ) ( ) , , , ( ) ( ) , ( ) ( )
0
€
€
€
x p x p sous produit A entrant
sous produit A entrant
sous produit produit A entrant
x p x p co produit
sous produit A entrant
sous produit produit
F
F
K
m
K
m
m
K
F
F
K
− − − − − −∀
=
⇒
=
=
+
= ∀
=
⇒
=
+
Fx, p (sous-produit) : flux d’inventaire de cycle de vie x correspondant à un sous-produit pour un système de produit p Fx, p (primaire) : flux d’inventaire de cycle de vie brut du procédé primaire de fabrication du sous-produit p Fx, p (traitement) : flux d’inventaire de cycle de vie du traitement du sous-produit p
KA, entrant : coefficient d’allocation des impacts du sous-produit introduit comme entrant du système de produits
À ce jour, la définition de la directive Européenne peut être interprétée de la manière suivante. Dans le cas où le procédé primaire de fabrication ne subit aucune modification ou transformation visant à optimiser la production de sous-produit, un sous-produit restera considéré comme tel. Selon l’approche choisie dans la norme NF P01-010, aucun impact associé au procédé primaire ne pourra lui être affecté. Par conséquent, le coefficient d’allocation sera dans ce cas là égal à zéro4. Cette définition est importante pour l’évaluation environnementale des bâtiments. Par exemple, les sous-produits industriels incorporés lors de la fabrication du ciment (laitiers de haut fourneau, cendres volantes etc.) ne seront pas chargés d’impacts selon cette définition. Il en va de même pour les énergies récupérées (à partir de pneus ou huiles usagées) qui toujours dans l’exemple du ciment, représentent 27 % de l’énergie consommée dans les cimenteries (Navarro, 2004).
Dans la nomenclature de l’inventaire de cycle de vie, ces flux d’énergies et matières récupérées correspondent donc à des flux intermédiaires (au sens de la norme ISO 14040). Ceci étant, l’incinération de pneus usagers en cimenterie peut également s’assimiler à un procédé remplissant deux fonctions simultanées: le traitement de ces déchets et la production de ciment. Dans ce cas, les impacts liés à cette incinération pourraient être affectés pour partie au traitement de ces déchets, et pour partie à la fabrication du ciment, ce qui induirait une autre méthode d’allocation des impacts.
4
Dans certains cas, une allocation économique se rapprochera de la méthode des stocks lorsque le coût d’un co-produit sera très inférieur à celui du produit principal généré par le procédé primaire (KA ~ 0).
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La figure 22 présente les frontières du système pour l’évaluation du recyclage en entrée et sortie du système de produits quelle que soit la méthode d’allocation (méthode des stocks, allocation massique ou économique). Les frontières du système pour chaque phase sont matérialisées à l’aide d’un trait noir continu. Seules les phases de production (illustrant le recyclage en entrée de cycle de vie) et de fin de vie (illustrant le recyclage en sortie de cycle de vie) sont considérées. Il s’agit en effet des phases pour lesquelles le recyclage des matériaux y est le plus important. Cependant, le recyclage en entrée ou en sortie du système reste valable pour chaque phase du cycle de vie. Le flux en entrée est volontairement dénommé « sous-produit / co-produit » pour montrer que le statut d’une matière récupérée n’est pas figé sur un plan scientifique.
Procédé secondaire de recyclage
FLUX ENTRANTS de ressources primaires et secondaires
FLUX SORTANTS d’émissions dans l’air, l’eau, le sol et de déchets générés
Matériaux et produits de construction
Sous-produit ou co-produit
Produit principal pour un autre usage
Matière récupérée Procédé primaire Procédé de démolition et de transport vers un site de valorisation Déchet à mettre en stock Déchet i mis en stock Transport Procédé de recyclage Chantier Utilisation KA, entrant KA, sortant Produit recyclé pour un nouvel usage
Figure 22. Représentation des frontières du système pour l’évaluation du recyclage dans le modèle ACV bâtiment
Nous notons, sur la figure 22, la présence des coefficients d’allocation des impacts KA,entrant et KA,sortant.
Le procédé de recyclage a été affecté en fabrication uniquement. En fin de vie, seul un transport vers un centre de recyclage sera alors considéré pour les données matériaux et produits. Cette représentation correspond alors à la méthode des stocks pour traiter le recyclage en boucle ouverte des produits de construction conformément à la norme NF P01-010 (AFNOR, 2004). L’équation 8 fournit la formule de calcul du flux d’inventaire du déchet valorisé en sortie du système. La présence du coefficient d’allocation KA,sortant permet d’affecter une partie des bénéfices du procédé de recyclage ou
de ses impacts au système évalué (bâtiment). Son calcul est identique à celui du coefficient KA,entrant
présenté à l’équation 7.
Équation 8. Formule de calcul d’un flux d’inventaire pour le déchet sortant du système pour toute phase du cycle de vie d’un bâtiment
, ( ) , ( ) , , ( )
x p déchet valorisé / éliminé x p mise en stock A sortant x p traitement
F
=
F
+K
×F
Fx, p (sous-produit) : flux d’inventaire de cycle de vie du sous-produit p
Fx, p (primaire) : flux d’inventaire de cycle de vie brut du procédé primaire de fabrication du sous-produit p Fx, p (traitement) : flux d’inventaire de cycle de vie du traitement du sous-produit p
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Par exemple, le flux « Fx,p (traitement) » représente le flux d’inventaire associé à l’impact du procédé de
recyclage traitant un déchet valorisé. Par exemple, les dalles et murs en béton arrivés en fin de vie (déconstruction de l’ouvrage) peuvent être broyés puis envoyés dans un procédé de recyclage. Les granulats de béton concassé (matières premières secondaires obtenues à partir du produit initial) peuvent alors être utilisés comme sous-couche routière. Le flux « Fx,p (mise en stock) » correspond
uniquement à la phase de transport du déchet vers l’usine de recyclage (transport et prétraitement éventuel). Après avoir présenté la méthode d’allocation des impacts retenue dans la base SLCA pour affecter les impacts aux matières récupérées ou aux déchets valorisés, la prochaine partie présente maintenant la méthode d’allocation du procédé de recyclage à l’échelle du système « bâtiment ».
3.3.2.4. Allocation des impacts du procédé de recyclage à l’échelle du système