Option 1 Données sur les
3.5. Modélisation du système et résultats de l’inventaire
3.5.1. Processus multifonctionnels et problèmes d’allocation
Il est fréquent lors d’une étude d’ACV d’avoir à traiter des processus dits multifonctionnels. En effet, de nombreux systèmes de production sont multifonctionnels dans la mesure où ils possèdent plus qu’une fonction [36]. Dans ce cas, il n’est pas clair à quelle fonction les impacts environnementaux doivent être affectés ce qui entraîne un problème d’allocation. En conséquence, les flux de matière et d'énergie ainsi que les charges environnementales associées doivent être attribués à chacune des fonctions afin de refléter avec précision leurs contributions individuelles à l'impact environnemental du système étudié [36].Il existe trois types de problèmes d’allocation [37] :
- Processus avec sortie multiple : dans ce cas le processus produit, en plus du produit final, un ou plusieurs coproduits. Ceci est particulièrement fréquent dans l'industrie chimique, l'agriculture, l'industrie minière, le raffinage du pétrole et la métallurgie extractive.
- Processus avec plusieurs entrées : par exemple, le transport par un même moyen de plusieurs produits ou encore le processus de traitements de plusieurs déchets par un seul incinérateur. L’incinérateur peut traiter conjointement différents types de déchets. En effet, lors de l'étude d'ACV d'un produit en carton, l'étape de fin de vie correspond à un traitement en incinérateur, on ne va donc s'intéresser que pour un seul flux de déchets, traité cependant parmi d'autres.
- Le recyclage (revalorisation) : dans lequel un déchet est recyclé en un autre produit. On distingue entre le recyclage en boucle ouverte et celui en boucle fermer. Le recyclage en boucle ouverte consiste à recycler le déchet issu du cycle de vie étudié et le réutiliser dans d'autres systèmes (exemple : le recyclage de papier pour la fabrication de carton ondulé, traitement d'huiles de friture usagées en vue d'une production de carburant, etc.). Alors que dans le cas du recyclage en boucle fermée lui, le déchet est recyclé et réutilisé à l’intérieur du système étudié (exemple : l’assainissement des eaux usées issues d'une utilisation domestique et redistribution de l'eau ainsi traitée dans les réseaux d'eau potable). A l'opposé du recyclage en
43
boucle ouverte, le recyclage en boucle fermée ne constitue pas un problème d'allocation puisque le flux de produits issu du recyclage ne franchit pas les frontières du système [38].
Les méthodes d’allocation permettent la répartition des charges environnementales entre les produits dans un système multifonctionnel, par exemple entre le lait et la viande au sein d’un élevage laitier. Selon la norme ISO 14044, il convient d'analyser plus finement le processus multifonctionnel pour éviter si possible l'allocation, sinon il est possible d’allouer des flux en fonction de relations physiques directes entre les coproduits.
3.3.1.1. Éviter l’allocation
Un processus multifonctionnel ne conduit pas nécessairement à un problème d'affectation [38]. Il convient dans la mesure du possible, d'éviter d'allouer les charges environnementales associées au système étudié, et ce en subdivisant le processus multifonctionnel en sous-processus, ou en élargissant le système de produit pour inclure les fonctions supplémentaires liées aux coproduits.
• Subdivision des processus
La subdivision des processus permet de simplifier le problème de l’allocation lorsque le processus multifonctionnel comprend des sous-processus qui peuvent être associés indépendamment à l’une ou à l’autre des fonctions. L’idée est de procéder à une analyse approfondie du processus multifonctionnel pour voir s’il peut être divisé en sous-processus à fonction unique et que des données environnementales peuvent être obtenues pour chacun de ces sous-processus. Par exemple la plupart des étapes de cycle de vie du produit mozzarella s’effectuent au sein du site industriel où sont également fabriqué les produits beurre et ricotta. Dans une première approche, le site peut être considéré dans son ensemble ce qui conduit à un problème d’allocation où les consommations et les impacts du site sont à répartir entre le produit mozzarella et les coproduits (beurre et ricotta). Une deuxième approche consiste à subdiviser le processus industriel (site de production) en sous-processus afin de simplifier le problème d’allocation. La subdivision permet d’identifier les étapes amenant à la production de la mozzarella, de déterminer les étapes
44
communes à la production des autres coproduits et d’exclure des limites du système les étapes spécifiques à la production du beurre et du ricotta .Dans ce cas, deux allocations sont prévues : les consommations et les impacts de la normalisation sont attribués entre le lait et la crème normalisés, de même que les consommations et les impacts de la formation de caillé entre le lactosérum doux et le caillé frais (voir figure 15).
Figure 15 : Allocation - principe de subdivisons [38]
• Expansion du système
Il est possible d’éviter le problème d’allocation en élargissant les limites du système afin d’inclure les fonctions supplémentaires liées aux coproduits [40]. Pour ce faire, il est nécessaire que les coproduits puissent être générés par un moyen de production alternatif et que les données puissent être obtenues pour cette production alternative. La méthode de substitution est ici considérée comme une forme d'allocation pratiquement équivalente à la méthode d'extension du système. La figure 16 illustre les 2 formes d’allocation par expansion du système.
45
Figure 16 : Allocation - principe d'expansion/substitution [30]
3.3.1.2. Allocation physique
Lorsque l'attribution ne peut être évitée, la norme ISO 14041 recommande l’utilisation de la causalité physique, dans la mesure du possible, comme base de l’attribution. En principe, les charges environnementales d’un système multifonctionnel dépendent des propriétés des matériaux utilisés (propriétés physiques, chimiques, quantité du matériau, etc.) et de l’état du fonctionnement des processus (la capacité des opérations unitaires, la pression, la température de fonctionnement, etc.) [37]. L’attribution physique signifie que la charge environnementale du système est allouée en fonction d'une relation physique sous-jacente reflétant la manière dont les intrants sont modifiés par les changements quantitatifs apportés aux produits ou fonctions fournies par le système [41]. Les propriétés physiques utilisées comme une base d'attribution comprennent la masse, le contenu en énergie, le volume et la masse moléculaire [41].
Exemple d’allocation par masse
L'attribution par masse nécessite que toutes les entrées et toutes les sorties soient reparties en fonction du rapport de masse entre les coproduits formés. Si, par exemple, un processus élémentaire, (figure 17) fournit deux produits : le produit principal A et le coproduits B. Le coefficient d'allocation en masse (Cm) peut être calculé comme le rapport en masse entre le produit principal et le sous-produit :
46 𝐶𝑀=
𝑚𝐵
(𝑚𝐴) + (𝑚𝐵)
Par conséquent, la présentation générale de la répartition des charges environnementales est la suivante :
𝑓𝑙𝑢𝑥 𝑖𝑛𝑣𝑒𝑛𝑡𝑎𝑖𝑟𝑒 𝐵 = 𝐶𝑀∗ 𝑓𝑙𝑢𝑥 𝑖𝑛𝑣𝑒𝑛𝑡𝑎𝑖𝑟𝑒 𝑝𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑠𝑢𝑠 𝑢𝑛𝑖𝑡𝑎𝑖𝑟𝑒
Figure 17 : Principe d'application de l'allocation massique [38]
3.3.1.3. Allocation basée sur d'autres relations
Lorsqu'une relation physique ne peut être établie, il est possible d’utiliser une méthode d'affectation fondée sur un paramètre socio- économique ou une propriété représentative d’une fonction commune entre le produit et les coproduits [15], telle que la valeur nutritionnelle des produits (quantité de protéine), etc. A l'instar des méthodes fondées sur un paramètre physique, chacun des impacts du cycle de vie est alors alloué de la même façon.
3.5.2. Résultats de l’inventaire
Lorsque les données pour les processus élémentaires sont générées et quantifiées par rapport à un flux de référence déterminé pour chacun des processus (p. ex. 1 kg de matière ou 1 MJ d’énergie), il s’agit ensuite de lier ces processus en tenant compte de flux de référence.
47
Chaque processus élémentaire est considéré comme un élément constitutif dans le modèle d’ICV. Les quantités des flux de matières et d’énergie ainsi que les quantités des substances émises pour chaque processus sont déterminées par rapport au flux de référence et en tenant compte des règles d’allocation dans le cas des processus multifonctionnels. Le résultat final est une liste qui regroupe les données agrégées des émissions et les extractions sur tout le cycle de vie.