Objectifs et champ de l’étude de l’ACV 46

4.1.1 Objectifs

L’étude développée dans ce mémoire est basée sur l’objectif suivant : réaliser une analyse du cycle de vie prospective de différentes technologies de production d’acier et en comparer les performances environnementales.

L’analyse du cycle de vie effectuée se base sur la méthode attributionnelle, le but étant de comparer différentes technologies en développement. Les conséquences de l’implantation des ces nouvelles technologies ne sont pas prises en compte dans cette étude. Elles seront néanmoins discutées dans le chapitre 8 lors de l’analyse critique des résultats.

Différents procédés de production d’acier sont testés dans cette étude. L’analyse portera sur des voies actuelles et sur des technologies développées dans le cadre du projet ULCOS :

• le haut fourneau (filière de référence), • la réduction directe traditionnelle, § le nouveau procédé de réduction directe, § le haut fourneau avec utilisation de biomasse, • le haut fourneau avec recyclage des gaz au sommet, § la filière par fusion-réduction,

§ la pyro-électrolyse de minerai de fer, § l’arc électrique (filière EAF).

4.1.2 Fonction, unité fonctionnelle et flux de référence

La fonction étudiée est la production de bobines laminées à chaud (Hot Rolled Coil, HRC) à la porte de l’usine. Certains procédés possèdent des produits secondaires comme de l’électricité, des laitiers ou des goudrons dont l’étude devra tenir compte.

L’unité fonctionnelle qui découle de la fonction choisie est la production d’une tonne de HRC, sur un site européen dont la production annuelle est de 4 Mt de HRC. Le flux de référence associé à cette unité fonctionnelle est alors une tonne de HRC.

4.1.3 Frontières du système

L’analyse du cycle de vie réalisée est dite « du berceau à la barrière ». Elle englobe toutes les étapes entre l’extraction des matières premières et le produit fini à la sortie de l’usine, mais son utilisation et sa fin de vie ne sont pas considérées. La Figure 4-1 illustre les frontières du système à l’étude.

Figure 4-1: Frontières du système à l’étude

Aciérie

premières _{d’intermédiaires et de} Production

consommables

Électricité

Transport

Substituts des coproduits

déchets

HRC

Ressources

En amont de l’aciérie, l’étude inclut l’extraction des matières premières, leur transport et la production d’électricité. Le site (l’aciérie) est considéré comme une usine intégrée modèle : dès que possible, toutes les unités de production d’intermédiaires et de consommables ont lieu sur place. C’est, par exemple, le cas pour la production de chaux ou la séparation et la compression de l’air utilisé par les procédés. La mise en décharge des déchets de production est considérée à l’intérieur du système, ainsi que le crédit induit par la valorisation des coproduits (méthode de l’expansion des frontières). Ces hypothèses permettent de garantir l’équivalence fonctionnelle entre les filières à l’étude. Les seuls entrants dans le système sont les ressources provenant de l’écosphère et les sortants sont les émissions et le flux de référence.

L’usine modélisée pour l’étude est une usine idéale. Tous les coproduits sont utilisés si possible sur le site. Par exemple, tous les gaz de procédés sont réutilisés dans les différentes unités et, en cas d’excès, de l’électricité est fabriquée à partir de ces gaz. De plus, si une filière ne permet pas de traiter les ferrailles internes, un four à arc électrique a été ajouté à la modélisation du site pour les considérer. Cette réduction des pertes au maximum possible (certains déchets ne sont toutefois pas exploitables) ne serait pas forcément réaliste sur un site de production. Dans le cas réel, des facteurs économiques et d’investissement sont aussi à prendre en compte.

4.1.4 Sources de données

Les données utilisées pour l’étude proviennent de plusieurs sources : • Des bases de données génériques (ecoinvent 2.0),

• Des données industrielles générales (par l’intermédiaire de la base de données de la World Steel Association),

• Des données industrielles spécifiques (calculs et bilans de masse à partir de la littérature ou de données de laboratoire).

4.1.5 Frontières géographiques et horizon temporel

Géographiquement, l’étude se base sur une usine située en Europe de l’Ouest. Par conséquent, les données utilisées et les distances de transport calculées sont choisies pour concorder avec cette hypothèse.

Une grande partie des données sont issues de la version 2.0 de la base de données ecoinvent qui date de 2007. Cependant, les données présentes dans cette base proviennent principalement de littératures qui peuvent s’étaler sur une plage de temps beaucoup plus ancienne. Les données provenant de la World Steel Association ont été relevées entre les années 2000 et 2005.

D’un point de vue pratique, l’analyse de cycle de vie initiale est considérée comme étant réalisée à l’année 2000. Par la suite, le développement prospectif de l’inventaire est conduit pour représenter les émissions envisagées jusqu’à l’an 2050.

4.1.6 Confidentialité des données

Les filières développées dans le cadre du projet ULCOS sont novatrices et font l’objet de travaux en recherche et développement assez importants. Des efforts seront faits pour assurer la confidentialité des données industrielles utilisées. En particulier, le nom des filières ne sera pas directement utilisé pour la présentation des résultats, mais elles seront renommées « filière A » à « filière G ». La filière définie comme référence pour cette étude correspond à la fabrication d’acier via le haut fourneau traditionnel. La filière par four à arc électrique (filière EAF) est aussi présentée pour comparer les impacts de la production d’acier par voie primaire et par voie secondaire.