Principaux résultats

7.1.1. État des lieux de la mise en œuvre du concept d’éco-efficacité dans le domaine de la transformation laitière.

Le chapitre 4 présente une perspective historique mettant en évidence le fait que le concept d’éco-efficacité a beaucoup évolué depuis son introduction au début des années 1990. Rapi- dement appliqué au domaine de la transformation laitière, le concept s’est enrichi au cours des vingt-cinq dernières années. D’abord une simple philosophie de management reposant sur le découplage de la croissance économique et de l’utilisation des ressources et d’émis- sions de polluants, l’éco-efficacité a ensuite été promue par différentes organisations sous la forme de guides et de recommandations. Dans le domaine de la transformation laitière, ces guides et manuels encouragent la mise en œuvre de nombreuses solutions complémentaires ou alternatives aux méthodes conventionnelles.

Pour la majorité de ces publications, les recommandations peuvent être réparties dans quatre catégories : trois relatives aux ressources (eau, énergie, et matériaux), et une relative aux rejets (déchets solides et effluents). Le constat, partagé par plusieurs organismes, de la né-

d’éco-efficacité. Par conséquent, différentes organisations ont proposé des mesures d’inten- sité et des indicateurs d’éco-efficacité spécifiques au domaine de la transformation des pro- duits laitiers. Les bilans carbone étant, à l’époque, en plein développement, des indicateurs relatifs aux émissions de gaz à effet de serre ont été établis, ajoutant ainsi une catégorie « émissions » aux catégories « eau, énergie, matériaux, et rejets » du développement précé- dent.

C’est un autre constat, partagé par plusieurs organismes, qui a précédé le développement le plus récent de ce concept : les dernières évolutions n’imposaient pas la perspective de cycle de vie — pourtant introduite dès la définition du concept d’éco-efficacité. Conséquemment, l’organisation internationale de normalisation a développé et publié la norme ISO 14045, qui impose l’analyse de cycle de vie pour évaluer les impacts potentiels à l’environnement lors de l’évaluation de l’éco-efficacité des systèmes de produits. Cependant, alors que de nom- breuses analyses de cycle de vie de produits laitiers ont été réalisées et publiées depuis 2002, seules deux évaluations de l’éco-efficacité en transformation laitière, réalisées selon la norme ISO 14045, ont été publiées depuis 2012 — année de parution de la norme. Celle-ci propose une méthode complète, claire, et rigoureuse d’évaluation. En contrepartie, son application requiert la réalisation d’inventaires complets de flux de matière et d’énergie, et nécessite de disposer d’une certaine expertise en matière d’analyse de cycle de vie. Ces deux aspects, associés à l’absence de contrainte réglementaire, sont probablement à l’origine du rendez- vous manqué du secteur de la transformation laitière et de l’évaluation de l’éco-efficacité selon la norme ISO 14045. Toutefois, il apparaît que la levée de plusieurs des difficultés associées à l’évaluation de l’éco-efficacité pourrait venir de la simulation de procédés, puisque cette méthode permet, par le calcul, de générer des inventaires de flux de matière et d’énergie.

7.1.2. Développement d’un nouvel outil d’évaluation de l’éco-efficacité en transforma- tion laitière.

Les travaux réalisés dans le cadre du chapitre 5 ont permis de rencontrer le second objectif de cette thèse : développer un outil de simulation de procédés permettant l’évaluation de l’éco-efficacité des procédés de transformation des produits laitiers.

Sur la base des conclusions dégagées de l’état des lieux réalisé au chapitre 4, un concept de logiciel d’évaluation de l’éco-efficacité par simulation de procédés a été élaboré, et un pro- totype de logiciel a été développé. Ce dernier permet aux utilisateurs de modéliser, par le biais d’une interface utilisateur graphique, les procédés dont ils souhaitent évaluer l’éco-ef- ficacité. La modélisation se fait par assemblage d’éléments de procédés, à partir de biblio- thèques spécifiques à la transformation des produits laitiers. Chaque élément de procédé pré- sente des paramètres de dimensionnement, des paramètres opératoires, et des paramètres fixes, tous ajustables par les utilisateurs. Les libertés d’assemblage et de paramétrage offertes permettent une grande flexibilité de modélisation : l’utilisateur ne choisit pas parmi un nombre limité de procédés pré-modélisés, mais modélise, par assemblage et paramétrage, les procédés dont il souhaite évaluer l’éco-efficacité.

Tirant parti des avantages que procure la programmation orientée objets, le module de calcul du logiciel a été développé de manière à être en mesure de réaliser les inventaires de flux de matière et d’énergie des procédés modélisés, quels que soient leurs arrangements et paramé- trages. La polyvalence de calcul de ce module est ainsi cohérente avec la flexibilité offerte par l’interface de modélisation. En permettant la réalisation d’inventaires complets de flux de matière et d’énergie, la simulation de procédé permet ainsi de lever une des difficultés que présente l’évaluation de l’éco-efficacité selon la norme ISO 14045. Ensuite, l’analyse des impacts potentiels à l’environnement est réalisée grâce à l’intégration de jeux de données d’analyse d’impacts issus de la base de données EcoInvent. Cette analyse intègre l’ensemble

Parallèlement à l’analyse des impacts potentiels à l’environnement, le module de calcul per- met de comptabiliser l’ensemble des recettes et des charges d’exploitations associées aux procédés modélisés. Cela permet le calcul de la marge nette, et donc l’appréciation de la rentabilité des procédés. Enfin, ce module exprime l’éco-efficacité de ces procédés sous la forme d’indicateurs d’éco-efficacité. Cinq indicateurs sont proposés. Quatre représentent la marge dégagée par unité de dommages à l’environnement (quatre catégories de dommages selon la méthode d’analyse d’impacts Impact2002+), et un, la marge dégagée par unité d’énergie électrique consommée à l’étape de transformation.

C’est un troisième, et dernier, module qui permet à l’utilisateur de consulter les résultats de l’évaluation, et de comparer ceux de plusieurs procédés ou scénarios, par le biais d’une in- terface utilisateur graphique interactive. Outre la consultation des valeurs des indicateurs d’éco-efficacité, cette interface permet d’explorer les contributions des étapes du cycle de vie et des flux de référence aux dommages à l’environnement. Les opportunités d’amélioration peuvent donc être distinguées. Enfin, l’ajustement des paramètres économiques lors de la consultation des résultats permet, d’une part, d’analyser leur sensibilité aux variations éco- nomiques, et d’autre part, d’identifier les seuils de rentabilité et d’évaluer la viabilité écono- mique des procédés modélisés dans une multitude de scénarios économiques. Le prototype développé permet donc de modéliser des procédés de transformations des produits laitiers, d’évaluer leur éco-efficacité, et de consulter, parallèlement et distinctement, les résultats d’analyse de cycle de vie et de rentabilité économique qui leurs sont associés.

7.1.3. Contribution des procédés baromembranaires à l’éco-efficacité des transforma- tions laitières.

Enfin, ce sont les travaux réalisés dans le cadre du chapitre 6 de cette thèse, qui ont permis de rencontrer le troisième, et dernier objectif : mettre à profit l’outil développé pour apporter les premiers éléments de réponse à la question de la contribution des procédés de séparation par membranes à l’éco-efficacité globale des procédés de transformation des produits laitiers.

Enrichi de plusieurs opérations unitaires et de modèles additionnels, l’outil développé lors des travaux présentés au chapitre 5 a été utilisé pour identifier la contribution des opérations de séparation par membrane à l’éco-efficacité globale des procédés de transformations des produits laitiers. Il ressort du travail réalisé que l’introduction d’opérations de séparation par membrane à l’étape de standardisation du lait de fromagerie permet, certes, d’améliorer le rendement fromager, mais n’est pas suffisante pour améliorer l’éco-efficacité globale de la valorisation du lait cru sous forme de fromage. L’utilisation du logiciel développé pour la conduite de cette étude a de nouveau permis d’illustrer la pertinence de l’approche adoptée. L’utilisation de la simulation de procédés s’avère en effet être un outil particulièrement adapté à des comparaisons de scénarios sous contraintes. Par nature, cette méthode permet le calcul de l’intégralité des flux de matière et d’énergie des scénarios modélisés, et ce, par défaut, et de manière transparente pour l’utilisateur. Il en résulte que les effets de la modifi- cation d’un scénario de base par l’introduction d’opérations complémentaires ou alternatives sont entièrement pris en compte dans les inventaires de flux de matière et d’énergie réalisés. Il s’est ainsi avéré que la majorité des effets induits par l’introduction d’opérations de sépa- ration par membrane à l’étape de standardisation du lait de fromagerie n’étaient pas direc- tement imputables aux consommations, rejets, et émissions de ces opérations, mais avaient pour cause la redistribution des fluides laitiers consécutive à cette introduction. Enfin, il est apparu nécessaire d’améliorer les capacités de modélisation des opérations de séparation par membrane de l’outil développé afin d’être en mesure, d’une part, d’évaluer de manière plus réaliste la contribution de ces opérations à l’éco-efficacité des procédés, et d’autre part, d’étu- dier les effets sur l’éco-efficacité de l’introduction de telles opérations aux étapes de valori- sation des sous-produits de transformations des produits laitiers.

Les travaux réalisés ont permis de valider les deux premiers points de l’hypothèse de re- cherche. En effet, le secteur de la transformation laitière a démontré un intérêt pour le concept d’éco-efficacité, depuis son introduction au début des années 1990. Son évaluation selon la

de séparation par membrane à l’éco-efficacité globale des procédés de transformations des produits laitiers ont toutefois étaient apportés.