Réaliser une ACV - étape 2.1 : les outils pour réaliser l'inventaire

Une fois que les objectifs et le périmètre ont été définis, l'inventaire des processus unitaires peut commencer. Il existe des logiciels spécialisés pour aider les chercheurs dans ce travail, mais il est aussi possible d'utiliser un tableur comme Microsoft Excel ou OpenOffice Calc.
Dans ce cas, il faudra veiller à bien organiser vos feuilles de calcul. Voici comment vous y retrouver...

Première feuille : la description du système

Sur la première feuille de calcul, vous récapitulerez votre système, les processus unitaires qui le composent et leur enchainement :

Évidemment, il ne s'agit  que d'une traduction graphique du travail que vous avez déjà fait au début de votre étude. Si vous choisissez de modifier les limites du système ou les processus étudiés, il faudra veiller à mettre à jour ce schéma.

Une feuille par processus...

Ensuite, vous créerez une feuille de calcul par processus. Cette feuille comprendra tous les flux que vous avez choisi d'analyser, organisés en quatre catégories : flux entrants depuis la nature, flux entrants depuis la technosphère, flux sortants vers la nature et flux sortants vers la technosphère.
La trame de cette feuille sera la même pour tous les processus, les flux figurant dans la liste sont ceux qui ont été choisis lors de la définition des objectifs. Pour chaque flux, vous renseignerez sa valeur (éventuellement nulle) et l'unité utilisée ainsi que la source de cette valeur.

Vous y noterez également les informations qui permettront d'évaluer la qualité des données utilisées : dimensions géographique, temporelle et technologique.
Le champs "notes" doit contenir toutes les informations nécessaire pour assurer que les résultats seront reproductibles par un tiers : précision de méthode, périmètre...

Et une dernière feuille pour les additions

Si vous avez bien renseigné chaque feuille correspondant à un processus, il vous suffit d'additionner les flux entrant et sortant vers la nature pour obtenir vos résultats !

D'autres feuilles de calculs peuvent être ajoutées en fonction des besoins : liste de références...

Réaliser une ACV - étape 1.4 : les données et leurs qualités

Une fois que les objectifs de l'analyse de cycle de vie ont été définis et que les limites du système ont été fixées, il est possible de déterminer les données qui vont être nécessaires à l'inventaire des processus et leur qualité.

Données nécessaires 

Il s'agit de lister tous les flux qui seront pris en compte.
Ces flux sont déterminés par les objectifs de l'étude. Par exemple si je souhaite calculer l'impact d'un produit sur le climat, il faudra prendre en compte les flux des différents gaz à effet de serre : dioxyde de carbone, méthane, protoxyde d'azote, gaz fluorés... Ces données seront donc nécessaires pour chacun des processus unitaires.

En règle général, une analyse de cycle de vie doit inclure le plus grand nombre de flux possibles. En pratique, il faudra souvent faire des choix en fonction du temps, des moyens et des données disponibles et la liste des flux pris en compte pourra évoluer au cours de l'étude.
Si l'absence de données rend impossible le calcul de certains flux et donc l'évaluation de certains impacts, cela doit être précisé explicitement.

Qualité des données

La qualité des données fait référence aux caractéristiques que les données doivent posséder afin que les résultats soient fiables, compte-tenu des objectifs fixés.
L'ISO 14040 définit les différentes dimensions de la qualité des données :

• Dimension temporelle : les données sont-elles anciennes ou récentes ? Si des données primaires sont utilisées, la période de temps pendant laquelle elles ont été collectées est-elle assez longue pour assurer leur fiabilité ?
• Dimension géographique : les données utilisées sont-elles des moyennes mondiales, nationales, locales ? La zone dans laquelle elles ont été obtenues est-elle cohérente avec la zone où se situe la production étudiée ?
• Dimension technologique : les technologies utilisées dans un processus unitaire peuvent varier fortement, les données utilisées sont-elles représentatives de la technologie (ou du mix technologique) utilisé dans la production étudiée ?

Ces trois dimensions permettent de définir trois indicateurs qualitatif de la qualité des données :

• Représentativité : Indicateur de l'adéquation entre les données utilisées et la situation étudiée. Par exemple utilisées des données issues d'études américaines pour évaluer l'impact d'une production en Europe est peu représentatif.
• Cohérence : Indicateur de l'uniformité de la méthode utilisée aux différentes étapes de l'étude. Il s'agit par exemple ne pas utiliser des données européennes récentes pour un processus unitaire et des données asiatiques datant de 25 ans pour le suivant.
• Reproductibilité : Évaluation de la capacité à reproduire les résultats de l'étude. Cela implique une documentation complète de la méthode et des données utilisées.

A ces évaluations qualitative s'ajoutent deux indicateurs quantitatifs :

• Précision : Mesure de la variabilité des résultats obtenus.
• Complétude : Mesure du nombre de source de données primaires par rapport au nombre de sources possibles.

Réaliser une ACV - étape 1.3 : définition initiale des limites du système

La définition des limites du système vise à déterminer les processus unitaires qui seront étudiés. C'est un processus itératif : il est courant que la définition des limites du systèmes soit revues après les premiers résultats de l'étude, c'est pourquoi on parle de définition initiale.

Les objectifs choisis pour l'analyse de cycle de vie, notamment les impacts à étudier, et l'unité fonctionnelle retenue ont des conséquences importantes sur les limites du système.

Les deux approches de l'ACV

Il existe deux grandes approches possibles pour une ACV :

• L'approche attributionnelle (ACV-A) : l'objectif est de décrire les impacts environnementaux qui peuvent être attribuées à un produit ou un processus de façon rétrospective. Par exemple une analyse de cycle de vie attributionnelle sur les agrocarburant va s'intéresser à la consommation d'eau ou d'énergie nécessaire à la culture des produits agricoles utilisés.
• L'approche conséquentielle (ACV-C) : l'objectif est de décrire les impacts environnementaux causés par une produit ou un processus dans le système économique dans son ensemble. Une analyse de cycle de vie conséquentielle sur les agrocarburant va, par exemple, s'intéresser aux effets du changement d'usage des sols sur les circuits d'approvisionnement en nourriture et les cours des produits alimentaires.

 

Définitions des limites d'un système

La définition des limites d'un système doit préciser :

• Les limites entre le système étudié et la nature,
• Les limites entre les processus unitaires étudiés et ceux qui sont exclus,
• Les limites entre le système étudiés et les autres systèmes qui partagent certains de ses flux.

La définition des processus unitaires dépend généralement de la capacité à collecter des données sur les flux entrant et sortant (si on veut utiliser des données primaires) ou par les inventaires existant dans les bases de données disponibles (pour les données secondaires). Par conséquent, cette étape demande déjà une certaine connaissance technique de la production étudiée.
Les processus qui ne sont pas sous la responsabilité directe de l'utilisateur de l'étude ("background processes") peuvent être agrégés. C'est le cas souvent pour la production de matières premières ou d'énergie.

Compte-tenu du temps et des moyens disponibles pour l'étude, il y aura toujours des flux qui ne pourront pas être pris en compte. Par exemple : la production de l'acier qui a servi à fabriquer les machines utilisées dans un process.
Il est courant d'exclure les flux destinés à la fabrication des équipement utilisés pour la production ou le transport. Mais d'autres flux peuvent également être exclus si c'est cohérent avec les objectifs de l'étude.
Lorsque les limites fixées ont des conséquences sur la validité de l'étude (par exemple si on ne prend en compte qu'un seul scénario de fin de vie), cela doit être précisé dans la définition des objectifs.

Réaliser une ACV - étape 1.2 : définition de la fonction, de l'unité fonctionnelle et du flux de référence

Le périmètre de l'étude dépend des objectifs de l'analyse de cycle de vie, ceux-ci doivent avoir été préalablement définis. La première étape de la définition du périmètre consiste à définir la fonction étudiée, à choisir l'unité fonctionnelle et à déterminer le flux de référence.

Fonction, unité fonctionnelle et flux de référence

La fonction est le service utile rendu par le produit ou le process étudié. Par exemple, la fonction d'un pot de peinture est : colorer et protéger une surface.
Il est courant qu'un produit ait plusieurs fonctions.

L'unité fonctionnelle doit permettre de quantifier le service rendu. Cette unité permettra de normaliser la production et de comparer plusieurs produits fournissant un service équivalent. Elle doit être précise et mesurable.
Pour la peinture, l'unité fonctionnelle pourrait être : couvrir une surface de 10m² pendant 10 ans.

Le flux de référence est la quantité de produit nécessaire pour remplir une unité fonctionnelle. Par exemple, s'il faut un litre de peinture pour couvrir 10m² pendant 10 ans, le flux de référence est de 1L par unité fonctionnelle.

Quelle utilité ?

Ces définitions permettent de comparer de façon équitable deux produits différents rendant le même service. Par exemple si une autre peinture de moins bonne qualité nécessite une seconde couche après 5 ans (donc 2L pour remplir le même service), il ne serait pas équitable de comparer les impacts de la production d'un litre de chaque peinture.
La comparaison soit porter sur un flux de référence permettant de produire la même unité fonctionnelle, par exemple 1L de peinture de bonne qualité vs. 2L de peinture de moins bonne qualité.

Un autre exemple : imaginons que l'on réalise une ACV destinée à comparer l'utilisation de sacs en plastique avec celle de sacs en papier.
Dans ce cas, la fonction du sac en plastique est : transporter des objets pendant un trajet et transporter un chargement de déchets ménager (on prend en compte la réutilisation du sac comme sac-poubelle).
L'unité fonctionnelle peut être : transporter un volume de 9 litres pour un trajet et contenir et transporter 9 litres de déchets ménagers.
Dans ce cas, le flux de référence pour les sac en plastique est un sac.
De leur coté, les sacs en papier sont plus grands mais ne peuvent pas être utilisés comme sac poubelle. Le flux de référence pourra donc être, par exemple : 2/3 d'un sac + un sac-poubelle de 9 litres.

Réaliser une ACV - étape 1.1 : définition des objectifs

Selon l'ISO14040, la première phase d'une analyse de cycle de vie consiste à en définir l'objectif et le périmètre. Cette étape consiste notamment à définir :

• L'objectif de l'étude,
• Le ou les systèmes à analyser,
• La méthode utilisée,
• Le public,
• Les hypothèses et la qualité des données à utiliser.

Cette étape peut sembler formelle, mais elle est indispensable pour assurer que l'analyse de cycle de vie pourra être réutiliser par des personnes qui n'ont pas été impliquées dans l'étude. Elle est aussi nécessaire pour assurer la crédibilité de l'étude.

Définir les objectifs d'une analyse de cycle de vie

Définir l'objectif de l'ACV consiste notamment à préciser :

• Les raisons qui poussent à la réalisation de l'étude,
• L'utilisation qui doit en être faite, par exemple : identifier des axes d'amélioration dans un processus, appuyer une décision, comparer avec d'autres produits, obtenir un écolabel...
• Le public auquel elle est destiné,
• La personne ou l'organisme à l'origine de cette étude : cette précision est importante pour assurer la crédibilité de l'étude et prévenir les conflits d'intérêt.

Le périmètre, la qualité minimale des données à utiliser, le niveau de détail... seront fixés en fonction de ces réponses.
A titre d'exemple, une étude destinées à identifier les processus unitaires à fort impact au sein d'une entreprise et destinée uniquement à une diffusion interne sera très différente d'une étude réalisée pour éclairer une décision politique ou d'une étude comparant des produits concurrents et destinée à être rendue publique.

Focus sur les flux d'énergie dans une analyse de cycle de vie

Presque tous les processus nécessitent de l'énergie et celle-ci joue souvent un rôle prépondérant dans l'impact environnemental d'un produit. Par ailleurs, les flux d'énergie sont souvent plus facile à obtenir pour un processus unitaire que les autres flux, par exemple de polluants, qui sont plus difficiles à mesurer et que les entreprises communiquent moins facilement.

Les différents types d'énergie dans une analyse de cycle de vie

Il faut d'abord distinguer l'énergie consommée dans un processus ("energy as a fuel") de l'énergie contenue dans un produit ("energy as material" ou "feedstock energy"). Par exemple, le processus de production de granulés de PEHD à partir d'éthylène nécessite de l'énergie pour l'alimentation des machines, mais l'éthylène est lui-même dérivé de gaz naturel, une partie de l'énergie qu'il contient pourra être récupérée en fin de vie par incinération.

L'énergie consommée dans un processus prend généralement la forme d'une consommation d'essence, de diesel, de gaz, ou d'électricité. Le plus souvent, les quantités utilisées sont exprimées en volume (litre, mètre cube...).

Énergie primaire et secondaire

L'énergie utilisée peut être de l'énergie primaire ou de l'énergie secondaire. L'énergie primaire est une forme d'énergie disponible dans la nature (par exemple : gaz naturel, pétrole, uranium...) , une énergie secondaire a subie des transformation avant de pouvoir être utilisée (par exemple : électricité, vapeur, air comprimé...).
Une même consommation d'énergie recouvre des réalité bien différentes selon que l'énergie utilisée est primaire ou secondaire : en effet la production d'énergie secondaire à partir d'énergie primaire implique des pertes importantes. Par exemple, les pertes sont de l'ordre de 67% pour la production d'électricité à partir de gaz et sa distribution, par conséquent une consommation de 1 gigajoule d'électricité (énergie secondaire) correspond à une consommation de 3 GJ de gaz (énergie primaire) !

En d'autres termes, l'énergie n'est pas un produit standard et il n'est pas possible d'additionner directement entre eux des flux d'énergie. Sauf dans le cas où elle est tirée de terre et utilisée sous forme brute, l'énergie utilisées dans un processus doit elle-même faire l'objet d'une analyse de cycle de vie.

ACV : Comment lire l'inventaire d'un processus

L'inventaire d'un processus (unitaire ou non) se présente sous la forme d'un tableau dont la structure est toujours plus ou moins la même. Cette structure doit simplifier l'interprétation et le transfert d'une base de donnée ou d'un chercheur à l'autre.
Voici par exemple un extrait de l'inventaire de la production de granulés de polyéthylène haute densité à partir d'éthylène :

Ce tableau comprend toujours les même les même informations :

1. Les quatre types de flux : venant de la nature, venant de la technosphère, vers la nature, vers la technosphère.
2. Le nom du flux : il est important d'utiliser une nomenclature standardisée afin de pouvoir réutiliser et transférer les inventaires
3. La catégorie du flux qui donne plus d'information sur l'origine ou la destination des flux venant ou allant vers la nature, notamment le milieu concerné. Ces informations permettent de mieux évaluer l'impact du processus qui ne dépend pas seulement de la nature du flux mais aussi de la façon dont il est prélevé ou rejeté dans la nature.
4. Éventuellement une sous-catégorie qui donne plus de détails sur l'origine ou la destination du flux.
   
5. La valeur du flux.
6. L'unité dans laquelle cette valeur est exprimée.

Dans ce cas, on voit par exemple que le processus nécessite 0.178kWh et produit 0.1kg de dioxyde de carbone. Ces quantités doivent être rapportées aux flux de produits vers la technosphère qui sont la finalité du processus.
Par convention, ce flux est normalisé : dans notre exemple la quantité de granulés de plastique produits est 1kg. Cette convention permet de simplifier l'analyse et la réutilisation de l'inventaire.