Éléments d'adaptation de la méthodologie d'analyse de cycle de vie aux carburants végétaux : cas de la première génération

Benoist Anthony. 2009. Éléments d'adaptation de la méthodologie d'analyse de cycle de vie aux carburants végétaux : cas de la première génération. Paris : Ecole des mines de Paris, 226 p. Thèse : Energétique : Ecole nationale supérieure des mines de Paris

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Thèse

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Titre anglais : Adapting life-cycle assessment to biofuels: some elements from the first generation case

Encadrement : Clodic, Denis

Résumé : Cette thèse vise à clarifier le panorama actuel des résultats d'Analyse de Cycle de Vie (ACV) pour les carburants issus de cultures végétales, en vue d'identifier le potentiel et les marges de manoeuvre de ces filières, pour la consommation d'énergie et les émissions de Gaz à Effet de Serre (GES). A cette fin, après une analyse bibliographique de la méthodologie d'ACV, les études existantes sur les carburants végétaux de première génération sont revues et les causes de leurs disparités identifiées par une analyse de sensibilité portant sur les paramètres méthodologiques et les données. Il apparaît que les choix méthodologiques ont un impact prépondérant sur les résultats finaux, et des recommandations sont formulées quant à la réalisation de ces études d'ACV. Le lien étroit entre résultats d'ACV et localisation de la production est également relevé. Une simulation simplifiée des procédés a ensuite été effectuée pour mesurer l'impact sur les bilans d'ACV de variantes technologiques ou de modes de valorisation des co-produits. Si la valorisation énergétique des co-produits montre le potentiel d'économies le plus significatif, sa rentabilité n'est assurée que pour des prix du baril élevés et des cours des marchés agricoles modérés, et son emprise sur les surfaces est plus importante. Enfin la méthodologie de l'ACV est complétée en intégrant le rôle des sols en tant que puits de carbone au sein des frontières du système. Ceci a conduit à proposer un cadre temporel de comparaison des scénarios plus précis, ainsi qu'à définir une méthode dynamique de pondération des GES en fonction de leur année d'émission, cohérente avec les usages actuels des pouvoirs radiatifs des gaz. Son application à deux cas d'étude de changements d'usage des sols démontre la nécessité de définir, pour la production de carburants végétaux, des critères d'efficacité d'usage des sols en plus de ceux relatifs aux économies de GES de la directive 2009/28/CE.

Résumé (autre langue) : This thesis aims at giving a better understanding of present Life Cycle Assessment (LCA) results for biofuels in order to identify their potential and breathing spaces from an energy consumption and Green House Gases (GHG) emissions point of view. To this end, LCA methodology and existing studies on first generation biofuels were reviewed; then a sensitivity analysis on methodological and data parameters allowed identifying the roots of the discrepancies of results. Methodological choices appeared to be very crucial elements for final results and recommendations were made for LCA carrying out for biofuels. The close relationship between LCA results and local specificities of production were also underlined. A simplified process simulation was then performed to evaluate the impacts of technological and by-products uses alternatives on LCA results. Energy use of by-products shows the most significant potential savings per MJ although its economic profitability is only ensured for high oil prices and reasonable agricultural prices and its impact on land use is more important than for technological improvements. Finally LCA methodology was completed by integrating soil quality, especially their role as carbon sinks, within the system boundaries. This led to suggest a more specific temporal framework for comparisons of scenarios and to define a dynamic method of GHG weighting consistent with current uses of Global Warming Potentials and according to their emission year. Application of GHG weighting on two case studies of land-use changes was done and showed the need for assessments of biofuels of defining efficient land use criteria in addition to the GHG savings criteria from Directive 2009/28/CE.

Mots-clés Agrovoc : biocarburant, analyse du cycle de vie, biomasse, plante énergétique, production énergétique, carbone, matière organique du sol, stockage, gaz à effet de serre, consommation d'énergie, technologie, analyse économique, modèle de simulation, éthanol, biodiesel, Triticum, Saccharum officinarum, betterave sucrière, Beta vulgaris, Brassica napus