Notre travail s'intègre dans le cadre d'un programme de recherche relatif à l'amélioration des performances environnementales des appareillages de distribution électrique du centre de recherche et distribution de l'entreprise AREVA T&D. Il s'agit de développer une démarche d'éco-conception adaptée à ses produits et aux besoins de l'équipe de conception et consolidée sur le plan environnemental. Notre démarche s'est basée sur l'analyse du besoin des différents acteurs de l'équipe de conception, l'évaluation environnementale des produits existants et l'étude du processus de conception utilisé pour le développement de ces produits et de la stratégie d'éco-conception de l'entreprise. D'abord, nous avons identifié les outils d'éco-conception indispensables pour l'équipe de conception. Ensuite, l'étude du processus de conception existant nous a permis de déterminer des pistes d'intégration des paramètres environnementaux et des outils d'éco-conception durant les différentes phases de conception. Par ailleurs, nous avons étudié une série d'analyses de cycle de vie de produits de moyenne tension de catégories différentes ce qui nous a permis de déterminer la distribution des impacts environnementaux dans les phases de cycle de vie. Il en sort que la phase d'utilisation est la phase la plus polluante néanmoins très difficile à améliorer. La phase de distribution présente un impact très faible. Cela nous a permis de focaliser notre démarche sur les phases de fabrication et de fin de vie qui présentent un potentiel d'amélioration environnementale plus important. Notre approche d'éco-conception s'intègre au système existant et se base sur l'association du respect de la réglementation, la satisfaction des besoins de l'équipe de conception et l'amélioration des aspects environnementaux à forte marge d'amélioration.Nos travaux de recherche nous ont permis de développer un outil d'éco-conception (DECOD permettant d'assister le concepteur tout au long du processus de conception et plus particulièrement pour les arbitrages écologiques. L'application de notre outil sur un cas d'étude nous a permis de confirmer la fiabilité de notre démarche.

Le design industriel prend en compte l'usage et l'expérience de l'utilisateur (Contexte) pour proposer un concept de produit (fonctionnalités, forme, esthétique, usage, etc.), sur la base d'un problème " mal défini " ou " mal structuré ". L'éco‐conception identifie des variantes, pour maîtriser les impacts environnementaux, sur de nouveaux produits ou propose des pistes d'amélioration de produits existants. Les démarches d'éco‐conception répondent à des enjeux propres à l'entreprise (image, finance, mobilisation en interne, réduction de son impact) mais elles permettent rarement l'intégration et l'apport des autres compétences du projet. Notre hypothèse est que l'approche, les méthodologies et outils de l'éco‐conception ne correspondent pas aux modes de faire de l'activité de design. La compétence design est supposée véhiculer les valeurs d'usage et la vision du contexte produit nécessaire au développement efficient des produits. Aujourd'hui, les designers explorent les actions environnementales. Toutefois, le design ne s'implique pas encore réellement dans la prise en compte des aspects environnementaux (seconde hypothèse). Le designer ne dispose pas d'outils permettant d'évaluer et ses actions de prise en compte de l'environnement ne sont pas reconnues. L'observation et l'analyse de démarches d'éco‐conception, menées par 26 entreprises, montre l'absence majoritaire de prise en compte de l'utilisateur. Cela nous permet de valider notre première hypothèse. Notre troisième hypothèse est que la présence du design au sein de démarche d'éco‐conception permettrait d'intégrer les valeurs d'usage. L'intégration des valeurs d'usage apporterait une plus grande différenciation du produit, et une plus grande homogénéité des actions menées au sein de l'entreprise. Des démarches intégrant l'activité de design résultent des avancées innovantes qui dépassent la simple mise en conformité pour plus d'anticipation. Les démarches sont plus prospectives. Une expérimentation " Cradle to Cradle Design© " dans les entreprises, ou les designers étaient chefs de projet, nous a permis de valider cette troisième hypothèse. On constate la capacité du design à changer le paradigme économique et le business modèle de l'entreprise, et à mobiliser tous les acteurs et compétences du projet sur des sujets innovants vers des problématiques court, moyen et long terme. Cela nous conduit à définir notre question de recherche : Comment permettre l'implication des designers dans les projets de développement de produits et services écoresponsables, dans l'objectif de réintégrer la valeur d'usage ? Avant de pouvoir intégrer les aspects environnementaux dans sa démarche, le designer industriel doit acquérir les compétences environnementales nécessaires à sa présence et son action au sein des démarches de développement de produits. Pour cela, nous proposons une méthodologie d'orientation au design Responsable (MOD‐R) permettant de déterminer les actions d'écodesign, de faire appel à des outils spécifiques à sa fonction et lui permettre d'apporter une réponse responsable. Notre méthode considère que les actions d'écodesign " progressent " : elles s'intéressent au contexte du projet pour finalement aborder le bien ou le service. Elles sont rassemblées autour de trois stratégies que sont le style de vie, la consommation et le bien (ou service). À partir de connaissances et d'objectifs environnementaux, elle met en oeuvre une activité d'écodesign. Elle intègre aux différentes étapes de l'activité et aux outils du design des actions ou des compléments. Le résultat de l'activité d'écodesign permet d'accroître ses propres connaissances en environnement ou, si le résultat n'est pas en conformité avec la demande, de réévaluer ses objectifs initiaux. Enfin, deux designers indépendants, missionné par une entreprise de l'agroalimentaire sur un projet d'emballage pour yaourt, ont suivi et permis de valider la méthodologie Mod‐R.

La liqueur noire est produite en grande quantité dans les papeteries, en co-produit de la pâte à papier. Issue de la transformation du bois, elle représente une source importante de biopolymères non concurrentielle à l’industrie alimentaire. Par dispersion d’une phase organique dans la liqueur noire, des émulsions concentrées et stables ont été obtenues. Parmi les phases dispersées envisagées, l’huile de ricin et le 1,2-dichloroéthane ont été les plus adaptées. Par polymérisation de ces émulsions concentrées, la liqueur noire a permis d’obtenir des matériaux poreux appelés polyECs. L’analyse du cycle de vie a été appliquée tout au long de la préparation des polyECs et a montré que l’utilisation du 1,2-dichloroéthane, en tant que phase dispersée, serait moins néfaste pour l’environnement que l’utilisation de l’huile de ricin. Après pyrolyse, la matrice polymère des polyECs est devenue carbonée pour donner des carbones poreux, les carboECs. Grâce à leur structure microporeuse et mésoporeuse, ces carboECs biosourcés présentent un intérêt pour le stockage d’énergie, notamment les supercondensateurs. Des essais préliminaires ont montré que les performances électrochimiques des carboECs étaient comparables à la littérature. De par le choix d’un co-produit issu de la biomasse comme matière première, l’élaboration des carboECs de liqueur noire s’inscrit dans une démarche d’éco-conception. Afin de vérifier cette démarche, les carboECs issus de liqueur noire ont été comparés à des carboECs issus de poly(styrène-co-divinylbenzène), par l’analyse du cycle de vie. Cette étude comparative a montré que le procédé basé sur la liqueur noire aurait un profil écologique plus avantageux que le procédé dit pétrochimique. / Black liquor is a by-product of paper pulp production and is daily produced in large quantities. Non-competitive to the food industry, this wood-based by-product is an important source of biopolymers. Black-liquor based concentrated and stable emulsions were obtained by dispersing an organic phase into black liquor. Among the considered dispersed phases, castor oil and ethylene dichloride were the most suited. Similar materials were prepared by polymerising the concentrated emulsions containing those dispersed phases. The obtained porous monoliths, called polyECs, were compared by life cycle assessment. The results showed that using ethylene dichloride as the dispersed phase was more beneficial for the environment than using castor oil. Through pyrolysis, the polymeric matrix of the polyECs was processed into carbon to produce carboECs. The bio-based porous carbons presented a microporous and a mesoporous structure that is of interest for energy storage, in particularly supercapacitors. The exploratory tests showed that the carboECs efficiency as supercapacitors were similar to what found in literature. The choice of black liquor as the main raw material was made through an eco-design approach. To comfort that approach, the black-liquor-based carboECs were compared to a poly(styrene-co-divinylbenzene)-based carboECs using life cycle assessment. This study showed that using black liquor instead of styrene/divinylbenzene is beneficial.

Aujourd'hui les challenges portés par le développement durable nécessitent de développer de nouvelles offres et de nouveaux usages dans le cadre d'un processus d'éco-innovation intégrant les approches environnementales et sociétales. Cette thèse a pour objectif d'étudier l'intérêt d'utiliser des outils d'aide à la créativité afin d'instrumenter les phases de génération d'idées et de nouveaux concepts lors des processus d'éco-innovation. A partir d'un état de l'art sur le concept d'éco-innovation et sur les outils d'aide à l'éco-innovation, nous montrons ainsi que, s'il existe de nombreux outils, peu d'entre eux sont précisément focalisés sur la phase de génération d'idées, ou idéation. De même, peu d'entre eux permettent de stimuler l'ensemble des axes du développement durable. Pour répondre à cette lacune, nos recherches s'appuient sur une adaptation de l'outil de créativité ASIT en EcoASIT. Cette adaptation est argumentée sur le plan conceptuel en montrant les affiliations théoriques entre les deux outils et sur le plan expérimental en présentant les résultats de nos différentes expérimentations. Nous montrons ainsi que l'outil EcoASIT présente un fort potentiel dans le processus d'éco-innovation en proposant de stimuler efficacement les phases d'idéation sur l'ensemble des axes du développement durable.

L'objectif de ces travaux vise à évaluer les performances techniques et environnementales d'un procédé de fractionnement et de purification d'hémicelluloses de pailles et sons de blé. La démarche employée consiste dans un premier temps à évaluer la faisabilité du procédé à une échelle pilote. Celui-ci implique notamment une opération de fractionnement par extrusion bi-vis et des étapes de concentration-purification par une combinaison d'ultrafiltration et de chromatographie sur résine. Il est comparé à un procédé plus classique où l'extrait extrudé subit une évaporation et une précipitation éthanolique. L'étude des compositions chimiques des extraits et des poudres produites à chaque étape du procédé permet d'observer que l'extrusion bi-vis donne des rendements plus faibles que d'autres techniques d'extraction, mais présente des avantages en termes d'échelle, de continuité du procédé, et de faibles consommations d'eau. Par ailleurs, l'ultrafiltration est une technique intéressante car elle permet une purification et une concentration des extraits simultanées et la chromatographie sur résine s'est avérée être une solution attractive pour la décoloration des extraits. Dans un second temps, la méthodologie d'analyse du cycle de vie (ACV) a été appliquée au procédé. Celle-ci a mis en avant le fort impact environnemental généré par certaines opérations unitaires et a donné lieu à l'identification de priorités d'actions pour l'amélioration du procédé. Ainsi, le scénario mettant en jeu une combinaison de l'ultrafiltration avec une chromatographie sur résine semble plus avantageux que celui mettant en jeu une évaporation sous vide combinée à une précipitation éthanolique. La démarche employée apporte également des réponses méthodologiques sur la démarche d'ACV appliquée aux procédés : l'importance de prendre en compte différentes méthodes de caractérisation, de tester la sensibilité de l'étude à l'unité fonctionnelle et aux hypothèses initiales ont été mises en avant. Enfin, dans le but de démontrer sa forte potentialité dans le domaine des procédés, l'ACV a été appliquée à certaines opérations unitaires. L'intérêt d'étudier l'influence des conditions opératoires des procédés sur les impacts environnementaux a été démontré. Par ailleurs, la nécessité de développer des outils de modélisation des procédés qui pourront être couplés à ceux de l'ACV afin d'intégrer pleinement les critères environnementaux au dimensionnement des procédés a été mis en avant. / The objective of this work was to evaluate the technical and environmental performance of a fractionation and purification process of hemicelluloses from wheat straw and bran. The approach used was first to assess the feasibility of the process on a pilot scale. This implied setting up twin-screw extrusion, concentration steps by ultrafiltration and a purification step by ion exchange chromatography. It was compared to a more traditional process where the extruded extract was treated by evaporation and ethanol precipitation. Study of the chemical composition of extracts and powders produced at each stage of the process, showed that the twin-screw extrusion gave lower yields than other extraction techniques, but had the advantage in terms of scale, continuity of the process and low water consumption. Furthermore, ultrafiltration is an interesting technique because it allows simultaneous purification and concentration of the extracts, and ion exchange chromatography proved to be an attractive solution for the removal of coloured compounds. In a second step, the life cycle assessment (LCA) methodology was applied to the process. This highlighted the strong environmental impact generated by some unit operations, and resulted in the identification of priorities to improve the process. Thus, the scenario involving a combination of ultrafiltration with ion exchange chromatography appears to be more advantageous than that involving vacuum evaporation combined with ethanol precipitation. The approach used also provides methodological answers for LCA applied to processes: the importance of taking into account different characterization methods, testing the sensitivity of the study to the functional unit, and reconsidering the initial assumptions, has been stressed. Finally, in order to demonstrate its high potential in the field of processes, LCA has been applied to some unit operations. The interest of studying the influence of process operating conditions on environmental impacts has been demonstrated. In addition, the need to develop tools for modelling processes that can be coupled to those of LCA in order to fully integrate environmental criteria into process design, has been highlighted.

Dans un contexte d’éco-conception, les efforts d’innovation amènent de nouveaux matériaux dits bio-sourcés qui participent à réduire l’impact des produits sur l’environnement. S’agissant de nouveaux matériaux, l’innovation porte également sur l’amélioration de la qualité perçue par le consommateur. Le challenge est donc de concevoir des produits respectueux de l’environnement à l’aide de nouveaux matériaux écologiques tout en garantissant une qualité perçue au moins identique à celle des matériaux synthétiques classiques. Le design sensoriel, par l’utilisation de l’évaluation sensorielle, est l’une des disciplines qui permet de prendre en compte le ressenti sensoriel des consommateurs. Cependant, dans la littérature, peu de travaux portent sur l’application des méthodes d’évaluation sensorielle à des matériaux bio-sourcés. Face à ce constat, nos travaux se proposent d’étudier la possibilité d’évaluer, avec des méthodes d’analyse sensorielle, un matériau bio-sourcé à base de fibres de lin de la même manière qu’un synthétique à base de fibres de verre. Plus précisément, nos travaux proposent une approche basée sur une évaluation sensorielle tactile et une évaluation instrumentale objective de la surface de ces deux matériaux. Nos résultats ont permis de valider l’application des méthodes d’évaluation sensorielle tactile sur un matériau bio-sourcé. Nos travaux ont permis la définition de profils sensoriels pour le toucher concernant le matériau à base de fibres de lin. Les résultats obtenus ont aussi permis de valider la possibilité de corréler certains indicateurs tactiles subjectifs avec des mesures instrumentales objectives. L’ensemble des connaissances développées dans le cadre de ces travaux offre aux concepteurs une aide précieuse dans le choix des matériaux bio-sourcés en éco-conception et plus généralement en conception de produits. / In the eco-design context, innovation efforts come with new bio-sourced materials that are meant to reduce products’ environmental impact. Insofar as these products are made with new materials, the innovation is also concerned about their perceived quality by consumers. More precisely, the challenge is to reach a compromise between environmental and marketing issues. Indeed, to be satisfying, the perceived quality of the environmental-friendly products has to be similar to the one of products made with classical synthetic materials. Sensorial design, through sensorial evaluation, is the academic discipline that takes into account the sensorial consumers’ perception. However, very few previous studies were led concerning the application of sensorial evaluation methods to bio-sourced materials. The present work proposes to make up for this lack of knowledge. More precisely, we evaluate both a flax fiber bio-sourced material and a glass fiber synthetic material using the same sensorial analysis methods. This evaluation combines a subjective sensorial tactile evaluation to an objective instrumental evaluation of both these materials’ surfaces. The results validated the application of tactile sensorial evaluation methods to a bio-sourced material. Moreover, tactile sensorial profiles were defined for flax fiber bio-sourced materials. Results also enabled to correlate subjective tactile measures with tactile objective instrumental measures. The present gathered knowledge offer, to designers concerned with eco-design and more generally by product design process, a new valuable bio-sourced material decision making aid.

La crise environnementale et ses enjeux constituent un défi majeur pour le capitalisme du XXIe siècle : comment en effet les entreprises peuvent-elles devenir à la fois " vertes " et compétitives ? Une réponse originale apparait au cours des années 1990 chez les ingénieurs et les designers avec la pratique dénommée " éco-conception ", qui s'est diffusée depuis dans la majorité des grandes entreprises et des PME innovantes. Cette démarche, qui vise à reconcevoir les biens et services pour les rendre plus durables, s'accompagne de multiples innovations comme l'Analyse de cycle de vie (ACV) qui introduit une rupture dans la manière de cartographier les enjeux environnementaux d'un objet en passant du territoire au cycle de vie. Mais quels sont les horizons stratégiques en jeu dans cette rationalisation industrielle ? Y a-t-il différentes manières de pratiquer l'éco-conception ? Et si oui, quelles sont leurs rationalités et leurs effets ? En s'appuyant sur différents modes d'investigation (recherches-interventions, généalogies professionnelles) et dans une logique de " prospective du présent ", cette thèse montre que les démarches d'éco-conception en entreprise sont traversées par deux mythes rationnels (Hatchuel) celui des ingénieurs, à partir des raisonnements de l'ACV, et celui des designers autour de la reconception critique des relations usagers-objets, mythes rationnels qui sont eux-mêmes ordonnés à deux horizons stratégiques. Le premier est celui de l'évaluation sur les marchés : son objectif est d'équiper les " marchés verts " de dispositifs de prescription comme les écolabels, en utilisant l'ACV comme une nouvelle norme de vérité. Dans cet horizon marqué par des approches d'éco-conception réglée et des stratégies de compétition par les normes environnementales (ex. règlement de l'écolabel), l'ingénieur ACV apparaît comme un acteur dominant. Le second horizon est celui de la transformation de soi, à travers des outils permettant d'optimiser ou de reconcevoir les styles de vie (manuels de consommateurs durables, catalogues critiques et fictions de designers). Ces démarches sont ici thématisées à l'aide des concepts de techniques de soi de Foucault et d'identité narrative de Ricœur. Dans cet horizon où la stratégie joue comme conception de scénographies (Aggeri) on constate que le designer déploie une radicalité critique plus grande à travers des démarches d'éco-conception innovantes permettant de modifier conjointement l'identité des objets, des marchés et des individus. C'est donc en prenant en compte la variété de ces problématisations que l'éco-conception pourra apporter des réponses innovantes aux enjeux du développement durable.

La conception des véhicules automobiles est soumise à des contraintes fortes, liées à la gestion de la fin de vie des produits (réglementations, responsabilités sur l'augmentation des déchets, conséquences économiques de la raréfaction des ressources, image). Dans ce contexte, nous cherchons à déterminer quel système de mesure de la valorisabilité et du changement de valeur en fin de vie peut permettre une éco-conception efficace et une réduction des risques réglementaires. Un modèle est proposé, basé sur les trois objets fondamentaux 'Flux', 'Filière' et 'Arborescence'. Le Flux, brique élémentaire, décrit les performances et limites techniques (faisabilité, gisements disponibles, débouchés potentiels, stabilité, stade de développement, etc.) et économiques (valeur du produit d'entrée, coût de traitement, valeur du produit de sortie) des procédés de traitement d'un produit en fin de vie. L'agencement des Flux permet de construire des Filières, puis des Arborescences, représentatives de l'ensemble des possibilités de valorisation pour une pièce. Le modèle permet d'obtenir des "Règles génériques d'éco-conception" (applicables avant le début de la conception) et un "Outil d'évaluation de la valorisabilité" (utilisable en cours de conception), et s'appuie sur la mesure de la valorisabilité massique et de la rentabilité potentielle de valorisation. Plusieurs études de cas sont réalisées, sur des pièces automobiles en cours de conception : Pare-choc, Garniture de jupe, Panneau de porte, Pare-soleil. Nous proposons des pistes d'amélioration pour chacune des pièces étudiées, et dégageons des approches possibles de l'éco-conception. Ces approches permettent de positionner et d'améliorer la "performance éco-conception" d'une pièce. La méthode proposée peut être utilisée en dehors du secteur automobile.

L'origine anthropique du phénomène de pollution globale est désormais confirmée. Il ne s'agit donc plus de remettre en question le fait que les activités économiques engendrent des répercussions écologiques importantes, le défi consiste plutôt à élaborer et appliquer des mécanismes de protection environnementale, visant à atténuer l'empreinte écologique des activités économiques. Les impacts environnementaux sont principalement générés par le processus de production d'un produit, il convient alors de s'y intéresser. C'est pourquoi nous cherchons à savoir comment favoriser le développement de procédés et de méthodes de production écologiques (PMP) sur le plan des activités économiques internationales. Il est pourtant difficile d'y arriver, car l'utilisation commerciale des PMP constitue un véritable débat entre le commerce et l'environnement. D'un côté, le droit international de l'environnement envisage l'utilisation commerciale des PMP comme un moyen efficace d'atteindre un développement durable et élabore des mécanismes en conséquence. De l'autre côté, la réglementation de l'Organisation mondiale du commerce (OMC) ne permet pas aux États d'appliquer des mesures commerciales fondées sur des PMP, sauf en cas de circonstances exceptionnelles. La dynamique Nord-Sud vient aussi alimenter le débat, les pays du Sud craignent que les pays du Nord utilisent les PMP afin de protéger leur marché et perçoivent l'élaboration des PMP comme étant secondaire aux objectifs de développement économique. Il est ainsi pertinent de tenir compte de ces différentes problématiques afin de déterminer le moyen opportun d'appliquer les PMP au niveau du commerce international. À cet égard, nous concluons notre étude en proposant de réformer le cadre réglementaire de l'OMC afin de permettre l'utilisation des PMP dans les échanges commerciaux internationaux. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Procédés et méthodes de production (PMP), Droit international de l'environnement, développement durable, OMC, dynamique Nord-Sud

L'essor des services et des technologies de l'information et de la communication (TIC) est généralement considéré comme le marqueur d'une dématérialisation de l'économie - phénomène grandement attendu dans le cadre des discussions sur le développement durable. Nous nous plaçons dans le débat autour de cette hypothèse en questionnant la matérialité des TIC et des services à travers le cas des services informationnels - activités de génération d'information répondant à un besoin décisionnel. Nous examinons plus en détail les services d'optimisation basés sur les réseaux de capteurs - services offerts à l'aide d'informations collectées par des capteurs intégrés dans un réseau sans fil, permettant de surveiller un processus dans le but de l'optimiser, et par là-même de diminuer ses impacts. Nous proposons ainsi une méthode intégrée d'analyse environnementale et d'éco-conception des services d'optimisation basés sur les réseaux de capteurs. Celle-ci permet de déterminer la pertinence environnementale d'un service, c'est-à-dire sa capacité à générer moins d'impacts qu'il n'en évite, mais également de le concevoir avec cette pertinence en vue. Notre apport scientifique réside dans la proposition d'un modèle d'impact pour les services informationnels et d'un modèle de cycle de vie des réseaux de capteurs, ainsi que dans le développement d'un outil d'analyse basé sur la simulation réseau. L'application de la méthode proposée au cas d'un service d'optimisation de la collecte de déchets nous permet de conclure que, si des marges de manœuvres importantes sont identifiables, la pertinence environnementale de ces services ne doit pas être considérée comme acquise, tout comme le potentiel de dématérialisation des TIC et des services.