Scientifiques, gouvernements, entreprises et consommateurs s’entendent aujourd’hui pour dire que le système naturel est déréglé, que l’activité industrielle en est la cause principale. L’éco-conception est une manière de concevoir des biens ou des services en diminuant leurs impacts sur l’environnement et la société. De plus en plus présente dans les grandes entreprises où, associée à une gestion intégrée de l’environnement, elle procure des bénéfices non négligeables et une image de marque, l’éco-conception a beaucoup de difficultés à s’implanter dans les petites et moyennes entreprises. Dans ce travail, nous avons cherché à comprendre les raisons de ces difficultés. Deux approches ont été utilisées, l’une basée sur une analyse documentaire des rapports de RSE de dix entreprises, grandes et petites, de différents secteurs d’activité, qui nous a permis de fixer le cadre et le formalisme de la démarche de recherche, l’autre sur le principe d’entretiens semi-dirigés à partir de questions ciblées. Après une présentation générale de ce qu’est l’éco-conception et quelle en est la problématique appliquée aux PME (chapitre 2), nous précisons le cadre méthodologique de la recherche (chapitre 3) et exposons ses résultats (chapitre 4). Nous montrons que les freins à l’adoption de l’éco-conception dans les PME sont multiples et complexes, tant la diversité de ces entreprises est grande et difficile à synthétiser. En soulignant les freins, les leviers, les risques et les opportunités liés à l’intégration des principes de développement durable dans ces entreprises, nous faisons un portrait global de la situation actuelle et des difficultés rencontrées par ces PME pour adhérer à ces principes. / Scientists, governments, businesses and consumers agree that the natural system is deregulated, and that the industrial activity is the main cause. Eco-design is a way to design products or services by reducing their impacts on environment and society. This approach to design is increasingly present in large corporations which, combined with an integrated environmental management system, provides significant profits and brand image. Conversely, eco-design is barely implanted in small and medium-sized enterprises (SMEs). Through this research, we have tried to understand the reasons of these difficulties. Two approaches have been used. One is based on a document review of corporate social responsability (CSR) reports of ten, large and small, companies from different industrial sectors. This has enabled us to establish the framework and the form of the research approach. The second approach is based on semi-directed interviews with a set of prepared specific questions. After an overview describing eco-design and its problematic applied to SMEs (Chapter 2), we develop the methodological framework of this research (Chapter 3) and present its results (Chapter 4). We show that the barriers to adoption of eco-design within SMEs are multiple and complex, so much the diversity of these companies is vast and difficult to synthesize. By highlighting the barriers, the drivers, the risks and the opportunities related to integrating sustainable development principles in these organizations, we provide an overview of the current situation and challenges faced by SMEs when seeking to adhere to these principles.

Scientifiques, gouvernements, entreprises et consommateurs s’entendent aujourd’hui pour dire que le système naturel est déréglé, que l’activité industrielle en est la cause principale. L’éco-conception est une manière de concevoir des biens ou des services en diminuant leurs impacts sur l’environnement et la société. De plus en plus présente dans les grandes entreprises où, associée à une gestion intégrée de l’environnement, elle procure des bénéfices non négligeables et une image de marque, l’éco-conception a beaucoup de difficultés à s’implanter dans les petites et moyennes entreprises. Dans ce travail, nous avons cherché à comprendre les raisons de ces difficultés. Deux approches ont été utilisées, l’une basée sur une analyse documentaire des rapports de RSE de dix entreprises, grandes et petites, de différents secteurs d’activité, qui nous a permis de fixer le cadre et le formalisme de la démarche de recherche, l’autre sur le principe d’entretiens semi-dirigés à partir de questions ciblées. Après une présentation générale de ce qu’est l’éco-conception et quelle en est la problématique appliquée aux PME (chapitre 2), nous précisons le cadre méthodologique de la recherche (chapitre 3) et exposons ses résultats (chapitre 4). Nous montrons que les freins à l’adoption de l’éco-conception dans les PME sont multiples et complexes, tant la diversité de ces entreprises est grande et difficile à synthétiser. En soulignant les freins, les leviers, les risques et les opportunités liés à l’intégration des principes de développement durable dans ces entreprises, nous faisons un portrait global de la situation actuelle et des difficultés rencontrées par ces PME pour adhérer à ces principes. / Scientists, governments, businesses and consumers agree that the natural system is deregulated, and that the industrial activity is the main cause. Eco-design is a way to design products or services by reducing their impacts on environment and society. This approach to design is increasingly present in large corporations which, combined with an integrated environmental management system, provides significant profits and brand image. Conversely, eco-design is barely implanted in small and medium-sized enterprises (SMEs). Through this research, we have tried to understand the reasons of these difficulties. Two approaches have been used. One is based on a document review of corporate social responsability (CSR) reports of ten, large and small, companies from different industrial sectors. This has enabled us to establish the framework and the form of the research approach. The second approach is based on semi-directed interviews with a set of prepared specific questions. After an overview describing eco-design and its problematic applied to SMEs (Chapter 2), we develop the methodological framework of this research (Chapter 3) and present its results (Chapter 4). We show that the barriers to adoption of eco-design within SMEs are multiple and complex, so much the diversity of these companies is vast and difficult to synthesize. By highlighting the barriers, the drivers, the risks and the opportunities related to integrating sustainable development principles in these organizations, we provide an overview of the current situation and challenges faced by SMEs when seeking to adhere to these principles.

Environ 300 millions de moteurs électriques, de puissance moyenne comprise entre 0,75 kW et 300 kW, sont utilisés dans l’industrie, l’infrastructure et les grands bâtiments. En plus, 30 millions sont renouvelés chaque année. En France, l’énergie électrique consommée par ces moteurs représente environ deux-tiers l’énergie électrique consommée dans l’industrie. Une amélioration, même faible, des performances environnementales de chaque unité apporte donc des gains environnementaux conséquents. La démarche d’éco-conception d’une machine électrique permet d’introduire, contrairement aux autres démarches classiques, les aspects environnementaux lors de la conception de la machine en tenant compte de toutes les phases du cycle de vie, depuis l’extraction des matières premières nécessaires à la fabrication des pièces de la machine jusqu’à son démantèlement et son recyclage. Cette démarche permet de concevoir une machine électrique avec un meilleur écobilan global. Dans ce travail, un outil performant destiné à l’Analyse du Cycle de Vie (ACV), prenant en compte plusieurs critères d’impacts afin d’éviter le transfert de pollution d’un critère à l’autre, a été utilisé pour améliorer significativement les performances éco-énergétiques des moteurs électriques. Un premier prototype de moteur « vert » réalisé avec de nouveaux concepts a été fabriqué et comparé à une machine de référence. Sa réalisation a été dictée par le souci de réduire au maximum son empreinte environnementale en utilisant des matériaux plus respectueux de l’environnement, mais aussi en augmentant son efficacité énergétique. Le prototype est ainsi fabriqué à base de tôle à grains orientés, de fil émaillé UV sans solvant, de plastique d’origine végétale et de roulements éco-énergétiques. Ce moteur prototype possède une haute éco-efficacité énergétique puisque son rendement est augmenté de l’ordre de trois points par rapport au moteur standard, sans augmenter sa masse, de plus il comporte un système d’isolation qui n’utilise pas de solvant et des plastiques biosourcés. / Approximately 300 million of electric motors, with average power range from 0.75 kW to 300 kW, are used in industry, infrastructure and large buildings. In addition, 30 millions are renewed each year. In France, the electrical power consumed by these motors is about two-third of the electrical energy consumed in the industry. Thus, an improvement, even small, of the environmental performance of each motor would provide substantial environmental benefits. Contrary to the conventional approaches, the eco-design of an electrical machine can introduce environmental aspects during the design of the machine, taking into account all phases of the life cycle from the extraction of raw materials to the decommissioning and the recycling. This approach has been applied in this study to design an electrical motor, which has a better global energetic eco-balance. Therefore, a Life Cycle Analysis (LCA) tool is used; it takes into account several impact criteria to avoid pollution transfers from one criterion to another. A first "Green" prototype motor made with a high energetic eco-efficiency was fabricated and tested. The study was dictated by the need to minimize its global environmental impact by using materials more environmentally friendly, but also in order to increase its energy efficiency. The prototype is made with a grain oriented steel sheets, an enameled wire polymerized by UV and without solvents, some plastic based on biopolymers and with eco-energetic bearings. The eco-designed motor has a high energetic eco-efficiency; its performance is increased by about 3 % compared to the standard motor and without increasing its mass.

Les réglementations sur le recyclage des produits, mais aussi le développement de l‘écoconception, obligent les industriels à rechercher des solutions de recyclage pour leurs produits en fin de vie. Les préoccupations environnementales croissantes dans l’industrie créent de nouvelles opportunités d’affaires et nécessitent des changements d’organisation pour accompagner la transition vers des activités industrielles plus durables. Une activité industrielle de recyclage de matières issues de la fin de vie d’un produit, se déroule idéalement avec la participation de différents partenaires industriels dans le cadre d’un projet collaboratif. Cela permet de développer une nouvelle supply chain de recyclage et de concevoir un nouveau produit, fabriqué grâce à cette supply chain. Les projets collaboratifs de R&D permettent de rassembler des compétences complémentaires dans le but de proposer des solutions pour accroitre le taux de recyclage d’une matière dans le domaine considéré. Aujourd’hui, les expériences de projets collaboratifs existent créant de nouvelles opportunités de marché dans l’industrie du recyclage. Cependant, nous observons qu’il n’existe pas de méthode opérationnelle permettant de guider les industriels dans la définition d’un projet collaboratif de recyclage. De plus, la sélection des partenaires pour de tels projets est une réelle difficulté pour les industriels. En effet, les valeurs apportées par les partenaires créent l’intérêt du projet et favorise le succès de la collaboration. Cependant, nous constatons qu’il n’existe pas de méthode dans le cadre du recyclage industriel pour faire un choix efficace de partenaires de R&D sur un projet collaboratif. Une revue de la littérature est présentée, pour connaitre l’état de l’art industriel et scientifique, avec un éclairage sur les meilleures pratiques existantes de façon à les prendre en compte et les intégrer, afin de proposer une contribution originale. A partir de cette revue de l’état de l’art, nous mettons en évidence un manque de méthode associant les organisations de projets collaboratifs R&D et le développement de supply chain de recyclage ; cela contribue à donner une posture originale à notre recherche. Notre contribution est de proposer une combinaison de méthodes pour accompagner les industriels dans la définition d’un projet collaboratif pour la mise en place d’une activité de recyclage. • La première méthode facilite la compréhension des mécanismes d’une industrie émergeante du recyclage, agissant simultanément sur l’impact environnemental, en recyclant les produits en fin de vie, et sur la compétitivité d’une entreprise, par sa différenciation vers de nouvelles activités industrielles. • La deuxième méthode développée est une aide pour le chef de projet R&D lors de la définition d’un « projet collaboratif de recyclage », avec la spécification du marché, du produit recyclé et de la structure projetée de la filière de recyclage. • Nous développons également la question de la sélection des partenaires d’un projet collaboratif de R&D dans le domaine du recyclage, en proposant une méthode d’évaluation ainsi que la définition de critères adaptés à ce nouveau contexte. Sur ce point, nous utilisons les techniques d’aide à la décision multicritères que nous combinons, afin d’aider les industriels dans ce processus de sélection. Une étude de cas est développée concernant l’industrie française du recyclage textile, ainsi qu’un projet de R&D collaboratif impliquant l’utilisation de matières premières recyclables provenant des véhicules hors d’usage et de vêtements fin de vie, pour l’éco-conception d’un produit nouveau. L’application de la combinaison des méthodes proposées, conduites dans le cadre d’un projet de recyclage spécifique, permet de discuter les premiers résultats et d’ouvrir ce sujet sur des perspectives de recherche à venir / Regulations on product recycling rates, but also growing consciousness on the importance of eco-design, enforce industrials to seek for solutions to recycle their products at their end of life. Growing environmental concerns in the industry allow new business opportunities and require organizational changes to support transition toward more sustainable industrial activities. Building a recycling industrial activity for materials coming from end of life products is a great challenge that requires an analysis of the opportunities and threats and the added value of industrial partners, in the scope of a collaborative project (or a collaborative network). This kind of projects aims at designing a new recycling supply chain and to design a new product that will be manufactured by this supply chain. R&D collaborative projects enable to gather complementary competencies in order to propose solutions to increase the recycling rate on the territory. Nowadays, experiences such as collaborative projects are witnessed, giving various new business possibilities in the recycling industry. However, a literature review we have performed points out that there is no existing method permitting to analyze the opportunity of a recycling value chain and to guide industrials in the definition of a “recycling collaborative project”. Moreover, for such projects, the selection of the partners is of great issue for the industrials. Indeed, the values brought by the partners make the interest of the project and favor the success of the collaboration. However, there is no existing method to choose R&D collaborative project partners efficiently in the scope of the recycling industry. A literature review presents the industrial and scientific state of the art and highlights the existing best practices in order to take them into account for the proposal of an original contribution. From the state of the art we can highlight a lack of methods that would associate R&D collaborative project organizations with the development of recycling supply chains; this positioning contributes to the originality of the work realized. Our contribution is to propose three methods to help industrials to define a collaborative project for the design and building of a new recycling supply chain: • The first method we propose facilitates the understanding of a recycling emerging industry mechanisms, act simultaneously on the environmental impact by recycling end of life products and on the business competitiveness by differentiation in new industrial activities. • The second method we developed must helps recycling R&D project managers to define a “recycling collaborative project”, the target market, the recycled product that will be manufactured and the potential structure of the future supply chain. • The third method is related to the question of partner selection with the proposal of a ranking method and the definitions of adapted criteria for such selections. In this respect we used Multi-Criteria Decision Making (MCDM) techniques to help industrials in this selection process. A case study is developed on the French textile recycling industry and a R&D collaborative project that introduces recyclable raw material from end of life vehicles and garments, for the development of a new product. An application of our research is conducted on a specific recycling collaborative project in order to discuss the initial results, and perspectives are highlighted for further research investigations

L’objectif de ce travail est de développer un cadre méthodologique et générique d’éco-conception de procédés chimiques couplant des outils de modélisation et de simulation traditionnels de procédés (HYSYS, COCO, ProSimPlus et Ariane), d’Analyse du Cycle de Vie (ACV), d’optimisation multiobjectif basée sur des Algorithmes Génétiques et enfin des outils d’aide à la décision multicritère (ELECTRE, PROMETHEE, M-TOPSIS). Il s’agit de généraliser, d’automatiser et d’optimiser l’évaluation des impacts environnementaux au stade préliminaire de la conception d’un procédé chimique. L’approche comprend trois étapes principales. Les deux premières correspondent d’une part aux phases d’analyse de l’inventaire par calcul des bilans de matière et d’énergie et d’autre part à l’évaluation environnementale par ACV. Le problème du manque d’information ou de l’imprécision dans les bases de données classiques en ACV pour la production d’énergie notamment sous forme de vapeur largement utilisée dans les procédés a reçu une attention particulière. Une solution proposée consiste à utiliser un simulateur de procédés de production d’utilités (Ariane, ProSim SA) pour contribuer à alimenter la base de données environnementale en tenant compte de variations sur les conditions opératoires ou sur les technologies utilisées. Des sous-modules « énergie » sont ainsi proposés pour calculer les émissions relatives aux impacts liés à l’utilisation de l’énergie dans les procédés. La troisième étape réalise l’interaction entre les deux premières phases et l’optimisation multi-objectif qui met en jeu des critères économiques et environnementaux. Elle conduit à des solutions de compromis le long du front de Pareto à partir desquelles les meilleures sont choisies à l’aide de méthodes d’aide à la décision. L’approche est appliquée à des procédés de production continus : production de benzène par hydrodéalkylation du toluène HDA et production de biodiesel à partir d’huiles végétales. Une stratégie à plusieurs niveaux est mise en oeuvre pour l'analyse de l'optimisation multi-objectif. Elle est utilisée dans les deux cas d'étude afin d'analyser les comportements antagonistes des critères. / The objective of this work is to propose an integrated and generic framework for eco-design coupling traditional modelling and flowsheeting simulation tools (HYSYS, COCO, ProSimPlus and Ariane), Life Cycle Assessment, multi-objective optimization based on Genetic Algorithms and multiple criteria decision-making methods MCDM (Multiple Choice Decision Making, such as ELECTRE, PROMETHEE, M-TOPSIS) that generalizes, automates and optimizes the evaluation of the environmental criteria at earlier design stage. The approach consists of three main stages. The first two steps correspond respectively to process inventory analysis based on mass and energy balances and impact assessment phases of LCA methodology. Specific attention is paid to the main issues that can be encountered with database and impact assessment i.e. incomplete or missing information, or approximate information that does not match exactly the real situation that may introduce a bias in the environmental impact estimation. A process simulation tool dedicated to production utilities, Ariane, ProSim SA is used to fill environmental database gap, by the design of specific energy sub modules, so that the life cycle energy related emissions for any given process can be computed. The third stage of the methodology is based on the interaction of the previous steps with process simulation for environmental impact assessment and cost estimation through a computational framework. The use of multi-objective optimization methods generally leads to a set of efficient solutions, the so-called Pareto front. The next step consists in identifying the best ones through MCDM methods. The approach is applied to two processes operating in continuous mode. The capabilities of the methodology are highlighted through these case studies (benzene production by HDA process and biodiesel production from vegetable oils). A multi-level assessment for multi-objective optimization is implemented for both cases, the explored pathways depending on the analysis and antagonist behaviour of the criteria.

Les systèmes photovoltaïques organiques sont des technologies émergentes présentant de forts potentiels d’économie de ressources et de réduction des impacts sur l'environnement et la santé humaine par rapport aux dispositifs photovoltaïques conventionnels. La méthode de l’analyse du cycle de vie est appliquée afin d'évaluer la façon dont les différents procédés de fabrication, les caractéristiques des dispositifs, la phase d’utilisation et les scénarios de fin de vie des cellules photovoltaïques organiques influent sur ces avantages potentiels. Les impacts de cette technologie émergente sont comparés aux technologies conventionnelles à base de silicium pour établir un référentiel de performance des technologies photovoltaïques.En outre, les effets potentiels sur la santé humaine de l'utilisation de nanomatériaux dans les cellules photovoltaïques organiques ont été spécifiquement étudiés ; et la pertinence de l’analyse du cycle de vie pour évaluer cette catégorie d’impact a été examinée. Ainsi, un nouveau modèle d'évaluation de l'impact sur le cycle de vie est présenté afin de quantifier les dangers potentiels posés par les nanomatériaux. Enfin,ces impacts potentiels sont comparés aux avantages des cellules photovoltaïques organiques sur les cellules à base de silicium. / Organic photovoltaics present an emerging technology with significant potential for increasing the resource efficiencies and reducing the environmental and human health hazards of photovoltaic devices. The discipline of life-cycle assessment is applied to assess how various prospective manufacturing routes, device characteristics, uses and disposal options of organic photovoltaics influences these potential advantages. The results of this assessment are further compared to silicon based photovoltaics as a benchmark for performance. A deeper look is given to the potential human health impacts of the use of engineered nanomaterials in organic photovoltaics and the appropriateness of life-cycle assessment to evaluate this impact criteria. A newly developed life-cycle impact assessment model is presented to demonstrate whether the use of and potential hazards posed by engineered nanomaterials outweighs any of the resource efficiencies and advantages organic photovoltaics possess over silicon photovoltaics.