Ce travail est une contribution à l’évaluation environnementale des projets d’aménagements en phase amont de conception. Il porte plus spécifiquement sur l’intégration des questions de morphologie urbaine à l’analyse de cycle de vie (ACV) appliquée à l’environnement bâti à l’échelle du quartier. La performance énergétique des bâtiments est en partie conditionnée par les choix de conception en termes d’aménagement, et notamment par la forme urbaine (géométrie et types de surfaces) et ses interactions avec le climat. L’objectif de cette thèse est de proposer aux équipes de conception d’opérations d’aménagement un moyen de prendre en compte l’influence de la forme urbaine sur les potentiels énergétiques du quartier avec perspective cycle de vie.Une étude préalable a permis d’expliciter l’influence de la forme urbaine sur les potentiels énergétiques à l’échelle du quartier. Une approche de modélisation de l’énergie grise et de l’empreinte carbone des bâtiments est proposée, sur la base de laquelle une analyse de sensibilité à la forme urbaine et une analyse de contribution sont réalisées. Les résultats démontrent notamment l’influence primordiale de la forme des bâtiments ainsi qu’un lien très fort entre énergie grise et compacité du bâti. Une approche d’évaluation du potentiel de chauffage passif et du potentiel de confort d’été passif à l’échelle du quartier est également développée. Elle repose sur la réduction d’un quartier en quartier équivalent (réseau régulier de bâtiments parallélépipédiques), et sur l’application de métamodèles d’un moteur de simulation thermique. La méthode est testée est discutée sur un corpus de 45 cas d’étude. Ces développements méthodologiques ont vocation à être intégrés dans un outil existant d’ACV à l’échelle du quartier (NEST). / This work is a contribution to the environmental assessment of urban development projects in the upstream design phase. It focuses on integrating urban morphology issues with life cycle analysis (LCA) applied to the built environment at the neighborhood scale. The energy performance of buildings is partly determined by design choices relating to the urban form and its interactions with climate. The objective of this thesis is to provide to the design teams a way to take into account the influence of the urban form on the energy potentials of a neighborhood with a life cycle perspective.A preliminary study was conducted on two neighborhoods to detail the influence of the urban form on their energy potentials. An approach to modeling the embodied energy and embodied carbon of buildings is proposed. A sensitivity analysis and a contribution analysis of this model are performed on two generic building shapes. The results demonstrate the key influence of the shape of the buildings and a very strong link between the embodied energy and the building’s compactness. An approach to assessing the passive heating potential and passive summer comfort potential at the neighborhood scale is also developed. It is based on the transformation of a neighborhood in an equivalent urban form (regular array of block buildings), and on the application of metamodels of a thermal simulation engine. The method is tested and discussed on a corpus of 45 case studies. These methodological developments are intended to be integrated into an existing tool for neighborhood LCA (NEST).

Cette thèse vise à fournir des bases d’informations et des outils qui font actuellement défaut dans l’analyse environnementale des filières biocarburant, en particulier dans l’analyse de cycle de vie (ACV). Ce travail comprend deux volets complémentaires. Le premier volet s’intéresse aux filières biocarburants à l’échelle internationale. Une étude descriptive permet de définir le système PEC (Production, Elaboration, Consommation) pour représenter ces filières. Dans cette représentation, un outil de reconstitution des filières basé sur les flux d’échanges internationaux en bioproduits est développé. Appliqué aux consommations de biodiesel de l’Union Européenne (UE), cet outil montre que les surfaces agricoles mobilisées au sein l’UE passent de 72% du total en 2004 à 24 % en 2009. Les surfaces agricoles « distantes » (hors UE) sont à la fois mobilisées par importations de bioproduits (22 à 46%) et à travers les importations directes de biodiesel (0 à 40%). Cet outil produit des matrices d’allocations d’impacts basées sur les consommations nationales, utiles pour l’ACV. Le deuxième volet s'intéresse aux zones de production de matières premières en considérant une échelle locale afin d’intégrer leurs hétérogénéités spatiales et leurs spécificités territoriales. Les zones de production sont localisées dans les principaux pays producteurs approvisionnant les filières biocarburants de l’UE. L’examen de ces situations de production permet d’identifier la nature des impacts locaux in situ et d’en analyser la criticité en fonction du contexte national et territorial. Des approches spatialisées à partir de Systèmes d’Information Géographique (SIG) sont appliquées aux filières bioéthanol au Brésil. Ces approches aboutissent à la caractérisation des zones d’emprises dues aux unités de bioéthanol au Brésil, ainsi qu’à la mesure d’indicateurs propres aux différents bassins de production identifiés (stabilité spatiotemporelle de l’expansion de la canne à sucre). La compréhension des structurations et des interactions à l’échelle des filières couplée à la mise en œuvre d’approches spatialisées conduit à mieux prendre en compte les aspects spatiaux prépondérants dans l’analyse environnementale et les études ACV des biocarburants consommés en Europe. / This work aims to provide informations and tools that are currently lacking in the environmental analysis of biofuels, especially in the life cycle analysis (LCA). This work includes two complementary parts. The first part focuses on biofuels supply chains at international scale. A descriptive study allows us to define the PEC system (Production, Elaboration, Consumption) to represent these supply chains. A tool is developed to describe and quantify PEC entities from biofuel consumption to areas of primary crops production. This tool is applied to biodiesel consumption in the EU using bioproducts flows data taken from international trade databases. It shows that biodiesel consumption involves a rapidly growing contribution of crop areas outside the EU (Non-EU), increasing from 28% in 2004 to 76% in 2009. Non-EU crop areas are indeed simultaneously mobilised through imports of bioproducts (22-46%) and through direct imports of biodiesel (0-40%). This tool eventually produces allocation matrices, based on national consumption, which are useful for LCA. The second part focuses on primary crops areas by considering a local level in order to integrate their spatial heterogeneities and territorial specificities. Primary crop areas in major producing countries supplying EU's biofuel consumptions are localised. Examination of the production situation in important countries allows to identify the nature of in situ local impacts and to study criticality of impacts in the national and territorial context. Then, spatial approaches based on Geographic Information Systems (GIS) are applied to bioethanol industries in Brazil. In this approach, about 620 ethanol plants in Brazil are localised using GIS and their supply areas are characterised. This leads to the measurement of specific indicators, such as spatiotemporal patterns of sugarcane expansion. These results are a contribution to the understanding of the structure and interactions among supply chains and to a better consideration of the spatial aspects in environmental analysis and LCA studies of biofuels consumed in Europe.

Dans notre société actuelle, il s’avère difficile de déployer l’Écologie industrielle. Ceci peut s’expliquer par le fait que l’information à destination des décideurs est principalement issue des sciences naturelles et de l’ingénieur. Ainsi l’information apportée dans les processus de décision est focalisée sur l’étude physique des flux de matière et d’énergie. Elle semble peu pertinente pour interpeller les décideurs industriel et public. Pour cela, ce travail de thèse a pour objectif de mieux comprendre quels indicateurs utiliser pour mieux intégrer les impacts environnementaux dans les processus de décision industriel et public. Il s’intéresse en particulier à la prise en compte des externalités environnementales dans les processus de décision. Il cherche ainsi à mieux comprendre quelles sont les interactions entre le cycle de vie d’un produit et les services écosystémiques au niveau local au moyen de la méthodologie d’analyse du cycle de vie. Cette proposition est mise à l’épreuve en la développant sur un cas d’étude illustratif modélisant deux services écosystémiques liés au phénomène d’eutrophisation. Ensuite, des indicateurs des systèmes industriels sur les services écosystémiques sont testés dans un processus de validation expérimentale dans deux contextes de prise de décisions différents / In today's society, it is difficult to spread the Industrial ecology. This can be explained by the fact that information for decision makers is mainly outcome from the natural and engineering sciences. Thus, information provided in the decision process is focused on the physical study of material and energy flows. It seems irrelevant to challenge the industrial and public decision makers. For this, this thesis aims to understand which indicators to use to better integrate environmental impacts in the process of industrial and public decision. It is particularly interested in the integration of environmental externalities in the decision process. It seeks to understand what are the interactions between the life cycle of a product and ecosystem services of a territory by using the methodology of Life cycle assessment. This proposal was put to the test by developing an illustrative case study by modeling two ecosystem services related to eutrophication. Then indicators of industrial systems on ecosystem services are tested in an experimental validation process in two different contexts of decision making

Le nombre croissant de déchets d’équipements électriques et électroniques (DEEE) et le renforcement des législations relatives à leur collecte et leur traitement développent l’intérêt porté à la gestion de ces déchets. En Belgique, outre le système conventionnel de collecte-traitement géré par les organismes officiels mis en place par les producteurs d’équipements électroniques afin de se conformer à l’obligation de reprise imposée par l’Europe, d’autres acteurs de collecte et de traitement existent. Parmi eux se retrouvent les entreprises d’économie sociale (ES) actives dans le réemploi et le démantèlement manuel. Si certaines d’entre elles sont impliquées dans la filière conventionnelle, d’autres ont développé leur propre filière de fin de vie des DEEE.Bien que le recyclage et le tri des déchets ne fassent pas partie des secteurs principaux investis par les entreprises d’ES, ils constituent pour elles un domaine important pour trois raisons principales. Premièrement, le secteur du recyclage et de la récupération est une activité historique des entreprises d’ES qui y ont été des pionnières. Deuxièmement, le recyclage, la récupération ainsi que, plus largement, le développement durable et l’économie circulaire sont des secteurs d’activité et des concepts gourmands en main-d’oeuvre qui offrent de ce fait de grandes perspectives en matière de création d’emplois. Le secteur du recyclage et du tri des déchets, ne nécessitant généralement pas une main-d’oeuvre très qualifiée, est donc investi par des entreprises se positionnant dans l’insertion par l’emploi. Troisièmement, les entreprises d’ES poursuivent différents objectifs parmi lesquels se retrouvent la préservation de l’environnement et la favorisation du développement durable. Le recyclage et la récupération y sont incontestablement attachés. Il existe donc un lien inhérent entre les entreprises d’ES et la gestion des déchets. Cette constatation amène à se demander si ces entreprises génèrent des impacts environnementaux spécifiques liés à leur gestion des DEEE.Ce travail s’intéresse plus particulièrement à la gestion de fin de vie de deux types de DEEE :les tours d’ordinateurs de bureau et les panneaux photovoltaïques de première génération. Pour ces deux flux, les différentes filières de collecte et de traitement sont tout d’abord mises en évidence sur la base de données de la littérature et de contact avec des acteurs actifs dans la fin de vie des DEEE. Ensuite, une analyse des flux de matières est réalisée pour déterminer les quantités de DEEE générés en Belgique francophone et leur répartition dans les différentes filières. Enfin, une analyse de cycle de vie permet de déterminer les impacts spécifiques des entreprises d’ES, avec une attention particulière pour l’épuisement des ressources abiotiques.Les résultats obtenus montrent que les entreprises d’ES actives dans la fin de vie des deux flux étudiés, grâce au réemploi et à la récupération plus importante de matériaux permise par le démantèlement manuel, contribuent positivement à l’impact environnemental global de cette fin de vie. En particulier, dans le cas d’étude dédié aux ordinateurs, les bénéfices environnementaux relatifs à l’épuisement des ressources sont près de 30% plus importants dans la filière de l’ES que dans la conventionnelle. Pour une tonne d’ordinateurs traitée, cette différence correspond à des bénéfices équivalents aux émissions de trois européens. L’importance de cette contribution positive est toutefois conditionnée par les quantités captées par les entreprises d’ES et le potentiel de démantèlement qu’offre le DEEE.La comparaison des deux cas d’étude permet de mettre en évidence que l’implication des entreprises d’ES dans la gestion de fin de vie d’un DEEE dépend de critères législatifs et technico-économiques. Sur cette base, des recommandations peuvent être dégagées pour soutenir les entreprises d’ES. Ainsi, les inclure dans la législation relative aux DEEE ou favoriser leur inclusion via l’utilisation d’indicateurs de recyclage effectif et des clauses sociales dans les appels d’offre permettrait à ces entreprises d’occuper une place plus importante dans la gestion des DEEE en Belgique francophone et en améliorerait le bilan environnemental global. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La réduction des impacts environnementaux des entreprises s'appuie notamment sur de nombreux instruments d'évaluation environnementale (ACV, Bilan Carbone, etc.) censés guider leurs actions. Or, malgré leur importante diffusion, la question de leur performativité, c'est-à-dire de leur capacité à transformer effectivement les pratiques managériales, reste posée. Autrement dit, nombre de ces outils d'évaluation ne deviennent pas ipso facto des instruments de gestion. Dans les travaux en ingénierie de l'environnement, les difficultés d'appropriation des instruments d'évaluation sont associées aux propriétés intrinsèques de ces outils (ergonomie, robustesse des modèles scientifiques) et font l'objet d'un travail de révision permanente. Dans cette thèse, nous explorons les dimensions organisationnelles et cognitives de cette appropriation, en particulier l'émergence de communautés épistémiques et pratiques structurées autour des instruments et qui constituent le milieu réceptif à leur déploiement.Issue d'un travail en CIFRE dans un cabinet de conseil en environnement, cette thèse étudie, à partir de six cas empiriques, les processus et les conditions dans lesquels les instruments enclenchent des dynamiques d'action collective. Au-delà du niveau élémentaire des instruments, nous étudions les dispositifs qui sont mis en œuvre dans le cours d'actions collectives ainsi que leurs effets inattendus. La thèse met en évidence l'existence de dispositifs plus ou moins élaborés qui influent sur les capacités d'apprentissage des entreprises. La caractérisation de ces dispositifs permet d'identifier de nouvelles figures d'acteurs et des communautés intermédiaires, plus ou moins intégrées à l'entreprise, jouant un rôle clé dans les dynamiques d'action collective. / Firms reduce their environmental impacts thanks to a series of environmental assessment tools such as LCA and Bilan Carbone (the latter being a specific form of carbon footprint assessment tool). which are supposed to act as decision support tools. However, even if these tools are widely spread among companies, the question of their performativity, or the way they effectively change managerial practice, remains. In other words several of these assessment tools do not become ipso facto management instruments. Research on environmental sciences link the difficulties of assessment tools appropriation to the tools' inherent properties (ergonomics, scientific models' robustness) and are subject to a to constant revision work. In this thesis, we explore the organisational and cognitive dimensions of this appropriation; in particular the emergence of epistemic and practice communities structured around the instruments, which constitute a receptive environment for their deployment.Based on a field work in an environmental consultancy agency, this thesis examines for six empirical case studies the process and the conditions under which the instruments trigger a sustained collective action. Beyond the basic instrument level, we study the features that are implemented in the course of collective actions and their unexpected effects. This research project highlights the existence of a variety elaborate devices, which affect firms learning capabilities. The characterisation of these devices helps identifying new managerial figures and intermediate communities, integrated to a greater or lesser extent to the company, playing a key role in the dynamics of collective action.

En 2010, le président de l'Alliance Renault-Nissan annonce l'investissement de 4 milliards d'euros dans un programme de développement du véhicule électrique et de sa batterie. À cette période, le secteur automobile est confronté à une crise économique importante. Le succès de cet engagement est crucial. Le véhicule électrique fait l'objet d'une conception innovante qui déstabilise les pratiques de l'entreprise. De nouveaux protocoles doivent être définis pour valider les acquis de ce produit. Compte tenu de la suppression des émissions au roulage, de nouvelles questions émergent et réclament une évaluation globale de la performance environnementale de ces véhicules. En conséquence, l'entreprise doit mettre en place un dialogue transparent et gérer une contestation .Ce travail repose sur un monde industriel dont la situation est propice à l'intervention. La méthode d'abduction - déduction – induction est utilisée. L'action collective ne va pas de soi est demande à être pilotée. Le modèle Co-LCA vise à faciliter une collaboration et la construction d'un ensemble de règles clés pour procéder à l'étude. Ces règles sont toujours contestables. Néanmoins, cette approche permet de donner une légitimité plus grande à l'étude. Cette expérience a consolidé les pratiques de l'entreprise, elle autorise de nombreux échanges avec les parties prenantes concernées dans un cadre structuré. Ce processus est une plate-forme pour le partage des savoirs, un débat ouvert et la diffusion d'informations. Enfin, nous ouvrons la voie pour que l'outil ACV devienne un instrument de gestion de l'environnement au service d'une transition dans le secteur automobile. / In 2010, the president of the Renault-Nissan announces $ 4 billion in a program to develop electric vehicle and its battery. At that time, the automotive industry is facing a major economic crisis. The success of this engagement is crucial. The electric vehicle is the subject of an innovative design that destabilizes business practices. New protocols should be defined to validate the performance of that product. Given the elimination of emissions during operation, new questions emerge and require a comprehensive assessment of the environmental performance of these vehicles. Therefore, the company must set up a transparent dialogue and manage contested.This work is based in an industrial world, the situation is suitable for intervention. The method of abduction - deduction - induction is used. Collective action is not obvious and needs to be managed. Co-LCA model is designed to facilitate collaboration and building a set of key rules to carry out the study. These rules are still questionable. However, this approach can give more legitimacy to the study. This experience has strengthened the company's practices; it allows many discussions with stakeholders in a structured framework. This process is a platform for knowledge sharing, open discussion and dissemination of information. Finally, we open the way for the LCA tool becomes an instrument for environmental management at the service of a transition in the automotive sector.

Avec l’apparition des différentes normes et règlementations telles que les normes ISO 14001, les préoccupations industrielles y compris ferroviaires sont de plus en plus orientés vers l’éco-conception. La problématique la plus importante dans l’éco-conception des produits ferroviaires est de réduire leurs impacts environnementaux tout en maintenant leurs performances fonctionnelles et en maitrisant le coût. La solution pour surmonter ce problème est de trouver un ensemble de compromis entre les deux objectifs (impacts et coût).L’éco-conception des produits ferroviaires présentent plusieurs difficultés parce que, d’une part, leur analyse de cycle de vie est très lourde. D’autre part, l’intégration de leurs impacts dans la phase de conception est délicate vu leur nombre. Enfin, ces composants ont parfois différents types de modèles à exploiter car ils présentent des compromis entre la précision et le temps de calcul. Pour surmonter ces problèmes nous avons présenté dans cette thèse une méthode qui consiste premièrement, à alléger l’ACV à l’aide d’un logiciel de gestion environnementale et d’en profiter pour construire un modèle malléable pour calculer les différents impacts. Deuxièmement, à agréger ces impacts pour obtenir un seul indice qui sera considéré comme notre critère environnemental. Pour exploiter les outils d’optimisation, le problème d’éco-conception est traduit par un problème d’optimisation. Les algorithmes d’optimisation sont capables de trouver l’ensemble de compromis optimaux entre le critère environnemental et la masse (coût) sous forme d’un graphe appelé front de Pareto. Certains algorithmes ont été adaptés pour mieux servir dans l’éco-conception / With the introduction of different environmental standards like ISO 14001, concerns of manufacturers in railway industry are more and more oriented to the design of green products. One important issue when designing such products is the control of the cost impact and the evaluation of the price which consumers agree to pay for a reduced environmental footprint.Eco-design of railway train presents several challenges for the designer. The first one is the complexity of the life cycle analysis of such components. The second challenge is the necessity of consideration of several environmental impacts in design stage given the number of impacts. Finally, railway components have different models with different granularity which can be used in the process of eco-design. To overcome these problems we propose in this work a method which involves two steps. The first one is to simplify the LCA of the railway train using environmental management software and take the opportunity to build a malleable model to calculate eleven impacts. The second step, is to aggregate these impacts for a single indicator which is considered later as environmental criterion in the eco-design process. In order to investigate optimization tools, the eco-design problem is expressed into an optimization problem. Optimization algorithms are able to solve this problem and to find the optimal set of compromises between environmental criterion and the cost of the railway product. The set of compromises is given as a graph called the Pareto front. In our work the cost is expressed by the mass of the component and some optimization algorithms have been adapted in this work to serve in the process of eco-design

Considéré comme vecteur énergétique du futur, l'hydrogène semble être la solution miracle pour sortir de la crise énergétique et environnementale actuelle. Ceci peut être vrai à condition de résoudre tous les problèmes inhérents à son cycle de vie (production, distribution, stockage et utilisation). Face aux nombreux impacts environnementaux générés au cours de la production d’hydrogène, la complexité de leur évaluation et les éventuelles interactions entre eux, le recours à des méthodes d’évaluation environnementale semble nécessaire. Ainsi, l’Analyse de Cycle de Vie Exergétique (ACVE) a été choisie comme l’outil le plus intéressant pour l’étude des scénarios de production d’hydrogène. Elle va, d’une part, comparer des systèmes de production d’hydrogène dans le but de déterminer lequel est le plus éco-efficace et, d’autre part, localiser leurs possibilités d’amélioration environnementale. Huit scénarios de production d’hydrogène ont été étudiés par cette approche ACVE. Ces scénarios se basent essentiellement sur des techniques de reformage du méthane fossile, du biométhane et du bioéthanol. Les résultats obtenus montrent que les scénarios de production d’hydrogène à partir du méthane fossile, technique mûre et largement utilisée, sont les plus gros consommateurs de ressources abiotiques et les plus émetteurs de gaz à effet de serre (GES). Par contre, le recours au biométhane comme source d’hydrogène peut présenter, dans certaines configurations, une bonne solution. Le profil environnemental d’une filière hydrogène ex-biométhane peut encore être rendu plus attrayant par amélioration du système de digestion anaérobie avec un système de reformage sur site. Le recours au bioéthanol produit à partir du blé comme source d’hydrogène présente des effets néfastes sur l’environnement. En effet, ces procédés sont caractérisés par de grands pouvoirs d’eutrophisation et d’acidification en plus de leurs émissions importantes des gaz effet de serre (GES). Toutefois, le bioéthanol peut constituer une source durable et renouvelable pour la production d’hydrogène si sa production ne nuit pas à l’environnement / Considered as the future energy carrier, hydrogen appears to be the miracle solution to overcome the current energy crisis and environmental problems. This can be possible only by solving all the problems associated with its life cycle (production, distribution, storage and final use).Due to the large number of environmental impacts generated during hydrogen production, the complexity of their evaluation and the possible interactions among them the use of environmental assessment methods is necessary. The Exergetic Life Cycle Assessment (ELCA) approach was chosen as the most useful tool for hydrogen production scenarios investigation. It compares hydrogen production systems in order to identify which one is more eco-efficient and recognizes their opportunities for environmental improvement. Eight scenarios for hydrogen production were studied by the ELCA approach. These scenarios are essentially based on reforming techniques of fossil methane, biomethane and bioethanol. The results show that the hydrogen produced by fossil methane scenarios, a mature and widely used technique, are the largest consumers of abiotic resources and emitters of greenhouse gases (GHG). The use of biomethane as hydrogen source presents an interesting solution. The environmental profile of a hydrogen ex-bio-methane can be made even more attractive solution by improving anaerobic digestion system with on-site reforming process. The use of bio-ethanol produced from wheat as a hydrogen source has large environmental impacts. In fact, these processes are characterized by large eutrophication and acidification potentials in addition to their emissions of large amount of greenhouse gases (GHG). However, bio-ethanol can be a sustainable and renewable source for hydrogen production on condition that it is produced by environmentally friendly manners

La consommation globale de plastique renforcé de fibres de carbone (PRFC) est en constante augmentation, ce qui induit la nécessité de créer un secteur de recyclage capable de traiter l’ensemble des fibres de carbone actuellement consommées et qui représente la quantité de déchets à traiter en devenir. Cette thèse porte sur le développement et l'application d’une méthodologie d’évaluation multicritère du développement durable pour la création d’une filière de recyclage des plastiques renforcés de fibres de carbone (PRFC) issus du secteur aéronautique, mais aussi des autres secteurs consommateurs de fibres de carbone tels que l’automobile et l’éolien. Cette méthodologie a pour but d’identifier les indicateurs les plus pertinents ainsi que les méthodes qui leurs sont associés, c'est-à-dire qu’elle vise à la création et l’adaptation d’indicateurs clé de performance du développement durable pour caractériser au mieux les impacts environnementaux et sociaux-économique de cette filière de recyclage. Le résultat final de ce travail est la création d’une méthodologie d’évaluation du développement durable dédiée à la filière de recyclage des fibres de carbone par la considération des différents aspects de celui-ci. Cette méthodologie, aidant à l’identification et la définition des indicateurs clé de performances du développement durable peut être aussi appliquée à d’autres secteurs souhaitant s’implanter en suivant les principes de ce développement. / The global consumption of carbon-fiber reinforced plastic (CFRP) is constantly growing since the last decade, leading to the need to create a recycling sector able to manage the amount of carbon fibers currently consumed and representing the amount of waste to be treated in the future. This thesis focus on the creation of a methodology for evaluating the sustainability potential for the implementation of a carbon fiber reinforced plastics recycling (CFRP) sector. CFRP coming from the aeronautics sector as well as other sectors such as the automobile and wind-energy industries. This methodology aims at identifying the most relevant indicators and associated methods, but also aims at the creation and adaptation of indicators to best assess the environmental and socioeconomic impacts of this recycling sector. The final result of this work, is the creation of a sustainability assessment methodology dedicated to the carbon fiber recycling sector, considering the different sustainability pillars. However this methodology also define more widely a tool that helps to identify sustainability performance indicators and that can be applied to other sectors if necessary.

La modélisation du recyclage - et l'allocation en général - est un sujet très débattu dans le domaine de l’analyse du cycle de vie (ACV). Cette thèse a pour objectif le développement d’une approche scientifique et cohérente pour la modélisation du recyclage en ACV afin de fournir des informations pertinentes aux entreprises. Ainsi, un cadre systématique est établi pour catégoriser les procédures d'allocation existantes en fonction de l’objectif de l’ACV et de l’approche attributionelle (ACV-A) ou conséquentielle (ACV-C). Une revue critique des directives officielles a montré qu'aucun d'entre elles ne recommande des procédures d’allocation conforme à ce cadre. L’approche d’imputation basée sur un schéma axiomatique qui explicite toute hypothèse subjective a été identifiée comme la méthode la plus pertinente pour l’ACV-A. Dans le cas de l'ACV-C, le ratio entre le prix du marché du matériau recyclé et celui du matériau primaire substitué est présenté comme un nouvel indicateur pour identifier si le recyclage permet de substituer la production de matériau primaire ou d’éviter son traitement en tant que déchet. Les processus qui sont affectés par une demande changeante pour un produit sont identifiés avec un diagramme de boucle causale, qui inclut également les stocks anthropiques comme un nouvel élément dans l’ACV-C. L'application des procédures d’allocation est démontrée par une étude de cas portant sur le recyclage des éléments de terres rares (ETR) des lampes fluorescentes. Les deux approches d’ACV fournissent des informations différentes et utiles aux entreprises. / Modeling of recycling – and allocation in general – is a heavily debated topic in the Life Cycle Assessment (LCA) domain. This thesis aimed to find a coherent scientific approach to model recycling in LCA that provides relevant information to companies. Existing allocation procedures are captured by mathematical formulas and linked to an LCA goal and an attributional or consequential approach in a systematic framework. A review of official guidelines showed that none of them provides recommendations on allocation that is consistent with this framework. A partitioning approach was identified for attributional LCA (a-LCA). This approach is based on subjective assumptions, which are made explicit by axioms. In consequential LCA (c-LCA), the market-price ratio between the recycled and substituted primary material is introduced as a new indicator to identify whether additional recycling substitutes the production of primary materials or avoids waste treatment. The processes that are affected by a changing demand for a product are identified by a causal loop diagram, which also includes stockpiling as a new element in c-LCA. The application of the allocation procedures is demonstrated by a case study of the recycling of rare earth elements (REEs) from used fluorescent lamps. The a-LCA indicated that recycled REEs are more sustainable than primary REEs. The c-LCA showed that recycling is environmentally beneficial as long as the REEs are used in fluorescent lamps that substitute less energy-efficient halogen lamps. This demonstrates that both LCA approaches provide different but useful information for companies. Suggestions are given for policy measures when the market situation does not stimulate environmentally beneficial behavior. It is recommended, among other options, to extend the causal loop diagram of c-LCA to include additional mechanisms, such as rebound effects.