Le travail de la thèse a consisté en l'élaboration d'une méthodologie pour permettre des comparaisons robustes des modèles ACV bâtiments. Cette thèse a permis :-Le développement d'une méthodologie d'évaluation des incertitudes dans l'ACV du bâtiment ;-La construction et l'enrichissement d'une base de données capitalisant les incertitudes à l'échelle matériau et produit et utilisable en support à l'évaluation des bâtiments ;-Le développement d'une méthodologie d'analyse de contribution et de sensibilité, qui a été mise en application au travers de la modélisation de 16 projets de maisons individuelles et 16 projets d'immeubles collectifs, ce qui a permis d'identifier les paramètres clés qui influencent les plus les résultats de l'évaluation ainsi que la robustesse de l'étude.-Le développement d'une méthodologie permettant des comparaisons robustes des projets basée sur la méthodologie d'analyse de contribution et de sensibilité.-L'identification des optimums environnementaux des dimensions des structures porteuses des immeubles collectifs. Cette étude a permis également d'identifier l'évolution des impacts environnementaux en fonction des paramètres de dimensionnement des structures. Pour les dimensions optimales, les comparaisons – basées sur la méthodologie de comparaison précédemment développée – des impacts environnementaux de deux structures en béton armé ont été effectuées.Les méthodologies mises en place sont utilisables :-Elles peuvent être utiles aux développeurs de logiciels d'ACV pour améliorer les fonctionnalités d'aide aux comparaisons des projets (au CSTB ce travail sera implémenté dans le logiciel ELODIE).Les résultats obtenus sont utilisables :-Par les architectes, ingénieurs du génie civil, thermiciens, statisticiens, ingénieurs de l'ACV, en leur permettant d'identifier les contributeurs les plus impactant et ceux dont l'influence sur les résultats est la plus incertaines / The work of this thesis focused on the improvement of the reliability of environmental assessments of buildings by a better control of the origin and amplitude of uncertainties. This thesis has permitted:-The development of a methodology for evaluating the uncertainties in the LCA of building;-The construction and enrichment of a database capitalizing uncertainties in material and product scale used in support of the assessment of building's uncertainties;-Development of a contribution and sensitivity analysis, which allowed the identification of key parameters influencing on the LCA results and in the robustness of study;-The development of a methodology for robust comparisons of projects based on contribution analysis and sensitivity analysis.-Identification of optimal environmental dimensions of reinforcing concrete structures. This study also identified the evolution of environmental impacts on function of building's dimensions. The methodologies used are suitable to developers of LCA software to enhance the functionality of using comparisons of projects (this work can be implemented in the ELODIE software).The results can be used by architects, civil engineers, thermal engineers, statisticians, environment and life cycle Engineers, enabling the identification of the most impacting contributors and those influencing most the outcome's uncertainties

La construction et la réhabilitation des bâtiments et des quartiers induisent des dommages environnementaux de nature diverse (consommation de ressources, émissions de substances toxiques, atteintes aux écosystèmes). De plus, ces impacts peuvent être générés de manière indirecte (déchets radioactifs produits par la consommation d’électricité par exemple). D’où l’importance d’une approche d’évaluation environnementale holistique et multicritère. L’analyse de cycle de vie (ACV) correspond à ce cahier des charges. Cette méthode a été appliquée pour évaluer la contribution d’un bâtiment ou d’un quartier à un ensemble de thématiques environnementales (au contraire d’un outil monocritère comme le bilan carbone) et ce sur l’intégralité du cycle de vie : fabrication des matériaux, construction, utilisation, rénovation, démolition et traitement des déchets. Cette méthode peut être utilisée à différente étapes d’un projet : définition d’objectifs de programme, aide à la conception, aide à la gestion, aide à la rénovation, aide à la stratégie de déconstruction.Cette thèse s’inscrit dans le cadre de l’application de l’ACV à l’éco-conception des ensembles bâtis, de la maison individuelle jusqu’au quartier multifonctionnel. L’objectif est d’améliorer la qualité de l’aide à la décision fournie par les outils d’éco-conception en matière de réalisme et de précision des études.Trois axes de travail en interaction ont été explorés :- Conséquentiel : Quels apports conceptuels et pratiques peut-on mettre en œuvre sur la base des recherches sur l’ACV conséquentielle ?- Dynamique : Comment intégrer les interactions dynamiques entre le parc bâti et son système d’arrière plan, en particulier le système électrique?- Prospectif : Comment tenir compte de la longue durée de vie des ensembles bâtis ?La thèse propose premièrement un nouveau cadre conceptuel pour l’évaluation des projets de conception et de réhabilitation s’inspirant des récents travaux méthodologiques sur l’ACV conséquentielle. L’application pratique de cette nouvelle approche « conséquentielle-projet » nécessite la production de connaissances mobilisant l’ACV dynamique et l’ACV prospective.Concrètement, la thèse propose une modélisation dynamique du fonctionnement du système électrique dans un cadre « type » affranchi des aléas climatiques et économiques. Le modèle sert de base au développement de méthodes d’évaluation originales des impacts de l’électricité : une méthode dynamique moyenne et une méthode marginale. Ces méthodes améliorent la précision d’une étude d’analyse de cycle de vie, quel que soit l’objectif (certification ou écoconception) et l’approche méthodologique associée (attributionnelle ou conséquentielle-projet).La thèse propose ensuite l’intégration de scénarios prospectifs adaptés à l’étude des bâtiments et des quartiers. Celle-ci associe les recherches en prospective énergétique menées à l’échelle nationale et les recherches concernant l’impact du changement climatique sur le comportement thermique des bâtiments. Les effets conjoints de ces deux déterminants sont évalués au sein d’une approche originale et intégrée.La thèse explore également la question du changement d’échelle du bâtiment vers le quartier. Les cas du transport des occupants et du traitement des déchets sont analysés au prisme de l’approche « conséquentielle-projet ». Une méthodologie de couplage des outils de simulation transport au niveau local et de l’ACV est notamment proposée. Elle constitue un premier pas vers un couplage interdisciplinaire des outils d’analyse des projets urbains.Les différents développements méthodologiques sont finalement appliqués à une étude de cas afin d’analyser et d’interpréter l’effet des nouvelles approches sur l’aide à la décision fournie par les outils d’écoconception. / Environmental impacts induced by urban projects concern various topics (resources, health, biodiversity). Some are indirect impacts (for instance radioactive waste generated by electricity consumption). This calls for a holistic and multicriteria approach such as Life-Cycle-Analysis (LCA) in order to evaluate environmental performance of construction or retrofitting projects. Considering cradle to grave impacts this method is used at different project phases: program objectives, design aid, management strategies evaluation, retrofitting project, dismantling, and waste management.The thesis lies in the framework of life-cycle analysis applied to urban project design, from individual houses up to multifunctional neighborhoods. The underlying objective is to improve relevance and accuracy of the decision aid provided by LCA-based design tools.Three interacting topics have been investigated:- Consequential assessment: How can the results of current research on consequential LCA be implemented in Building LCA?- Dynamic: How to integrate dynamic interaction between buildings and the background system, mainly the electricity grid?- Prospective: How to take into account the long life span of buildings and urban districts?The dissertation firstly suggests a new framework for evaluating construction or retrofitting project, grounded in consequential LCA. The practical application of this consequential-project approach requires knowledge generation on dynamic and prospective LCA.A dynamic model of the electricity system has been developed. From this model, a reference operation year of the electricity system has been determined, mitigating climatic and economical hazards of real years. Based on this model, a dynamic average approach and a marginal approach are defined to assess life-cycle impacts of electricity consumption. These developments improve the accuracy of LCA independently of the chosen modeling approach, consequential or attributional.The prospective dimension is explored, through scenarios development. The suggested scenarios bring together national energy prospective research and global warming effects on buildings thermal behavior. The combined effects are evaluated using a novel and integrated approach.The thesis then addresses the scale issue when moving from building to district projects. Following the consequential-project approach principles, the focus is made on integrating daily transport and domestic waste models in LCA of urban projects. A method to combine local transport simulation models and building LCA is suggested. It establishes a first step towards integrated multidisciplinary assessment of urban projects.The developed approaches and methodologies are finally tested on a case study.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / Au Canada, le secteur du bâtiment est responsable de 13% des émissions de GES. Dans un contexte de mix énergétique majoritairement composé de ressources renouvelables comme dans la province de Québec, les impacts environnementaux liés aux matériaux sont responsables d'une grande part des impacts des bâtiments. Par conséquent, la prise en compte du carbone intrinsèque sera nécessaire pour atteindre l'objectif canadien de carboneutralité d'ici 2050. Dans l'industrie de la construction, de plus en plus de manufacturiers sont portés à publier les résultats d'analyse du cycle de vie de leurs produits dans des déclarations environnementales de produits (DEP). Ces DEP partagent les impacts environnementaux d'un matériau de construction sous un format simplifié. Ces déclarations sont consultées par les professionnels en conception de bâtiment tels que les architectes et les ingénieurs. En revanche, malgré les règles de catégories en place et les normes à respecter pour concevoir une DEP, les hypothèses pour réaliser l'analyse du cycle de vie peuvent varier et ainsi avoir un impact sur la comparabilité des DEP. Ce projet a pour objectif d'évaluer l'effet d'utiliser les résultats d'impacts environnementaux provenant des DEP pour le choix des éléments de structure en bois massif d'un bâtiment résidentiel multiétage. L'étude a porté sur les DEP nord-américaines des éléments de structure en bois suivants : le lamellé-collé, le lamellé croisé et le bois en placage stratifié. Les résultats d'impacts environnementaux dans les DEP ont été comparés aux données génériques de la base de données Ecoinvent v3.8. Les résultats de cette étude suggèrent que les DEP peuvent généralement être utilisées sans distinction par rapport à leur équivalent dans la base de données générique. Cependant, quelques valeurs d'impacts environnementaux dans des DEP étaient nettement différentes du groupe. De plus, puisque les DEP évaluées déclaraient seulement les impacts de la phase de production, d'autres impacts tels que le transport des matériaux jusqu'au site de construction peuvent avoir un impact considérable sur l'ensemble du cycle de vie du bâtiment. Conséquemment, il est recommandé d'utiliser les DEP dans le cadre d'une analyse du cycle de vie de bâtiment plutôt que d'utiliser les DEP à des fins de comparaisons directes entre elles. Cette étude permettra aux professionnels en conception du bâtiment de mieux comprendre les impacts intrinsèques des matériaux de construction et leur influence sur l'ensemble du cycle de vie du bâtiment.

L'urgence d'agir fait de plus en plus consensus sur l'ensemble de la planète face aux changements climatiques. En effet, les bâtiments engendrent chaque jour une importante quantité d'impacts dans l'environnement. À cet égard, l'enveloppe des bâtiments est un facteur primordial à prendre en considération dans la lutte contre les changements climatiques. Ce projet propose donc d'améliorer l'enveloppe au niveau de la toiture. Pour ce faire, l'objectif de cette étude est d'identifier le point de découplage entre les coûts et les bénéfices environnementaux des toitures végétalisées versus une toiture conventionnelle considérant un contexte de mix énergétique renouvelable et une région climatique nordique. Une analyse du cycle de vie comparative a été réalisé sur quatre assemblages de toitures, dont trois toitures végétalisées à savoir, extensive, semi-intensive et intensive et une toiture conventionnelle. Les toitures ont été étudiées sur les phases de production, de construction, d'utilisation et de fin de vie. Le logiciel EnergyPlusᵀᴹ a été utilisé pour quantifier la consommation d'énergie du bâtiment lors de la phase d'utilisation. Le transport entre chacune des phases a été pris en compte dans cette étude. Les données ont été collectées à partir de la base de données d'EcoInvent et ont été incorporées au logiciel SimaPro duquel les résultats ont été extraits. Les émissions CO₂ libérées par le bâtiment de référence avec chacune des toitures durant la phase d'utilisation et le taux de la séquestration carbone des végétaux plantés sur les toitures végétalisées ont été quantifier et intégrer dans une analyse du cycle de vie dynamique. Les résultats indiquent que l'écart des impacts environnementaux des changements climatiques accumulés à l'année 45 entre les toitures végétalisées extensive, semi-intensive et intensive versus la toiture conventionnelle est de -10,97%, -10,25% et -2,60%, respectivement. Ces résultats suggèrent que les systèmes de toitures végétalisées extensives et semi-intensives sont avantageuses par rapport à une toiture conventionnelle pour une durée de vie de 45 ans dans un contexte de climat froid. En ce qui concerne la toiture végétalisée intensive, elles ne sont ni avantageuses ni désavantageuses par rapport à une toiture conventionnelle. Ce projet fait progresser les connaissances concernant les apports environnementaux de la couverture végétale des toitures végétalisées dans un contexte climatique froid pour les futures constructions. / The urgency to act front climate change is becoming more and more unanimous around the world. Indeed, every day, a large amount of environmental impact is generated by buildings. In this regard, the building envelope is a key factor to consider mitigating climate change. This project proposes to improve the envelope building at the level of the roof. To do this, the aim of this study was therefore to identify the point of decoupling between the environmental cost and the environmental benefits of green roofs versus a conventional roof considering a context of renewable energy mix and a cold climate. A comparative life cycle assessment was performed in SimaPro where four roof assemblies were compared: three green roof systems, namely extensive, semi-intensive and intensive and a conventional roof. Roof assemblies were studied in the production, construction, use and end life phases. EnergyPlusᵀᴹ software was performed to quantify the building energy consumption during the use phase. Transportation between each phase, maintenance and carbon sequestration of the plants on the green roofs were also taken into account in this study. Data was collected from the EcoInvent database and was incorporated into the SimaPro software from which the results were extracted. The CO₂ emissions released by the reference building with each of the roofs during the use phase and the rate of carbon sequestration of the plants planted on the green roofs were quantified and integrated into a dynamic life cycle analysis. The results indicate that the difference in environmental impacts of climate change accumulated at year 45 between extensive, semi-intensive and intensive green roofs versus conventional roofing is -10.97%, -10.25% and -2.60%, respectively. These results suggest that extensive and semi-intensive green roof systems are advantageous over conventional roofing for a 45-year life span in a cold climate. As for the intensive green roof, they are neither advantageous nor disadvantageous compared to a conventional roof. This project advances knowledge regarding the environmental contributions of green roofing in a cold climate context for future constructions.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / L'atteinte d'un système alimentaire durable passe nécessairement par la réduction du gaspillage alimentaire (GA) dû aux impacts sociaux, environnementaux et économiques considérables associés à sa génération. Or, il y a un manque d'information sur les impacts résultant de l'implantation de stratégies de réduction du gaspillage alimentaire (SRGAs) sur l'éco-efficience des restaurants, ce qui freine les restaurateurs à les adopter. De plus, il s'avère essentiel d'identifier des SRGAs adaptées aux diverses catégories de restaurants afin que celles-ci soient réalistes et faciles à implanter. Ce projet de doctorat présente d'abord une étude de cas du GA généré dans un restaurant indépendant et contribue à démontrer la pertinence d'utiliser une méthodologie de quantification et de catégorisation approfondie des impacts économiques et environnementaux du GA. Les résultats indiquent que l'analyse du GA uniquement sur la base de sa quantification massique est insuffisante pour identifier les points chauds reliés au GA dans une perspective d'éco-efficience, et donc, pour prendre des décisions éclairées en vue de sa réduction. L'impact de diverses SRGAs sur l'éco-efficience a ensuite été modélisé, ce qui a permis d'identifier les SRGAs les plus et les moins éco-efficientes à implanter dans le restaurant indépendant à l'étude. L'analyse de ces SRGA a fait ressortir quatre facteurs clés à considérer pour discerner des SRGAs à fort impact sur l'éco-efficience. Finalement, des entrevues ont été effectuées avec 16 restaurateurs dans le but d'explorer les facteurs affectant l'implantation de SRGAs en restauration indépendante. Les résultats ont mis en lumière que ces facteurs varient en fonction du type de restaurant et de ses caractéristiques. Ainsi, des approches préventive et corrective ont été suggérées pour favoriser l'implantation de SRGAs en fonction du type de restaurant dans une vision de maximisation de son éco-efficience. Ces travaux de recherche ont permis d'explorer un sujet fort d'actualité et n'ayant été étudié qu'en surface jusqu'à maintenant. Les résultats obtenus permettront d'appuyer les restaurateurs désireux d'implanter des SRGAs dans leur établissement en les guidant dans la priorisation de celles-ci dans une perspective d'éco-efficience. Il en ressortira ainsi une durabilité accrue pour ce secteur. / Reducing food waste (FW) plays a major role in achieving a sustainable food system, due to the considerable social, environmental and economic impacts associated with its generation. However, there is a lack of information on the impacts resulting from the implementation of food waste reduction strategies (FWRSs) on the eco-efficiency of restaurants, which hinders restaurateurs from adopting them. In addition, it is essential to identify FWRSs adapted to the different restaurants types so that they are realistic and easy to implement. This doctoral project first presents a case study of the FW generated in an independent restaurant and contribute to demonstrate the relevance of using an in-depth methodology for the quantification and categorization of the economic and environmental impacts of FW. The results indicate that the analysis of FW solely on the basis of its mass quantification is insufficient to identify FW hotspots from an eco-efficiency perspective, and therefore, to make informed decisions for its reduction. Then, the impact of various FWRSs on eco-efficiency was then modeled, which made possible to identify the most and least eco-efficient FWRSs to be implemented in the independent restaurant under study. The analysis of these FWRSs revealed four key factors to consider in order to discern the FWRSs s with a strong impact on the eco-efficiency. Finally, interviews were conducted with 16 restaurateurs to explore the factors affecting implementation of FWRSs in independent restaurants. The results revealed that these factors vary according to the type of restaurant and its characteristics. Thus, both preventive and corrective approaches were suggested to promote the implementation of FWRSs according to the restaurant type in a vision of maximizing its eco-efficiency. This research has made it possible to explore a highly topical subject that had until now only been studied on the surface. The results will contribute to supporting restaurateurs wishing to implement FWRSs in their establishments, by guiding them in the priorization of these FWRSs from an eco-efficiency perspective. This will result in increased sustainability for this sector.

Ce mémoire d'Habilitation à Diriger des Recherches, propose des réflexions sur l'Analyse de Cycle de Vie comme méthode systémique, destinée à quantifier, analyser et agir sur les interactions entre la technosphère (sphère des activités technologiques) et l'envirosphère (définie comme la sphère des phénomène naturels non organisés par l'Homme). Le présent mémoire retrace un cheminement de recherche autour de l'Analyse de Cycle de Vie appliquée aux objets du génie civil, en replaçant le cadre méthodologique dans son contexte plus général d'approche systémique. Des réflexions issues de ces recherches portent sur la notion d'utilité de l'ACV pour la décision, et de ses relations avec le concept du développement durable.

Ce travail est consacré au développement d’un couplage méthodologique entre la méthode d’Analyse de Cycle de Vie (ACV) et un logiciel de génie de procédés (Aspen Plus), en vue d’améliorer la qualité des données de l’Inventaire du Cycle de Vie (LCV) de la filière classique de production d’acier. La nouvelle approche développée est destinée à la réalisation de l’inventaire pour un système défini à partir de modèles physico-chimiques simplifiés. Ainsi, à l’aide du logiciel Aspen Plus, nous avons mis en oeuvre la modélisation de chaque sous-système considéré dans les frontières de la filière classique de production d’acier : cokerie, agglomération, haut fourneau, convertisseur et laminoir à chaud. L’approche de modélisation adoptée a été basée sur des considérations physiques et chimiques et sur des observations expérimentales à l’échelle industrielle et/ou à l’échelle pilote pour chaque sous-système. Les modèles permettent le calcul de la plupart des émissions engendrées par le système : CO2, CO, NO, SO2, COV, HCl, H2S, poussières et métaux lourds ainsi que des déchets. La validation des modèles a été faite par comparaison des résultats calculés avec des mesures expérimentales disponibles pour des sites industriels. De plus, le comportement des modèles a été testé en réalisant des simulations en utilisant une base de données "de référence" définie dans le cadre du projet européen ULCOS (Ultra Low CO2 Steelmaking). Il est montré que cette approche méthodologique assure le contrôle total du bouclage des bilans de matière et d’énergie du système, difficile à réaliser à partir des données provenant exclusivement de mesures industrielles et/ou de la littérature. De plus, le fait que les émissions soient calculées sur des considérations physicochimiques, conduit à donner une forte crédibilité à l’inventaire réalisé / This work was devoted to a new methodological framework, which combines the Life Cycle Assessment (LCA) method and the process simulation software (Aspen Plus), in order to improve the quality of data used for carrying out the Life Cycle Inventory (LCI) of the classical steelmaking route. The new approach adopted in the present work, is to carry out the inventory of the defined system via simplified physical-chemical models. Using Aspen Plus software, we have developed simplified physical-chemical models for each of the subsystem defined by the boundaries of the classical steelmaking route: coking plant, sintering plant, blast furnace, basic oxygen furnace and hot rolling. The modelling strategy was based on physical and chemical considerations and on the experimental observations made on an industrial and/or a pilot scale for each subsystem.The models allow for calculation of the principal pollutants evolved by the system such as CO2, CO, NO, SO2, COV, HCl, H2S, dust, heavy metals and solid waste. The models validation was made by comparing the calculated results with experimental data given by the industrial sites. Furthermore, the maturity of the models was tested through simulations using data coming from the "benchmark" data base defined in the frame of ULCOS project (Ultra Low CO2 Steelmaking).Through the models simulation, it was proved that this methodological framework assures the total control of mass and heat balances of the system which is difficult to achieve when using only data from industry and/or literature. However, the fact that the emissions calculated within the models are based on physical-chemical considerations gives a strong credibility to the life cycle inventory

Sous nos latitudes, l’usage des bâtiments existants et les consommations énergétiques associées (chauffage, climatisation, ventilation, eau chaude sanitaire, éclairage et autres usages) sont responsables d’impacts considérables sur l’Environnement. De plus, le renouvellement du parc existant étant inférieur à 1% par an, dans la plupart des pays développés, la réhabilitation des bâtiments constitue un levier majeur de réduction des consommations d’énergie et des émissions de gaz à effet de serre. Cependant, l’identification de stratégies optimales de réhabilitation énergétique, incluant la planification des actions dans le temps, demeure une problématique complexe pour les acteurs de la Construction. Ces travaux de thèse visent à produire des connaissances afin de contribuer à l’aide à la décision pour l’identification de programmes efficaces de réhabilitation énergétique, à partir de méthodes d’optimisation multicritères. Les solutions (programmes séquentiels de réhabilitation énergétique) sont optimisées en termes de composition et de phasage. La composition est définie par la combinaison de mesures de réhabilitation mise en oeuvre. Celles-ci concernent l’enveloppe des bâtiments (isolation thermique, remplacement des fenêtres, surfaces de fenêtres) et le remplacement des équipements de chauffage, ventilation et production d’ECS. Pour chacune des mesures, plusieurs alternatives sont envisagées. Le phasage correspond à la permutation de ces mesures, définissant la séquence de mise en oeuvre. Les solutions sont évaluées sur une base multicritère et sur le cycle de vie. Les fonctions objectifs ciblent les impacts environnementaux de l’ACV (Analyse de Cycle de Vie), des indicateurs économiques, le bien-être des occupants par le confort thermique adaptatif en été. Des modèles d’ACV et d’analyse du coût du cycle de vie, utilisant la simulation thermique dynamique pour le calcul des besoins de chauffage et des températures intérieures, ont été développés pour l’évaluation des performances des solutions. Etant donnée la nature mathématique du problème (multicritère, combinatoire, à variables discrètes et à fonctions objectifs implicites non-linéaires), deux méthodes d’optimisation multicritères sont étudiées : les algorithmes génétiques (NSGA II) et la programmation dynamique. Dans l’approche génétique, la modélisation des solutions, sous la forme d’un couple de chromosomes, permet d’identifier des programmes séquentiels efficaces de réhabilitation énergétique et d’analyser les surfaces de compromis, en termes de définition et performances des solutions, de compromis entre les critères de décision. A partir de la représentation du problème par un graphe séquentiel, la programmation dynamique permet alors de comparer les solutions approchées issues de l’algorithme génétique, ou d’approches court-termistes, au front de Pareto exact. L’optimisation exacte a également été exploitée pour analyser la sensibilité des solutions à différents paramètres de modélisation dont le comportement des occupants, l’évolution des prix de l’énergie, la durée de vie des composants de réhabilitation. Les contraintes budgétaires s’appliquant au projet de réhabilitation ont été ensuite intégrées dans un algorithme génétique multicritère sous contraintes, adapté à l’étude des stratégies de réhabilitation sous la contrainte d’un plan de financement. Enfin, l’approche génétique a été étendue depuis l’échelle du bâtiment à celle du par cet l’optimisation exacte a été utilisée pour caractériser les typologies de bâtiment en réhabilitation. L’intérêt des différentes méthodes est illustré sur une étude de cas (…) / Under our latitudes, existing buildings energy consumptions, related to heating, cooling, ventilation, domestic hot water (DHW), lighting and other uses, are responsible for significant environmental burdens. Moreover, existing buildings annual replacement rate being lower than 1%, in most developed countries, existing stock retrofit represents a major lever to reach commitments on climate change and non-renewable energy consumption mitigation. However, the identification of optimal sustainable retrofit programs, including actions planning over a time period, is still a difficult task for professionals.This thesis aims at producing knowledge in order to contribute to decision support for efficient energy retrofit programs identification, through the application of different multi-criteria optimization techniques. The solutions (sequential building energy retrofit programs) are optimized both on their content and planning. The content refers to the combination of retrofit measures considered. These address holistically building envelopes (thermal insulation, windows replacement, window to wall ratios), and the replacement of equipment for ventilation, heating and DHW production. For each of these measures, various options are considered. The planning corresponds to the permutation of these measures, defining a time sequence for implementation. The solutions are evaluated on a multi-criteria and life cycle basis. The objective functions considered target environmental impacts evaluated using LCA (Life Cycle Assessment), some financial indicators and occupants' well-being through thermal comfort in summer. Life cycle assessment and life cycle cost models, using building dynamic thermal simulation for heating load and thermal comfort evaluation, are implemented to assess solutions performances.Considering the problem mathematical nature (multi-criteria, combinatorial, discrete variables, implicit non-linear objective functions), two suitable multi-criteria optimization techniques have been studied: multi-criteria genetic algorithm (NSGA-II) and dynamic programming. In the genetic approach, the modelling of each solution by a pair of chromosomes allowed to identify efficient sequential energy retrofit programs and analyse Pareto compromise surfaces, in terms of solutions features, performances and relationships in between criteria. Then, the representation of the problem on a sequential graph enabled us to apply dynamic programming, to compare both the genetic approximate solutions, and the results of some short- term approaches to the exact Pareto frontier. The search for exact solutions also been exploited to perform sensitivity analysis on different modelling parameters such as heating temperature setting, energy prices evolution or materials lifespan. Real life budget constraints have been incorporated to build a constrained multi-criteria genetic optimisation method, suitable to study retrofit strategies under financing plans. At the end, the genetic approach has been extended from building scale to stock scale and exact optimization has been used to characterize building types in terms of energy retrofit.The benefits of these methods have been illustrated on case studies. Knowledge has been produced in terms of multi criteria optimization methodology, applied to sequential energy retrofit, and understanding of building stocks evolution. These developments contribute to decision aiding; providing decision makers with efficient energy retrofit strategies and a description of the comprise surface, at the building or building stock scale, on a multi- criteria basis, over life cycle

L’analyse de cycle de vie (ACV), telle qu’elle est pratiquée aujourd’hui, peut conduire à des résultats biaisés. L’utilisation de cet outil s’avère particulièrement sensible dans des cadres réglementaires. En effet, au lieu d’inciter les entreprises à réduire leurs impacts sur l’environnement, les certifications obtenues à partir des ACV risquent de produire un effet contraire : comme elles tendent à récompenser des moyennes industrielles plutôt que les résultats propres aux entreprises, elles peuvent détruire toute incitation pour ces dernières à agir correctement sur le plan environnemental. Dans cette thèse nous proposons des éléments de réflexion en matière de gestion pouvant être utiles à l’évolution de l’ACV à partir d’une étude de cas sur l’évaluation de la soutenabilité d’une filière biodiesel issu d’huile de palme brésilienne dans le cadre de la Directive EnR. Trois principaux résultats émergent de ce travail doctoral. Le premier se rapporte à la réflexion que nous menons sur l’évaluation de la durabilité imposée par la Directive EnR. Le deuxième renvoie aux réponses concrètes sur l’évaluation de la filière biodiesel évaluée à l’égard de la Directive, notamment par rapport aux émissions de gaz à effet de serre. Le troisième résultat concerne l’identification des besoins latents en matière d’évaluation de qualité des données d’ACV / Life cycle analysis (LCA), as it is currently applied, can lead to biased results. The use of LCA information is particularly sensitive when taken in the context of government regulatory frameworks. Indeed, instead of encouraging companies to reduce their impact on the environment, certifications obtained through LCA studies may produce the opposite effect: as they tend to reward industry averages rather than enterprise-specific results they can destroy all incentive for companies to reduce their environmental impacts. In this thesis we propose an in-depth analysis of management aspects in LCA and discuss how they could contribute to produce good quality LCA studies. For this, a case study was conducted on the sustainability evaluation of a biodiesel produced from Brazilian palm oil within the framework of the Renewable Energy Directive (RED). Three main findings emerge from this doctoral work. The first refers to the analysis of the sustainability evaluation required by RED with a particular emphasis on its application to the Brazilian context of palm oil production. The second refers to the concrete answers produced from the biodiesel evaluated, particularly with respect to greenhouse gas emissions. The third result concerns the identification of latent needs in terms of LCA data quality assessment

En France, 13 millions de personnes sont concernées par l’assainissement non collectif (ANC). Un système d’ANC est composé d’un prétraitement, en général une fosse toutes eaux, suivi d’un système de traitement. Les récentes évolutions réglementaires ouvrent un éventail de possibilités quant aux systèmes de traitement possibles pour traiter les eaux usées. L’objectif de ce travail de thèse est de développer un système de traitement des eaux usées à partir de biomasse végétale issue de déchets de l’agriculture. Un suivi analytique de six habitations individuelles a permis l’étude des caractéristiques des eaux usées avant et après leur entrée dans le système de prétraitement. Ces eaux sont caractérisées par une grande variabilité d’une famille à une autre ainsi qu’au sein d’une même habitation. La charge organique par habitant à traiter est en moyenne de 60 gDBO5.j-1 pour un volume d’eau rejeté de 90 L.j-1, soit des effluents deux fois plus concentrés que ce qu’indique la réglementation. Le dimensionnement et le suivi d’un pilote à l’échelle laboratoire ont permis d’évaluer la potentialité de plusieurs milieux végétaux pour le traitement des eaux usées prétraitées. Ils sont comparés à un milieu de référence ayant une efficacité prouvée en traitement des eaux. L’étude des performances épuratoires, pour deux charges volumiques différentes, des différents milieux a été réalisée sur quarante semaines. Cette étude a permis l’élaboration et la mise en place d’un pilote in situ à l’échelle de la maison individuelle. La démarche de l’analyse de cycle de vie a été appliquée au pilote in situ dans le but d’optimiser le procédé mis en place. De plus, l’ACV a permis d’effectuer une comparaison avec différents procédés existants. / In France, 13 million people are concerned by on-site wastewater treatment (OSWWT). An OSWWT system consists of pretreatment, usually a septic tank, followed by a treatment system. Recent regulatory developments open up a range of possibilities as to possible treatment systems for wastewater treatment. The objective of this thesis is to develop a system of wastewater treatment based on plant biomass from waste of agriculture. Analytical monitoring of six individual houses allowed the study of the characteristics of the wastewater before and after their entry into the pretreatment system. Waters are characterized by a wide variability from one family to another and from the same house. The organic load per person is treating an average of 60 gDBO5.j-1 for a volume of water discharged 90 L.j-1, that to say effluent two times more concentrated than indicated by the regulations. The design and monitoring of a pilot scale laboratory were used to evaluate the potential of several plant biomass for the treatment of pretreated wastewater. They are compared to a reference medium with proven effectiveness in water treatment. The study of treatment performance for two different volume loads of different backgrounds was performed during forty weeks. This study resulted in the development and implementation of a pilot in situ for single house. The approach of life cycle analysis has been applied to in situ pilot in order to optimize the process in place. In addition, LCA has to make a comparison with different existing OSWWT.