L'impact environnemental d'un procédé est déterminé par des méthodes d'évaluation comme l'analyse de cycle de vie (ACV). Une méthode complémentaire a été développée afin de caractériser l'impact environnemental d'un procédé lors de la phase de dimensionnement, en lui appliquant un bilan thermodynamique restreint à ses frontières avec une fonction ad hoc. La fonction choisie, l'exergie, est basée sur l'état physico-chimique de l'environnement et quantifie l'irréversibilité d'une transformation. L'existence d'irréversibilités dans un procédé signifie qu'une partie de l'énergie fournie est dégradée augmentant simultanément les émissions polluantes. L'intérêt de l'exergie réside également dans l'allocation des coproduits. L'étude se focalise sur l'impact changement climatique dû aux émissions de gaz à effet de serre (GES). Cette méthode couplant ACV et analyse exergétique a été appliquée à un procédé représentatif du raffinage du pétrole: le reformage catalytique du naphta. Les émissions de GES y sont d'origine directe (régénération du catalyseur) et indirecte (utilités). Le procédé et les réacteurs ont été modélisés respectivement avec le simulateur de procédés ProII et avec un sous-programme codé en langage Fortran interfacé avec le simulateur pour tenir compte des transformations chimiques. La méthodologie, qui ne peut s'affranchir de données ACV, a permis de lier, pour le procédé, les émissions de GES respectivement à un indicateur thermodynamique Ip et à la variation d'exergie chimique. La méthode a été étendue pour comparer deux procédés ayant une même fonction en quantifiant, notamment, la qualité des produits formés et l'appauvrissement des ressources / The environmental impact of a process is assessed by evaluation methods such as life cycle assessment (LCA). A complementary method has been developed in order to characterize the environmental impact at the preliminary design stage by application of a thermodynamic balance on the process boundaries. The chosen thermodynamic function is exergy which takes into account irreversibilities and is linked to the mean environment temperature, pressure and composition. Existence of irreversibility in a process means that a part of the provided energy is wasted increasing simultaneously pollutant emissions. Exergy is also a tool for co-products allocation. The study focuses on climate change that implies greenhouse gas (GHG) emissions. To illustrate the potential of coupling LCA and exergy analysis in the petroleum industry, a naphtha catalytic reforming process has been selected and evaluated in terms of climate change. In this process, GHG emissions have two origins: direct (due to catalyst regeneration) and indirect (due to utilities) emissions. The process and the reactors have been respectively modelled with the process simulator ProII and with a Fortran subroutine to take into account chemical transformations. The method, which cannot avoid LCA data, has underlined, for the process, a positive relationship between GHG emissions and respectively a thermodynamic parameter Ip and the variation of chemical exergy. The method has been extended to compare two processes having the same function and to take into account co-products quality and resource depletion

L'Union Européenne a un programme ambitieux pour faire face aux effets du changement climatique, les institutions européennes devant désormais prendre en compte l'environnement dans le cadre de ses politiques. L'objectif de ma thèse consiste à évaluer les impacts des politiques publiques européennes sur l'agriculture et l’environnement, de mesurer leurs effets croisés et d'évaluer l'intérêt d'une meilleure coordination de ces politiques. La thèse vise à enrichir l'analyse économique sur des problématiques importantes recentrées sur la réduction des émissions de gaz à effet de serre (GES) agricoles dans l'UE et le niveau de la production agricole, sous un angle quantitatif. La méthodologie repose sur un modèle de programmation mathématique qui simule l’offre agricole européenne (AROPAj), utilisant les données du Réseau d'Information Comptable Agricole. L'analyse est réalisée à plusieurs niveaux, européen, national, régional et infra-régional, tenant compte de la variabilité du contexte économique qui caractérise l'agriculture européenne sur les six années 2007-2012. Nous évaluons tout d'abord comment l'agriculture peut contribuer à l'atténuation des émissions de GES dans l'UE et nous offrons une analyse détaillée des courbes de coûts marginaux d'abattement. Les résultats indiquent qu’en moyenne, sur la période 2007-2012, l’agriculture européenne peut réduire ses émissions d’environ 10%, 20% et 30% respectivement, pour les prix des émissions de 38, 112.5 et 205 Euros/tCO2eq. Nous montrons que l’agriculture peut offrir une atténuation substantielle et que le potentiel et les coûts d’atténuation varient substantiellement dans le temps et dans l’espace. La deuxième problématique étudiée porte sur la compatibilité entre l’augmentation de la production agricole et la diminution de l’impact de l’agriculture sur l’environnement. En introduisant une approche primale (via un prix du carbone) et une approche duale (via un objectif calorique), nous montrons qu’on peut réduire les émissions de GES et modifier l’offre agricole tout en augmentant la quantité en calories alimentaires. On étend la problématique des émissions de GES, en dissociant les prix des deux gaz (CH4 et N2O). Un système de prix différenciés permet de mieux adapter la politique de régulation climatique en fonction de l'horizon de temps sur lequel on se projette, offrant une flexibilité dans la réduction des coûts d’abattement des émissions. / The European Union has an ambitious agenda to deal with the effects of climate change, the European institutions must now take environment into account within the framework of its policies. The objective of my thesis is to evaluate the impacts of European public policies on agriculture and environment, to measure their crossed effects and to assess the potential for a better coordination of these policies. The thesis aims to enrich the economic analysis on important issues refocused on the reduction of agricultural greenhouse gas emissions in the EU and the level of agricultural production, from a quantitative perspective. The methodology is based on a mathematical programming model that simulates the European agricultural supply (AROPAj), using data from the Farm Accountancy Data Network. The analysis is carried out at several levels, European, national, regional and sub-regional, taking into account the variability of the economic context that characterizes the European agriculture over the six years 2007-2012. We first assess how agriculture may contribute to the mitigation of EU GHG emissions and provide a detailed analysis of marginal abatement cost curves. The results show that, on average, over the period 2007-2012, EU agriculture may reduce its emissions by around 10%, 20% and 30%, respectively for emission prices of 38, 112.5 and 205 EUR/tCO2eq. We show that agriculture may offer substantial mitigation and that mitigation costs and potential vary in time and in space. The second issue studied concerns the compatibility between the increase in agricultural production and the reduction of the impact of agriculture on the environment. By introducing a primal approach (via a carbon price) and a dual approach (via a calorie target), we show that we can reduce GHG emissions and change agricultural supply while increasing the quantity of food calories. We extend the issue of GHG emissions by separating the prices of the two gases (CH4 et N2O). A differentiated price system allows to better adapt the climate regulation policy according to the time horizon on which we are projected, offering flexibility in reducing the emission abatement costs.