ICT is developing rapidly and is playing an increasingly important role in society. High expectations are placed on ICT in relation to sustainable development. In order to provide basis for decision-making and ensure that ICT is used in the best possible way for enabling sustainable development, the sustainability impacts of ICT need to be studied. This thesis aims to provide new knowledge on the environmental impacts related to ICT, to explore the potential of ICT to contribute to sustainability, and discuss ways of assessing environmental impacts of ICT. In order to fulfill the aim a literature review of existing LCA studies of ICT was done, an LCA case study of printed and online media was performed, a methodological framework for sustainability assessment of scenarios was developed and then applied for environmental assessment of future ICT societies. The results show that manufacturing and use phase are the life cycle stages contributing the most to the ICT environmental impacts. For online newspapers online distribution and content production may give significant contribution to the overall impact. User behavior was observed to be crucial for the results of comparisons of ICT solutions with their traditional counterparts. The following key issues were concluded to influence the environmental risks and opportunities in future ICT societies: energy mix, economic conditions, life styles, technology, and environmental ambitions, incentives and regulation. The potential of ICT for sustainability is affected by these key issues. A new methodological framework (SAFS) was developed for the assessment of future scenarios (societal level). Life cycle assessment (LCA) was used for assessment on a product level. Application of both methods, their benefits, drawbacks, and challenges of assessment were discussed. Both types of assessments were concluded to be important to support decision-making. / Utveckligen inom informations- och kommunikationsteknologi (IKT) sker snabbt och IKT spelar en allt viktigare roll i samhället. Samtidigt finns stora samhällsutmaningar inom hållbarhetsområdet, och ganska höga förväntningar ställs på IKT att kunna bidra till en hållbar utveckling. Vissa studier hävdar att IKT kan spela en avgörande roll för att stödja olika hållbarhetsstrategier och att IKT kan möjliggöra övergången till en mindre resursintensiv ekonomi. För att ge underlag för beslutsfattande och stödja att IKT används på bästa sätt för att möjliggöra hållbar utveckling, behöver hållbarhetseffekter av IKT studeras. När det gäller miljöpåverkan måste både negativa och positiva, direkta och indirekta effekter beaktas. Det är viktigt att förstå miljöpåverkan genom hela livscykeln för specifika enskilda IKT-lösningar men också att studera IKTs sammanvägda effekter i en mer övergripande kontext, för att identifiera potentiella risker och möjligheter ur miljösynpunkt.  Dessutom behöver IKTs roll när det gäller att stödja möjligheter till miljöförbättringar och motverka risker identifieras. Denna avhandling syftar till att ge ny kunskap om IKTs miljöpåverkan, att undersöka IKTs potential för att bidra till en hållbar utveckling, och diskutera metoder för bedömning av miljökonsekvenser av IKT samt utmaningar relaterade till den typen av bedömningar. Avhandlingen omfattar en litteraturstudie av tidigare livscykelanalyser (LCA) av IKT, en LCA-studie av traditionella och online tidningar, utveckling av ett ramverk för hållbarhetsbedömning av scenarier samt användningen av det ramverket för en miljöbedömning av framtida IKT-samhällen. Resultaten visar att andra typer av miljöpåverkan än klimatpåverkan och energi inte är tillräckligt belysta i miljöbedömningar av IKT, vilket skapar en risk för suboptimering och att miljöproblem flyttas från en typ av påverkan till en annan. Tillverknings- och användningsfasen ger upphov till störst miljöpåverkan i IKT-produkters livscykel. För nättidningar visade det sig att distribution och innehållsproduktion kan ge betydande bidrag till den totala miljöpåverkan, beroende på tidningarnas egenskaper och läsarnas beteende. Generellt har användarnas beteenden visat sig vara avgörande för resultaten vid jämförelser mellan IKT-lösningar och deras mer traditionella motsvarigheter. Ett antal nyckelområden som påverkar uppkomsten av risker och möjligheter när det gäller miljöeffekter i framtida IKT-samhällen har identifierats. De är energimix, ekonomiska förhållanden, livsstilar, teknik, samt miljöambitioner, -incitament och -lagstiftning. Potentialen för IKT att bidra till hållbar utveckling påverkas av dessa nyckelområden, och potentialen skulle troligen inte realiseras helt utan incitament eller miljölagstiftning. Båda typerna av miljöbedömningar - på produkt och samhällsnivå - är viktiga för att stödja beslutsfattande. En ny metod utvecklades för bedömning av framtidsscenarier (på samhällsnivå) – Sustainability assessment framework for scenarios (SAFS). För miljöbedömning av produkter användes livscykelanalys (LCA). Tillämpningen av båda metoderna, deras fördelar och nackdelar, och utmaningar vid användning av metoderna diskuteras. Resultat från avhandlingen kan ge underlag rörande möjliga miljöeffekter av IKT idag och i framtiden för diskussion inom IKT-sektorn och bland politiker och beslutsfattare. På så sätt kan diskussioner om hur IKT kan bidra till hållbarhet underlättas. Metodutveckling och diskussion i denna avhandling kan vara av intresse för forskare och praktiker. / <p>QC 20160613</p>

Vehicle manufactures have adopted different strategies for improving the environmental performance of their fleet including lightweight design and alternative drivetrains such as EVs. Both strategies reduce energy during use but may result in a relative increase of the impact during other stages. To address this, a lifecycle approach is needed when vehicle design strategies are developed. The thesis explores the extent that such a lifecycle approach is adopted today and assesses the potential of these strategies to reduce the lifecycle impact of vehicles. Moreover it aims to contribute to method development for lifecycle considerations during product development and material selection. Current practices were explored in an empirical study with four vehicle manufacturers. The availability of tools for identifying, monitoring and assessing design strategies was explored in a literature review. The results of the empirical study showed that environmental considerations during product development often lack a lifecycle perspective. Regarding the use of tools a limited number of such tools were utilized systematically by the studied companies despite the numerous tools available in literature. The influence of new design strategies on the lifecycle environmental performance of vehicles was assessed in three case studies; two looking into lightweight design and one at EVs. Both strategies resulted in energy and GHG emissions savings though the impact during manufacturing increases due to the advanced materials used. Assumptions relating to the operating conditions of the vehicle e.g. lifetime distance or for EVs the carbon intensity of the energy mix, influence the level of this tradeoff. Despite its low share in terms of environmental impact EOL is important in the overall performance of vehicles. The thesis contributed to method development by suggesting a systematic approach for material selection. The approach combines material and environmental analysis tools thus increases the possibilities for lifecycle improvements while minimizing risk for sub-optimizations. / <p>QC 20160920</p>

The electric vehicle (EV) has been regarded as one of the most promising alternative fuel vehicle technologies that could reduce China’s energy reliance on imported oil and transport sector carbon emissions. The success of EVs in China will depend on a series of determinants including their energy consumption and emission reduction potentials, battery performance and costs, charging infrastructure provision, the driving behaviour and the commercialization strategies. Some issues have been intensively investigated by previous research whilst some others gradually receive academic and governmental attentions. Instead of covering all determinants, this thesis focuses on four key aspects of the electric car development in China: the energy consumption and carbon emissions of electric cars based on the country’s energy mix; the expected electric car driving behaviour and its impacts on the power grid; the deployment strategy of charging infrastructure and the business operation models that could reduce the purchase cost of electric cars and accelerate their market diffusion. The research finds that according to the current energy mix and driving behaviour in China, the introduction of electric cars would largely reduce the transport sectors’ oil consumption. However, the carbon emission saving of electric cars requires a synchronized progress in the energy industry and the power grid infrastructure. Without the growing adoption of renewable sources in the electricity generation mix and the high efficient power transmission infrastructure, electric cars could achieve little environmental benefits particularly for carbon emission reduction. This research also finds that the current external costs of carbon emissions from cars are not high enough to justify financial policies that would favour electric vehicles. Moving towards cleaner technologies at present may not be justified on economic terms but it is justified on political and environmental terms. In addition, the performance of current electric cars, the driving range per charge in particular, is still significantly inferior to conventional vehicles running on petroleum fuels, which poses a remarkable challenge for electric cars’ market acceptance and implies the importance of charging infrastructure provision. This research estimates the charging impact of electric cars on the power grid in two case study cities through comparing charging infrastructure deployment strategies integrating three charging methods in both cities. Some innovative business operating models that aim to reduce the high initial purchase costs of electric cars are simulated. It shows all these models require substantial political and financial interventions to stimulate both supply (charging service and infrastructure provision) and demand (consumers purchase) in the early stage of market penetration for electric cars. Finally, the thesis provides recommendations for the policy implementation timing and stresses the importance of the parallel development in the upstream low carbon energy supply and the downstream vehicle (battery) research and development (R&D) in the near term.

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.

L'objectif de ces travaux est de contribuer à augmenter la connaissance sur la réutilisation des eaux de ruissellement de toiture. Une maison individuelle située en zone rurale et équipée d'une toiture en tuiles, et un bâtiment collectif situé en zone périurbaine avec une toiture terrasse bitumée, ont été étudiés. Les eaux de pluie collectées sont réutilisées dans l'habitat pour l'alimentation des chasses d'eau. Un suivi analytique a permis l'étude de la qualité de l'eau en plusieurs points des systèmes. Les eaux stockées sont clairement non potables et révèlent une contamination microbiologique très variable. Des pathogènes ont été quantifiés à plusieurs reprises. La qualité de l'eau distribuée ne peut donc pas être garantie au cours de l'année, d'où la recommandation d'une désinfection de l'eau avant distribution. Un suivi hydraulique a permis de déterminer les volumes d'eau potable substitués et les taux de couverture de besoins en eau. Un modèle du comportement hydraulique a été développé puis utilisé pour discuter le dimensionnement des cuves. En présence d'une désinfection, les installations ne sont économiquement pas rentables. En l'absence de désinfection, le bilan économique est positif mais la période de retour sur investissement supérieure à la durée de vie de l'installation. Une première analyse de cycle de vie a été réalisée pour comparer les deux échelles étudiées. Dans les deux cas, les processus les plus impactants sont liés aux consommations électriques de l'éventuelle désinfection ultra-violet et des pompes. En présence d'une désinfection, l'échelle du bâtiment collectif présente des impacts plus faibles. Une deuxième analyse de cycle de vie a été réalisée pour étudier la pertinence de la substitution de l'eau du réseau d'eau public par de l'eau de pluie à l'échelle d'un particulier. Elle n'est pas probante d'un point de vue environnemental. / The aim of this work is to contribute to knowledge on roof runoff reuse. A private house located in rural area with a tiled sloping roof and a research building located in suburban zone with a bituminous flat roof were studied. The collected rainwater is reused for toilet flushing. An analytical monitoring allowed the study of water quality in several points of the systems. Stored rainwater is clearly non drinkable and reveals a very variable microbiological contamination. Pathogenic agents were quantified on several occasions. Distributed water quality cannot thus be guaranteed over the year and a disinfection before distribution is recommended. A hydraulic follow-up made it possible to determine substituted volumes of drinking water by collected rainwater and water saving efficiencies. A model of the hydraulic behaviour of systems was developed then used to discuss dimensioning of the tanks. In the presence of disinfection, the installations are economically not profitable. In the absence of disinfection, the economic assessment is positive but the payback period is longer than the lifespan of the installation. A first life cycle assessment was carried out to compare the two studied scales. In both cases, the more impacting processes are related to electricity consumptions of possible ultra-violet disinfection and the pumps. In the presence of disinfection, the scale of the building presents weaker impacts. A second life cycle assessment was carried out to study the relevance of the substitution of drinking water by rainwater on a private individual scale. It is not convincing of an environmental point of view.

Large-scale deployment of low-carbon energy technologies is important for counteracting anthropogenic climate change and achieving universal energy access. This thesis explores potential growth rates of technologies necessary to reach a more sustainable global energy system, the material and energy flows required to commission these technologies, and potential future availability of the required resources. These issues are investigated in five papers. Potential future growth rates of wind energy and solar photovoltaics, and the associated material requirements are explored, taking the expected service life of these technologies into account. Methodology for assessing net energy return and natural resource use for wind energy systems are analyzed. Potential future availability of lithium and phosphate rock are also investigated. Estimates of energy and materials required for technologies such as wind energy and photovoltaics vary, and depend on the assumptions made and methods used. Still, it is clear that commissioning of low-carbon technologies on the scale required to reach and sustain a low-carbon energy system in coming decades requires significant quantities of both bulk materials and scarcer resources. For some technologies, such as thin film solar cells and electric vehicles with lithium-ion batteries, availability of materials could become an issue for potential growth rates. Future phosphate rock production could become highly dependent on few countries, and potential political, social and environmental aspects of this should be investigated in more detail. Material and energy flows should be considered when analyzing growth rates of low-carbon technologies. Their estimated service life can indicate sustainable growth rates of technologies, as well as when materials are available for end-of-life recycling. Resource constrained growth curve models can be used to explore future production of natural resources. A higher disaggregation of these models can enable more detailed analysis of potential constraints. This thesis contributes to the discussion on how to create a more sustainable global energy system, but the methods to assess current and future energy and material flows, and availability of natural resources, should be further developed in the future.

À l'heure où toute décision stratégique doit être conforme aux principes de la durabilité, l'évaluation des conséquences environnementales, économiques et sociales d'un choix d'ingénierie s'avère nécessaire. Parmi les outils d'évaluation des systèmes et de leurs conséquences, l'analyse de cycle de vie (ACV) dérivée de la pensée cycle de vie s'est imposée comme la méthode la plus adaptée à un tel niveau de décision. Historiquement focalisée sur les impacts environnementaux, l'ACV a naturellement étendue son champ d'évaluation aux aspects économiques, sociaux et d'ingénierie pour devenir une analyse de la durabilité (AdCV) des systèmes. L'AdCV est ainsi en train d'émerger et nécessite des propositions d'améliorations méthodologiques et des applications concrètes pour devenir robuste et applicable. Cette étude présente l'évaluation de la durabilité d'un système dans le contexte de l'agro-industrie oléicole. À cet effet, elle propose une approche intégrée d’évaluation de la durabilité basée sur l’AdCV couplée à la modélisation des processus et des procédés et, l'analyse multicritère pour l'aide à la décision. Une première partie traite des concepts de durabilité, d'ingénierie et d'agro-industrie oléicole à travers une analyse de la littérature scientifique. Dans la deuxième partie, l'approche d'évaluation de la durabilité proposée est décrite, formalisée et implémentée dans la solution logicielle « EcOlive » à l'aide d'outils empruntés à la modélisation des systèmes. Enfin, la troisième partie présente les résultats de l’application de l’approche à l’agro-industrie oléicole en s’appuyant sur un ensemble de données terrain récoltées dans le cadre du projet européen OiLCA. / Nowadays, any strategic decision must be in accordance with the sustainability principles. Therefore, companies need to evaluate the consequences of their activities and products onto environment, economy and society. Life cycle assessment (LCA) from Life cycle thinking (LCT) is one of the major environmental impact evaluation methods for product, process or service and the trends is to integrate economic and social aspects to become a life cycle sustainability assessment (LCSA). However, LCSA is still in its infancy and needs methodological proposals to be applicable. This study presents sustainability assessment in the olive oil agro-industrial context. In doing so, a systemic approach based on the coupling between LCSA, enterprise modeling, chemical process modeling and multicriteria analysis is proposed. The approach is then validated by the development of the software solution “ Ecolive ” for sustainability assessment of olive oil production. This application relies on field data collected under the European OiLCA project.