Actuellement, l’industrie chimique est confrontée au défi de la production durable qui exige une évolution depuis la réduction de polluants pour les procédés existants vers une écologie industrielle qui permet l’équilibre entre le développement économique, sociale et environnemental. Ajouté aux exigences actuelles pesant sur la conception des procédés, la prise en compte des contraintes environnementales dès la phase amont du processus de conception. Cette exigence clé couplée aux enjeux actuels pour la conception préliminaire ont conduit à des changements par rapport à la conception classique des procédés, il y a un accent accru sur la recherche d’innovation et d’écoinnovation pour développer des nouveaux concepts, de nouvelles technologies et de nouveaux procédés. La question centrale sur la façon d’améliorer la créativité dans la phase de conception préliminaire nécessite des recherches plus poussées sur les méthodologies d’aide à la génération de solutions innovante et éco-innovante. Ainsi, dans le cadre de cette thèse, nous avons développé une méthodologie pour la formulation et la résolution de problèmes d’éco-innovation basée sur une approche à base de conflits. Ce cadre permet de traiter les exigences multi-objectifs et la nature combinatoire complexe de la phase de recherche de concepts de solutions. La méthodologie développée reflète la nature des problèmes à traiter avec de nombreuses contradictions (conflits) à résoudre simultanément. Dans ce contexte, les méthodes actuelles atteignent rapidement leurs limites car elles ne résolvent qu’un seul conflit à la fois. Or il devient très difficile (voire impossible) de faire émerger une contradiction unique des situations problématiques complexes telles que nous en rencontrons en génie des procédés. La méthodologie proposée pour traiter la problématique de multi-contradictions pour l’écoconception se divise en deux étapes principales. D’un part, une première cadre d’analyse pour la formulation des contradictions en s’appuyant sur une version adaptée d’OTSM-TRIZ. Il permet la représentation graphique d’un problème et intégré une méthode pour limiter la situation aux contradictions principales. D’un autre part, la résolution des contradictions principales se décompose en deux sous étapes. Dans un premier temps, la résolution individuelle de chaque contradiction au travers d’un outil alliant la simplicité conceptuelle des contradictions de TRIZ et les solutions concrètes que proposent les effets et phénomènes de la physique, chimie, biologie. Dans un deuxième temps, nous proposons un processus d’agrégation des solutions afin d’obtenir une solution finale plus intégrée. Un cas d’étude sur la réduction des polluants en sortie d’étape de gazéification de la biomasse est présenté afin d’illustrée l’approche. / In recent years, the chemical industry is facing the challenge of sustainable production in order to create a balance between the economic, social and environmental development. This shift requires an evolution from the reduction of pollutants for existing processes to industrial ecology. In the design process, this shift demands that the current requirements and the environmental constraints should be taken into account in the early stages. At these stages, however, there is an increased emphasis on innovation and eco-innovation to develop new concepts, new technologies and new processes, thereby limiting the problem-solving ability of the traditional design methodologies. Hence, there is a great necessity for new methodologies in order to develop innovative and eco-innovative solutions. Consequently, in this research, we developed a methodology for the formulation and solution of ecoinnovation problems based on a conflict approach. This framework can handle multi-objective requirements with the combinatorial complexity of the search phase of solution concepts. Thus, the methodology considers the problem of solving many contradictions (conflicts) simultaneously. In this context, current approaches quickly reach their limits because they solve one conflict at a time or it is very difficult to define only one contradiction in complex problems, such as those in process engineering. The proposed methodology for treating the problem of multi-contradictions for eco-design is divided into two main steps. On one hand, an analytical framework for the formulation of contradictions based on an adapted version of OTSM-TRIZ, which provides a graphical representation of a problem and integrated method to reduce the problem situation to the main contradictions. On the other hand, the resolution of contradictions which is itself divided into two sub-steps. At first, the resolution of each individual contradiction through a tool that combines conceptual simplicity of TRIZ contradictions and the practical solutions using the physics, chemical and biological effects and phenomena. In a second step, we propose an aggregation process solution to obtain a more integrated final solution. A case study about the reduction of pollutants at output stage gasification of biomass is presented to illustrate this approach.

Les entreprises et plus généralement les organisations sont confrontées à des enjeux climatiques et économiques avec pour obligation de respecter un cadre légal et des orientations définis à des plus grandes échelles (régionale, nationale et internationale). Une organisation est souvent au fait du but ou de l’objectif à atteindre ; en revanche le moyen d’y parvenir peut nécessiter de l’apprentissage voire de la recherche. Le but de cette thèse est de fournir une méthodologie à l’usage des organisations pour réaliser le management stratégique des projets relatifs à leur transition énergétique. A partir de différents états de l’art sur la planification énergétique et la conception en particulier, nous avons pointé le déficit méthodologique auquel doit faire face une organisation : si les démarches et outils existent lorsqu’un problème est clairement identifié, comment justement identifier un ou des problèmes à partir uniquement d’une formulation de buts ou d’intentions ? La première partie propose une démarche de planification énergétique à l’échelle d’une organisation qui fait émerger, de manière structurée, les problèmes auxquels l’organisation sera potentiellement confrontée. Notre démarche repose sur l’utilisation des BEGES et des méthodes de management de l’énergie/GES d’une part, complétés par des démarches et outils de conception d’autre part. Ces derniers facilitent la consolidation des informations et des données nécessaires pour formuler et structurer les problèmes à résoudre. A l’issue de cette démarche certains problèmes sont formulés sous forme de contradictions et de conflits. La démarche développée est purement qualitative et adaptée au travail de groupe avec des experts. Cependant certaines données numériques traduisent des comportements de systèmes qui sont peu maitrisés par les parties prenantes du projet. La deuxième partie propose une méthode combinant la simulation et l’analyse de données pour identifier les contradictions d’objectifs et de cause qui peuvent ou semblent empêcher l’atteinte des objectifs. Ces contradictions sont formulées de sorte à pouvoir être traitées avec les méthodes de résolution de problèmes inventifs. Le principe d’identification des contradictions d’objectifs repose sur la transformation des réponses expérimentales ou de simulation des systèmes étudiés en données qualitatives binaires et sur l’identification des Paretos optimaux des données ainsi transformées. Les contradictions de causes concernent les facteurs ou paramètres de conception qui induisent les conflits d’objectifs. Nous proposons de les identifier à l’aide d’une méthode d’analyse discriminante binaire à base d’apprentissage supervisé associée à l’ANOVA. Nous montrons sur un cas d’étude, d’une part, comment intégrer cette approche dans la démarche présentée en partie 1 du mémoire, et d’autre part, comment l’utiliser pour obtenir des concepts de solutions dans un contexte multi-objectifs (diminution des consommations d’énergie, des émissions de GES, du coût etc.). / Companies and more generally organizations are confronted with climatic and economic issues, they have to respect a legal framework and orientations defined in larger scales (regional, national and international). An organization usually knows the goal or the objective to be achieved; however the way to do can require learning or even research. The goal of this thesis is to provide a methodology for the use of organizations to realize strategic management of their energy transition projects. From many different states of the art about energy planning and conception in particular, we show the methodological deficit which an organization has to face: if approaches and tools exist when a problem is clearly identified, how actually identify one or several problems from only a goal or intention formulation? The first part proposes an energy planning approach at an organizational scale to bring out in structured way problems which the organization may be confronted. Our approach is based on greenhouse gas emission assessments and energy/GHG management methods which are completed with conception approaches and some tools and methodologies. They facilitate the consolidation of required information and data to formulate and structure problems to solve. As a result of our approach some problems are formulated as contradictions and conflicts. The developed approach is purely qualitative and adapted to workgroup with experts. However some numerical data translate system behaviors which are sparsely mastered by project stakeholders. The second part proposes a combined method of simulation and data analysis to identify objective and cause contradictions which can or seem to prevent achieving the objectives. These contradictions are formulated in such a way to be handled with methods of resolution of inventive problems. The identification of objective contradictions is based on the transformation of experimental or simulation answers of the studied systems in binary qualitative data and on the identification of optimal Pareto of the transformed data. Cause contradictions concern conception factors or parameters which induce objective conflicts. We suggest identifying these contradictions with a binary discriminant analysis method based on supervised learning associated with ANOVA. On one hand, we show on a study case how integrate this initiative into the presented approaches in part 1 and on the other hand, how use it to obtain solution concepts in a multi-objective context (energy consumptions, GHG emissions or cost reduction etc.).