Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

O presente trabalho apresenta uma proposta metodológica para se determinar a pegada hídrica ecotoxicológica (PHE) de produtos em uma perspectiva de ACV, dentro de uma abordagem crítica sobre o método. Cenários são construídos na forma de um estudo piloto de aplicação da metodologia para o etanol hidratado produzido por uma determinada Usina no Brasil e utilizado como combustível em carros a álcool ou carros flex. O trabalho também sugere que a PHE ou WEF (water ecotoxicity footprint ), na forma de um indicador, sirva de parâmetro tanto para o setor produtivo quanto para o mercado consumidor dentro do processo de tomada de decisão . O setor produtivo poderá utilizar o citado indicador dentro de um programa de metas de redução do nível de ecotoxicidade aquática de seu produto enquanto que, para o consumidor final, o conhecimento da PHE na forma de selo informativo servirá de alavanca rumo à evolução sustentável de nossa civilização que usará o seu poder de escolha na hora de adquirir determinado produto. Dentro da perspectiva de ACV, foram estudadas e inseridas formas de avaliação de impacto, no ponto médio, a nível local e regional com o uso de ferramentas de georeferenciamento. Na intenção de facilitar o uso da ACV no Brasil, o estudo estabelece parâmetros que tornam viável a obtenção de um indicador passível de comparação. Políticas Públicas poderão ser formadas com a possibilidade de incentivar a identificação e mitigação da ecotoxicidade aquática ao longo da cadeia de suprimentos do setor produtivo.. / This work presents a methodology to determine water ecotoxicity footprint of products in a perspective of LCA within a critical approach to the method. Scenarios are constructed in the form of a pilot study of application of the methodology for hydrous ethanol produced by a given plant in Brazil and used as fuel in flex cars. The work also suggests that the water ecotoxicity footprint, as an indicator, can be used as a parameter for both: the productive sector as well as for theend consumer within the decision-making process. The productive sector can use the cited indicator in a program targeting for reduction in aquatic ecotoxicity of your product while for the end consumer, knowledge of water ecotoxicity footprint in the form of a informative stamp will leverage towards sustainable development of our civilization that uses the power of choice when purchasing a product. From the perspective of LCA, were studied and included forms of impact assessment, at the midpoint, in local and regional level with the use of geo-referencing tools. With the intention of facilitating the use of LCA in Brazil, this study establishes criteria that make possible the comparison . Public policies can be formed with the possibility of encouraging the identification and mitigation of aquatic ecotoxicity along the supply chain of the productive sector..

Submitted by PPG Engenharia e Tecnologia de Materiais (engenharia.pg.materiais@pucrs.br) on 2018-02-19T14:21:21Z No. of bitstreams: 1 Tese RONALDO SILVESTRE DA COSTA Final Entrega PGETEMA.pdf: 3370134 bytes, checksum: 383fa921245f353cae4a408bd4641901 (MD5) / Approved for entry into archive by Caroline Xavier (caroline.xavier@pucrs.br) on 2018-02-23T17:34:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese RONALDO SILVESTRE DA COSTA Final Entrega PGETEMA.pdf: 3370134 bytes, checksum: 383fa921245f353cae4a408bd4641901 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-23T17:39:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese RONALDO SILVESTRE DA COSTA Final Entrega PGETEMA.pdf: 3370134 bytes, checksum: 383fa921245f353cae4a408bd4641901 (MD5) Previous issue date: 2016-11-30 / Funda??o de Amparo ? Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul (FAPERGS) / The transport sector represents a significant responsibility in the pollution emissions. Also, the consumption of fossil fuels is related with the rising of global average temperature due to the greenhouse gas emissions. Biofuels and natural gas are investigated as alternative fuels to mitigate the environmental impacts. However, due to the several source emissions within a product life-cycle, the environmental performance of an environmental friendly product must be verified. This work aims to quantify greenhouse gas emissions during household waste collection by heavy vehicles (trucks) fueled with different fuels. It was proposed the development and implementation of a methodology to compare both pollutant gas emissions and noise for the use of CNG (compressed natural gas) and diesel-B5, aiming to mitigate environmental impacts in captive fleet that travels daily in the Porto Alegre city, Rio Grande do Sul state, Brazil. The trucks were monitored using a portable gas analyzer equipment (O2, CO, CO2, NO, NO2, NOx, SO2, HC), and the fuel consumptions and autonomy were obtained from the company that provides the service. With the data collected on established routes, it was applied the Life Cycle Assessment (LCA) methodology to carry out the study comparing the environmental performance of the use of CNG and Diesel-B5. The results showed that higher global warming impact (according IPCC method) was observed to CNG, independently of the time horizon considered (20 100 or 500 years). When comparing the contribution of the process stages (from production to use of fuels), CNG presented higher impacts in the collection and venting steps, while diesel -- B5 presented in the collection step. / O setor de transportes apresenta significativos problemas ambientais relacionados ?s emiss?es de poluentes, agravados em regi?es urbanas. A queima e a explora??o de combust?veis f?sseis s?o constantemente relacionadas ao aumento da temperatura m?dia global. O uso de combust?veis, como os de origem vegetal e g?s natural, tem sido uma alternativa frequente na mitiga??o de gases de efeito estufa. No entanto, devido ?s v?rias fontes de poluentes presentes no ciclo de vida do produto, o desempenho ambiental de produtos considerados amig?veis ao meio ambiente deve ser verificado. Este trabalho teve como objetivo quantificar as emiss?es de gases de efeito estufa emitidos durante a coleta de res?duos domiciliares por ve?culos pesados (caminh?es) abastecidos com diferentes combust?veis: g?s natural e diesel-B5. Prop?e-se o desenvolvimento e a implementa??o de uma metodologia para a compara??o das emiss?es de poluentes para o uso de GNV (g?s natural veicular) e Diesel-B5, objetivando a mitiga??o de impactos ambientais em frota cativa que trafega diariamente na cidade de Porto Alegre ? RS. Os caminh?es foram monitorados com um equipamento analisador port?til de gases (O2, CO, CO2, NO, NO2, NOx, SO2, HC), e os consumos e a autonomia dos combust?veis foram obtidos junto ? empresa prestadora do servi?o. Com os dados levantados nas rotas estabelecidas, foi aplicada a metodologia de Avalia??o do Ciclo de Vida (ACV) para realizar o estudo de compara??o do desempenho ambiental entre o uso de GNV e Diesel-B5, considerando todas as etapas desde a produ??o at? o consumo final dos combust?veis. Os resultados mostraram que o maior potencial para aquecimento global (segundo o m?todo IPCC) ocorre para o GNV, considerando per?odos de 20 anos, 100 anos e 500 anos. Quando comparadas as contribui??es das diferentes etapas do processo, desde a produ??o at? o uso do combust?vel, observou-se que o GNV apresenta os maiores impactos nas etapas de transporte e coleta de res?duos, enquanto o Diesel-B5 apresenta impacto significativo apenas na etapa de coleta de res?duos.

O uso intensivo de áreas do solo provoca alterações na sua qualidade, tornando-se necessária a criação de métodos de avaliação e monitoramento. A técnica de Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) é uma importante ferramenta para o cálculo de impactos ambientais, relativos a um sistema de produto com fronteiras delimitadas, sendo o Uso do Solo uma das categorias de impacto avaliada. Na ACV este impacto é avaliado, a partir de fatores de caracterização, os quais utilizam indicadores que quantificam as consequências de modificações na estrutura do solo, levando em consideração a realidade e as características morfológicas de cada país ou região. Este estudo tem como objetivo apresentar adequações relacionadas às condições brasileiras do modelo para a caracterização de impactos provocados pelo uso do solo, a partir da adaptação de fatores de caracterização. De acordo com a pesquisa bibliográfica acerca dos métodos de avaliação do uso do solo na ACV, dois grupos são avaliados a Biodiversidade e as Funções de Suporte de Vida (FSV). Neste estudo foram identificados diferentes métodos que avaliam os impactos nas FSV e a partir de alguns critérios adotados foram posteriormente submetidos a uma análise, a fim de se determinar o método de maior relevância para as condições brasileiras. O método escolhido utiliza como indicador a Matéria Orgânica do Solo (MOS), porém devido à ausência de dados em algumas regiões, podem ser utilizados valores de Carbono Orgânico do Solo (COS), componente essencial da MOS. Os valores para o COS no estado natural foram atribuídos segundo dados de literatura para o bioma Amazônia, os quais foram posteriormente adaptados para se obter o COS para os tipos de uso de solo considerados neste estudo, segundo a realidade brasileira. / The intensive use of land areas cause changes in its quality, making it necessary to create methods for assessing and monitoring. The technique of Life Cycle Assessment (LCA) is an important tool for the calculation of environmental impacts related to a product system with defined borders, and the Land Use category of impact assessed. In this LCA impacts are assessed from factors characterization using indicators that quantify the effects of changes in soil structure, taking into account the reality and the morphological characteristics of each country or region. This study aims to present adjustments related to the Brazilian model for characterizing impacts caused by land use, based on the calculation of characterization factors. In accordance with the literature of the LCA methods, two groups contribute to this category Biodiversity and Life Support Functions (FSV). In this study were discussed and evaluated different methods to calculate (FSV), from some criteria adopted, these were subjected to a comparative analysis, to the method of greatest relevance to Brazilian conditions. The method chosen to use as an indicator of Soil Organic Matter (SOM), but due to lack of data in some regions, can be used values of Soil Organic Carbon (COS) essential component of SOM. The values for COS in the natural state were assigned according to the literature data of the Amazon biome, which were adapted to obtain the COS for the types of land use considered in this study according to the Brazilian reality.

A Avaliação de Ciclo de Vida (ACV) é um método estruturado, compreensivo e padronizado a nível internacional que quantifica informações sobre emissões, recursos consumidos e impactos ambientais potenciais de produtos através do seu ciclo de vida. Uma das fases do estudo, a Avaliação de Impacto do Ciclo de Vida (AICV), refere-se ao processo quantitativo e/ou qualitativo aplicado na avaliação dos impactos associados ao inventário do ciclo de vida. Dentre os impactos ambientais abordados na AICV estão aqueles relacionados ao uso da terra, sendo avaliados segundo duas vertentes: impactos sobre a biodiversidade e impactos sobre Serviços Ecossistêmicos. A modelagem dos impactos dos serviços ecossistêmicos na ACV ainda apresenta limitações e alguns erros conceituais como, por exemplo, não avaliar de fato os benefícios fornecidos ao homem. Além disso, um dos grandes desafios na ACV refere-se à diferenciação espacial nos procedimentos metodológicos de AICV, sobretudo para impactos devido ao uso da terra. Assim, o principal objetivo desde estudo é discutir a inserção do conceito de serviços ecossistêmicos na ACV e obter fatores de caracterização de impactos em serviços ecossistêmicos relacionados ao solo para a AICV, aplicáveis de maneira regionalizada para o Brasil. A revisão de literatura e comparação do mecanismo ambiental para os impactos do uso da terra na AICV com o modelo em cascata de serviços ecossistêmicos possibilitou o desenvolvimento de um novo modelo conceitual para serviços ecossistêmicos relacionados solo. Cada uma das etapas do modelo de cascata foi alinhada à terminologia da ACV para coincidir com os níveis de modelagem de ponto intermediário e de danos ao mesmo tempo considerando os principais processos, funções, serviços, benefícios e valores relacionados ao solo. Além disso, foram calculados fatores de caracterização para impactos aos serviços ecossistêmicos relacionados à fertilidade do solo através da aplicação de um modelo de caracterização de AICV espacialmente diferenciado. O procedimento metodológico envolveu (i) a definição do mecanismo ambiental, tendo como indicador o teor de Carbono Orgânico do Solo (COS), (ii) a definição da Vegetação Natural Potencial como situação de referência e (iii) a definição das unidades biogeográficas de análise denominadas Associação Solo-Vegetação (ASV). Com base nestes parâmetros, foram calculados os estoques de COS para 32 classes diferentes de uso da terra e os estoques de COS para as situações referência, necessários para o cálculo dos impactos resultantes do uso da terra. Foram calculados e disponibilizados mais de três mil fatores de caracterização aos usuários de ACV, aplicáveis em 32 classes diferentes de uso da terra para 74 unidades biogeográficas (ASV). Além desses, foram obtidos fatores de caracterização também para as 27 unidades federativas do país, que apesar de estarem agregados em divisões políticas, levam em consideração dados regionais de COS. Por fim, os resultados e discussões deste trabalho contribuem na integração de dois campos de estudo e podem auxiliar ao melhor entendimento do sistema de produtos, não apenas focando em danos ambientais, mas também possibilitando a identificação de impactos positivos e agregação de valor. / Life Cycle Assessment (LCA) is a structured, comprehensive and standardized method at international level that quantifies information on emissions, resources consumed and potential environmental impacts of products through their life cycle. One of it phases, the Life Cycle Impact Assessment (LCIA), refers to the quantitative and/or qualitative process applied in assessing the impacts associated with the life cycle inventory. Among the environmental impacts addressed in LCIA are those related to land use, being evaluated according to two pathways: impacts on biodiversity and impacts on ecosystem services. The ecosystem services impact modelling on LCA still presents limitations and some conceptual errors, such as not actually evaluating the benefits provided to humans. In addition, one of the major challenges in LCA relates to the spatial differentiation in LCIA methodological procedures, especially for impacts due to land use. Thus, the main goal of the present study is to discuss the ecosystem services concept integration in LCA and obtain characterization factors of soil-related ecosystem services impacts, regionally applicable to Brazil. The literature review and the LCA environmental mechanism of land use impacts and the cascade model of ecosystem services comparison allowed the development of a new conceptual model for soil-related ecosystem services. Each one of these steps in the cascade model was aligned with the LCA\'s terminology to match the midpoint and endpoint modelling levels while considering the key processes, functions, services, benefits, and values related to the soil. In addition, characterization factors for ecosystem services related to soil fertility were calculated applying a spatially differentiated characterization model. The methodological procedure involved the (i) environmental mechanism definition, establishing the Soil Organic Carbon content (SOC) as an indicator, (ii) the definition of Potential Natural Vegetation as a reference situation and (iii) the definition of the biogeographic analysis units denominated Soil Vegetation Association (SVA). Based on these parameters, SOC stocks were calculated for 32 different land use classes and SOC stocks for reference situations allowing the calculation of impacts resulting from land use. More than two thousand characterization factors were calculated, being available to LCA users, applicable in 32 different land use classes to 74 biogeographic units (SVA). In addition, characterization factors were also obtained for the 27 Brazilian federative units, which, although aggregated in political divisions, consider SOC regional data. Finally, the results and discussions of this study contribute to the integration of two scientific domains and help to better understand the product system, not only focusing on environmental damages, but also enabling the identification of positive impacts and value aggregation.

O presente trabalho apresenta uma proposta metodológica para se determinar a pegada hídrica ecotoxicológica (PHE) de produtos em uma perspectiva de ACV, dentro de uma abordagem crítica sobre o método. Cenários são construídos na forma de um estudo piloto de aplicação da metodologia para o etanol hidratado produzido por uma determinada Usina no Brasil e utilizado como combustível em carros a álcool ou carros flex. O trabalho também sugere que a PHE ou WEF (water ecotoxicity footprint ), na forma de um indicador, sirva de parâmetro tanto para o setor produtivo quanto para o mercado consumidor dentro do processo de tomada de decisão . O setor produtivo poderá utilizar o citado indicador dentro de um programa de metas de redução do nível de ecotoxicidade aquática de seu produto enquanto que, para o consumidor final, o conhecimento da PHE na forma de selo informativo servirá de alavanca rumo à evolução sustentável de nossa civilização que usará o seu poder de escolha na hora de adquirir determinado produto. Dentro da perspectiva de ACV, foram estudadas e inseridas formas de avaliação de impacto, no ponto médio, a nível local e regional com o uso de ferramentas de georeferenciamento. Na intenção de facilitar o uso da ACV no Brasil, o estudo estabelece parâmetros que tornam viável a obtenção de um indicador passível de comparação. Políticas Públicas poderão ser formadas com a possibilidade de incentivar a identificação e mitigação da ecotoxicidade aquática ao longo da cadeia de suprimentos do setor produtivo.. / This work presents a methodology to determine water ecotoxicity footprint of products in a perspective of LCA within a critical approach to the method. Scenarios are constructed in the form of a pilot study of application of the methodology for hydrous ethanol produced by a given plant in Brazil and used as fuel in flex cars. The work also suggests that the water ecotoxicity footprint, as an indicator, can be used as a parameter for both: the productive sector as well as for theend consumer within the decision-making process. The productive sector can use the cited indicator in a program targeting for reduction in aquatic ecotoxicity of your product while for the end consumer, knowledge of water ecotoxicity footprint in the form of a informative stamp will leverage towards sustainable development of our civilization that uses the power of choice when purchasing a product. From the perspective of LCA, were studied and included forms of impact assessment, at the midpoint, in local and regional level with the use of geo-referencing tools. With the intention of facilitating the use of LCA in Brazil, this study establishes criteria that make possible the comparison . Public policies can be formed with the possibility of encouraging the identification and mitigation of aquatic ecotoxicity along the supply chain of the productive sector..

Neste trabalho foi realizada a Avaliação do Ciclo de Vida (ACV) da produção do painel MDP (medium density particleboard), feito de partículas de madeira e adesivo sintético, largamente empregado na indústria moveleira, sendo o painel de madeira mais produzido e consumido no mundo. O objetivo deste trabalho foi avaliar o ciclo de vida produtivo (cradle to gate) do painel MDP no Brasil. A ACV é normalizada pelas séries ISO 14040 e 14044. Empresas produtoras do MDP no país foram visitadas para a coleta de dados, e na avaliação dos impactos ambientais os resultados foram comparados pelos métodos CML (2001), EDIP (1997) e USEtox (2008). Os resultados apontaram que os principais hotspots foram o óleo BPF (baixo ponto de fluidez) utilizado na planta de energia e a resina UF (ureia formaldeído), aplicada como aglomerante na produção dos painéis. A cadeia produtiva da madeira mostrou maior destaque para as categorias de eutrofização e ecotoxicidade, respectivamente, pelo uso de fertilizantes e do herbicida glifosato no solo. Também verificou-se que na produção de 1 m³ de painel MDP há um crédito de carbono médio de 969 kg de \'CO IND.2\'-eq. Perante os resultados, foram analisados diversos cenários com sugestões de melhorias ambientais, sendo propostas alterações quanto ao consumo das matérias primas: óleo BPF, resina UF e madeira. Para o óleo BPF, o cenário ambientalmente mais adequado foi a sua substituição total pelo uso de somente resíduos de madeira. Sobre a resina UF, verificou-se que os principais impactos estão relacionados às cadeias produtivas do metanol e da ureia, sendo assim sugerida a otimização no consumo destes recursos. Também, a resina UF foi comparada com a resina MUF (melamina ureia formaldeído), e percebeu-se que os impactos ambientais da segunda foram superiores. Porém, mais cenários analisando o emprego de resinas alternativas são requisitados, tendo em vista a busca por resinas análogas à UF, mas com menores impactos potenciais. E sobre a madeira, foi analisada sua substituição pela adição de resíduos de madeira na produção do MDP, tendo sido constatado que quanto maior a quantidade de resíduos adicionados, menores seriam os impactos ambientais. Todavia, os benefícios ambientais verificados com o uso dos resíduos dependem de variáveis, como: dos aspectos ambientais do ciclo de vida dos resíduos, da quantidade de resíduos aplicada na produção dos painéis, do critério de alocação adotado na ACV, e da distância no percurso de transporte dos resíduos até a fábrica de painéis. Portanto, deve-se analisar caso a caso para afirmar sobre a viabilidade ambiental no emprego de resíduos na produção de painéis de madeira. / In this project was carried out a study of Life Cycle Assessment (LCA) of the MDP (medium density particleboard) production, made of wood particles and synthetic adhesive, widely used in furniture industry, being the most produced and consumed wood-based panel in the world. This study aimed to assess the productive life cycle (cradle to gate) of the MDP in Brazil. LCA technique is standardized by ISO 14040 and 14044 documents. The data collection phase in this study occurred realizing technical visits on the Brazilian MDP producers and for the environmental impact assessment, the results were compared considering the following methods: CML (2001), EDIP (1997) and USEtox (2008). The results showed that the main hotspots were the heavy fuel oil used on power plants and UF (urea formaldehyde) resin applied as binder to produce the panels. The wood consumption showed to be more relevant to eutrophication and ecotoxicity impact categories, respectively, by the use of fertilizers and the glyphosate herbicide in the soil. It was also observed that the production of 1m³ of MDP generates an average carbon credit of 969 kg of \'CO IND.2\'-eq. Given the results, several scenarios were analyzed including environmental suggestions of improvements, being proposed changes to the consumption of the raw materials: heavy fuel oil, UF resin and wood. The replacement of heavy fuel oil for wooden residue was the most suitable alternative, because the environmental impacts results were considerably reduced. For the UF resin, it was found that the main impacts are related to the production (cradle to gate) of methanol and urea, thus, we suggested optimizing the consumption of these resources. Also, UF resin was compared with the MUF (melamine urea formaldehyde) resin, and the second one showed more impacts than the first. However, more scenarios analyzing the use of alternatives resins are required, in order to find others options of similar resins to UF, but with lower potential impacts. Considering the wood consumption, it was examined its replacement by wooden residue like raw material to produce the MDP. The results pointed out the addition of residues can promote lower environmental impacts. On the other hand, the environmental benefits related depend of variables such as: the environmental aspects of the life cycle of waste generation, the quantity of waste applied to produce the panels, the allocation criteria adopted to the LCA study, and the distance to transport the waste to the panel industry. Therefore, one must examine each case to assert about the environmental sustainability in the use of waste to produce wood panels.

Des outils adaptés pour s’attaquer aux problématiques environnementales sont nécessaires mais malheureusement absents de l’industrie. En effet, l’introduction de nouvelles pratiques d’écoconception dans l’industrie des procédés est entravée par le manque de réalisme et de flexibilité des outils associés. Les objectifs principaux de ce travail de recherche étaient le développement d’un outil intégré pour la modélisation de procédés et l’analyse de cycle de vie (PM-LCA), ainsi que la formulation d’une approche méthodologique affiliée pour l’écoconception de procédés. L’outil logiciel et l’approche méthodologique sont appliqués à la production d’eau potable.La revue de la littérature scientifique a permis d’appréhender les efforts de recherche nécessaires. Les principales lignes directrices sont établies en conséquence.L’outil développé, nommé EVALEAU, consiste en une bibliothèque logicielle de modèles de procédés unitaires permettant le calcul d’inventaire de données en fonction de paramètres de procédés. L’outil est embarqué dans le logiciel ACV Umberto® en complément de la base de données Ecoinvent. Uneboîte à outils pour l’analyse de sensibilité, basée sur la méthode de Morris, est implémentée pour l’identification des paramètres de procédés ayant une influence majeure sur les résultats d’impacts environnementaux.L’outil EVALEAU est testé sur deux études de cas - deux usines de production d’eau potable existantes. La fiabilité de l’approche est démontrée à travers la comparaison des calculs de qualité de l’eau, de consommations d’énergie et de matériaux avec les données réelles recueillies sur site. Une procédure d’écoconception est expérimentée sur une chaîne de traitement complexe démontrant ainsi la pertinence des résultats de simulations et l’utilité de l’analyse de sensibilité pour un choix optimal des paramètres opératoires. En conséquence, ce premier outil PM-LCA est censé promouvoir l’introduction de pratiques d’écoconception dans l’industrie de l’eau / Adapted tools for tackling environmental issues are necessary but they are still missing in industry. Indeed, the introduction of ecodesign practices in the process industry is hindered by the lack of realism and flexibility of related tools.The main objectives of this research work were the development of a fully integrated tool for Process Modelling & Life Cycle Assessment (PM-LCA), and the formulation of an affiliated methodological approach for process ecodesign. The software tool and the methodological approach are meant to be applied to water treatment technologies.The literature review leads to a better comprehension of the required research efforts. The main guidelines for the development of the software tool are stated accordingly.The developed tool, named EVALEAU, consists in a library of unit process models allowing life cycleinventory calculation in function of process parameters. The tool is embedded in Umberto® LCA software and is complementary to Ecoinvent database. A sensitivity analysis toolbox, based on theMorris method, was included for the identification of the process parameters mainly affecting the lifecycle impact assessment results.EVALEAU tool was tested through two case studies - two existing drinking water plants. There liability of the modelling approach was demonstrated through water quality simulation, energy and materials inventory simulation, compared with site real data. An ecodesign procedure was experienced on a complex water treatment chain, demonstrating the relevance of simulation results and the usefulness of sensitivity analysis for an optimal choice of operation parameters.This first developed PM-LCA tool is dedicated to foster the introduction of ecodesign practices in the water industry

Limiter les émissions de dioxyde de carbone (CO2) est devenu un enjeu d’envergure internationale, notamment pour les industries des secteurs énergétique, chimique et métallurgique. À cette fin, des technologies de captage de CO2 ont été développées durant ces dernières décennies. Dans cette étude, nous nous intéressons à trois types de technologies de captage de CO2 : par absorption chimique à la MEA, par séparation membranaire et par adsorption sur charbon actif. Le CO2 considéré est émis par une centrale à charbon puis directement valorisé au sein d’un procédé de fabrication sur le même site. L’objectif de cette étude est de quantifier les bénéfices environnementaux de l’installation d’une technologie de captage de CO2, en comparaison à la configuration actuelle, sans captage du CO2. Notre approche associe modélisation systémique des procédés et analyse de cycle de vie (ACV). La méthodologie adoptée consiste à modéliser le système complet (la centrale, le procédé de fabrication et les différentes unités de captage) en utilisant un logiciel de diagrammes de flux (Aspen Plus), puis à déterminer les impacts environnementaux par une ACV. Les résultats montrent que le procédé par adsorption chimique à la MEA est fortement pénalisé par l’utilisation du solvant, tant en ce qui concerne la consommation énergétique que les impacts environnementaux. Le procédé membranaire montre des impacts environnementaux importants, malgré une consommation énergétique bien plus faible, en raison de l’utilisation massive de polymères (matériaux membranaires). Enfin, le procédé par adsorption au charbon actif présente des impacts environnementaux moins élevés que les deux autres procédés dans la grande majorité des catégories d’impact. / Limiting carbon dioxide (CO2) emissions is a major global issue, particularly for the energy, chemical and metallurgical industries. To this end, CO2 capture technologies have been developed in recent decades. In this study, we focused on three types of CO2 capture technologies: chemical absorption by MEA, membrane separation and activated carbon adsorption. The CO2 considered is emitted by a coal-fired power station and then directly valorized within a manufacturing process on the same site. The objective of this study was to quantify the environmental benefits of installing a CO2 capture technology in comparison to the current configuration, without CO2 capture. Our approach combined process modeling and life cycle assessment. The methodology adopted was to model the complete system (the power plant, the manufacturing process and the various capture units) using a flowsheeting software (Aspen Plus), then to determine the environmental impacts by LCA. The results show that the MEA chemical adsorption process is strongly penalized by the use of the solvent, both regarding the energy consumption and the environmental impacts. The membrane process exhibits significant environmental impacts, despite a much lower energy consumption, due to the massive use of polymers (membrane materials). Finally, the activated carbon adsorption process has lower environmental impacts than the other two processes in the vast majority of impact categories.

L'éco-conception est, depuis peu, une nouvelle problématique, que l'entreprise pourrait bien prendre en compte pour en tirer, à terme, un avantage concurrentiel. C'est concevoir des produits en ayant considéré, dès leur phase de conception, tous les impacts environnementaux qu'ils pourront engendrer sur l'ensemble de leur cycle de vie. Les équipes projet ont besoin de s'organiser pour s'approprier le paramètre environnement nécessitant de nouvelles connaissances liées à de nombreuses incertitudes. <br />L'objectif principal de ces travaux était donc d'aider à construire la cohérence entre un processus de<br />conception et des outils à disposition des équipes. Il s'est agi de : comprendre les diverses acceptions<br />possibles de cette nouvelle forme de conception, identifier les principaux enjeux qu'elle représente pour une entreprise, observer les modes d'organisation au sein de sociétés pionnières dans ce domaine et<br />rechercher les outils disponibles. Après proposition d'un modèle de processus d'éco-conception où il importe d'insérer les questions d'environnement dans une démarche de conception "classique", nous nous sommes attelés à la classification, la description et la critique de divers outils du panel actuellement à disposition des équipes. Nous avons ainsi identifié deux grandes catégories : certains, dits d'évaluation environnementale(qualitative ou quantitative), et d'autres, dits d'amélioration, permettant aux équipes d'avancer dans la recherche de nouvelles solutions d'éco-conception. D'autres outils encore existent en matière de sensibilisation, de communication et de choix de stratégies. Chacun d'eux devra être employé par un utilisateur approprié, disposant des connaissances requises, des moyens d'exploiter les résultats obtenus, et ce, durant certaines phases pertinentes du processus de conception. Une étude de terrain chez Philips a permis de constater que la mise à l'épreuve d'un outil d'évaluation environnementale est compromise si les enjeux demeurent incompris et les résultats inexploitables par l'équipe projet. A partir d'un engagement fort de la direction, les équipes ont besoin d'apprendre progressivement pour s'approprier une nouvelle démarche ; au cours de celle-ci, elles pourront utiliser des outils simples, pragmatiques, qu'elles sauront exploiter pour progresser et s'améliorer.