Rapport final. Etude comparative de carburants par analyse de leur cycle de vie. Prof. G. Sarlos, Dr. E. Gnansounou, A. Dauriat

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Grégoire Crevier
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1 ENAC- Faculté Environnement naturel, architectural et construit ICARE - Institut des infrastructures, des ressources et de l environnement LASEN - Laboratoire des systèmes énergétiques EPFL / ENAC / LASEN, Bâtiment GC A3 CH-1015 Lausanne (Suisse) Téléphone : Téléfax : Télex : ÉCOLE POLYTECHNIQUE FÉDÉRALE DE LAUSANNE Etude comparative de carburants par analyse de leur cycle de vie Prof. G. Sarlos, Dr. E. Gnansounou, A. Dauriat Rapport final Sur mandat d'alcosuisse Décembre 2002 Ref

3 Index 1. ANALYSE CRITIQUE DU DOCUMENT 104 DE L'OFEFP L'approche LCA du Document a. Méthode des écopoints... 1 b. Méthode CML Analyse critique des méthodes appliquées dans le Document a. Méthode des écopoints... 3 b. Méthode CML L'approche LCA de la présente étude Limites de l'analyse du Document ANALYSE DE CYCLE DE VIE DES FILIÈRES DE CARBURANTS Analyse de cycle de vie Etapes d'une analyse de cycle de vie Système, unité fonctionnelle et méthode d'analyse PROCEDES DE PRODUCTION DU BIOETHANOL Description générale du processus de production de bioéthanol Structure de la biomasse lignocellulosique Production suisse de bioéthanol La technologie 2BAG (filière "herbe") a. Phase agricole b. Procédé de production d'éthanol c. Co-produits d. Résumé La technologie NREL (filière "bois") a. Phase de collecte et conditionnement de la biomasse b. Procédé de production d'éthanol c. Co-produits d. Résumé UTILISATION DU BIOETHANOL Ethanol hydraté Ethanol anhydre en mélange avec de l'essence conventionnelle Ethanol déshydraté en mélange avec du diesel ETBE Estérol Options retenues dans le cadre de l'étude RESULTATS RELATIFS À L'ANALYSE DE CYCLE DE VIE Critères d'impacts environnementaux a. Consommation d'énergie primaire b. Effet de serre c. Eutrophisation et acidification d. Effets cancérigènes et respiratoires (santé humaine) Hypothèses concernant l'analyse de cycle de vie a. Méthode d allocation b. Limites de l'analyse de cycle de vie c. Mix électrique d. Effet de serre Comparaison des deux filières de production de bioéthanol Résultats de l'analyse de cycle de vie pour les filières de carburants a. Consommation d'énergie primaire non-renouvelable b. Effet de serre c. Eutrophisation d. Acidification e. Effets cancérigènes f. Effets respiratoires EPFL - LASEN Page 62

4 6. SYNTHÈSE DES RÉSULTATS CONCLUSIONS Bilan des résultats de l'analyse de cycle de vie des carburants Limites des résultats présentés REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES EPFL - LASEN Page 63

5 Liste des tableaux Tableau 1.1 Tableau synoptique des méthodes d'évaluation issu du Document Tableau 1.2 Tableau comparatif de quelques méthodes LCA... 5 Tableau 2.1 Description des systèmes envisagés dans le cadre de l'étude Tableau 3.1 Rendement de production moyen du bioéthanol Tableau 3.2 Composition typique de la biomasse lignocellulosique Tableau 3.3 Caractéristiques des co-produits issus du procédé 2BAG Tableau 4.1 Caractéristiques des divers carburants envisagés dans le cadre de l'étude Tableau 4.2 Caractérisation des véhicules envisagés dans le cadre de la présente étude Tableau 5.1 Principaux polluants liés aux phénomènes d acidification et d eutrophisation Tableau 5.2 Principaux polluants liés aux effets cancérigènes et respiratoires Tableau 5.3 Comparaison des filières de production de bioéthanol Tableau 5.4 Comparaison de la consommation d'énergie (GJ p /GJ) Tableau 5.5 Comparaison des impacts liés à l effet de serre (kg CO 2 eq. /GJ) Tableau 5.6 Comparaison des impacts liés à l eutrophisation (g PO 4 3- eq. /GJ) Tableau 5.7 Comparaison des impacts liés à l acidification (g SO 2 eq. /GJ) Tableau 5.8 Comparaison des impacts liés aux effets cancérigènes (10-9 DALY. /GJ) Tableau 5.9 Comparaison des impacts liés aux effets respiratoires (10-6 DALY. /GJ) Tableau 6.1 Caractéristiques des carburants de référence envisagés Tableau 6.2 Tableau récapitulatif des résultats de l analyse de cycle de vie Tableau 6.3 Variation relative des impacts environnementaux pour chaque véhicule Tableau 6.4 Variation absolue des impacts environnementaux par litre d'éthanol incorporé Tableau 6.5 Variation relative des impacts environnementaux par litre d'éthanol incorporé Tableau 7.1 Caractérisation des véhicules envisagés dans le cadre de la présente étude EPFL - LASEN Page 60

6 Liste des figures Figure 1.1 Schéma de principe de la méthode LCA EcoIndicateurs' Figure 1.2 Schéma de principe de la méthode LCA CST95 & IMPACT Figure 1.3 Schéma de principe de la méthode LCA retenue dans le cadre de l'étude... 9 Figure 2.1 Rapports et échanges entre le système, l'environnement et l'économie Figure 2.2 Frontières et caractérisation des systèmes d'étude envisagés Figure 3.1 Principales filières de production de biocarburants Figure 3.2 Hydrolyse de la cellulose et fermentation du glucose en éthanol Figure 3.3 Structure de la biomasse lignocellulosique Figure 3.4 Schéma descriptif du procédé 2BAG Figure 3.5 Diagramme simplifié des flux de masse et d'énergie du procédé 2BAG Figure 3.6 Schéma descriptif du procédé NREL Figure 3.7 Schéma descriptif de la technologie NREL Figure 3.8 Bilan énergétique de l'unité de génération de vapeur et d'électricité Figure 3.9 Diagramme simplifié des flux de masse et d'énergie du procédé NREL Figure 4.1 Filières d'utilisation du bioéthanol comme carburant Figure 5.1 Représentation schématique du modèle Impact Figure 5.2 Cycle du CO 2 au cours de la vie d un carburant issu de la biomasse Figure 5.3 Bilan des émissions de CO 2 relatives procédé NREL Figure 5.4 Consommation d'énergie primaire non-renouvelable Figure 5.5 Facteur d'amplification énergétique (FAE) Figure 5.6 Impact relatif à l effet de serre Figure 5.7 Impact relatif au phénomène d'eutrophisation Figure 5.8 Impact relatif au phénomène d'acidification Figure 5.9 Impact sur la santé humaine (effets cancérigènes) Figure 5.10 Impact sur la santé humaine (effets respiratoires) Figure 6.1 Variation absolue de la consommation d'énergie primaire non-renouvelable Figure 6.2 Variation absolue des émissions de gaz à effet de serre Figure 6.3 Détails des calculs relatifs à la consommation d'énergie pour la FORD Focus EPFL - LASEN Page 61

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