ÉCOLE POLYTECHNIQUE DÉPARTEMENT DE GÉNIE CHIMIQUE CONCEPTION ENVIRONNEMENTALE ET CYCLE DE VIE GCH 2220 EXAMEN PÉRIODIQUE

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1 ÉCOLE POLYTECHNIQUE DÉPARTEMENT DE GÉNIE CHIMIQUE CONCEPTION ENVIRONNEMENTALE ET CYCLE DE VIE GCH 2220 EXAMEN PÉRIODIQUE DATE: 19 octobre 2007 HEURE: 8:30 10:20 RESTRICTIONS: Toute documentation du cours et calculatrice permise TOTAL: 25 points (max.) avec 2 points en questions bonus Question 1 (5 points + 1 point bonus): Vous désirez réaliser une analyse environnementale comparative du cycle de vie pour trois options de séchage de mains dans les toilettes publiques au Canada. Les trois types de séchage comparés sont: I) sèche mains électrique II) serviette cotonnière, lavable et réutilisable III) serviette jetable en papier recyclé Pour cette étude proposez et expliquez/justifiez: a) La fonction principale du système et l unité fonctionnelle (1 point); b) Y a t il d autres fonctions secondaires et faudrait il/pourrait on en tenir compte pour cette étude? (1 point bonus); c) Les flux de référence (2 points); d) Selon vous, le résultat pour l impact sur les changements climatiques (gaz à effet de serre) changerait il si l étude était faite pour 1) les États Unis et 2) le Québec? Si oui, pourquoi et dans quelle direction? Quel(s) facteur(s) pourrai(en)t être important(s) dans ce contexte? (2 points) 1

2 Question 2 (6 points): L entreprise Tamagoqu Inc. produit des petits jouets électroniques, des bidules. Les bidules ont une durée de vie moyenne de 5000 heures d utilisation. Ils nécessitent 0,5 kg de matière première. Pour la production d un bidule il faut 1 kwh. Pendant l utilisation les bidules consomment 100W. Le cycle de vie des bidules avec les processus élémentaires considérés est présenté à la figure 2.1. Des données sur les émissions de gaz à effet de serre (en CO 2 éq) pour chaque processus élémentaire de la figure 2.1 sont présentées au tableau 2.1. L entreprise vous a mandaté pour calculer les émissions de gaz à effet de serre (en CO 2 éq) associées au cycle de vie des bidules. Figure 2.1 : Cycle de vie du bidule. Tableau 2.1 : Émissions de CO 2 pour les processus élémentaires du cycle de vie des bidules Processus élémentaire Gaz à effet de serre (kg CO 2 éq/unité) Acquisition de 1 kg de matière première* 2 CO 2 éq/kg Production/distribution d un (1) bidule 1 CO 2 éq/bidule Électricité pour l utilisation du bidule 0 CO 2 éq/heure Fin de vie d un (1) bidule** 0,5 CO 2 éq/bidule Production de 1kWh d électricité 0,5 CO 2 éq/kwh * Donnée agrégée tenant compte de l extraction, la transformation et le transport de l ensemble des matières premières ** Donnée agrégée tenant compte de la collecte, du transport et de l enfouissement d un bidule en fin de vie Pour cette étude, vous devez: a) identifier l unité fonctionnelle et le flux de référence (2 point); b) calculer les émissions de CO 2 du système de produit (3 points); c) calculer la contribution relative des quatre étapes du cycle de vie, en pourcentage du total. Note: Les émissions de la production d électricité devraient être réparties entre les deux étapes du cycle de vie qui consomment de l électricité. (1 point) 2

3 Question 3 (2 points): Cette question est basée sur une étude de cas ACV relative aux boîtes de carton et que l on retrouve sur le site web Le résumé de l étude présente neuf recommandations tirées des résultats de l ACV. Énumérez quatre de ces recommandations et expliquez en quoi elles aident à améliorer l impact environnemental de la boîte de carton. NOTE: Même si cette étude a échappé à votre attention, vous devriez quand même être en mesure de nommer et discuter de quatre approches d optimisation de la performance environnementale d une boite de carton utilisée pour transporter des bananes. Alors, essayez! Question 4 (3 points): Expliquez la différence entre un flux de référence, un flux élémentaire et un flux économique. Question 5 (2 points): Lors de votre étude récente sur l éco parc de Kwinana, il a été observé que les divers maillages étudiés ne résultaient qu en une faible réduction de la proportion de dommages causés à l environnement: ceci peut être expliqué par le fait que les facteurs favorisant l émergence des éco n étaient pas réunis. Nommez deux de ces parcs facteurs. Question 6 (5 points): En tant que jeune ingénieur de la firme de consultant «EnviroPro», votre premier mandat s intéresse à la valorisation d un déchet industriel: le NH 3, mieux connu sous le nom d ammoniac. Dans le cadre de ce contrat, vous devrez mesurer les dommages environnementaux évités par la récupération et la réutilisation dudit NH 3. L ammoniac résiduel des raffineries est issu des processus de purification. Dépendamment des traitements employés par la raffinerie, il pourra être récupéré à différents endroits du procédé. Ce NH 3 présente un intérêt pour plusieurs types d industries. En effet, il est utilisé autant par les des fertilisants azotés que par des entreprises produisant des vernis à base compagnies fabricant d acrylique. Votre mandat consiste à évaluer s il serait environnementalement avantageux d instaurer un maillage entre les entreprises suivantes: une raffinerie (Pétro Canada), un fabricant de fertilisants azotés (Fertil Pro), un producteur de vernis à base d acrylique (Sito Peint) et une compagnie fabricant du NH 3 (Chemix). T ableau 9.1: Productions annuelles de chacun des acteurs Compagnie Production Pétro Canada barils /jour Fertil Pro 225 tonnes/an Sito Peint 600 tonnes/an Chemix 137,775 tonnes/an 3

4 Pétro-Canada Sito-Peint 2 km Ferry Chemix 50 km Fertil-Pro 75 km 50 km Figure 9.1: Site de l éco parc 125 km Selon la situation initiale : Pétro Canada : aucune récupération du NH3 : émission à l environnement Chemix produit du NH3 et le vend à : Sito Peint (transport par camion) Fertil Pro (transport par camion) Selon le maillage : Pétro Canada : récupère son NH3 et revend à Sito Peint (transport par camion) Fertil Pro (transport par train) Chemix voit sa production diminuer d autant Données : 0,159 m 3 / baril Masse volumique pétrole : 800 kg/m 3 1 kg de pétrole produit émet 4,53x10 6 kg NH 3. Considérez que la moitié du NH 3 récupéré va à Sito Peint et l autre moitié à Fertil Pro Le tableau ci dessous vous indique les dommages associés aux différents processus à l étude. Tableau 9.2: Dommages associés aux différents processus Santé Qualité Changement Ressources Processus humaine (DALY) Écosystème (PDF*m 2 *a) climatique (kg CO 2) (MJ d É. primaire) Production 1 kg engrais (Fertil Pro) 3,19E 06 0, , ,90595 Émission 1 kg NH 3 (Pétro Canada) 8,51E 05 1,57E Transport 1 tkm par train 3,47E 08 6,67E 03 3,62E 02 7,14E 01 Transport 1 tkm par camion 2,06E 07 9,80E 02 1,62E 01 2,79E+00 Production 1 kg vernis acrylique 87,5% eau (Sito Peint) 1,03E 06 0, , ,51907 Production de 1 kg de pétrole (Pétro Canada) 6,67E 07 0,2889 0, ,89778 Production de 1 kg de NH3 liquide (Chemix) 9,05E 07 0, , ,10912 Évaluez les dommages, sur une base annuelle (365 jours), qui seront évités grâce au maillage entre Pétro Canada, Fertil Pro et Sito Peint. 4

5 Question 7 (2 points + 1 point bonus): Vous travaillez en tant qu analyste dans une entreprise de consultants qui offre des études ACV à de grandes entreprises industrielles. La firme Nièstré vous a mandaté une étude comparative sur l impact environnemental de deux options d emballage pour 500g de yaourt, soient a) en plastique épais et b) en plastique mince renforcé par un carton. Vous avez bien réalisé l étude, mais pendant la présentation finale des résultats votre client a manifesté son désaccord face à vos choix relatifs à : l unité fonctionnelle, les flux de référence, la méthode de caractérisation des impacts environnementaux, au fait que vous n avez pas du tout considéré le yaourt, leur produit principal. Les quantités considérées semblent trop basses au chef de production de Nièstré. Il vous demande de: 1) augmenter la quantité des emballages considérés dans votre flux de référence d un facteur 100 (1 point); 2) inclure le yaourt dans vos calculs de flux de masses (1 point); 3) utiliser une méthode alternative de caractérisation des impacts environnementaux qui utilise des facteurs de caractérisation systématiquement trois fois plus élevés (donc, plus pertinentes) que ceux de la méthode que vous avez utilisée (1 point bonus). Qu est ce que vous répondez à votre client pour ces trois points respectivement et comment justifiezvous vos choix? 5