ANALYSE DU CYCLE DE VIE D UN PONT COURANT EN BÉTON

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1 ANALYSE DU CYCLE DE VIE D UN PONT COURANT EN BÉTON Christophe Aubagnac CETE de Lyon DL Autun Page 1/27

2 Le contexte ACV d un pont courant Groupe de travail CIMBéton piloté par Patrick Guiraud, avec des représentants: - des filières ciment et béton (ATILH, CIMBéton, SNBPE), - de l ingénierie (EGIS, SYSTRA, STRESS, J. Mossot), - du RST (Sétra: Y. Tardivel, LCPC: G. Habert et CETE de Lyon). Objectif de publication d un guide, démarche volontairement pédagogique en appliquant l Analyse de Cycle de Vie au cas concret d un ouvrage d art courant, représentatif du patrimoine d ouvrages routiers et non routiers français. Etude non généralisable, mais permettant, de manière transparente, de quantifier les impacts environnementaux qui traduisent la qualité environnementale d un ouvrage d art. Page 2/27

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4 Rappels sur l Analyse de Cycle de Vie Méthode normalisée (NF EN ISO :2006 et :2006) la plus complète pour quantifier les impacts environnementaux d un «produit» permettant d assurer une certaine «fonction». Dans le cas de l étude CIMBETON il s agit d assurer la fonction de «franchissement en double sens d une route express sur 51,5 m pendant 100 ans». Elle se décompose en 3 étapes successives: 1. Définition des frontières du système et de l unité fonctionnelle 2. Réalisation du bilan des flux entrants et sortants à chacune des étapes du cycle de vie: * les entrants: consommations de ressources naturelles, d eau et d énergie * les sortants: émissions dans l eau, dans l air et dans les sols, ainsi que les déchets produits 3. Détermination des impacts environnementaux Transforme la liste d entrants et sortants en impacts: Ex: Potentiel de réchauffement climatique: 1 kg CO kg CFC kg CO 2 equivalent Définition des objectifs et du champ de l étude Réalisation de l inventaire Evaluation des impacts Page 4/27 Interprétation

5 Rappels sur l Analyse de Cycle de Vie Définition de l unité fonctionnelle: Réfrigérateur de type américain Petit réfrigérateur Si l unité fonctionnelle est 1 m 3 réfrigéré: le produit A+ consomme moins d énergie que le produit B. Page 5/27

6 Rappels sur l Analyse de Cycle de Vie Définition de l unité fonctionnelle: Réfrigérateur de type américain Petit réfrigérateur Si l unité fonctionnelle est 1 réfrigérateur: le frigo américain consomme 2 fois plus d énergie que le petit frigo Page 6/27

7 Rappels sur l Analyse de Cycle de Vie Définition des frontières, réalisation de l Inventaire du Cycle de Vie et transformation en impacts environnementaux: Les résultat sont très différents si on prend dans l exemple précédent du frigo: - l énergie pour l utilisation du frigo; - l énergie et les matériaux pour la production du frigo; - l énergie et les matériaux pour l extraction, et la production des matériaux et de l énergie Page 7/27

8 Rappels sur l Analyse de Cycle de Vie ACV = analyse multi-étapes, par exemple pour un Ouvrage d Art : -Fabrication des matériaux, produits, matériels et engins de chantier (jusqu à la sortie des sites de production finale, par exemple centrale BPE) -Transport des matériaux, produits, matériels et engins de chantier (des sites de production finale jusqu au chantier) -Réalisation de l ouvrage (dont déplacements effectués par tous les intervenants sur le chantier) -Vie de l ouvrage (phase de service de l ouvrage, a priori 100 ans) -Fin de l ouvrage (déconstruction et valorisation des constituants) Page 8/27

9 Rappels sur l Analyse de Cycle de Vie Quelques intérêts : -permet d apprécier les contributions relatives des différentes phases du cycle de vie en matière d impacts environnementaux et donc de cibler des actions de progrès; - outil d aide à la décision entre différentes solutions constructives, dans une volonté de prise en compte du Développement Durable (approche globale) Page 9/27

10 Présentation de l étude ACV d un pont courant L Unité Fonctionnelle PSDP assurant le franchissement routier à double sens d une route express pendant une durée d utilisation de 100 ans. PSDP à 2 travées de 51,53 m de longueur et de 9,60 m de largeur (surface totale de 495 m 2 ), culées fondées sur pieux forés et pile fondée sur barrettes Les frontières du système Le trafic sur l ouvrage n est pas pris en compte, ainsi que les terrassements routiers hors remblais contigus aux culées. Page 10/27

11 Présentation de l étude Les frontières du système PÉRIMÈTRE DE L ÉTUDE PERIMETRE Terrassements Structure Équipements Chaussée Usagers Le bilan des flux: la collecte des données - Le recueil des données techniques - Le choix des données environnementales - L aggrégation des différents ICV pour réaliser l ICV du système Le travail de recueil des multiples données pour établir un bilan matières et énergie complet est très lourd; dans le cas présent d étude, il nécessite obligatoirement d associer l entreprise qui a réalisé les travaux. Certaines données doivent être obtenues auprès des fabricants, fournisseurs Page 11/27

12 Réalisation de l ICV Recueil des données techniques ACV d un pont courant ETAPES ACV PERIMETRE Terrassements Structure Équipements Chaussée Usagers 1. PRODUCTION 2. TRANSPORT MESURE +: précision vis-à-vis du chantier étudié -: haute spécificité, difficultés à transposer 3. MISE EN OEUVRE 4. VIE EN OEUVRE 5. FIN DE VIE ESTIMATION +: ratios moins spécifiques -: valeurs à valider, scénario pouvant paraître élevé Page 12/27

13 Réalisation de l ICV Recueil des données techniques Méthode mise au point par le Sétra: ACV d un pont courant Matériaux (constitutifs de l ouvrage et nécessaires à sa construction): Type / Quantité / Mode et distance d approvisionnement Engins de chantier: Type / Energie de fonctionnement / Durée d utilisation / Durée de vie - Si amortissement > 5%, prendre en compte l impact de la production des engins par l évaluation de la masse des matériaux constitutifs de l engin; - Relever également mode et distance de transport jusqu au chantier. Ici distinction entre «chantier nationaux» et «chantiers régionaux». Matériel de chantier semi réutilisable: Même principe d amortissement que pour les engins Moyens humains: Prise en compte des déplacements professionnels: distances et modes de transport..\..\acv PS Béton\PS de COCLOYE\PS_Cocloye_grille_donnees_modifiee_ xls Page 13/27

14 Réalisation de l ICV Agrégation des ICV élémentaires pour les différents matériaux impliqués Données françaises spécifiques et validées par la profession ATILH pour le ciment, SNBPE pour le béton, UNPG pour les granulats Données spécifiques non disponibles Utilisation de la base de donnée Eco-Invent: base de donnée Suisse, régulièrement mise à jour et contenant plus de 4000 procédés industriels. Données pour les infrastructures de transport Données compilées à partir des travaux de l ADEME Page 14/27

15 Calculs des impact environnementaux Transformation de l ICV en impacts Choix des 9 indicateurs de la norme NF P :2004 Analyse multi-critères (impacts environnementaux): - Consommation de ressources énergétiques (MJ / UF) - Épuisement des ressources (kg éq. Antimoine / UF) - Consommation d eau (litre / UF) - Déchets solides (kg / UF) - Changement climatique (kg éq. CO 2 / UF) - Acidification atmosphérique (kg éq. SO 2 / UF) - Pollution de l air (m 3 / UF) - Pollution de l eau (m 3 / UF) - Formation d ozone photochimique (kg éq. Éthylène / UF) Remarque: l indicateur de «destruction de la couche d ozone stratosphérique» a été considéré comme non pertinent pour le système étudié. Page 15/27

16 Synthèse des impacts environnementaux (en chiffres) Page 16/27

17 Synthèse des impacts environnementaux (en pourcentages) Page 17/27

18 Impacts environnementaux (base 100%) Etude complémentaire LCPC Page 18/27

19 Zoom sur la consommation de ressources énergétiques Quel aspect a le plus d impact? Page 19/27

20 Zoom sur le changement climatique Page 20/27

21 Production des matériaux structurants (base 100%) Etude complémentaire LCPC Page 21/27

22 Maintenance de l ouvrage (base 100%) Etude complémentaire LCPC Page 22/27

23 Les résultats bruts Quelques chiffres clés ACV d un pont courant Consommation totale de gazole et fioul: l - transport: l - matériels et engins: l Impacts élevés Principales quantités mises en œuvre: m 3 de bétons représentant 310 t de ciments - 14,2 t d aciers de précontrainte et 60,2 t d aciers passifs - 72 t d enrobés et asphaltes Impacts élevés Kilométrage total parcouru pour le transport: km - moyens humains: km - matériaux: km - matériels et engins: km Impacts modérés Page 23/27

24 Les résultats Constats L étape de «fabrication des matériaux structurants» est la plus impactante pour la plupart des indicateurs. Le reste est «contrôlé» par l énergie utilisée pour les matériels et engins de chantier durant la vie de l ouvrage. Les impacts de type «usagers», non étudiés dans cette étude, ne peuvent pour autant être ignorés: étroitement liés aux étapes «réalisation», «vie de l ouvrage» et «fin de vie», ils peuvent modifier de manière significative leur contribution respective. Exemple: Hypothèses: - fermeture de l ouvrage sur son cycle de vie: 130 jours - trafic: 500 véhicules/jour - émission moyenne de GES par véhicule (VL, PL): 200 g CO 2 /km - émission de GES «trafic» imputable à l entretien de l ouvrage: 13 t CO 2 / km de déviation Pour 10 km de déviation, émission équivalente aux 130 t CO 2 «Vie de l ouvrage» Page 24/27

25 CONCLUSIONS (provisoires et partielles) La méthodologie est bien sûr perfectible. Elle devra être affinée et optimisée notamment en l appliquant à d autres ouvrages variés. La phase de «Vie en œuvre» a nécessité d imaginer «à dire d expert» un scénario plausible d entretien et de surveillance, pour un ouvrage actuel. Ces données sont donc par définition plus sujettes à débat. Les données d ICV des divers produits, matériaux, engins ne sont pas encore toutes disponibles, validées ou pertinentes. En outre ces données ne sont pas forcément bien «homogènes» ou cohérentes, notamment pour ce qui est des limites fixées pour leurs calculs. Une étude de sensibilité et de variabilité des données est indispensable pour déterminer l incertitude des résultats et aider à leur interprétation. Nota: la norme ISO prévoit également une revue critique par un expert interne ou externe ou un comité de parties intéressées. Page 25/27

26 CONCLUSIONS (provisoires et partielles) Choix d un ouvrage représentatif, mais quelle représentativité de l étude? Représentativité des données: Géographique Ressources: béton: francais acier: mondial? équipements? enrobé? Energie: France (poids du nucléaire )/ Europe Technologique Sensibilité/poids relatif dans l étude Energie Acier Enrobé Equipements Béton Temporelle Fiabilité des données: Vérification - Traçabilité Faible Moyenne Elevée Représentativité des résultats Page 26/27

27 CONCLUSIONS (provisoires et partielles) Présentation des résultats difficile (quoi mettre en valeur par rapport à quoi?). Il n existe pas de hiérarchie entre les 9 impacts environnementaux. Même si des méthodes de normation non prévues dans NF P sont évoquées dans ISO La Normation consiste à diviser les impacts du produit considéré par une référence. Cette référence étant souvent liée à un territoire, une année ou un groupe d individus. Par exemple: les émissions annuelle de l Union européenne en Cette méthode objective permet de mettre l accent sur les impacts environnementaux dominants d un produit. Nécessité de mener une action d information/formation auprès des décideurs publics et acteurs du milieu professionnel (Entreprises, BE, MŒ, MOuv ). Objectif: éviter que des interprétations «simplistes» puissent fausser la prise en compte de l'évaluation environnementale des projets ou solutions concurrentes. Page 27/27