Questions environnementales liées au traitement de sols

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Gaston Fradette
il y a 6 ans
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1 Journée Valorisation des sols médiocres 2008, Paris Questions environnementales liées au traitement de sols Agnès JULLIEN Directrice de recherche Unité Démarches Durables en Génie Civil 1

2 CONTEXTE ET ENJEUX Approche Grenelle avant l heure! Depuis 2001 VERS UNE APPROCHE GLOBALE DES INFRASTRUCTURES 2

3 LES GRANDES LIGNES DU SUJETS PRISE EN COMPTE DU CYCLE DE VIE EN PHASE PROJET METHODES D EVALUATION GLOBALES DES TERRASSEMENTS OUTILS D EVALUATION ENVIRONNEMENTALE MESURES DE PARAMETRES ENVIRONNEMENTAUX INDICATEURS D IMPACTS ET MODELISATION 3

4 Objectifs : comment s améliorer? QUALIFIER LES PRATIQUES PAR DES METHODES ADAPTEES QUANTIFIER LES PRATIQUES PAR DES OUTILS DE CALCUL SPECIFIQUES Se poser des QUESTIONS COLLECTIVEMENT sur les enjeux et les effets à réduire Définir/utiliser DES INDICATEURS de DD PERTINENTS Utilisés au bon moment et adaptés à l échelle d étude Mobiliser les acteurs de la construction. 4

5 Méthode de travail générale du LCPC: chaussées et terrassements, matériaux «neufs «et recyclés 1 ère étape : cas «théorique» simpliste (25 km)- catalogues SETRA/LCPC+ littérature technique+ données environnementales publiées 2 ème étape : collecte de données de consommations sur chantier (10 km) suivi d un chantier communiqué par l entreprise, consommations, matériels, équipements 3 ème étape : développement d un outil d évaluation environnementale des travaux, collecte de données environnementales Françaises et vérifiées exploitation fine des données chantier, définition des processus élémentaires à modéliser CONSTITUTION DE NOYAUX DE COMPETENCES + PARTENARIATS 5

6 LA DEFINITION D UN CADRE DE TRAVAIL PARTAGE temps Étude préliminaire Avant projet Projet Ouvrage dans son environnement Terrain, Climat Aménagement Réseau de transports Etude des Flux et échanges au sein d un système Actions visant à agir sur la vie de la route APPROCHE ENVIRONNEMENTALE SYSTEMIQUE 6

7 Echelle pays RESSOURCES? ORGANISATION CHANTIER? DUREES? Echelle locale Echelles de temps Projet déconstruction Construction Maintenance Exploitation 7

8 L ANALYSE DE CYCLE DE VIE couches de chaussées (ACV) REJETS? CONSOMMATIONS? RECYCLAGE? 8

9 Quels systèmes? «OUVRAGE» Quelles limites? Quelles distances? des sous- systèmes DECONSTRUCTION Extraction RESSOURCES PARAMETRES INFLUENTS CONSTRUCTION MAINTENANCE Fabrication MATERIAUX Mise en œuvre EN SERVICE 9

10 Quels indicateurs d impact, et les échelles de temps? Local (zone) Régional (pays) Global (planète) Échelle géographique Court (< 1an) (éco)toxicité aigüe nuisances Moyen (1 à 100 ans) Échelle temporelle acidification eutrophisation (éco)toxicité chronique Long (> 100 ans) Altération des écosystèmes Effet de serre Diminution de la couche d ozone ROBUSTESSES DE L EVALUATION 10

11 Quelle optique pour une ACV? A : évaluer des stratégies industrielles liées aux matériaux utilisés B : comparer des choix de matériaux (recyclés avec des matériaux neufs) C : constituer une base de connaissances environnementales et se poser des questions CHOIX D UN JEU DE DONNEES, CHOIX D UNE METHODE DE CALCUL 11

12 Etape 1 : réflexions amont, questions au stade de la recherche, premières idées premiers résultats Plusieurs thèses de doctorat lancées en parallèle Tung HOANG : Doctorat novembre 2005 Collaboration avec JC Auriol - terrassements 12 12

(T) Terrassement Description de l ouvrage Cahier des charge du tronçon routier Autoroute Trafic TC6 30, taux de croissance : 5% Durée de service : 30 ans Chaussée (C)

13 (T) Terrassement Description de l ouvrage Cahier des charge du tronçon routier Autoroute Trafic TC6 30, taux de croissance : 5% Durée de service : 30 ans Chaussée (C) Utilisation des matériaux Répartition géographique des déblais-remblais Utilisation des matériaux Scénarios de construction et entretien Définition de cas types pour le modèle 13 13

Répartition des déblais - remblais Cas d étude des terrassements (Ti) 25 km 12,5

MT1 A2m 60% Remblais, non traité CF: traité au ciment 6% Remblais: non traité R21

au ciment 6% Remblais: non traité 25,0 Remblais, non traité R21 10% A2h 30% T3

Remblais: non traité t R21 10% Remblais, non traité Répartition des déblais -

14 Répartition des déblais - remblais Cas d étude des terrassements (Ti) 25 km 12,5 km 12,5 km RG1 Remblais: m 3 /km, réutilisé 100% Utilisation des matériaux MT1 A2m 60% Remblais, non traité CF: traité au ciment 6% Remblais: non traité R21 10% A2h 30% PST, traité à chaux, 4% T1 MT2 Profil en travers A2m 60% T2 CF: traité au ciment 6% Remblais: non traité 25,0 Remblais, non traité R21 10% A2h 30% T3 PST, traité à chaux, 2% MT3 10,0 0,5 e =10,5 A2m 90% CF: traité au ciment 6% Remblais: non traité t R21 10% Remblais, non traité Répartition des déblais - remblais RG2 1,79 km T4 Lt=40,0 T5 25 km T6 Déblais: m 3 /km, réutilisé 100% 14 Chaussée 14

15 Extraction Recyclage Extraction Fabrication Extraction Minerais de fer l 7 l 8 l 9 l 10 l 11 l 12 Aciérie acier recyclé Carrière argile calcaire Cimenterie additifs Raffiner ie pétrole brut Fabrication énergie Flux entrants Stockage et entretien des engins Acier l 1 l 2 l km Engins 20 km Granulats Centrale de mélange Ciments 65 km 152 km 23,3 km chantier l km l 5 l 6 Mode de transport: routier Déchets Bitume 20 km Flux sortant Stockage et traitement des déchets l i : distance de transport Limite du système Évaluation d inventaire des procédés par les modèles

16 Centrale BC 3,1% Centrale BB 1,0% Étude des procédés significatifs Consommation d énergie : contribution des procédés Chaussée Exp. Cas C4 Transport 12,3% Engins de chantier 1,2% Aciérie 27,6% Cimenterie, aciérie, transport Chaussée Exp. Cas C6 23,0% Engins de chantier 4,5% Carrière 10,1% Raffinerie 10,7% Raffinerie 0,2% Cimenterie 50,0% Carrière 4,6% Centrale, Transport, raffinerie Centrale BB 51,7% Terrassement - Cas T1 Transport 10% Carrière 1% Four à chaux, cimenterie Cimenterie 22% Terrassement - Cas T3 Transport 23% Carrière 4% Four à chaux 60% Engins de chantier 7% Cimenterie, transport Engins de chantier 16% Cimenterie 57% 16 16

17 Centrale BC 1,1% Centrale BB 0,4% Raffinerie 0,1% Terrassement - Cas T1 Raffinerie 0% Chaussée Exp. Cas C4 Transport 6,0% Cimenterie 68,8% Transport 4% Flux sortants CO 2 : contribution des procédés Engins de chantier 0,6% Aciérie 18,4% Carrière 1% Transport Carrière 11% 4% Cimenterie 23% Carrière 4,5% Cimenterie, aciérie, transport Centrale, Transport, Carrière Four à chaux, cimenterie Chaussée Exp. Cas C6 Engins de chantier 8% 22,6% Centrale BB 44,4% Engins de chantier 4,5% Carrière 20,0% Terrassement - Cas T3 Raffinerie 8,5% Four à chaux 69% Engins de chantier 3% Cimenterie, transport Cimenterie 77% La présence des procédés influence les flux. Et du temps? 17 17

18 Conclusions Etape 1 -besoin d outils métiers qui se fondent sur l ACV -conserver des approches au cas par cas -besoin de données dédiées génie civil Distinction par type de procédé 18

19 Etape 2 : points à l étude Opérations de recherches du LCPC Données procédés sur les matériaux (Granulats, liants ) Données fines en phase travaux (zone interne au chantier) Découpage du système environnemental interne à la zone de travaux pour paramétrer 19

20 DES OUTILS DEDIES D EVALUATION ENVIRONNEMENTALE PRELEVEMENT DE LA RESSOURCE VARIABLES D ENTREE CONSTRUCTION EXPLOITATION ENTRETIEN DECONSTRUCTION VARIABLES DE SORTIE FLUX (MRElémentaire) mesures d évitements matériaux IMPACTS (MRAssemblés) milieu écologique milieu physique structure (trafic) milieu humain 20

21 FLUX et INDICATEURS d IMPACTS ACV : pour une catégorie d impact A : Détails: catégorie d impact d effet de serre Flux fi Indicateurs Nature de l impact NOx CO 2 CFC CH 4 WP i = T 0 T 0 a a. c co i 2 i. c ( t) co 2. dt ( t). dt (sans dimension) Augmentation de la radiation thermique à la surface de la terre liée à l émission dans l atmosphère d une masse connue de gaz à effet de serre = i GWP WP. a. f (kg éq CO 2 ) i GWP i i I A = i C.a. f Augmentation de la température du globe Augmentation du niveau des océans Expansion des maladies tropicales Disparition d espèces i i i 21

22 Bienvenue sur MEECCA Module d évaluation Environnementale de l Entretien et de la Construction des ChAussées méthode des modules routiers FIN 2008 Approche par couche 22

23 2009 Approche par site 23

24 Conclusions Etape 2 Hypothèse de développement d outils métiers pour les terrassements qui combinent les approches produits et de site déjà mises en place Sur les chaussées et les carrières 24

25 BILAN ACTUEL DES REFLEXIONS CHAQUE CALCUL ENVIRONNEMENTAL PEUT REVELER UN IMPREVU (l intuition ne fonctionne pas forcément) TOUTES LES SOLUTIONS NE SONT PAS FORCEMENT BONNES POUR TOUS LES INDICATEURS (recherche de compromis) Des PROGRES SERONT FAITS SI LES INTERFACES ENTRE LES ACTEURS SONT PRISES EN COMPTE dans les outils Des EXPERIMENTATIONS DE TERRAIN sont nécessaires 25

26 Thèses et Post-doc Tung HOANG, 3 novembre Tronçons autoroutiers : une méthodologie de modélisation environnementale et économique pour différents scénarios de construction et d entretien, financement LCPC, thèse ECN-Université de Nantes, 322 p. Co direction Y Crozet /LET, A Jullien LCPC Régis PARANHOS, 8 mars Approche multi-échelles des émissions d un procédé d élaboration des enrobés à chaud, co-financement CNpQ Brésil-LCPC, thèse Université de Rouen. Co-Direction JC Sautet/CORIA, A Jullien / LCPC Shahinaz SAYAGH, 12 déc Approche multicritère de l utilisation de matériaux alternatifs dans les chaussées. Co-financement ADEME-LCPC, thèse ENPC-MODES, 219 p. Direction A Jullien/LCPC Thomas MARTAUD, éé OCT Evaluation environnementale de la production des granulats naturels en exploitation de carrière indicateurs, modèles, outils. Financement LCPC, thèse Université d Orléans, 218p. Co Direction C Proust/ISTO, A Jullien/ LCPC Soutenance Le 22 octobre 2008 à Orléans Charlotte MARTIN, Analyse multicritères, milieu urbain. Cédric DURAND, Retour d expérience du recyclage dans les ouvrages routiers. (projet CAREX) 26

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