L ECO- CONCEPTION : EXPLOITER L INNOVATION ET LA COMPETITIVITE. INTRODUCTION L éco- conception est une approche structurée prenant en compte le critère environnemental lors de la conception ou de la re- conception de nouveaux produits, services ou méthodes. Coût Clients Questions techniques Environnement Figure 1 : Les quatre principaux critères d éco- conception Cette approche vise à réduire l impact environnemental tout au long du cycle de vie du produit, tout en maintenant (ou en améliorant) sa fonctionnalité et sa qualité. C est un processus d amélioration environnementale continu, garantissant ainsi l image durable de l entreprise. L éco- conception peut apporter une valeur ajoutée multiple à l entreprise. C est une source d innovation. Évaluer l impact environnemental d un produit dès la phase de conceptualisation permet de nouvelles perspectives de création et, de ce fait, l identification de nouvelles idées et opportunités pour la vente, ou de nouveaux concepts environnementaux. Cela aide les entreprises à mieux se positionner dans un marché et/ou à remporter des marchés, grâce à la différenciation du produit par rapport à ses concurrents. Les informations environnementales offrent une base pour la communication externe et la vente, par exemple, au moyen de labels écologiques ou de déclarations environnementales du produit (EPD). L éco- conception peut également aider à comprendre les exigences normatives, et dans certains cas, peut permettre de dépasser les objectifs initiaux en ce qui concerne les fonctionnalités et la qualité globale des produits. La Commission européenne prône vigoureusement un marché durable pour des produits respectueux de l environnement, au moyen d une série d instruments et de directives (à titre d exemple, la politique intégrée des produits et la directive sur les appareils consommateurs d énergie). Un grand nombre de secteurs industriels sont également concernés par d autres politiques, telles que REACH, qui sont susceptibles d apporter de grands changements pour ces entreprises de fabrication. Enfin, c est l occasion de sensibiliser les consommateurs et de les informer, tout en améliorant la communication interne de l entreprise. 1
Une étude de l ADEME 1 a indiqué que le retour sur investissement pour les PME ayant adopté l éco- conception est positif étant donné que l approche offre une croissance potentielle grâce à une créativité supérieure et une meilleure anticipation des besoins des clients. De cette étude ressort également que parmi les trente entreprises observées, l éco- conception a aidé à augmenter ou à stabiliser les profits pour 90 % d entre elles. INTEGRATION DE L ECO- CONCEPTION DANS LES ACTIVITES DES ENTREPRISES L éco- conception est une approche normalisée (ISO14062 et ISO14006) qui peut être appliquée de façon pérenne, suivant des phases clés. Figure 2 : Les phases clés de l application de l éco- conception Pré- évaluation environnementale Plan d éco- conception Solutions techniques Test et validation Retour sur investissement Mise en œuvre CONCEPTION PRELIMINAIRE CONCEPTION COMPLETE Préciser La première étape de tout processus de conception de produit est la définition de sa fonction prévue, selon laquelle les performances attendues du produit sont définies et quantifiées. Cela permet de démarrer l écriture des spécifications, de fournir la première description détaillée de la composition attendue du produit, et les processus de fabrication requis. À partir de cette étape, l approche d éco- conception diffère d une étape de conception conventionnelle. Les aspects environnementaux deviennent un critère de création, au même titre que tout autre critère économique et technique. Par conséquent, les principales répercussions sur l environnement associées au produit peuvent déjà être cernées parmi les spécifications. Différents outils et approches existent pour parvenir à la première évaluation environnementale du produit, qualitativement ou quantitativement. L adoption d une perspective de cycle de vie est recommandée (voir la section ci- dessous dédiée à l Analyse du Cycle de Vie - ACV). Réagir Les résultats de la première évaluation des performances environnementales du produit offriront des opportunités d amélioration, à partir de l identification des processus à l impact le plus important impliqués dans le cycle de vie du produit. Les opportunités d amélioration constituent la base d un plan ou d une stratégie d éco- conception. La société va rechercher des solutions 1 ADEME. 2008. L éco- conception, quels retours économiques? 2
techniques de rechange réalistes pour profiter des opportunités d amélioration déterminées dans le profil environnemental, par exemple, en améliorant le taux de consommation des matières premières et de l énergie, en réduisant le poids du produit, en connaissant mieux l origine des matières premières, en améliorant la capacité de recyclage, etc. Confirmer Ensuite, les performances environnementales des différentes solutions alternatives techniques considérées doivent être valables, ce qui signifie que l entreprise doit confirmer qu elle atteint les objectifs définis dans le plan d éco- conception. Cela est fait au moyen d une évaluation plus détaillée, basée sur la même approche que pour la première évaluation (voir la section «Préciser» ci- dessus). Livrer Selon sa stratégie, l entreprise sélectionnera la meilleure alternative possible à partir de l analyse des coûts pour l intégralité du processus de changement induit par l intégration de la solution d éco- conception, et à partir de l estimation de bénéfices futurs. La conception détaillée du produit sera ensuite lancée et soumise à une analyse complète et détaillée pour confirmer que le produit respecte entièrement les objectifs d amélioration du profil environnemental. La production peut être ensuite lancée à plus grande échelle. La même approche serait adoptée à n importe quelle étape de l amélioration du produit, rendant le processus d éco- conception pérenne au sein de l entreprise. ANALYSE DU CYCLE DE VIE (ACV), UN OUTIL D AIDE A L ECO- CONCEPTION L approche la plus complète pour l évaluation des performances environnementales d un produit se base sur une perspective holistique, la perspective du cycle de vie. La fonctionnalité du produit est au centre de la perspective de cycle de vie, et les impacts environnementaux sont estimés pour chaque étape du cycle de vie, conformément à la fonction donnée par le produit étudié. Les cinq principales étapes du cycle de vie sont : le choix de la matière première et la transformation en produit fini (fabrication), l emballage, la distribution du produit fini, la phase d utilisation, et la fin de vie du produit. Figure 3 : Les cinq étapes du cycle de vie d un produit La perspective du cycle de vie se base sur les principes d ACV, une méthode scientifique régie par les normes ISO14040-44. Cela permet l évaluation des impacts potentiels sur l environnement causés par la consommation de ressources énergétiques et de matériaux, et les émissions libérées à chaque étape du cycle de vie du produit. En plus de la perspective de cycle de vie, c est une approche à plusieurs critères étant donné qu un ensemble de catégories d impacts est systématiquement évalué, évitant ainsi la réduction d un impact aux dépens d un autre. 3
Par conséquent, l approche ACV garantit que tous les processus et ressources associées ainsi que la consommation d énergie soient pris en compte pour l évaluation de l impact environnemental, qu ils se situent très en amont, ex : pendant l extraction de matières premières, ou très en aval de l utilisation du produit, par exemple pendant l incinération ou l enfouissement du produit. L ACV permet d éviter le transfert de pollution, c est- à- dire qu il évite la réduction des répercussions pour une étape spécifique du cycle de vie qui causerait l augmentation des impacts pour une étape en amont ou en aval. Par exemple, en réduisant le poids d un produit grâce à l utilisation d un matériau composite, le risque est de réduire le potentiel de possibilité de recyclage et par conséquent d augmenter les impacts induits par l élimination du produit. Adopter la perspective de cycle de vie à partir des premières étapes du processus de conception permet de réagir plus facilement sur les spécifications du produit afin de réduire son impact sur l environnement tout au long de son cycle de vie. Les étapes précédentes «Préciser» et «Confirmer» peuvent se baser sur une approche ACV simplifiée («filtrage»). Cependant, une fois que la conception détaillée du produit est réalisée, une étude complète de l ACV est recommandée. 4
L ECO- CONCEPTION DE COMPOSANTS AUTOMOBILES EN MATERIAUX COMPOSITE : EXEMPLE Cet exemple provient de l étude réalisée par Alves C. et al (2010) 2 visant à démontrer, au moyen de l ACV, les avantages environnementaux de l utilisation de fibres de jute naturelle pour remplacer la fibre de verre du capot frontal structurel composite d un véhicule tout terrain (buggy). Figure 4 : Capot frontal de buggy L industrie automobile prône le changement des polymères dérivés du pétrole et des matières minérales de renforcement pour des matériaux naturels (issus de la nature) en raison de leur caractère recyclable ou de leur potentiel biodégradable. Au cours de ces dix dernières années, le recours à la fibre naturelle pour remplacer la fibre de verre pour le renforcement de matériaux composite a suscité un vif intérêt. Les fibres naturelles sont plus légères et ont une force spécifique élevée par rapport à la fibre de verre, dans le contexte de cette étude (par exemple, le module élastique des matériaux composites créés à partir de jute est inférieur de 40 % à celui des matériaux composites en fibre de verre). Ils sont économiques et ont un impact social positif. En effet, ils sont une source de revenus importante pour les sociétés agricoles, contribuant à éviter l exode rurale. L étude révèle que l augmentation attendue de l utilisation des fibres naturelles dans les composants automobiles sera de 54 % par an, car les fabricants automobiles européens et américains ont déjà commencé à les utiliser afin de respecter les directives environnementales. Le jute est l une des fibres végétales les plus connues, et des panneaux ou d autres composants automobiles créés à partir de fibre de jute ou d autres matériaux composites hybrides et bio- thermoplastiques sont déjà utilisés. L objectif de l étude d Alves C. et al (2010) était d accéder à l impact environnemental du cycle de vie d utilisation des composites en fibre de jute pour des applications de conception automobile pour fabriquer les capots d un buggy ; et pour le comparer avec l impact découlant des capots composés de matériaux composites de plastique renforcé de fibre de verre. L unité fonctionnelle choisie est «un couvercle de moteur (capot) de 0,35 m2 qui atteint la performance mécanique et structurelle requise». L équivalence fonctionnelle entre les capots en fibre de verre et en fibre de jute en termes de solidité et de rigidité est établie au moyen de deux traitements de fibres de jute pour améliorer les comportements mécaniques des composites en jute ; les rendant très proches de ceux des composites en fibre de verre. L ACV couvre l entièreté du cycle de vie du véhicule, de l extraction des matières premières, à la phase d utilisation jusqu à la fin de vie, en passant par le processus de production. La phase d utilisation apparaît significativement plus polluante que les phases de production et d élimination. La plupart des impacts sont en rapport avec la catégorie de dommage «ressources» en raison de la consommation de combustible fossile dans la phase d utilisation mais aussi dans la phase de production. 2 Alves C., Ferrão P.M.C., Silva A.j., Reis L.G., Freitas M., Rodrigues L.B., Alves D.E. Éco- conception de composants automobiles utilisant des matériaux composites en fibre de jute naturelle. Journal of Cleaner Production 18 (2010) 313-317. 5
Un capot en fibre de verre engendre des dégradations de l environnement supérieures à un capot en fibre de jute, en raison de sa consommation en carburant et à son poids supérieurs. Concernant la phase de production, les deux traitements renforçant les propriétés mécaniques de la fibre de jute sont extrêmement polluants. Les impacts de la phase de production de la fibre de jute sont par conséquent plus importants que ceux de la fibre de verre. En comparaison avec les capots en jute non traitée, les capots en juste séchée et blanchie / séchée ont un impact sur l environnement 18 à 42 % supérieur. Étant donné que les impacts de la phase d utilisation se réduiraient de manière significative avec l utilisation de capot de jute au lieu de capot de verre au vu de la réduction de poids du capot, Alvec C. et al (2010) recommande l utilisation d un capot de jute, malgré l impact supérieur à la production. Toutefois, dans le développement de produit, d autres exigences importantes doivent être prises en compte avant de prendre des décisions qui ont un impact sur l intégralité de la chaîne de production et le marché automobile dans cette étude de cas. Alves C. et al a considéré des indices quantitatifs et qualitatifs supplémentaires pour refléter les performances sociales, économiques et techniques du capot conçu écologiquement. Du point de vue social, la fibre de jute joue un rôle important étant donné que sa culture représente une source de revenus importante pour les communautés de fermiers locales, contribuant ainsi à la durabilité de la région. La production de fibre de jute génère moins de risques pour la santé et d irritations de la peau que la fibre de verre pour les employés directement impliqués dans la production. En outre, selon Alves C. et al (2010) au sujet d une production composite brésilienne, la production de jute est locale et son coût de production est environ sept fois inférieur à celui de la fibre de verre, alors que les coûts de production sont quasiment les mêmes. Le recours à la fibre de jute garantit également une consommation de carburant inférieure pendant la phase d utilisation, ce qui représente un avantage net pour les propriétaires de véhicule. Pour l exemple de matériaux composites utilisés pour une pièce technique de véhicule spécifique, l étude d Alves C. et al (2010) a prouvé que les matériaux composites en fibre de jute du buggy sont la meilleure solution, mettant en avant la performance environnementale du capot du buggy et améliorant la performance environnementale de tout le véhicule. L ACV a mis en avant plusieurs impacts non attendus dans les phases de production et d élimination, particulièrement liées au transport de la fibre de jute et au recyclage des capots. Les résultats d ACV offrent aux concepteurs un aperçu des opportunités d amélioration, en plus du critère traditionnel généralement pris en compte dans la phase de conception. Auteurs : Ing. Dipl. Mélanie Guiton, Dr.- Ing. Enrico Benetto - CRP Henri Tudor, Centre des Technologies pour l Environnement (CRTE). Cet article fait partie d une série d articles techniques destinés aux fabricants industriels souhaitant approfondir leurs connaissances dans le domaine des matériaux composites. Il a été réalisé dans le cadre du projet Composites (www.pluscomposites.eu). Droits d auteur de +Composites consortium partner 6