Outil d'optimisation des décisions de sélection et de configuration des opportunités de synergie industrielle

Ce projet de recherche présente un système d'aide à la décision, qui vise l'identification d'opportunités efficaces de mise en valeur de sous-produits en contexte de symbiose industrielle. Cet outil tente de supporter les animateurs de réseaux éco-industriels, les agents de développement économique, les conseils municipaux, les consultants ou les centres de recherche dans l'évaluation des bénéfices économiques et environnementaux potentiels de synergies industrielles, ainsi que dans l'identification de structures optimales de réseaux éco-industriels. Les procédés de traitement des matières résiduelles, comme le tri, la transformation, et le transport ainsi que les flux et les coûts de matière et d'énergie qui leur sont associés ont été intégrés à un modèle de programmation mathématique. Ce modèle vise la minimisation des coûts d'approvisionnement et de gestion des matières résiduelles du réseau éco-industriel en entier, ou de n'importe quel sous-ensemble d'entreprises (incluant une seule compagnie). Le modèle permet aussi d'évaluer les variations de flux de matière et d'énergie dans un réseau éco-industriel lorsque les quantités offertes et demandées de sous-produits évoluent dans le temps, grâce à sa modélisation multi-périodes. Une procédure d'analyse multi-objectifs permet également l'utilisation du modèle afin d'évaluer l'impact financier de minimiser la consommation de matières premières vierges et d'énergie par le biais de la réutilisation des ressources et des synergies. Par la suite, une étude de cas expérimentale basée sur des données publiques relatives aux échanges d'eau de la symbiose industrielle de Kalundborg, au Danemark, est présentée. Le modèle proposé a été testé dans ce contexte afin, d'une part, de comparer les synergies proposées par le modèle à celles qui furent réellement mises en place et, d'autre part, d'analyser les efforts financiers nécessaires à la préservation des ressources. Des horizons de planification de trois et de cinq ans ont également été considérés dans le but d'évaluer l'influence de la durée de la période d'amortissement. Finalement, une analyse de sensibilité sur le prix de l'eau a également été menée pour analyser le rôle de la municipalité dans la promotion des synergies. Ce projet a été mené en collaboration avec le Centre de Transfert Technologique en Écologie Industrielle, situé à Sorel-Tracy, Québec, Canada.

Abstract

This research project introduces a decision support tool, which aims to identify efficient industrial by-products reuse opportunities in industrial symbiosis. This tool aims to support eco-industrial network managers, economic development and city officers, consulting organizations, or research centers to evaluate potential environmental and economic benefits of industrial synergies, and identify optimal arrangements of synergies in eco-industrial networks. Therefore, waste management processes, such as sorting, transforming and transportation, and their associated flows and cost of material and energy have been integrated in a mathematical programming model. This model aims to minimize the cost of procurement and waste management activities of the entire eco-industrial network, or of any sub-sets of companies in the network (including a single company). This model also aims to evaluate material and energy flows variations in eco-industrial networks when the quantity of offered by-products and demand evolve over time, due to its multi-period structure. A procedure of multi-objective analysis also enables the model to be used to evaluate the financial impact of minimizing raw material and energy consumption through synergies and resource reuse. Next, an experimental case study developed from publicly available data related to water exchanges in the industrial symbiosis of Kalundborg, Denmark, is presented. The proposed model was tested in this context to, on the one hand, compare the synergies proposed by the model with actually synergies, and, on the other hand, analyze the financial effort necessary to preserve natural resources. Three and five years planning horizons were also tested in order to assess the impact of the length of recovery period. Finally, a sensitivity analysis on the price of water was also carried out to analyze the role of the municipality as a potential driving force to promote synergies. This project was carried out with the Centre de Transfert Technologique en Écologie Industrielle, Québec, Canada.