A Novel Methodology for the Assessment of the Direct and Indirect Impacts Associated with the Depletion of Fossil Resources in Life Cycle Assessment

Ce projet de maitrise présente une méthode innovante servant à évaluer les impacts environnementaux du cycle de vie associés à l'épuisement des ressources fossiles. Cette méthode est basée sur une perspective fonctionnelle visant à améliorer l'état de l'art actuel. L'épuisement des ressources fossiles en ACV représente une part significative des impacts dans la catégorie utilisation des ressources et les méthodes d'impacts actuelles en ACV ne prennent pas en compte l'épuisement des ressources fossiles de façon satisfaisante. Dans cette recherche, l'ensemble des méthodes d'impacts dans l'analyse du cycle de vie (ACVI) existantes, sont analysées et les problèmes fondamentaux à résoudre seront identifiés. Un nouveau cadre méthodologique en ACV est alors proposé pour les impacts directs et indirects qui sont associés à l'épuisement des ressources fossiles. Pour les impacts directs, de la catégorie problème, les facteurs de caractérisations proposés représente la quantité de ressources fossiles (en MJ) qui va priver les générations futures de la ressource qui a été dissipée. Au niveau dommage, les facteurs de caractérisation proposés représentent les couts additionnels totaux (en dollars US), que la population mondiale future serait prête à payer seraient prête à payer suite à la raréfaction de la ressource fossile par MJ de ressources disparues. Les impacts indirects liés à l'épuisement de la ressource fossile sont définis comme étant les impacts du cycle de vie de l'adaptation du marché de l'énergie en raison de l'augmentation marginale du prix de la ressource fossile. Les facteurs de caractérisation obtenus sont ensuite comparés aux précédents facteurs donnés par les précédentes méthodes d'impacts en ACV. Un exemple illustratif est présenté afin de démontrer comment les facteurs de caractérisations sont utilisés dans le but de calculer les impacts effectifs aux utilisateurs d'une certaine quantité de ressource fossile dans un pays donné. Les résultats de cette étude, contribuent à l'amélioration des connaissances actuelles des impacts d'ACV face à l'épuisement de la ressource fossile. En développant une régionalisation ainsi qu'une différenciation entre les ressources fossiles, cette étude intègre une substituabilité des ressources basée sur une approche fonctionnelle et la comptabilité de l'élasticité entre le prix et la consommation de la ressource. Cette méthodologie sera utilisée dans le développement d'impacts concernant l'épuisement des ressources fossiles au sein de la nouvelle méthode d'évaluation des impacts IMPACT World+. À la fois aux niveaux problème et dommage, les résultats montrent que la discrimination régionale a un impact significatif sur les résultats, ce qui améliore les méthodes existantes en y ajoutant une précision régionale. Au niveau dommage, les couts additionnels dus à la raréfaction des ressources, se trouvent être différents selon les diverses ressources fossiles ce qui améliore les méthodes existantes utilisant le même facteur de caractérisation pour toutes les ressources fossiles. La prise en compte l'effet de substitution parmi les ressources fossiles et parmi les sources d'énergies alternatives (nucléaires, renouvelables) en fonction de leur application, ainsi que la considération de l'effet d'élasticité entre l'offre et la demande ont une influence significative sur les résultats au niveau dommage.

Abstract

This master's project presents a novel method for assessing the environmental life cycle impacts associated with the depletion of fossil resources based on a functional perspective, aiming to enhance the current state-of-the-art life cycle impact assessment (LCIA) methodology. Fossil resource depletion in life cycle assessment (LCA) accounts for a significant portion of the impacts in the impact category of resource use and current LCIA methods do not address fossil resource depletion satisfactorily. For this research, existing LCIA methods were analyzed and the key issues to be addressed were identified. A new LCIA framework is subsequently proposed for the direct and indirect impacts associated with the depletion of fossil resources. For direct impacts, at midpoint, the proposed characterization factors represent the amount of fossil resources (in Mega Joules) that is deprived from future users per MJ of a resource that is dissipated. At endpoint, the proposed characterization factors represent the total additional costs (in US Dollars) that the world has to pay as a consequence of the deprivation of a fossil resource from future users per MJ of the resource that is dissipated. The indirect impacts associated with the depletion of fossil resources are defined as the life cycle impacts of the adaptation of the energy market as a consequence of the marginal increase in the price of a fossil resource. The obtained characterization factors are compared with those from previous LCIA methods. An illustrative example is presented to demonstrate how the characterization factors are used to calculate the impacts for the users of a certain fossil resource in a certain country. At midpoint, and endpoint, results demonstrated that regional discrimination had a significant impact on results, improving existing methods by adding regional accuracy. At endpoint, the additional costs due to depletion were found to be different for different fossil resources, improving existing methods that use the same characterization factor for all fossil resources. Taking into account the effect of substitution among fossil resources and among alternative energy sources (nuclear, renewables) according to their application, and taking into account the effect of elasticity between price and demand had a significant influence on endpoint results. The outcome of this research contributes to the enhancement of state-of-the-art LCIA for fossil resources depletion by differentiating regionally, differentiating between fossil resources, incorporating resource substitutability based on a functional perspective, and accounting for elasticity between the price and consumption of a resource. This methodology will be used in developing the LCIA methodology for fossil resources depletion in IMPACT World+ impact assessment method.