Sustainability Assessment of Biorefinery Strategies Under Uncertainty and Risk Using Multi-Criteria Decision-Making (MCDM) Approach

Le bioraffinage est potentiellement une solution novatrice en rétro-installation dans l'industrie des produits forestiers, ainsi que dans le contexte de projet d'implantation Greenfield dans le secteur agricole. L'intégration de cette gamme de technologies émergentes dans des installations existantes de production de pâte et papier supporterait l'industrie forestière dans la transformation de son modèle d'affaires grâce à la production d'un portefeuille de produits élargi. Dans le contexte du bioraffinage Greenfield, les actionnaires visent à atteindre un avantage compétitif en pénétrant le marché avec des produits verts. Les stratégies de bioraffinage ne sont pas toutes durables, et à chaque stratégie sont rattachés des risques particuliers. En prenant la perspective de l'investisseur, il est critique que les stratégies non durables soient éliminées de la liste des possibilités de bioraffinage dès les premières étapes stratégiques de conception. Malgré la nécessité d'impliquer l'incertitude dans la prise de décision stratégique, spécifiquement dans le contexte du bioraffinage considérant des technologies émergentes, aucune source de littérature ne fait référence à une approche systématique afin d'identifier les stratégies durables considérant plusieurs sources d'incertitude et considérant l'attitude de risque des preneurs de décision. . L'objectif global de cette thèse est d'illustrer une méthodologie de conception pour la prise de décision stratégique prenant en compte l'incertitude tout en quantifiant l'attitude de risque des preneurs de décision, ce afin d'identifier des stratégies de bioraffinage durables. La méthodologie proposée a été démontrée par deux études de cas illustrées par (a) le bioraffinage agricole du triticale dans un contexte d'implantation Greenfield, et (b) le bioraffinage forestier en rétro-installation dans une usine de pâte Kraft. Afin de minimiser les risques, une approche par phase a été considérée pour l'implantation sur le court et le long terme des stratégies de bioraffinage à l'étude. La méthodologie présentée dans cette thèse vise à évaluer les alternatives de bioraffinage d'un point de vue économique, de compétitivité de marché, et environnemental, en utilisant les outils d'analyse de systèmes incluant les analyses technico-économiques classiques. Les résultats de ces évaluations sont incorporés dans un ensemble de critères ‘intelligents' de durabilité. Contrairement aux analyses conventionnelles qui, généralement, utilisent seulement, pour la prise de décision, des indicateurs de rentabilité sur le court terme, ce travail définit des critères multidisciplinaires représentant la rentabilité, la performance économique d'un point de vue du modèle d'affaires, les impacts environnementaux potentiels, la compétitivité de marché, ainsi que les risques technologiques et de marché – tels des indicateurs de durabilité du bioraffinage. Ces critères sont inévitablement en conflit, et doivent être agrégés en un score unique de durabilité pour chaque stratégie de bioraffinage, en menant un processus de prise de décision multicritère (MCDM – acronyme anglais), basé sur un panel multidisciplinaire impliquant des panélistes aux expertises variées afin de couvrir toutes les dimensions critiques qui seront considérées dans la prise de décision stratégique. L'approche MCDM offre certains avantages par rapport aux autres méthodes disponibles incluant : (a) la reconnaissance des préférences des preneurs de décision considérant l'importance relative des critères, (b) la recherche d'un consensus parmi les parties prenantes au projet, et (c) la concentration sur l'interprétation des critères. Un haut niveau d'incertitude est associé avec l'information récoltée en début d'une phase de conception qui, si ignoré, compromettra la sélection des stratégies de bioraffinage. Dans n'importe quelle situation incertaine, les preneurs de décision doivent faire face au risque, et dès lors qu'il y a un risque, chaque preneur de décision démontre une attitude spécifique vis à vis du risque, étant soit opposé au risque, soit neutre au risque ou preneur de risque. Il est critique que tant l'incertitude que les risques soient considérés dans la prise de décision stratégiques. Lorsque ces concepts sont pris en considération, les paramètres MCDM incluant les facteurs de pondération et la fonction d'utilité peuvent être affectés ainsi que la décision finale. Lorsque l'incertitude est considérée dans l'évaluation des critères, chaque critère doit être présenté aux preneurs de décision considérant un éventail de valeurs comprises entre des limites probables minimum et maximum qui peuvent affecter les facteurs de pondération des critères. Par exemple, dans le cas où l'incertitude dans les valeurs des critères est considérablement redondante entre les alternatives, les critères ne permettent plus aux preneurs de décision de différencier les alternatives. Comparé à la prise de décision dans des conditions déterministes où l'incertitude n'est pas évaluée, les preneurs de décision attribuent un facteur de pondération plus petit pour les critères concernés. D'autre part, l'attitude vis à vis du risque des preneurs de décision affecte la fonction d'utilité, représentant la préférence des preneurs de décision, et qui, par défaut, est normalement considérée comme linéaire. (neutralité quant au risque) dans l'absence de quantification de l'attitude de risque des preneurs de décision. Dans cette thèse, une méthodologie pratique et systématique est développée et démontrée afin de prendre des décisions plus ‘intelligentes' au niveau stratégique de conception en évaluant la durabilité des stratégies de bioraffinage considérant l'incertitude et les risques. Les données d'incertitude ont été quantifiées grâce à une méthode d'analyse de risque stochastique (analyse Monte Carlo) par le biais de fonctions de distribution de probabilité pour les critères de durabilité. Également, l'incertitude du panel a été considérée en terme de niveau de consensus parmi les membres du panel afin de prendre une décision finale. Cependant, l'attitude de risque des preneurs de décision a été mesurée utilisant une loterie et impliquant une théorie d'aversion au risque par laquelle la préférence des preneurs de décision est quantifiée pour la prise de décision. En raison de la quantification de l'incertitude et des risques, les preneurs de décision ont gagné une compréhension détaillée résultant en une décision plus robuste. Une des réalisations de cette thèse démontre qu'adresser l'attitude de risque des preneurs de décision tout en impliquant l'incertitude dans la prise de décision pourrait aider à mieux différencier les alternatives et conséquemment permettre aux preneurs de décision d'éliminer plus d'options à un niveau stratégique avec une plus grande confiance. Les résultats dans cette thèse illustrent l'importance d'appliquer une approche systématique pour la prise de décision stratégique, considérant des critères de durabilité et impliquant l'incertitude et l'attitude de risque des preneurs de décision dans la prise de décision multicritère. Une fois ces concepts acquis par la haute gestion des entreprises, un consensus peut alors être atteint objectivement et systématiquement pour la prise de décision permettant ainsi une meilleure décision.