Analyse du cycle de vie axée sur les conséquences d'un biocarburant de deuxième génération à base de saule

RÉSUMÉ Ce projet de maitrise présente une évaluation des impacts potentiels d'une nouvelle source de biocarburant : le saule cultivé à des fins énergétiques. Cette étude a été réalisée en deux grandes étapes. Tout d'abord, une Analyse de Cycle de Vie axée sur les attributs (ACV-A) portant sur de l'éthanol cellulosique à base de saule a été réalisée. Par la suite, une Analyse du Cycle de Vie axée sur les conséquences (ACV-C) est approchée par une extension de frontières prenant en compte les conséquences d'un changement d'utilisation de la terre. Les biocarburants représentent une nouvelle source d'intérêt, mais sont bien souvent critiqués. Représentant un net avantage pour la réduction du changement climatique pour certaines sources de biomasse, les impacts engendrés sur la santé humaine sont souvent problématiques. De plus, ces analyses sont très souvent controversées et accusées de manquer de réalisme. Outre les sources de bioénergie qui sont en elles-mêmes une concurrence avec l'alimentation (maïs, betterave, colza), d'autres ressources peuvent accentuer les pressions sur la disponibilité des terres arables. Cette étude traite d'une culture de saule au Québec. Ce saule, cultivé comme une plantation à courtes rotations, peut avoir plusieurs utilités. Il est supposé ici que les copeaux de saule serviront à la production d'éthanol. Cet éthanol sera mélangé à de l'essence à hauteur de 85% volumique pour produire un E85 qui sera mis à disposition en Suisse. À première vue, le saule ne provoque pas de concurrence directe avec l'alimentation humaine, et ne nécessite donc pas d'analyse particulière. Une ACV-A, étudiant les impacts potentiels de ce E85 en prenant en compte les processus directement reliés aux étapes de la production du saule jusque l'utilisation dans un moteur flex-fuel semble entièrement suffisante. Cette analyse est donc faite et ses résultats sont présentés dans ce mémoire. Les données utilisées pour la culture du saule proviennent directement du cultivateur québécois et assurent donc une modélisation assez réaliste de la plantation. Ces résultats sont comparés à trois autres produits : de l'essence (pétrole avec un faible taux en soufre), utilisée dans un moteur non modifié, et deux autres biocarburants bien connus, l'E85 à partir d'éthanol de maïs américain, bien souvent étudié et discuté, et l'E85 à partir d'éthanol de canne à sucre brésilien. Cependant, la culture du saule actuellement exploitée au Québec provient d'un choix volontaire de changement d'utilisation de la terre. Une ferme maraîchère a donc laissé sa place pour cette culture à courtes rotations, engendrant au final un manque de denrées alimentaires : du maïs, tout usage confondu, au Canada. Afin d'éviter toute polémique face aux résultats de la première analyse, les processus servant à la compensation du maïs manquant vont être intégrés dans l'étude. Les frontières du système de produits sont donc élargies. Les conséquences de ce changement d'utilisation de la terre, donc du choix qui a été fait, sont alors étudiées dans l'ACV qui se qualifie désormais d'axée sur les conséquences. Cette analyse demeure néanmoins partielle, car toutes les conséquences liées à l'utilisation du saule ne sont pas prises en compte, seules celles liées au changement d'utilisation de la terre québécoise le sont.

Abstract

This Master's project focuses on the assessment of the potential impacts of a new biofuel resource: willow, grown for energy purposes. This study has been conducted following two main steps. First, an attributional Life Cycle Assessment (A-LCA) on cellulosic ethanol made from willow was performed. Then, a consequential LCA (C-LCA) was carried out using a system expansion regarding the consequences related to a change in land use. Despite the growing interest in biofuels, they still face major criticism. While some biomass resources have shown a net benefit in terms of climate change reduction, the impacts on human health remain debatable. Moreover, these analyses are often controversial and criticised for being too theoretical. Additionally, aside from biomass that competes with food production (corn, sugar beet, rape), some other types of biomass can increase pressure on land availability. This study was conducted on a willow plantation in Quebec. This willow, grown as a short rotation crop, can be used in several ways. It is assumed here that the chips are used to produce ethanol. This ethanol is then mixed with ordinary petrol to produce E85 (85% volume of ethanol) to be used in Switzerland. On first assumption, this ethanol should not cause any direct competition with human food; hence, no further analysis was performed. An A-LCA, studying the potential impacts related to the life cycle stages of this E85 product (from willow production to its use in a flex-fuel motor) was deemed sufficient. The results from this A-LCA are presented in this thesis. The data used for this analysis are primary data provided by the Quebec-based willow cultivator. These results were compared to three other products: gasoline (low-sulphur petrol), used in an unconverted motor and two other well-known biofuels, an American E85 made from corn and a Brazilian E85 from sugarcane. It is important to note that the Quebec willow plantation was a result of a voluntary change in land use. A former market garden production was substituted by the willow cultivation, resulting in a diminished production of corn in Canada. In order to avoid any issues pertaining to the results of the first analysis (A-LCA), the processes required to compensate this reduction in corn production in Canada were added to the analysis. A system expansion was hence applied. The consequences of changing the land use were studied in the second analysis, termed C-LCA, thus this analysis remains rather incomplete as only consequences due to land use change were considered. A complete analysis would have counted for all the consequences of using willow as a new biofuel resource.