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

Shirley Fagnen

Master's thesis (2009)

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Abstract

This Master's project focuses on the assessment of the potential impacts of a new biofuelresource: willow, grown for energy purposes. This study has been conducted following two mainsteps. First, an attributional Life Cycle Assessment (A-LCA) on cellulosic ethanol made fromwillow was performed. Then, a consequential LCA (C-LCA) was carried out using a systemexpansion regarding the consequences related to a change in land use. Despite the growinginterest in biofuels, they still face major criticism. While some biomass resources have shown anet 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 ashort rotation crop, can be used in several ways. It is assumed here that the chips are used toproduce ethanol. This ethanol is then mixed with ordinary petrol to produce E85 (85% volume ofethanol) to be used in Switzerland. On first assumption, this ethanol should not cause any directcompetition with human food; hence, no further analysis was performed. An A-LCA, studyingthe potential impacts related to the life cycle stages of this E85 product (from willow productionto its use in a flex-fuel motor) was deemed sufficient. The results from this A-LCA are presentedin this thesis. The data used for this analysis are primary data provided by the Quebec-basedwillow cultivator. These results were compared to three other products: gasoline (low-sulphurpetrol), used in an unconverted motor and two other well-known biofuels, an American E85made from corn and a Brazilian E85 from sugarcane.It is important to note that the Quebec willow plantation was a result of a voluntarychange 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 tothe results of the first analysis (A-LCA), the processes required to compensate this reduction incorn 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 asa new biofuel resource.

Résumé

RÉSUMÉCe projet de maitrise présente une évaluation des impacts potentiels d'une nouvelle sourcede biocarburant : le saule cultivé à des fins énergétiques. Cette étude a été réalisée en deuxgrandes 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 duCycle de Vie axée sur les conséquences (ACV-C) est approchée par une extension de frontièresprenant en compte les conséquences d'un changement d'utilisation de la terre. Les biocarburantsreprésentent une nouvelle source d'intérêt, mais sont bien souvent critiqués. Représentant un netavantage pour la réduction du changement climatique pour certaines sources de biomasse, lesimpacts engendrés sur la santé humaine sont souvent problématiques. De plus, ces analyses sonttrès souvent controversées et accusées de manquer de réalisme. Outre les sources de bioénergiequi sont en elles-mêmes une concurrence avec l'alimentation (maïs, betterave, colza), d'autresressources peuvent accentuer les pressions sur la disponibilité des terres arables.Cette étude traite d'une culture de saule au Québec. Ce saule, cultivé comme uneplantation à courtes rotations, peut avoir plusieurs utilités. Il est supposé ici que les copeaux desaule serviront à la production d'éthanol. Cet éthanol sera mélangé à de l'essence à hauteur de85% volumique pour produire un E85 qui sera mis à disposition en Suisse. À première vue, lesaule ne provoque pas de concurrence directe avec l'alimentation humaine, et ne nécessite doncpas d'analyse particulière. Une ACV-A, étudiant les impacts potentiels de ce E85 en prenant encompte les processus directement reliés aux étapes de la production du saule jusque l'utilisationdans un moteur flex-fuel semble entièrement suffisante. Cette analyse est donc faite et sesrésultats sont présentés dans ce mémoire. Les données utilisées pour la culture du sauleproviennent directement du cultivateur québécois et assurent donc une modélisation assez réalistede la plantation. Ces résultats sont comparés à trois autres produits : de l'essence (pétrole avec unfaible taux en soufre), utilisée dans un moteur non modifié, et deux autres biocarburants bienconnus, l'E85 à partir d'éthanol de maïs américain, bien souvent étudié et discuté, et l'E85 àpartir d'éthanol de canne à sucre brésilien.Cependant, la culture du saule actuellement exploitée au Québec provient d'un choixvolontaire de changement d'utilisation de la terre. Une ferme maraîchère a donc laissé sa placepour 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 lapremière analyse, les processus servant à la compensation du maïs manquant vont être intégrésdans l'étude. Les frontières du système de produits sont donc élargies. Les conséquences de cechangement d'utilisation de la terre, donc du choix qui a été fait, sont alors étudiées dans l'ACVqui se qualifie désormais d'axée sur les conséquences. Cette analyse demeure néanmoinspartielle, 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.
Department: Department of Chemical Engineering
Program: Génie chimique
Academic/Research Directors: Réjean Samson, Pascal Lesage, Ralph Rosenbaum
PolyPublie URL: https://publications.polymtl.ca/204/
Institution: École Polytechnique de Montréal
Date Deposited: 22 Mar 2010 14:41
Last Modified: 11 Nov 2022 15:21
Cite in APA 7: Fagnen, S. (2009). Analyse du cycle de vie axée sur les conséquences d'un biocarburant de deuxième génération à base de saule [Master's thesis, École Polytechnique de Montréal]. PolyPublie. https://publications.polymtl.ca/204/

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