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Impacts des politiques énergétiques sur la sélection des stratégies durables de bioraffinage forestier

Dieudonné Romaric Batsy

Ph.D. thesis (2017)

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The Canadian forestry sector has experienced significant economic challenges that have affected its competitive position in the global market. For this industry to thrive and regain its position, new bioeconomy strategies should be considered. Among these, the forest biorefinery has emerged as an excellent candidate. Alongside the global economic challenges, global warming and more specifically, greenhouse gas (GHG) emission reductions are key drivers in promoting a shift to the bioeconomy. Thus, when designing and selecting a sustainable biorefinery strategy, both issues must be considered, as well as the dynamic and seasonal aspects of a bioeconomy market and implemented policies. Stakeholders in the forest sector have a low-interest when it comes to policies; therefore, the sector minimizes its reliance on government policy. That claim is supported by the recent panel workshop, in which a group of industrial stakeholders, from both the Canadian and US forest sector, was asked to assess the importance of a set of drivers and barriers in their decisionmaking for the implementation of biorefinery strategies. This group of stakeholders gave low importance to the policy-related driver and barrier. The authors concluded that industry wants to be independent of policy, but at the same time wants to know in detail what policies are in the making, thereby mitigating policy risk. However, experts in the field of energy and climate policies believe that policy instruments are essential in the transition to a low-carbon economy. As initiatives and government policy around climate change continue to promote the transition to a bio-based economy by promoting low-carbon technology and bio-based product development, the forestry sector cannot remain on the sidelines. They believe that existing companies will face competition from new players who will take advantage through a good understanding of the opportunities associated with future energy and climate policies. Therefore, business leaders in the forestry sector should not wait for a clearly established policy, but should anticipate new policies by scanning and analyzing changes in the policy framework and business environment. They may then take strategic advantage of the opportunities that result from new policies once they have been implemented. The forestry sector has a unique position due to its competitive access to biomass, and it can strengthen its position as a sustainable and major provider of fibre, energy (including electricity), chemicals and materials to meet the world's growing needs. Furthermore, the sector could be a major supplier of ecosystem services—the valuable benefits provided by nature—such as carbon storage and sustainable forest-based products. However, in particular the Canadian forestry sector lags behind with advanced bioproduct development due to a lack of financial capital. Therefore, government support through different policy instruments (i.e., incentives, subsidies, carbon tax) could be one solution among others (hypothesis) to boost and foster the industry. The overall objective is to develop a policy analysis framework that uses a set of process system engineering tools including process analysis, process simulation, life cycle assessment (LCA), techno-economic analysis (TEA) and multi-criteria decision-making (AMCD) to 1) assess viability of biorefinery strategies; and 2) examine to what extent do policy instruments can influence strategic decision planning at an enterprise or a company level such as a pulp and paper mill. The methodology has two phases including Phase I and Phase II. In Phase I, a 3-step approach is developed. First, a set of biorefinery strategies (i.e., combination of processes/products) that has a market potential is defined. Second, the environmental and economic performances of the strategies are assessed using life cycle analysis and techno-economic analysis modelling platforms. Third, a set of decision criteria is developed to rank and select preferred strategies. The resulting outcomes from Phase I serve as a basis to assess the implication of policy instruments in Phase II. In fact, Phase II is a 3-step approach. First, based on a review, policy instruments supporting the bioeconomy are selected and used as an input into the analysis framework. Second, the potential impacts of these policy instruments on the implementation of the selected biorefinery strategies are evaluated using the embedded TEA, LCA and policy analysis-modelling platform. Third, using the decision-making matrix and criteria weights the biorefinery strategies are ranked again, and this ranking is compared with the ranking obtained in Phase I. As such, the preferences under policy instruments are compared with the preferences of decision makers under baseline conditions (no policy consideration). The methodology has been applied to a concrete case study mill. Policy instruments have been incorporated as inputs into the policy analysis framework to evaluate the decision regarding the selection of preferred forest biorefinery strategies. At first glance, the expectation was that (from mill experts): if the biorefinery projects were subsidized with government policy instruments, high capital-intensive projects would have better performance than low capital-intensive projects. Unfortunately, even with a 50% subsidy in capital cost reduction, the highest capitalintensive project didn't perform better than those having low capital-intensive. This means that the diversification of revenue streams is also an important component in the economic performance of biorefinery projects. Thus, capital-intensive projects should not rely on capital costs subsidies only, but should also develop innovative approaches and ways to target and enter low-volume and high-value market segments. However, when policy instruments are combined as policy scenarios, the profitability (IRR) of all strategies is doubled compared to the base case (with no policy consideration). The model that incorporates policy scenarios into the decision-making model (weighting matrix model) shows the extent to which the overall score and ranking of preferred biorefinery strategies could change under certain policy scenarios. As a matter of fact, the highest capital-intensive biorefinery strategy, which ranked as the least preferred among the biorefinery strategies (rejected), becomes the second most preferred strategy (ranked as number two) under certain policy scenarios. Finally, the analysis showed that governments could foster the development of bioproducts and the bioeconomy through various supports including financial programs and incentives. Government support may act as a lever for the bioeconomy and new market segment development (validation of the hypothesis). These results of this work will have a direct application in the forest industry sector and will help forest companies understand the subtle competitive aspect of nonfinancial attributes in bioeconomy especially under product environmental declaration (EPD). Thus, carbon footprint and future global carbon pricing, social perceptions are key elements and (for now) nonfinancial attributes that need to be considered by companies in order to remain competitive and attractive especially under North American Free Trade Agreement (NAFTA), Trans-Pacific Partnership (TPP) agreement, and more recently under Canada-European Union Comprehensive Economic and Trade Agreement (CETA). Using a planning approach such as the one proposed in this thesis, forest companies (1) will be able to foresee changes in the regulatory environment rather than only reacting to those changes afterward, and (2) will be better prepared and well equipped to act strategically in response to government regulatory and policy announcements.


L'industrie forestière canadienne étant en perte de vitesse; sa position qui, autrefois concurrentielle, semble être de plus en plus menacée par la montée fulgurante de la compétition internationale, qui plus est, est au profit des économies émergentes comme la Chine, l'Inde et bien d'autres, —toutes considérées comme des bassins d'une main-d'oeuvre qualifiée, mais à faibles coûts. La remise sur pied de cette industrie nécessiterait la considération de nouvelles stratégies viables et durables. Cependant, la relation étroite et privilégiée qu'a l'industrie forestière avec les localités et les communautés rurales exige que celle-ci fasse des choix durables. Ces choix doivent considérer les enjeux climatiques actuels, les enjeux économiques, les enjeux environnementaux et les enjeux sociaux sans pour autant oublier la prise en compte des lois et règlements aussi bien actuels qu'à venir relatifs aux initiatives de lutte contre le changement climatique. Les acteurs dans le secteur forestier ont un faible intérêt lorsqu'il s'agit de politiques; par conséquent, le secteur préfère se distancer de toute forme de dépendance à l'égard des subventions et autres politiques gouvernementales. Ce point de vue est soutenu par le récent sondage auprès d'un groupe consultatif composé d'intervenants, acteurs et expert industriels, du secteur forestier canadien et américain. Le groupe a été invité à prendre connaissance d'une liste contenant des facteurs et barrières soigneusement sélectionnés. Par la suite, le groupe a été invité à évaluer l'importance de cet ensemble de facteurs et de barrières, et d'expliquer comment ces facteurs et barrières entrent en compte dans leur prise de décision pour la mise en oeuvre et l'implantation des technologies de bioraffinerie. Les facteurs et barrières en lien (dénotant) les enjeux et les politiques du gouvernement ont reçu une très faible pondération de la part du groupe. Les auteurs du sondage ont conclu que x l'industrie veut garder son indépendance à l'égard des politiques (instruments), mais en même temps, elle veut savoir en détail, quelles sont les politiques en cours et quelles orientations vont prendre ces politiques à court terme. — Ce qui leur permettrait d'atténuer les risques relatifs. Toutefois, les experts dans le domaine de l'énergie et des politiques climatiques estiment que les instruments politiques sont essentiels pour mieux cadrer la transition énergétique et la transition vers une économie à faible teneur en carbone. À mesure que les initiatives et les politiques gouvernementales en matière de changement climatique continuent de promouvoir la transition vers une bioéconomie, en favorisant le développement des bioproduits et les technologies, le secteur forestier ne peut pas rester en marge de cette dynamique. Ces experts pensent que les entreprises existantes seront confrontées à la concurrence de la part de nouveaux acteurs qui profiteront d'une bonne compréhension des occasions favorables associées aux futures politiques énergétiques et climatiques. Par conséquent, les chefs d'entreprise dans le secteur forestier ne devraient pas attendre que les politiques soient clairement établies, mais devraient anticiper les nouvelles politiques en observant et en analysant leur environnement d'affaires. Un regard avisé devrait leur permettre de prendre conscience des possibles changements à venir et connaître la direction que le gouvernement pourra donner à ses prochaines politiques. Ils peuvent alors tirer un avantage stratégique des circonstances opportunes résultantes de ces nouvelles ou futures politiques, une fois qu'elles auront été mises en oeuvre. L'objectif de cette étude est de développer un cadre méthodologique qui utilise un ensemble d'outils d'ingénierie des systèmes incluant l'analyse et la simulation des procédés, l'analyse de cycle de vie (ACV), l'analyse techno-économique (ATÉ) et l' analyse multicritère décisionnelle (AMCD) afin 1) d'évaluer la viabilité des stratégies de bioraffinerie; et 2) d'examiner à quel point les instruments politiques peuvent influencer la planification stratégique et la prise de décision à l'échelle d'une compagnie, d'une usine de pâtes et papiers par exemple. La méthodologie comporte deux phases à savoir la Phase I et la Phase II. La Phase I est composée de 3 étapes. Premièrement, un ensemble de stratégies de bioraffinerie (c'est-à-dire une combinaison de procédés / produits) qui a un fort potentiel d'intégration est défini. Deuxièmement, les performances environnementales et économiques des stratégies sont évaluées à l'aide d'une analyse du cycle de vie et d'une d'analyse techno-économique. Troisièmement, un ensemble de critères est développé pour permettre de classer et de sélectionner les stratégies préférables. Les résultats obtenus de la phase I constituent une base de données pour Phase II. La phase II est, elle aussi, composée de trois étapes. Premièrement, sur la base d'une revue de littérature, les instruments politiques jugés essentiels au développement de la bioéconomie sont sélectionnés et utilisés comme intrants économiques dans le cadre méthodologique. Deuxièmement, les impacts potentiels de ces instruments sur la mise en oeuvre des stratégies de bioraffinerie sont évalués à l'aide de la plate-forme modélisation intégrée. Troisièmement, en utilisant un système matriciel et les critères de décision, les stratégies de bioraffinerie sont à nouveau classées selon leurs scores globaux, et ce nouveau classement est comparé au classement obtenu dans la phase I. En d'autres mots, les préférences obtenues sous la considération des instruments de politique sont comparées aux préférences initiales des décideurs obtenues dans les conditions de base (sans aucune considération de politiques). La méthodologie a été appliquée dans le cadre d'une étude de cas concrète. Les instruments politiques ont été intégrés dans le cadre afin d'évaluer la décision concernant la sélection des stratégies préférées de bioraffinerie forestière. De prime abord, il était attendu (par les experts à l'usine) que : si les projets de bioraffinerie généralement reconnus pour leurs coûts élevés en capital étaient subventionnés à travers différents instruments de politiques, ces projets auraient de meilleures performances que les projets à faible intensité capitalistique. Malheureusement, même hauteur de 50% de subvention en coûts d'investissement, le projet le plus onéreux n'a pas été en mesure de produire de bonnes performances économiques que les autres stratégies ayant de faibles coûts d'investissement. Cela signifie que la diversification des flux de revenus est également une composante importante dans la performance économique des projets de bioraffinerie. Ainsi, les projets à coûts élevés en capital ne devraient pas se baser uniquement sur les subventions à l'investissement, mais devraient également développer des approches novatrices et des moyens de cibler des segments de marchés bien déterminés, en ciblant par exemple la production des produits à faible volume, mais à très hautes valeurs ajoutées. Cependant, lorsque les instruments de politique sont combinés en tant que scénarios de politiques, le taux de rendement interne (TRI) de toutes les stratégies est doublé par rapport au cas de base (sans considération politique). Le système matriciel qui intègre les performances issues de l'analyse des scénarios politiques dans un modèle de prise de décision montre à quel point les scores globaux et le classement des stratégies préférées de bioraffinerie changent d'ordre sous certains scénarios de politiques. En effet, lors de l'analyse économique du cas de base, la stratégie de bioraffinerie ayant affiché un fort coût d'investissement a été classée comme la moins préférée parmi les stratégies de bioraffinerie (stratégie disqualifiée). Toutefois, sous la considération des scénarios (combinaison d'instruments), ladite stratégie devient la deuxième stratégie la plus préférée (classée deuxième) sous certains scénarios. Cette analyse a montré que les politiques peuvent influencer les décisions stratégiques. De plus, l'analyse montre que le gouvernement pourrait favoriser le développement des bioproduits grâce à divers instruments, y compris les instruments fiscaux, les subventions à l'investissement, etc. Le soutien du gouvernement peut servir de levier pour la bioéconomie et pour la mise au point de nouveaux segments de marché. Ces résultats auront une application directe dans le secteur de l'industrie forestière, et aideront les entreprises forestières à comprendre l'aspect compétitif et subtil des attributs non tarifaires de la bioéconomie (économie à faible teneur en carbone). En effet, avec la déclaration environnementale de produits (DEP), l'empreinte carbone, les perceptions sociales, et d'autres mesures qui sont certes des attributs non tarifaires (pour l'instant), mais peuvent devenir sources de barrières tarifaires. Cela étant dit, il est essentiel pour les entreprises de prendre en compte ces attributs dès maintenant, afin de demeurer compétitif et attractif à l'international surtout sous la houlette des accords de libres-échanges tels que l'accord de libre-échange nord-américain (ALÉNA), le partenariat transpacifique (PTP), et plus récemment, l'accord économique et commercial global (AECG). En utilisant une approche de planification telle que celle proposée dans cette thèse, les entreprises forestières (1) pourront anticiper des changements dans l'environnement réglementaire plutôt que de réagir à ceux-ci, après coup; et (2) elles seront mieux préparées et mieux équipées pour agir stratégiquement en réponse aux annonces de futurs règlements, de futures mesures et bien d'autres politiques gouvernementales.

Department: Department of Chemical Engineering
Program: Génie chimique
Academic/Research Directors: Marilyn Brown, Réjean Samson and Paul R. Stuart
PolyPublie URL: https://publications.polymtl.ca/2563/
Institution: École Polytechnique de Montréal
Date Deposited: 10 Oct 2018 16:12
Last Modified: 08 Jun 2023 22:14
Cite in APA 7: Batsy, D. R. (2017). Impacts des politiques énergétiques sur la sélection des stratégies durables de bioraffinage forestier [Ph.D. thesis, École Polytechnique de Montréal]. PolyPublie. https://publications.polymtl.ca/2563/


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