Optimisation environnementale de la production de vecteurs énergétiques à partir de matières résiduelles dans un contexte d'économie circulaire

L'objectif de ce mémoire est de développer un modèle de valorisation énergétique de matières résiduelles flexible et sensible à la matière entrante, prenant en compte la performance technologique et les impacts environnementaux potentiels, en vue d'une optimisation menant à un choix technologique. Le développement de ce modèle est réalisé au sein des outils développés par la Chaire de Recherche sur la Valorisation des Matières Résiduelles (CRVMR) et notamment au sein de l'outil VMR-Sys, permettant de prédire les performances techniques des technologies de traitement, ainsi que l'outil VMR-Imp, par la prédiction de leur performance environnementale. Ces modèles sont ensuite utilisés par l'outil d'optimisation MaRCOT (Materials Recovery & Choice of Technologies) permettant la réalisation d'un choix technologique en fonction de l'objectif, des contraintes spécifiées, ainsi que de la matière à traiter par le système. Pour ce faire, les modèles décrivant l'incinération de matières résiduelles ont été évalués afin d'identifier les approches de modélisation pertinentes. Cette évaluation permet alors de mettre en évidence les mécanismes à réutiliser dans le développement du modèle d'incinération ainsi que ceux à affiner, servant également de point de départ pour le développement du modèle de gazéification. Afin d'apporter de la modularité, les technologies ont été décomposées en étapes, et chaque étape a été modélisée individuellement et indépendamment, permettant une paramétrisation et une prise en compte accrue de la sensibilité à la matière alimentée et à l'évolution de la composition de la matière au sein du système. Les modèles d'incinération et de gazéification développés permettent ainsi de prendre en compte l'influence de la matière traitée sur l'efficacité de production des co-produits, notamment l'énergie générée, l'influence de la matière traitée sur les émissions directes à l'air et à l'eau ainsi que la prise en compte des impacts potentiels sur tout le cycle de vie par intégration de l'impact de production des intrants et les impacts évités par substitution des co-produits générés, obtenus grâce à l'utilisation de la base de données ACV ecoinvent pour la description des procédés en arrière-plan. Les modèles ont alors été comparés entre eux afin d'évaluer les performances technologiques et environnementales de l'incinération et de la gazéification pour le traitement d'une même matière. L'influence de la composition de la matière traitée sur ces performances a ensuite été étudiée.