Repenser l'évaluation des impacts du cycle du vie à travers le prisme des services écosystémiques : enjeux, cadre méthodologique et applications.

L’Analyse du Cycle de Vie (ACV) est un outil central pour évaluer la durabilité. Cette méthodologie, encadrée par des normes, se compose de quatre étapes. La troisième étape, appelée évaluation des impacts du cycle de vie (EICV), vise à convertir les résultats de l’inventaire (par exemple les émissions de substances toxiques) en impacts environnementaux potentiels. Cette conversion repose sur des facteurs de caractérisation (CF), calculés à partir de modèles de caractérisation qui simulent les chaînes de cause à effet reliant les éléments de l’inventaire à leurs impacts potentiels. Les modèles de caractérisation s’inscrivent dans un cadre conceptuel appelé "cadre EICV", qui identifie et structure de manière cohérente les différents chemins d’impact potentiels. Ce cadre EICV et les modèles de caractérisation associés sont en constante évolution. Aujourd’hui, ils ne couvrent pas suffisamment les chemins d’impact des activités humaines sur les services rendus par la nature, appelés "services écosystémiques". Ces services jouent pourtant un rôle clé pour la société. Leur omission dans les profils d’impact de l’ACV représente alors un angle mort pour la prise de décision. Pour remédier à cette lacune et proposer des indicateurs d’impact sur les services écosystémiques, il est nécessaire de développer les modèles et les facteurs de caractérisation correspondants. Cependant, ces développements doivent rester cohérents avec les modèles existants, qui représentent des chemins d’impact sur d’autres types d’objets, tels que la santé humaine ou la qualité des écosystèmes. Or, ces derniers modèles intègrent souvent, de manière implicite, des concepts liés aux services écosystémiques tels que les fonctions écosystémiques. Pour développer des modèles de caractérisation sur les services écosystémiques cohérents avec les modèles existants, sans risque de double comptage des impacts, il est alors important d’identifier et d’expliciter ces interactions. Dans ce contexte, cette thèse par articles propose de consolider l’EICV en repensant son cadre à travers le prisme des services écosystémiques.Un premier article présente une revue critique de la littérature, croisant deux axes : une revue des concepts fondamentaux liés aux services écosystémiques et une analyse des tentatives d’intégration de ces derniers en EICV. Cette revue critique met en évidence la pertinence et les écueils de la prise en compte des services écosystémiques en EICV. Elle identifie des incohérences et un manque de clarté dans plusieurs propositions d’intégration des services écosystémiques en EICV, et appelle à l’élaboration d’un cadre EICV mieux adapté à l’intégration des services écosystémiques. En réponse, un deuxième article propose un cadre EICV révisé, s’inspirant du "modèle en cascade" de la communauté des services écosystémiques. Ce nouveau cadre EICV révèle des liens étroits entre les concepts liés aux services écosystémiques et la majorité des modèles de caractérisation existants. Pour illustrer l’applicabilité et l’exhaustivité de la couverture des chemins d’impact potentiels au sein du cadre EICV révisé, l’ensemble des modèles de caractérisation de la méthodologie IMPACT World+ y est positionné. Sur la base de ce cadre révisé, des modèles et des CF sont développés pour deux chemins d’impact. Dans un premier temps, un travail développe un modèle et ses CF évaluant les impacts de l’élévation du niveau des mers et de l’intensification des événements extrêmes sur les services écosystémiques côtiers. Les CF sont calculés en divisant la perte de potentiel de fourniture de services écosystémiques des écosystèmes côtiers susceptibles d’être inondés entre 2015 et 2100 par les émissions de gaz à effet de serre cumulées sur la même période. Dépendamment du scénario évalué, les valeurs des CF s’étendent de 16.7 à 66.1 $/tCO2eq comparables au coût social du carbone (185$/tCO2eq), ce qui valide leur ordre de grandeur. Des limites sont néanmoins identifiées, comme la difficulté à modéliser la capacité d’adaptation des écosystèmes aux événements extrêmes, ou à quantifier la demande en services écosystémiques à l’échelle mondiale. Le second chemin d’impact du cadre EICV révisé porte sur les impacts potentiels sur la santé humaine résultant de l’utilisation et de la privation d’eau douce, exprimés en DALY/m3 consommé. Deux articles y sont consacrés. Le troisième article de cette thèse consolide un modèle de caractérisation développé en 2011, en révisant ses facteurs de sort, d’exposition et d’effet pour proposer un nouvel ensemble de CF. Néanmoins, le travail souligne des limites importantes du facteur d’effet évaluant les impacts sur la santé humaine induits par la privation d’eau qui est une valeur globale ne permettant pas de rendre compte des disparités d’accès à l’eau au sein d’une population. Pour pallier cette limite, un quatrième article propose une nouvelle méthode de calcul du facteur d’effet, fondée sur l’idée que les conséquences sur la santé induites par la privation d’1 m3 d’eau varient selon la quantité d’eau quotidiennement utilisée. En distinguant différentes "classes d’utilisateurs", de nouveaux facteurs d’effet régionalisés à l’échelle nationale sont développés, puis intégrés aux autres composantes des CF mises à jour. Une démonstration empirique de la chaîne de cause à effet étudiée reste toutefois nécessaire pour consolider ce modèle. L’utilisation du cadre EICV au travers des deux chemins d’impact étudiés démontre sa pertinence et son applicabilité. Néanmoins, son application pour le développement du modèle lié à l’élévation du niveau des mers souligne une limite de son opérationnalisation : la complexité de la modélisation de la demande en services écosystémiques. Ce travail ne vise pas à proposer des lignes directrices strictes, mais à structurer les développements méthodologiques de manière cohérente et exhaustive, afin de produire des indicateurs pertinents pour la prise de décision. Ce cadre conceptuel est flexible et sa mise en oeuvre peut varier selon la chaîne de cause à effet étudiée. Il est néanmoins important de noter que l’identification des impacts jugés pertinents est un exercice subjectif ; des systèmes de valeur différents peuvent mener à des cadres différents. Le cadre EICV proposé dans cette thèse offre aux modélisateurs un outil assurant la cohérence et la complétude de leurs modèles. Les CF développés dans cette thèse à partir de ce cadre sont quant à eux destinés aux praticiens ACV, leur permettant de fournir de l’information plus complète et plus robuste pour la prise de décision. L’ensemble de ces travaux, plus généralement, contribue à consolider l’EICV.