Développement d'une méthode d'analyse du cycle de vie prospective appliquée à la sidérurgie

La sidérurgie est aujourd'hui l'un des plus gros émetteurs de gaz à effet de serre (GES) dans le secteur industriel. L'acier étant un matériau omniprésent dans notre société et en production croissante, des solutions doivent être trouvées pour lutter contre cette pollution et pour se préparer aux futures règlementations dans ce domaine. Ce projet de maitrise s'intéresse à l'évaluation de la performance environnementale de plusieurs technologies de production d'acier, que ce soit les filières traditionnelles ou des filières actuellement en développement. Dans cette optique, la méthode utilisée est l'analyse du cycle de vie (ACV), qui permet dévaluer les impacts potentiels d'un produit sur l'ensemble de son cycle de vie. Néanmoins, la plupart des technologies à l'étude sont en cours de développement et elles ne seront implantées à l'échelle industrielle que dans les années ou décennies à venir. L'influence du temps sur les résultats doit donc indispensablement être prise en considération dans cette analyse. C'est pourquoi une approche particulière de la méthodologie d'ACV est utilisée : l'analyse du cycle de vie prospective (ACV-P). L'objectif de ce projet est de développer une approche d'analyse du cycle de vie prospective applicable à l'industrie sidérurgique. Pour ce faire, une méthodologie novatrice est proposée en intégrant une méthode permettant de pallier une lacune identifiée dans la littérature : l'influence des changements technologiques sur les données d'inventaire. L'approche proposée utilise des projections de politiques environnementales pour modifier les données d'inventaire. Cette intégration de l'effet de futures règlementations est appliquée aux données d'inventaire grâce à l'utilisation de facteurs de réduction dépendant de l'horizon de temps choisi. Pour tester la méthodologie développée, le cas d'étude du projet ULCOS (Ultra-Low Carbon dioxyde Steelmaking), proposant des filières innovantes de production d'acier, a été choisi et ces différentes étapes lui sont appliquées. Dans un premier temps, une analyse du cycle de vie attributionnelle a été effectuée pour identifier les parties du système concernées par un éventuel développement prospectif. Elle a aussi permis de comparer les impacts potentiels des différentes technologies en se basant sur les données actuelles leur étant associées. Les résultats de cette analyse préliminaire montrent que les nouvelles technologies étudiées ont un plus faible impact sur le changement climatique que la filière traditionnelle par haut fourneau, utilisée comme référence. Pour les autres catégories d'impacts étudiées (à savoir l'acidification, l'eutrophisation, la création d'ozone photochimique et l'utilisation des ressources abiotiques), les conclusions sont plus mitigées. En effet, dans ces catégories, certaines filières présentent parfois des impacts supérieurs à ceux de la filière de référence. Il est donc essentiel de prendre en considération cet aspect avant leur future implémentation afin d'éviter un déplacement d'impacts. Par la suite, les développements prospectifs de cette étude initiale sont effectués. Dans cette étude prospective, deux visions du futur sont comparées : une première « business as usual » et une seconde plus stricte en matière d'émissions de GES. Dans un premier temps, l'analyse porte sur l'évolution temporelle des hypothèses liées à l'électricité et au transport. L'influence de la variation temporelle du mix électrique est en particulier mise en évidence. Dans un second temps, l'impact des futures politiques environnementales sur l'inventaire est développé. Ce facteur a une influence prédominante sur les résultats. Pour synthétiser cette étude, les différents aspects prospectifs sont appliqués simultanément à l'inventaire et les filières de production d'acier sont comparées à l'horizon 2050. Pour les deux scénarios étudiés, les impacts associés à chaque technologie diminuent avec le temps sur la période considérée (2000-2050). En 2050, selon les filières et les scénarios, les impacts potentiels diminuent par exemple entre 15% et 86% dans la catégorie changement climatique et entre 74% et 89% pour l'acidification, par rapport aux résultats initiaux ne considérant pas ces aspects prospectifs. Les résultats de l'étude sont donc influencés de manière importante par l'approche prospective. Les impacts associés à la sidérurgie européenne dans son ensemble ont aussi été modélisés à partir des résultats calculés pour chaque filière actuelle ou future de production d'acier. Ils montrent qu'une réduction d'un facteur 50% des émissions de GES associées à la production d'acier est possible grâce au développement de nouvelles technologies. Les impacts dans les autres catégories considérées devraient aussi diminuer en parallèle. Même si ce travail a été mis en place dans le cas particulier de notre étude, la méthodologie proposée est adaptable et généralisable à d'autres analyses. Son application a néanmoins soulevé certaines limites et, par conséquent, plusieurs recommandations ont été formulées pour améliorer la méthode, dont les principales sont les suivantes : • Affiner les facteurs de réduction avec par exemple une régionalisation des objectifs de réduction; • Étendre la méthodologie à toutes les substances de l'inventaire et aux données sur les entrants dans les processus; • Paramétrer la méthode dans des bases de données pour faciliter son utilisation et améliorer sa précision.