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La communauté européenne encourage la prise en compte de la valorisation des déchets ainsi que le captage, stockage et valorisation du CO2 (CCUS) en définissant l’économie circulaire comme un des leviers majeurs pour diminuer les effets du changement climatique. L’Analyse de Cycle de Vie (ACV) est à ce titre une des méthodes privilégiées pour évaluer les bénéfices possibles du CCUS et apporter une vision stratégique de la transition. Cependant, les pratiques actuelles de l’ACV ne sont pas adaptées. En effet, la base théorique de l’ACV « conséquentielle » repose sur la substitution de matériaux issus de matières premières (MP) vierges par des matériaux issus de MP secondaires (issues de la valorisation), en ayant recours à des modèles économiques d’élasticité des prix. Ces modèles ne s’appliquent qu’à des marchés non contraints, où les matériaux issus de MP vierges sont forcément des produits liés aux besoins des marchés. Or ce n’est pas ce qui est observé, car les quantités de produits valorisés (PV) sont déterminées par la production de produits principaux et non par une demande des marchés. Pour refléter cette situation, il faut développer des modèles s’appliquant aux marchés contraints et intégrer les potentiels de substitution réels.

L’approche méthodologique proposée se décline en six étapes (schématisées dans la figure ci-dessus).

• L’étape 1 modélise le procédé (valorisation et/ou CCUS), en incluant les entrées/sorties nécessaires à l’ACV et les coûts.
• L’étape 2 explore les scénarios d’usage possibles du PV, qui tiennent compte à la fois des caractéristiques du PV en lien avec la nature du déchet valorisé et des paramètres opérationnels du procédé. Les fonctionnalités espérées doivent permettre d’identifier des marchés potentiels, mais aussi de comparer les quantités générées aux besoins effectifs (volumes) de ces marchés.
• L’étape 3 déploie une analyse de la compétitivité du PV par rapport aux produits existants sur le marché.
• L’étape 4 permet d’évaluer la quantité qui sera substituée par le PV par un modèle à l’échelle du marché intégrant la possibilité de marchés contraints, dans un contexte géographique donné, en ayant recours aux approches Analyse Flux Matières territoriales.
• L’étape 5 est l’ACV alimentée par les modèles des procédés des PV et produits substitués, en tenant compte des taux de substitutions estimés à l’étape précédente.
• L’étape 6 est une analyse de sensibilité détaillée permettant d’identifier les leviers d’action des acteurs et les solutions les plus efficaces en terme d’impacts environnementaux et de débouchés économiques.

Le développement de cette approche est actuellement au cœur des projets CARBOSCORIES 2 et CARBOVAL, où les déchets concernés sont les scories de nickel. Sous-produits de l’industrie pyrométallurgique, 3 millions de tonnes de scories sont produites et stockées chaque année en Nouvelle-Calédonie, ce qui représente un fort enjeu environnemental et économique. À partir d’un procédé de minéralisation qui les transforme en les faisant réagir avec du CO2, les scories minéralisées offrent un potentiel de valorisation dans le secteur de la construction. Basé sur cet exemple concret de CCUS, la contribution décline l’approche proposée à l’étude d’un scénario de valorisation des scories minéralisées en ciment. Dans un marché des scories contraint (3 000 000 tonnes/an), il apparaît évident que les besoins locaux en ciment (110 000 tonnes/an) n’absorberont pas la production. Sans préjuger de la compétitivité du PV, ceci permet déjà d’envisager, avec la méthode d’évaluation environnementale proposée, la possibilité de marchés à l’export, ainsi que l’exploration d’autres voies de valorisation à plus grands volumes de marchés.

Collaborations: les projets de recherche CARBOSCORIES et CARBOVAL sont pilotés par le LGC et impliquent le LDMC, le BRGM, le CNRT, le LEMNA, l'ESO et l'Université Gustave Eiffel.

Financements: les projets de recherche CARBOSCORIES et CARBOVAL sont financés par l'agence calédonienne de l'énergie et l'Ademe.

L'évaluation environnementale et territoriale est réalisée au sein de la fédération de recherche IRSTV, qui permet la création d'une équipe projet transdisciplinaire entre le LEMNA, l'ESO et l'Université Gustave Eiffel.

Contact pour l'ensemble du projet: Florent Bourgeois

Contact pour l'évaluation environnementale : Anne Ventura