Proposition d'une méthode d'allocation par répartition paramètre-dépendant pour l'Analyse du Cycle de Vie des produits déchet-sourcés Application aux fertilisants phosphatés boue-sourcés - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2017

Definition of a parameter-dependant allocation methodology for Life Cycle Assessment of waste-based products Application to sludge-based phosphate fertilizers

Proposition d'une méthode d'allocation par répartition paramètre-dépendant pour l'Analyse du Cycle de Vie des produits déchet-sourcés Application aux fertilisants phosphatés boue-sourcés

Résumé

Human and industrial activities produce wastewater that inevitably generates sludge, a waste which is currently recycled on agricultural soils or for energy recovery. However, due to increasingly stringent European regulations, extensive research is currently undergone on sludge to develop processes that can convert it into products with high-added value. In this context, sludge could move from a fatal waste status to the status of an expected co-product of wastewater treatment. This paradigm shift has implications for the assessment of environmental impacts of "sludge-based" materials with Life Cycle Assessment. Indeed, sludge, like treated water, becomes an expected co-product from the wastewater treatment plant and the environmental burden of their production must be distributed among these co-products by means of an allocation factor. This thesis aims at defining a mathematical construction of this allocation factor by combining process- and product-related parameters, integrating de facto the causal relationships between process operations and products generation and the technological reality of the process. The result is a matrix of which each element associates, for each inventory data, an allocation factor to each of the generated co-products. Applied to the production of sludge-based phosphate fertilizers, the LCA highlights the major contribution of the production stage compared to the stages of treatment and recovery of the sludge. However, even if the recovery process makes it possible to preserve the phosphorus mineral resource, the balance remains unfavorable to the sludge-based products (limited yields of phosphorus recovery, low phosphorus content of the sludge, high need of energy and reagents). Nevertheless, the method developed within this thesis to allocate an environmental load to each co-products of an indivisible production system paves the way for a more coherent environmental assessment of waste-based products. This methodology can also be used effectively in the environmental assessment of thermal, chemical or physical separation processes.
Les activités humaines et industrielles produisent des eaux usées dont le traitement est générateur de déchets, les boues d’épuration urbaines. Initialement valorisées en agriculture ou incinérées, du fait de règlementations européennes de plus en plus contraignantes, les boues d’épuration font désormais l’objet de recherches visant à développer des procédés permettant de les transformer en produits à forte valeur ajoutée. Dans ce contexte, les boues pourraient donc passer d’un statut de déchet fatal au statut de coproduit attendu à l’issue de l’épuration des eaux. Ce changement de paradigme a des conséquences sur l’évaluation environnementale par Analyse du Cycle de Vie (ACV) des produits « boue-sourcés ». La boue, devient, au même titre que l’eau épurée, un coproduit attendu de la station de traitement des eaux et la charge environnementale liée à leur production doit pouvoir être répartie entre ces coproduits au moyen d’un facteur d’allocation. Cette thèse propose une construction mathématique de ce facteur d’allocation en combinant des paramètres « procédés » et « produits », intégrant de facto les relations causales entre la conduite du procédé et l’obtention des produits et reflétant la réalité technologique du procédé. La résultante se présente sous la forme d’une matrice dont chaque élément associe, pour chaque donnée d’inventaire, un facteur d’allocation à chacun des coproduits générés. Appliquée à la production de fertilisants phosphatés boue-sourcés, l’ACV réalisée et utilisant les facteurs d’allocation obtenus a permis de mettre en lumière la contribution majeure de l’étape de production par rapport aux étapes de traitement et valorisation de la boue. Toutefois, même si le procédé de récupération permet de préserver la ressource minérale en phosphore, la balance reste défavorable aux produits boue-sourcés (rendements parfois limités de récupération du phosphore, faible concentration en phosphore des boues, utilisation importante d’énergie et de réactifs lors de la fabrication de ces produits). Cependant, cette méthodologie de construction d’un facteur d’allocation permettant d’attribuer une charge environnementale à chacun des coproduits d’un système de production indivisible ouvre la voie à une évaluation environnementale plus cohérente des produits déchet-sourcés. Cette méthodologie peut également être utilisée de manière pertinente lors de l’évaluation environnementale des procédés de séparation de nature thermique, chimique ou physique.
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Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)

Dates et versions

tel-01654530 , version 1 (04-12-2017)
tel-01654530 , version 2 (12-04-2018)
tel-01654530 , version 3 (19-07-2018)

Identifiants

  • HAL Id : tel-01654530 , version 1

Citer

Marilys Pradel. Proposition d'une méthode d'allocation par répartition paramètre-dépendant pour l'Analyse du Cycle de Vie des produits déchet-sourcés Application aux fertilisants phosphatés boue-sourcés. Sciences de l'environnement. Université de Lyon 1; Ecole des Mines de Saint Etienne (EMSE), 2017. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-01654530v1⟩
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