Éco-conception et cycle de vie : exercices corrigés de 1re SI

Associer a à l'étape matières premières : on extrait et on prépare la matière avant toute fabrication ².

Associer b à la fabrication, c à la logistique, d à l'utilisation et e à la fin de vie ².

Citer un impact par étape : l'extraction (a) consomme de l'énergie et de l'eau et peut toucher la biodiversité ; le moulage (b) consomme de l'énergie ; le camion (c) émet des gaz à effet de serre ; le chauffage (d) consomme de l'électricité ; le tri (e) consomme de l'énergie mais permet de récupérer de la matière.

Justifier : l'éco-conception cherche à minimiser les impacts dès la conception et sur l'ensemble des étapes ². Une décision prise tôt, comme le choix d'un matériau, détermine l'impact de plusieurs étapes à la fois.

Additionner : $30+25+5+135+5=200$ MJ.

Écrire la part de l'utilisation : $\dfrac{135}{200}\times 100$.

Calculer : $\dfrac{135}{200}=0{,}675$, soit 67,5 % du total.

Conclure : l'utilisation domine le bilan. C'est l'étape où la conception a le plus de levier, ce qui correspond à l'idée d'identifier l'étape qui contribue le plus à l'impact ³.

Proposer une piste : choisir une source lumineuse plus efficace, ajouter une extinction automatique ou une variation de puissance, afin de réduire l'énergie consommée à l'usage tout en gardant la fonction d'éclairer ².

Jetable : $I_J=0{,}05\,n$.

Réutilisable : $I_R=1{,}2+0{,}02\,n$.

Pour $n=1000$ : $I_J=50$ kg et $I_R=1{,}2+20=21{,}2$ kg. Le réutilisable est nettement meilleur.

Égalité : $1{,}2+0{,}02\,n=0{,}05\,n$ donc $1{,}2=0{,}03\,n$ donc $n=\dfrac{1{,}2}{0{,}03}=40$.

Interpréter : à 40 utilisations les deux solutions s'équivalent ; au-delà, le réutilisable est moins impactant, en deçà c'est le jetable.

Justifier la fonction : une ACV comparative doit étudier la fonction rendue, sinon on ne peut pas comparer des produits qui rendent le même service de façons différentes ³. Ici la fonction est « servir des boissons chaudes », ce qui permet de compter par nombre de boissons servies.

Version 1 : $20+4\times 5=40$ kg, soit $\dfrac{40}{5}=8$ kg par année.

Version éco-conçue : $20+4\times 8=52$ kg, soit $\dfrac{52}{8}=6{,}5$ kg par année.

Réduction : $\dfrac{8-6{,}5}{8}\times 100=\dfrac{1{,}5}{8}\times 100=18{,}75\ \%$.

Remarque : l'impact total a augmenté (52 contre 40) mais l'impact rapporté au service rendu a baissé, car la partie fixe est répartie sur plus d'années.

Relier : quand une entreprise intègre la réparabilité et la durabilité dès la conception, le produit reste en service plus longtemps, ce qui économise de la matière. Les indices correspondants sont montrés à l'acheteur et orientent son choix ².

Score de A : $0{,}5\times 6+0{,}3\times 4+0{,}2\times 8=3+1{,}2+1{,}6=5{,}8$.

Score de B : $0{,}5\times 5+0{,}3\times 7+0{,}2\times 5=2{,}5+2{,}1+1=5{,}6$.

B a le plus faible impact global. Différence : $5{,}8-5{,}6=0{,}2$.

Nouveaux poids : A vaut $0{,}2\times 6+0{,}3\times 4+0{,}5\times 8=1{,}2+1{,}2+4=6{,}4$ ; B vaut $0{,}2\times 5+0{,}3\times 7+0{,}5\times 5=1+2{,}1+2{,}5=5{,}6$. B reste meilleur, avec un écart de $0{,}8$.

Commenter : la dernière phase d'une ACV consiste à pondérer les impacts ³. Le choix des poids est une décision d'étude, à justifier et à documenter, car elle peut modifier l'écart, voire inverser le classement dans d'autres situations.

Rappeler que l'ACV est multicritère ³ : un seul critère (le climat) ne suffit pas à décider.

Tout neuf : $0{,}4\times 3{,}0=1{,}2$ kg.

Matière du boîtier avec recyclé : $0{,}4\times(0{,}65\times 3{,}0+0{,}35\times 1{,}2)=0{,}4\times(1{,}95+0{,}42)=0{,}948$ kg.

Ajouter le transport : $0{,}948+0{,}05=0{,}998$ kg.

Gain net : $1{,}2-0{,}998=0{,}202$ kg d'équivalent CO₂ par boîtier, soit environ $17\ \%$ de l'impact initial de la matière.

Analyser le déplacement : une partie du gain (0,05 kg) est annulée par le transport. L'ACV permet de prévoir certains transferts de pollution entre étapes ³.

Justifier l'étude : incorporer de la matière recyclée demande une étude technique (conception, approvisionnement, aspects réglementaires et économiques) et mobilise tous les services de l'entreprise ².

Expliquer : sans étudier la fonction, il devient difficile de comparer des produits qui remplissent la même fonction de manière différente ³. Une voiture et un bus n'ont ni la même capacité, ni la même durée d'usage.

Définir la fonction : « déplacer des personnes » ³, par exemple sur un trajet de longueur donnée. On rapporte alors chaque impact à une unité de service, comme un élève transporté sur un kilomètre.

Lister les étapes pour chaque solution : matières premières, fabrication du véhicule, logistique, utilisation (énergie, entretien, infrastructure utilisée), fin de vie ².

Inventaire : flux entrants, comme les métaux, l'énergie de fabrication et le carburant ou l'électricité ; flux sortants, comme les émissions de gaz, les déchets d'entretien et les véhicules en fin de vie ³.

Rappeler qu'une analyse fonctionnelle est fortement recommandée pour les ACV comparatives ³ : elle formalise ce que le produit doit faire, ce qui fixe la base de comparaison.

Conclure sur la démarche : définir l'objectif, choisir l'objet, étudier les systèmes et les flux, évaluer les impacts, puis les pondérer ³.

Objectif : réduire les impacts environnementaux du support dès sa conception, sur tout son cycle de vie, tout en conservant ses qualités d'usage ². Ici : stabilité et prix restent respectés.

Levier 1 (matières premières et fabrication) : réduire la masse de matière par un renfort nervuré, ou incorporer de la matière recyclée après étude technique ².

Levier 2 (utilisation et fin de vie) : concevoir un assemblage démontable pour que les pièces soient réparables et que les matériaux se trient facilement, ce qui allonge la durée d'usage ².

Inventaire : masses et nature des matériaux, énergie de fabrication, distances et modes de transport, durée d'usage prévue, devenir en fin de vie. Cela correspond à la liste des flux entrants et sortants sur l'ensemble du système ³.

Vérifier l'absence de transfert : comparer les bilans avant et après sur chaque étape et sur plusieurs critères, puis repérer l'étape dominante ³. Si un impact baisse mais qu'un autre augmente, on le documente et on arbitre avec des poids justifiés.

Présenter le résultat : tableau des étapes avant/après, pourcentage de réduction de l'impact rapporté au service rendu, et limites de l'étude.