Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Les contraintes économiques et les exigences environnementales croissantes conduisent la sidérurgie à réduire ses rejets, notamment les tonnes d’oxyde de carbone produites. L’analyse de cycle de vie (ACV) est reconnue maintenant comme l’approche la plus holistique d’évaluation des systèmes industriels, à condition que les données d’inventaire soient de très bonne qualité. Cet article expose une nouvelle démarche d'analyse de l'inventaire du cycle de vie qui s’appuie sur un couplage méthodologique entre la méthode classique et l’utilisation d’un logiciel de génie de type « flowsheeting ». Son application à la filière sidérurgique permet d’améliorer l’efficacité environnementale et la productivité des procédés d’élaboration de l’acier et de développer des techniques de recyclage et de valorisation.
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Economic constraints and the increasing environmental requirements have led the steel industry to reduce its emissions and notably the tons of carbon oxide generated. The life-cycle analysis (LCA) is currently considered as the most holistic approach for the assessment of industrial systems, provided that the inventory data is of excellent quality. This article presents a new approach for the analysis of the life-cycle inventory based upon a methodological coupling of the traditional method and the use of software of the "flowsheeting" type. Its application to the steel industry enables the improvement of environmental efficiency and of the productivity of steel manufacturing processes as well as the development of recycling and recovery techniques.
Auteur(s)
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Ana-Maria IOSIF : Docteur, Ingénieur de recherche - ArcelorMittal R&D
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François HANROT : Docteur, Ingénieur de recherche - ArcelorMittal R&D
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Denis ABLITZER : Professeur à l'École des Mines de Nancy
INTRODUCTION
L'industrie sidérurgique est un important émetteur de gaz à effet de serre. La filière classique de production d'acier génère en effet aujourd'hui approximativement deux tonnes de dioxyde de carbone par tonne d'acier produite. Les contraintes économiques et les exigences environnementales croissantes conduisent la sidérurgie à envisager des politiques innovantes pour réduire ces rejets, pour développer des techniques de recyclage et de valorisation, pour adapter et optimiser les procédés d'élaboration de l'acier. Il apparaît maintenant évident que les méthodes actuelles de production d'acier devront être profondément remaniées et que de nouvelles technologies devront être étudiées et validées pour pouvoir, à moyen terme, être mises en œuvre à grande échelle.
L'évaluation environnementale des procédés sidérurgiques classiques, selon une approche globale de type « cycle de vie », permet d'améliorer significativement leur efficacité environnementale et leur productivité. Cette évaluation est recommandée avant la mise en place des programmes de recherche et surtout avant le développement des unités. L'analyse du cycle de vie (ACV) est reconnue comme l"approche la plus holistique d'évaluation environnementale des systèmes industriels. Malgré la normalisation internationale de cette méthodologie (ISO 14040 ) , il reste encore des cas pour lesquels les résultats d'une étude d'ACV engendrent des commentaires contradictoires remettant en question leur crédibilité. Il est généralement reconnu qu'assurer une bonne qualité des données de l'inventaire du cycle de vie est une des conditions à remplir afin de garantir la qualité des résultats de l'ACV.
Dans ce dossier, nous proposons une nouvelle démarche d'analyse de l'inventaire du cycle de vie en vue d'améliorer la qualité des données utilisées pour la réalisation de l'étude ACV. La démarche proposée s'appuie sur un couplage méthodologique entre la méthode classique d'ACV et un logiciel de génie des procédés de type « flowsheeting ». Par la suite, ce couplage est appliqué à la filière classique de l'acier.
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Cadre méthodologique de l'analyse de cycle de vie (ACV)5. Conclusion
En vue d'améliorer la qualité des données utilisées pour la réalisation de l'ICV de la filière classique de production d'acier, nous avons proposé et développé un couplage méthodologique entre l'ACV et le logiciel de génie des procédés Aspen Plus.
En utilisant ce logiciel, des modèles physico-chimiques simplifiés ont été ainsi développés pour chaque unité de la filière classique de production d'acier. La validation des résultats par des données industrielles a montré la robustesse du modèle et a permis d'accorder une bonne crédibilité à la stratégie de couplage méthodologique développée.
Il est important de préciser aussi qu'un tel modèle génère un gain de temps significatif pour la réalisation de l'inventaire par rapport à la méthode classique d'ACV. Le fait que les émissions soient calculées à partir d'équations physico-chimiques, même simplifiées, donne une forte crédibilité à l'inventaire réalisé. Une telle démarche correspond aux exigences des normes ISO 14040 et ISO 14044.
Par ailleurs, nous avons mis en évidence que l'utilisation de cette approche a deux avantages majeurs. Tout d'abord, elle permet de satisfaire le bouclage des bilans de matière et d'énergie du système, difficilement réalisable avec des valeurs provenant de mesures sur des installations industrielles et/ou provenant de la littérature. Le second avantage est qu'elle permet d'avoir accès aux données qui caractérisent des conditions particulières de fonctionnement du système et qui ne sont pas toujours disponibles.
Le « crédit de confiance » donné maintenant à cette démarche permet de travailler désormais sur de « nouvelles technologies » qui n'ont pas encore d'applications industrielles dans la sidérurgie. Les modèles développés sous Aspen sont alors des outils importants pour évaluer la charge environnementale de ces nouveaux systèmes.
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Conclusion
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - ISO 14041 - Environmental Management. Life Cycle Assessment. Principles and Framework. - Genève, International Organisation for Standard (2006).
-
(2) - SUH (Y.-J.) - Élaboration d'un guide pour l'amélioration et l'évaluation de la qualité d'inventaire de l'ACV. - Institut National des Sciences Appliquées, Lyon, 17-27 (2002).
-
(3) - ISO 14044 - Environmental Management. Life Cycle Assessment. Life cycle assessment. Requirements and Guidelines. - International Organisation for Standard (2006).
-
(4) - LABOUZE (E.), BLANC (I.), ROUSSEAUX (P.), GAVEGLIA (V.) - Évaluation de la qualité des données d'inventaires des ACV. - no 96-1002/A- 1003/1A. Villeurbanne, Association RECORD, 4 (1998).
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(5) - ROUSSEAUX (P.) - Analyse du Cycle de Vie (ACV). - Techniques de l'ingénieur [G 5 500] (2005).
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(6) - * - Aspen...
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