L’Analyse de Cycle de Vie

Bien comprendre les objectifs, méthodes et usages de l’analyse de cycle de vie.

L’ACV au cœur de l’évaluation environnementale

L’ACV est la méthode d’évaluation de référence pour quantifier les impacts environnementaux d’un service ou d’un produit tout au long de son cycle de vie. Elle est normalisée, multi-étape et multi-critère. Cette méthode s’appuie sur une communauté internationale d’instituts de recherche et technique. Elle repose sur l’usage de bases de données en perpétuelle amélioration.

Un modèle de société non durable.

Le 20^ème siècle est notamment caractérisé par une explosion démographique de l’espèce humaine et l’émergence d’un nouveau modèle économique en Europe occidentale et en Amérique du Nord, basé sur la production et la consommation. Il tend à se démocratiser à l’échelle mondiale. Ce modèle présente aujourd’hui de nombreuses limites structurelles et environnementales questionnant la durabilité de nombreuses sociétés humaines.

L’analyse environnementale de cycle de vie se concentre sur les trois problématiques suivantes :

1) L’accès aux ressources

Le productivisme qui émerge au début du 20^ème siècle est permis par l’extraction de grande quantités de ressources dans l’environnement. Des ressources non renouvelables comme le pétrole ou les aquifères profonds, des ressources minières, des ressources abiotiques renouvelables comme l’eau, le vent et des ressources biotiques comme le bois, le poisson…

Le pic de production de l’exploitation du pétrole conventionnel à sûrement été atteint ou dépassé (les sources ne s’accorde pas sur l’année précise). Cela signifie que le coût de l’extraction du pétrole ne fera qu’augmenter dans un avenir proche, il en de même pour presque l’ensemble des métaux, même les minerais communs comme le fer ou l’aluminium.

L’UNESCO publiait récemment un rapport montrant que l’accessibilité à l’eau douce par humain a été divisé par 3 en 100 ans. Selon l’IPBES (équivalent du GIEC pour la biodiversité), en 2015, 33 % des stocks de poissons marins ont été exploités à des niveaux non durables ; 60 % l’ont été au niveau maximum de pêche durable, et seulement 7 % à un niveau inférieur à celui estimé comme étant durable.

Afin de garantir la durabilité de nos sociétés il est nécessaire de cesser toute exploitation non durable, demandant des modifications structurelles si complexes qu’elles ne peuvent se faire en une génération. Il est donc nécessaire de préserver le plus possible les ressources pour les générations futures.

Source : jancovici.com avec les données de : Transport energy futures: long-term oil supply trends and projections », Australian Government, Department of Infrastructure, Transport, Regional Development and Local Government, Bureau of Infrastructure, Transport and Regional Economics (BITRE), Canberra (Australie), 2009

2) La dégradation de l’environnement

Les conditions d’habitabilité de la terre pour l’humain (et les espèces sauvages qui nous sont contemporaines) sont garanties par un ensemble de cycles et de système biogéochimiques comme le cycle de l’eau, du carbone, de l’azote, le climat, etc.

Ces systèmes peuvent évoluer en fonction de modifications environnementales ou perturbations : c’est par exemple le cas du réchauffement et dérèglement climatique qui s’accentue avec l’accumulation de gaz à effet de serre dans l’atmosphère. Cependant le degré de dérégulation des systèmes n’est pas proportionnel aux perturbations, ce n’est pas linéaire : il existe des points de bascule et d’emballement qui rendent aveugle tout modèle de prédiction.

Le concept de limites planétaires, alors au nombre de neuf, est défini en 2009 par une équipe internationale de 26 chercheurs, menés par Johan Rockström et Will Steffen. Les limites planétaires définissent le point de bascule et le degré d’incertitude des modèles une fois celui-ci dépassé. En 2009, les limites planétaires de la dégradation de la biosphère, du cycle de l’azote et du changement climatique étaient dépassées.

La mise à jour en 2023 (meilleure estimation et évolution) montre un état alarmant de dérégulations fortes des cycles de l’azote et du phosphore, de l’usage des terres, de l’eau douce, de la biodiversité, du changement climatique et effet des pollutions chimiques… Ainsi, alors que beaucoup d’efforts politiques et sociétaux se concentrent sur l’urgence du ralentissement du changement climatique, on constate une plus ample diversité de problèmes environnementaux. Une approche multicritère de la préservation de l’environnement est donc nécessaire.

Source : The 2023 update to the Planetary boundaries. Licensed under CC BY-NC-ND 3.0. Credit: « Azote for Stockholm Resilience Centre, based on analysis in Richardson et al 2023 ». Richardson et al. 2023. Earth beyond six of nine planetary boundaries. Science Advances Vol 9, Issue 37 DOI: 10.1126/sciadv.adh2458

3) Santé humaine

Les altérations de la qualité de l’air et de l’eau ont des impacts aussi sur la santé humaine et sur l’espérance de vie. Santé Publique France considère par exemple que chaque année, en France, près de 40 000 décès seraient attribuables à une exposition aux particules fines ou que plus de 5000 décès furent liés à la chaleur pendant l’été 2023.

D’autres menaces moins directes mais tout aussi inquiétante sont engendrées par la perturbation des écosystèmes comme les risques pandémiques pouvant toucher les populations humaines comme les animaux domestiques. Afin de préserver une bonne qualité de vie et une espérance élevée, il est nécessaire de préserver la qualité de l’environnement dans lequel évolue les sociétés.

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Tous ces éléments, pourtant non exhaustifs, indiquent que notre modèle occidental contemporain n’est pas durable : afin de garantir un développement souhaitable pour les sociétés humaines, il est impératif de revoir nos modes d’organisation, de production, de consommation et de partage des ressources. C’est la « transition écologique ».

L’angle d’attaque de l’ACV

Le gigantesque chantier de la transition écologique nécessite une grande diversité d’approches, de compétences et d’initiatives. L’ACV s’inscrit dans cette transition en proposant une méthode pour quantifier les impacts environnementaux et caractériser les fonctions des produits ou services pour décider en toute connaissance de cause.

Cette approche s’adresse ainsi aux acteurs qui ont le pouvoir de décider : entrepreneurs, constructeurs, collectivités, certains consommateurs, etc. Par exemple l’ACV donnera la différence d’impact environnementale entre un trajet en train et un trajet en voiture, entre une maison en brique et une maison en bois, entre un yaourt au fraises et une crème au chocolat…

Il existe deux grandes familles de méthode d’évaluation environnementale quantitative.

• Les approches sur site qui évaluent par un ensemble de mesures la qualité d’un écosystème puis formulent des hypothèses sur les causes de son état ou de son évolution.
• Et les approches par modélisation qui estiment ou mesure des émissions et consommations d’un système donné et formulent des hypothèses sur les conséquences environnementales de ces émissions et consommations.

Ces deux approchent ne répondent pas aux mêmes besoins et aux même questions : elles sont complémentaires. L’Analyse de Cycle de vie est une approche par modélisation.

Les trois piliers de l’ACV

On cherche à évaluer un bien, un service, un territoire.

La méthode de référence pour quantifier les impacts de biens ou de services

Les premières méthodes d’évaluation des impacts environnementaux, telles que nous les connaissons toujours aujourd’hui sous la forme de l’ACV, remontent à 1992, soit environ vingt ans après les prémisses de la méthodologie dans les années 70.

L’ACV est construite et consolidée par un consortium international de chercheurs, universités et instituts techniques, c’est un champ d’étude particulièrement actif. L’analyse du cycle de vie (ACV) est aujourd’hui une méthode d’évaluation normalisée (ISO 14040 et 14044) et reconnue par de nombreuses institutions comme la méthode de référence pour quantifier les impacts environnementaux des biens et services. A titre d’exemple, elle constitue le socle de base de la méthode PEF (Product Environmental Footprint) utilisée pour l’affichage environnemental des produits de grande consommations ou bien dans de la Réglementation Environnementale 2020 (RE2020) qui vise à réduire l’impact environnemental des bâtiments neufs.

Les grandes lignes de la modélisation ACV

L’objectif de la modélisation ACV est d’établir un lien de causalité entre la consommation d’un bien ou service et des dommages sur l’environnement. Le modèle est constitué de deux briques conceptuelles :

• La technosphère qui représente les activités humaines nécessaires à l’élaboration, l’usage et la fin de vie d’un bien ou service
• L’écosphère qui représente l’environnement constitué de trois domaines de protections : la nature (pour sa valeur intrinsèque), les ressources (pour leur valeur instrumentale) et la santé humaine.

Les interactions entre ces deux briques sont caractérisées par une liste de flux élémentaires qui font la synthèse des échanges de matières et substances entre les deux briques

Technosphère

La modélisation des activités humaines dans la technosphère cherche à être la plus exhaustive possible, les opérateurs ACV cherchent à décrire l’ensemble des étapes, processus et flux techniques du cycle de vie d’un produit : l’extraction des ressources, les étapes de transformation, de stockage, de distribution et commercialisation, d’usage, de fin de vie avec du recyclage, de la valorisation thermique ou de l’enfouissement. A chaque étape du cycle de vie, des flux élémentaires sont calculés. Dans le jargon ACV c’est l’étape « d’inventaire de cycle de vie » (ICV).

Pour faire ce travail les opérateurs ACV disposent de logiciels dédiés et de base de données construites et éprouvées par une communauté internationale de chercheurs et d’instituts techniques. La qualité des données est variable en fonction des produits et des matériaux. ACTALIA-environnement a par exemple participé à l’enrichissement de la base de données AGRIBALYSE des produits alimentaires français via les projets PackAGB et Incyvie.

Ecosphère

Du côté de l’écosphère, l’ACV cherche à décrire les mécanismes environnementaux et à modéliser les voies d’impacts engendrées par les flux élémentaires avec la technosphère. L’ACV distingue trois sous compartiments de l’écosphère : l’air, l’eau et le sol et décrit les effets de changement de compositions physico-chimique dans ces comportements vers 16 indicateurs nommés catégories d’impacts qui traduisent in fine les altérations sur la nature, la santé humaine et les ressources. Les praticiens de l’ACV disposent de méthodes clefs en main développées par des consortiums de chercheurs pour faire le lien entre les flux élémentaires et les impacts environnementaux.

Résultats, analyse et usages d’une ACV

La première chose qui est importante à rappeler, c’est que l’ACV est une évaluation environnementale relative : c’est-à-dire qu’elle permet surtout de faire des comparaisons. Elle pourra dire si A est meilleur que B, par contre, elle ne dit pas si A ou B sont « bien ou mal ».

L’ACV rend compte de l’efficacité environnementale. Cette efficacité environnementale est le rapport entre le service rendu (ex la production d’aliments) et les impacts environnementaux.

Elle ne dit pas si l’activité en question est tolérable pour l’environnement, si cela nous place dans la zone sûre du point de vue des limites planétaires. Cependant, des travaux sont en cours pour proposer une méthodologie capable de faire cela, affaire à suivre… L’analyse de cycle de vie est multicritère et multi-étape, c’est-à-dire qu’elle produit des résultats denses et parfois un peu difficiles à digérer. C’est pour cela qu’un résultat ACV a souvent besoin d’être accompagné : d’abord pour garantir la bonne compréhension des graphiques mais aussi pour pouvoir creuser dans les jeux de données sous-jacents pour contextualiser une valeur qui semble aberrante ou contre-intuitive.

Catégories d’impacts

Les catégories d’impacts traitées par la méthode de caractérisation « Environnemental footprint » sont les suivantes :

• L’Acidification
• Le changement climatique
• L’Ecotoxicité en eau douce
• Les particules fines
• L’Eutrophisation marine
• L’Eutrophisation eau douce
• L’Eutrophisation terrestre
• La toxicité humaine de type cancer
• La toxicité humaine autre que cancer
• Les radiations ionisantes
• L’attente à la couche d’ozone
• Formation photochimique d’ozone
• L’usage des énergies fossiles
• L’usage des métaux et minéraux
• L’usage de l’eau
• L’usage des sols

Dans certaines situations, les impacts sont agrégés en un score ou un plus faible nombre d’indicateurs. C’est par exemple le cas du Score Unique du PEF (Product Environnemental Footprint). Lorsqu’on agrège différents types d’impacts, on perd la notion d’unité physique et on se retrouve avec des scores en points : ce passage nécessite des pondérations arbitraires entre les différentes catégories d’impact. Le PEF applique deux grilles de pondération : la première cherche à traduire la robustesse scientifique de l’indicateur (degré de consensus sur la qualité de la modélisation des voies d’impacts) et la seconde grille de pondération rend compte du degré d’urgence ou d’importance de l’impact : c’est une construction socio-politique de « ce qui est grave ».

Les limites de la modélisation ACV

L’ACV n’intègre pas les avancées scientifiques récentes

Si l’ACV présente parfois un décalage avec les dernières publications et données scientifiques disponibles sur certains sujets (ex : pollution aux microplastiques et pesticides), c’est aussi un gage de sa robustesse. En effet, l’intégration de nouvelles données ou catégories d’impact dans les outils ACV nécessite non seulement un consensus scientifique suffisamment solide mais aussi un consensus sur la manière de modéliser les voies d’impacts dans les modèles ACV.

Certains enjeux ne sont pas traités par l’ACV

Certains enjeux de société sont considérés aujourd’hui comme hors champ de l’analyse environnementale : par exemple le bien-être des animaux d’élevage qui relève d’une dimension morale, les conditions sociales/éthiques de production (comme le revenu des travailleurs), l’impact sur la santé des agriculteurs et des consommateurs, la qualité nutritionnelle des aliments par exemple.

ACV et biodiversité

La lutte contre l’effondrement de la biodiversité est sans nul doute l’enjeu environnemental le plus important de notre siècle, devant le changement climatique (voir Projet BiodiverSiteL). Cependant la biodiversité est un objet complexe qui s’appréhende mal avec des modèles mathématiques.

Le mécanismes d’effondrement de la biodiversité diffèrent en fonction des l’échelle géographique, des écosystèmes étudiés, du niveau où l’on regarde la biodiversité (génétique, spécifique, écosystémique, fonctionnelle…), des groupes taxonomiques (végétaux, animaux, bactéries, champignons…) et des dynamiques de populations spécifiques (gros animaux et petits animaux par exemple). Pour toute ces raisons il est très difficile d’intégrer l’enjeu de la biodiversité à un modèle comme l’ACV.

Cependant on connait les grandes causes du déclin de la biodiversité : la première, par degré de dommage, est l’artificialisation des sols et la dégradation des habitats. Les autres causes sont les pollutions, le changement climatique, l’exploitation des ressources biotiques et les dérégulations entrainées par les espèces invasives (ces quatre autres causes ne peuvent être hiérarchisées entre elles de façon absolue).

Plus on moins directement, l’ACV rend compte des impacts des activités sur la plupart des causes de perte de biodiversité.

En France, le GIS REVALIM (Groupement d’Intérêt scientifique sur l’évaluation environnementale des produits agricoles et alimentaires) travaille principalement sur l’amélioration de la modélisation entre usage des sols et biodiversité.

Ecotoxicité

Concernant les pollutions, elles sont prises en compte au travers des indicateurs ecotoxicité, toxicité humaine, eutrophisation et acidification. Elles méritent cependant une attention particulière en lien avec l’importance forte de ce facteur d’effondrement de la biodiversité en Europe (Harfoot et al, 2021 ; Tang et al, 2021).

A titre d’exemple, la modélisation de l’écotoxicité des substances n’est abordée que par la mesure de la toxicité directe (taux de mortalité en fonction de la concentration de la substance dans le milieu). La confusion sexuelle, l’altération de la reproduction, les troubles de développement embryonnaire et juvénile, les troubles neurologiques, la toxicité chronique et les effets cocktails jouent un rôle majeur dans la disparition de la biodiversité mais ne sont pas pris en compte dans les modélisation d’impacts (Sigmund et al, 2023 ; Bonmatin et al, 2015).

Le sujet est complexe en raison du rythme de mise sur le marché de nouvelles molécules, et de connaissances partielles sur l’impact de la dégradation des substances. Avec l’exemple de la biodiversité, il est important de garder en tête que l’ACV n’est pas l’Alpha et l’Oméga de l’évaluation environnementale. Cette méthode est pertinente et indispensable dans une grande quantité de situations mais ne peut se passer d’études et d’approches complémentaires, notamment à l’échelle des paysages.

Pour conclure

• L’ACV est une approche globale, pluridisciplinaire, internationale et systématique. Elle permet de couvrir une grande diversité d’activités de différentes natures.
• La méthodologie ACV est transparente, quantifiée, justifiée, structurée et standardisée.
• L’ACV est opérationnelle, construite par des acteurs scientifiques, mise en œuvre par des acteurs économiques, reconnue et institutionnalisée.
• Les résultats sont riches et complexes. Ils nécessitent une certaine expertise pour être analysés.
• Elle est adaptée à la décision par comparaison, indispensable à l’éco-conception.
• Elle présente aussi des limites : comme un décalage avec les publications scientifiques récentes, certains systèmes complexes sont difficilement modélisables (ex : biodiversité). Le cadre méthodologique européen assure transparence et homogénéité mais présente aussi une certaine inertie.