L`outil Eco-conception - PlusComposites Training Website

Eco-conception
Methode, outils et valeur ajoutée
+Composites
Mélanie Guiton
Centre de Recherche Public Henri Tudor (CRPHT)
Agenda
• Le CRP Henri Tudor et le CRTE
• Le concept de l’éco-conception et le contexte d’application
• Mise en place de l’éco-conception en entreprise
• Exemple d’application
• Les outils et supports
• Conclusions
4/3/2012
Projet +Composites – L’éco-conception
2
Le CRP Henri Tudor et le CRTE
4/3/2012
Projet +Composites – L’éco-conception
3
CRP Henri Tudor - Scientific and
Technological Domains:
Materials technologies
Environmental technologies
Information and communication technologies
Business organisation and management
Health care technologies
Activities and Services:
Key Economic Sectors:
•
•
•
•
•
•
•
•
Applied and experimental research
Doctoral research and academic collaboration
Development of tools, methods, labels,
certifications and standards
Knowledge and competence transfer
Technological watch
Incubation of high-tech companies
Training and high-level qualification
4/3/2012
•
•
•
Industrial Production and
Manufacturing
Construction and Building
Transport and Logistics
Service Industry
•
•
•
•
Projet +Composites – L’éco-conception
IT, Multimedia and Communication
Finance and Banking
Healthcare, Medical and Social
Governmental and Public
Organisations
4
Resource Centre for Environmental
Technologies (CRTE)
Key Partnerships:
•
•
•
Ministry of Sustainable Development and Infrastructures, Ministry of
Economy and Foreign Trade, Ministry of Interior and for the Greater
Region, Environmental Agency, Water Agency, Water syndicates
Goodyear, ArcelorMittal, Tarkett
Universities of Luxembourg, Trier, Darmstadt, INSA Toulouse
Current Staff: 52
Post Docs: 2
Running projects: ~25
Reviewed scientific publications: 15
(7 Thomson Reuters/Scopus)
Internal PhD theses: 5
4/3/2012
Projet +Composites – L’éco-conception
5
Resource Centre for Environmental
Technologies (CRTE)
Objectives
CRTE fosters eco-innovation and supports the implementation of
ecotechnologies by adopting an integrated and pro-active approach
•
•
Applied Research & Innovation: Technology Transfer; European Research
Programmes (e.g. LIFE+, EFRD, EU Framework Programme)
Consulting services: Industry & SMEs; Public administrations
Key Competences & RDI topics:
•
Multi-criteria assessment and environmental management
• Analysis and management of material and energy flows
• Life cycle assessment of products, processes and services, eco-design
• Assessment and management of environmental risks
•
Clean technologies and process engineering
• Instrumentation, control and automation
• Process optimization through modeling and simulation
•
Environmental modelling
• Integrated modelling and meta-modeling
• Analysis and management of spatial data
4/3/2012
Projet +Composites – L’éco-conception
6
CRTE missions (1/2)
Consulting on environmental protection and
integrated pollution prevention (IPP)
• Policy implementation (IPPC, REACH, Water FrameW Directive)
• Training on environmental legislation, technologies and concepts
• Cleaner production guidelines addressing environmental problems for
industry branches
• Scientific and technical studies
Set-up of collaborative R&D projects on ecoinnovation and
ecotechnologies, at national and European level
• Luxembourg’s Ecotechnology Action Plan
• Member States Mirror Group of the European
Photovoltaic and Water Supply and Sanitation Technology Platforms
• European programs (LIFE+, Structural Funds EFRD, FP,..)
• Cluster CREER (www.creer-ecodesign.eu)
4/3/2012
Projet +Composites – L’éco-conception
7
CRTE missions (2/2)
Set-up of a competence network
• National: contribution to working groups (e.g. Ecotechnology action plan)
• International: teaching at universities and companies; contribution to
working groups (e.g. CREER)
Information, awareness-raising and training
• Professional training
• Chamber of Commerce (atmospheric pollution) & Chamber of Crafts
• Cycle de formation “Construction and Energies (CRP Henri Tudor & OAI)
• Organisation of Seminars (e.g. Ecodesign, ECAP *); Oekofoire;
MyClimateLux
* Programme européen d’aide au respect de l’environnement
8
Le concept de l’éco-conception et le
contexte d’application
Source: Ademe
4/3/2012
Projet +Composites – L’éco-conception
9
Ecodesign: more than « less is better »…
ISO/TR 14062: “The goal of integrating environmental aspects into
product design and development is the reduction of adverse
environmental impacts of products throughout their entire life
cycles”
Technical
feasibility
Client needs and
expectations
ECOCONCEPTION
Environmental
impacts
4/3/2012
Costs
Projet +Composites – L’éco-conception
10
Le cycle de la conception
Facilité d’intégration
Développement produit
Intégration des critères environnementaux
PRELIMINARY DESIGN
4/3/2012
Solution Prototype
FULL DESIGN
Projet +Composites – L’éco-conception
evaluation
Ideas Concepts
synthesis
analysis
Temps
Test
11
Intégration de l’éco-conception
5 grandes étapes
Next Steps
Diagnostique
Environmental
Plan
Eco-design
Solutions
Techniques
PRELIMINARY DESIGN
Retour sur
Investissement
Implementation
FULL DESIGN
Les clés du succès



4/3/2012
Investissement à long terme – HR, Temps, Capitaux
Approche intégrée
Accompagnement – Implémentation, Communication
Projet +Composites – L’éco-conception
12
Le contexte politique et ses directives (1/2)
Europe
•
Politique Intégrée des Produits (PIP) – 2003: Promotion des produits écoconçus axée sur les trois étapes du processus de décision conditionnant l'impact
environnemental du cycle de vie des produits:
 l'application du principe du pollueur-payeur dans la fixation des prix des produits
 la conception écologique des produits
 le choix éclairé des consommateurs
•
Le plan d’action en faveur des écotechnologies (ETAP) adopté par la
Commission en 2004: vise à faire de l’éco-innovation une réalité quotidienne
dans toute l’Europe.
« Eco-innovation désigne toute forme d’innovation contribuant ou visant à réaliser des progrès
importants et démontrables pour l’objectif d’un développement durable respectueux de l’environnement
grâce à une réduction des incidences sur l’environnement, à une meilleure résilience aux pressions
environnementales ou à une utilisation plus efficace et plus responsable des ressources naturelles. »
•
•
Directive 2000/53/CE du Parlement européen et du Conseil du 18
septembre 2000 relative aux véhicules hors d'usage.
Directive 2009/125/EC du Parlement européen et du Conseil
du 21 Octobre 2009 relative aux “Energy using Products”
4/3/2012
Projet +Composites – L’éco-conception
13
Le contexte politique et ses directives (2/2)
France
•
Le Grenelle (2009) fixe les grandes orientations de la France en matière de
transport, d'énergie et d'habitat afin de préserver l'environnement et le climat.
Priorités:
Lutte contre le changement climatique (liés aux objectifs 20/20/20 européens)
Facteur 4: division par quatre des émissions françaises de gaz à effet de serre entre 1990
et 2050.
Exemple de mesures:
 Bâtiment et Energie - maîtrise de l’énergie, développement des énergies renouvelables et lutte
contre le changement climatique
 Transports: priorité accordée aux modes alternatifs à la route et à l’aérien.
 Stopper la perte de biodiversité.
 Déchets - Responsabilité Elargie du Producteur
•
Norme NF E 01-005: Eco-conception des produits mécaniques – Aout 2010.
•
•
•
4/3/2012
Propose aux PME de la mécanique une méthodologie d’éco-conception adaptée
Identification des pistes d’amélioration prioritaires du point de vue environnemental
Déclinaison de la norme ISO/TR 14062 "Intégration des aspects environnementaux dans la
conception et le développement de produit", (équivalenet de la NF EN 62340 pour les produits
électriques et électroniques).
Projet +Composites – L’éco-conception
14
Mise en place de l’éco-conception en
entreprise
Source: Ademe
4/3/2012
Projet +Composites – L’éco-conception
15
La méthodologie
problem
analysis
synthesis
simulation
evaluation
qualitative
CHECK-LIST
Simplified LCA
Screening
assessment
quantitative
resources
4/3/2012
Projet +Composites – L’éco-conception
LCA
emissions
16
La méthodologie - Criteria
- Extend/add new functionalities
- Mobile phone & mp3
- Lower material and energy
intensity of use
- For the same functionality
- Lower potential human health
damages
- Avoid use of phtalates
- Foster recyclability
- Improved dismantlement
- Lower resource depletion
- Increased use of renewables
Source: FUSSLER, 1996.
4/3/2012
Projet +Composites – L’éco-conception
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Example: ecodesign of photocopier
RICOH
Source: Ademe
4/3/2012
Projet +Composites – L’éco-conception
18
Analyse de Cycle de Vie (ACV)
ISO 14040-44: life cycle thinking and multicriteria assessment
LIFE CYCLE OF A PRODUCT
INPUTS
Resources
(minerals,
fossil fuels,
…)
PRODUCT
Raw materials
OUTPUTS
Production
Product and
co-products
T
T
T
T
Packaging and delivery
Use & maintenance
Reuse – Recycling –
Final treatment
(energy recovery,
landfilling)
Pollutant
emissions
- air
- water
- soils
Others (ex.
radiations)
ENVIRONMENTAL
IMPACTS
Greenhouse effect
Acidification
Photochemical
smog
Land use
Resource
Depletion
…
Source: adapted from ISO 14062
4/3/2012
Projet +Composites – L’éco-conception
19
Analyse de Cycle de Vie (ACV)
Eviter les transferts d’impacts

Approche multi-étapes
ENVIRONMENTAL
IMPACT
ECODESIGNED PRODUCT
Production
Raw materials
Distribution
PIP (2003): « En vue d'étendre la conception écologique des
produits, il faut produire et publier des informations sur l'impact
environnemental des produits tout au long de leur cycle de vie. Les
inventaires de cycles de vie (ICV) et les analyses de cycles de vie
(ACV) constituent des bons instruments. »
4/3/2012
End of life
Approche multi-critères
ECODESIGNED PRODUCT
ENVIRONMENTAL
IMPACT

Use
Eutrophication
Climate change
Toxicity
Projet +Composites – L’éco-conception
Ecotoxicity
Land use
20
Les besoins et changements organisationnels
dans l’entreprise
 Questions méthodologiques:
 Pensée Cycle de Vie
 Environnement comme critère de conception
 Considération d’un critère additionnel dans la prise de décision.
 Challenges induits
 Coopération et coordination de personnes de différents services/unités, ayant un
bagage différent.
 Phase importante de collecte de données
 Amélioration du flux interne d’information
 « Learning by doing »: Accompagnement pas à pas, les entreprises
apprennent en pratiquant
 Time consuming
 Limites pour les petites et moyennes entreprises
4/3/2012
Projet +Composites – L’éco-conception
21
Exemple d’application
Composite PolyPropylene (PP) pour un composant
automobile
Source: Ademe
4/3/2012
Projet +Composites – L’éco-conception
22
Contexte de l’étude1
• Unité fonctionnelle: 1m2 de surface recouverte par un
composite PP dans une voiture.
 Fonction esthétique du composite
• Comparaison des performances environnementales d’un
composite PP répondant à la même fonction:
•
•
Scénario 1: utilisation du talc – ressource minérale, non renouvelable.
Scénario 2: utilisation de fibres de bagasse – ressource naturelle, co-produit
de la canne à sucre.
• But de la comparaison des deux scénarios:
1. Identifier les paramètres environnementaux clés sur l’ensemble du cycle de vie
du composite considéré pour l’unité fonctionnelle.
2. Déterminer si la substitution du talc par la bagasse comme charge dans le
composite PP est avantageuse d’un point de vue environnemental; dans le
contexte de l’unité fonctionnelle.
1 Environmental
benefits of substituing talc by sugarcane bagasse fibers as reinforcement in polypropylene
composites: Ecodesign and LCA as strategy for automotive components.
Luz S., et al. University of Brasilia at Gama, Brazil. Resources, Conservation and recycling, 2010.
4/3/2012
Projet +Composites – L’éco-conception
23
Les étapes et procédés considérés1
Sugar cane bagasse production
Sugarcane
Cultivation
Sugar cane bagasse composite
manufacturing
T
T
Extrusion
Harvesting
Injection molding
Grinding
End of life
Incineration
Polypropylène production
Use
T
Recycling
Landfill
Talc production
T
Talc composite manufacturing
Extrusion
Injection molding
T
1 Environmental
benefits of substituing talc by sugarcane bagasse fibers as reinforcement in polypropylene
composites: Ecodesign and LCA as strategy for automotive components.
Luz S., et al. University of Brasilia at Gama, Brazil. Resources, Conservation and recycling, 2010.
4/3/2012
Projet +Composites – L’éco-conception
24
Les résultats1
•
La
consommation
d’énergie– -talc
Production PP composite - bagasse
Variations
PP composite
Le poids / unité
fonctionnelle
Type de ressource
25
kg / m2
-20%
Sugarcane
bagasse -PP
Minérale – non renouvelable
Composite
Critères techniques
Dégradation rapide des moules à
injection (abbrasion)
Impacts sur la santé
des ouvriers
Émissions de particulesComposite
lors de la
production
Talc-PP
La fonction
(MJ)
20 kg / m2
Production du PP
 Transport des matériaux
Température du process réduite Temps de cycle
 Process de fabrication
réduit
Co-produit - Renouvelable
Meilleure isolation thermique et accoustique
•
Les impacts sur l’environnement - Cycle de Vie
5 catégories d’impacts dont Utilisation des ressources abiotiques et Réchauffement
climatique (GWP)
 Phases de Production et Utilisation: le composite PP-bagasse présente de
meilleures performances
 Poids des matériaux
 Origine des matériaux
•
Recycler le matériau en fin de vie est avantageux pour le bilan environnmental.
1 Environmental
benefits of substituing talc by sugarcane bagasse fibers as reinforcement in polypropylene
composites: Ecodesign and LCA as strategy for automotive components.
Luz S., et al. University of Brasilia at Gama, Brazil. Resources, Conservation and recycling, 2010.
4/3/2012
Projet +Composites – L’éco-conception
25
Les compléments nécessaires
• Unité fonctionnelle: Tenir compte de performances mécaniques
égales pour le composite PP-bagasse et PP-talc; en plus des
performances esthétiques.
• Composite Bagasse-PP:
 Considérer les impacts sur les éco-systèmes via l’occupation
des sols.
 Approfondir la prise en compte des impacts liés à la phase de
production de la canne à sucre, et donc de la bagasse.
4/3/2012
Presentation Tudor
26
Les outils et supports
Ecodesign: added value
Source: Ademe
4/3/2012
Projet +Composites – L’éco-conception
27
Les outils et supports existants
Avantages
Inconvénients
Outil ACV classique
(Simapro, Gabi, …)
• Possibilité de réaliser une ACV
complète ou simplifiée.
• Approche scientifique.
• Communication extérieure
pertinente et justifiée.
• Nécessite des
compétences en évaluation
environnementale
Outils support à l’écoconception
• Approche simplifiée – Autonomie
et rapidité.
• Outil généraliste ou dédié à un
secteur.
• Utilisation interne des
résultats - Communication
extérieur limitée
Check-lists (The Natural
step, …)
• Rapide à mettre en œuvre.
• Permet d’identifier des tendances.
• Approche qualitative –
« Guide interne ».
Support des organisations compétentes
• Actions collectives au niveau national / régional
• Collaboration avec les centres de ressources compétents
 Accompagnement adapté au contexte de l’entreprise
 Développement d’outils sur mesure
4/3/2012
Presentation Tudor
28
Projet Eco-Conception « Passez à l’acte! »



Action Pilote au Luxembourg Durée 2010 – 2012.
Partenariat entre le CRP Henri Tudor/CRTE et Luxinnovation GIE.
Projet co-financé par le Fonds Européen pour le Developpement Régional
(ERDF).
Objectifs:
 Accompagner les entreprises Luxembourgeoises dans leur initiative Identification des performances environmentales du système et définition
d’un plan d’action d’eco-conception.

Developper un outil de support à la réalisation des premières étapes de
l’éco-conception.


4/3/2012
Pré-diagnostique environnemental basé sur les principes de l’ACV, et recommandations en
vue d’une approche intégrée.
Objectif: Diffusion de l’outil à l’automne 2012 - encourager l’intégration de l’éco-conception
par les industries et assurer un transfert de connaissances.
Projet +Composites – L’éco-conception
29
L’outil Eco-conception « Passez à l’acte! » (1/3)
Objectifs
• Guider les entreprises dans la réalisation d’un pré-diagnostique
environnemental simplifié, basé sur les principes de l’ACV.
• Permettre l’identification des performances environnementales d’un
produit, en respectant (ou en améliorant) sa fonctionnalité.
Outil web
Guidance pas à pas
Utilisation adaptée au
profil de l’utilisateur
4/3/2012
Projet +Composites – L’éco-conception
30
L’outil Eco-conception « Passez à l’acte! » (2/3)
Pour chaque étape du cycle de vie
 Choix des matériaux et énergie
 Quantités consommées
4/3/2012
Projet +Composites – L’éco-conception
31
L’outil Eco-conception « Passez à l’acte! » (3/3)
Les résultats
• Utilisateur avec des connaissances basiques
• Utilisateur avec des connaissances intermédiaires
• Utilisateur avec des compétences professionnelles en évaluation
environnementales
4/3/2012
Projet +Composites – L’éco-conception
32
Projet «Fabrication Rapide & Eco Design » (FRED)
Projet Interreg IV A Grande Région – en cours de validation par
l’autorité Interreg.
Période: Printemps 2012 – Fin 2014
Objectifs:
Developpement et intégration de la méthodologie de l’éco-conception
methodology dans le domaine des sciences et ingénierie de la mécanique,
et la métallurgie:
1. Modules de formations (formation diplomante, formation continue, formateurs);
2. “boîte à outils” méthodologique pour l’éco-conception couplée au prototypage rapide.
3. Application et transfert (PME, bureaux d’étude et de conseil)
4. Dissemination et développement d’un réseau.
Les partenaires du projet:
INNO8 (FR ThinkTank) - INNOVATECH (BE) - ARTS Arts & Métiers (FR) CIRTES (FR) - SIRRIS (BE) – InSIC (FR- University) - TEC3I (FR ) UNIVERSITE de LIEGE (BE) – TECHNIFUTUR (BE) - HEBP (BE) – CRP
Henri Tudor (LU)
4/3/2012
Projet +Composites – L’éco-conception
33
Conclusions
4/3/2012
Projet +Composites – L’éco-conception
34
La valeur ajoutée
Valeur ajoutée multiple de l’éco-conception
 Informations environnementales détaillées sources d’innovation
 Image de l’entreprise
 Amélioration des relations fournisseurs/clients
 Différenciation sur le marché / Conquête de nouveaux marchés
ADEME survey including 30 firms in France and Canada:
 Ecodesign allows anticipating market needs and/or create new
markets
 Ecodesign = short ROI time
- Lower (or stable) R&D investment costs
- For 11 firms over 30, net benefit increase as compared to
conventional products
4/3/2012
Projet +Composites – L’éco-conception
35
Exploitation des résultats - Communication
Type 1 : Ecolabels
• Promoted by public institutions
• Statement of the environmental performance
of a product (for given functionality) based on
fulfillment of requirements
• Third party certification
Type 2: Self-declarations
• Environmental communication under the
sole responsibility of private company
2,5E-05
2,0E-05
Points
Type 3: Environmental Product Declarations
(EPD)
• Results from LCA
PP
1,5E-05
PLA
PET
1,0E-05
ML
5,0E-06
0,0E+00
Human
health
4/3/2012
Projet +Composites – L’éco-conception
Ecosystem
Quality
Resources
36
Communication environnementale
Eco-labels Type I
Self-declarations
Type II
EPD Type III
Business-to- consumer
TARGET
Business-to-business
Green procurement
Very good
Good
Not that good
Adapted from Rubik and Frankl (2005)
4/3/2012
Projet +Composites – L’éco-conception
37
Merci pour votre attention!
www.tudor.lu
www.crte.lu
[email protected]