eco-conception et application a la plasturgie
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ECOLE DES MINES DE DOUAI BARTOLI Rudy MARTINEZ Fabien ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE ECO-CONCEPTION ET APPLICATION A LA PLASTURGIE (ECO-DESIGN AND APPLICATION IN THE PLASTICS PROCESSING INDUSTRY) Promotion 2010 Année Scolaire 2009-2010 2 3 Table des matières RESUME ................................................................................................................................................ 5 ABSTRACT............................................................................................................................................ 7 INTRODUCTION .................................................................................................................................. 9 I/ Généralités ....................................................................................................................................... 11 1.1/ Définition .................................................................................................................................. 11 1.2/ Contexte et enjeux .................................................................................................................. 12 II/ Etat des lieux documentaire ......................................................................................................... 15 2.1/ Documentation ........................................................................................................................ 15 2.1.1/ Introduction ....................................................................................................................... 15 2.1.2/ Documents normatifs génériques ................................................................................. 16 2.1.3/ Documents normatifs sectoriels .................................................................................... 17 2.2/ Outils ......................................................................................................................................... 18 2.2.1/ Outils basés sur une analyse quantitative ................................................................... 18 2.2.2/ Outils basés sur une analyse qualitative...................................................................... 19 2.2.3/ Autres outils ...................................................................................................................... 20 III/ Méthodologie ................................................................................................................................. 21 3.1/ Pourquoi se lancer dans une démarche d’éco-conception ? ........................................... 21 3.2/ Comment mettre en place une démarche d’éco-conception ? ........................................ 21 IV/ Application aux matériaux polymères ........................................................................................ 25 4.1/ Problématiques spécifiques à la plasturgie : ...................................................................... 25 4.2/ Réglementation spécifique .................................................................................................... 26 4.2.1/ ISO 17422 : « Matières plastiques – aspects liés à l’environnement – Lignes directrices générales pour leur prise en compte dans les normes » : ................................ 26 4.2.2/ REACH: ............................................................................................................................. 27 4.3/ Les outils utilisables ou spécifiques développés................................................................ 27 4.3.1/ EDIT LIFE : ....................................................................................................................... 27 4.3.2/ ECODIS : .......................................................................................................................... 28 4.3.3/ Autres outils utilisables ................................................................................................... 30 4.4/Exemple d’Analyse du Cycle de la Vie (ACV) : ................................................................... 30 4.5/ Applications.............................................................................................................................. 33 4.5.1/ Les matériaux ................................................................................................................... 33 4.5.2/ L’allègement des pièces ................................................................................................. 37 4 4.5.3/ Optimisation des moyens de production ...................................................................... 39 CONCLUSION .................................................................................................................................... 41 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ........................................................................................... 43 Annexe 1 .............................................................................................................................................. 45 Annexe 2 .............................................................................................................................................. 49 5 RESUME Actuellement, l’environnement est un sujet très à la mode. De nombreuses personnes essayent de sensibiliser la population pour que chacun change ses habitudes et participe ainsi à la protection de l’environnement. Malgré le fait que rien n’oblige les entreprises à se lancer dans une démarche d’écoconception, certaines n’hésitent pas à franchir le pas. Elles y trouvent de nombreux avantages car cette démarche est un facteur de compétitivité et de performance. Quelques documents pouvant aider existent, ils concernent le sujet lui-même ou l’environnement au sens plus global. Quelques outils aussi sont présents sur le marché. Le fait qu’aucune réglementation obligatoire n’existe, les entreprises peuvent éprouver des difficultés pour arriver au terme de leur démarche. Différentes méthodes existent, chacune ayant des avantages et des inconvénients. Celle de l’ADEME a l’avantage pour l’entreprise de pouvoir bénéficier d’une aide personnalisée. Mais toutes ont le même objectif : réduire les impacts environnementaux d’un produit ou d’un service en préservant sa qualité d’usage. L’application de l’éco-conception dans le domaine de la plasturgie est complexe. En effet la multitude de matériaux disponibles la rend difficile. L’ensemble des outils d’aide à l’écoconception est utilisable mais les outils EDIT et ECODIS ont été développés pour ce secteur. Différentes voies peuvent être empruntées : Le choix du matériau polymère est important. Il est possible d’utiliser des biopolymères qui ont les avantages d’être généralement biodégradables et de limiter les rejets de CO2 mais encore limités à certaines applications. Les polymères de synthèses sont encore indispensables pour beaucoup d’applications et les différentes voies de fin de vie sont à prendre en compte (recyclage, valorisation énergétique, décharge). L’allègement des produits en matériaux polymères car elle permet de réduire la quantité de matière première, les transports et la quantité de matière à recycler. L’optimisation des moyens de production permet aussi de réduire la consommation d’énergie et la matière première. Les progrès déjà effectués et la recherche actuelle permettent d’envisager que les matériaux polymères seront dans l’avenir un élément important dans la limitation de l’impact de l’homme sur l’environnement. Mots matières : Eco-conception, environnement, impact, analyse du cycle de vie, polymère, bio-polymères, plasturgie 6 7 ABSTRACT At present, the environment is a very fashionable subject. Numerous persons try to make the population sensitive to changes the habits and so participate in the environmental protection. In spite of the fact that nothing obliges companies to eco-design theirs products, some of them do not hesitate to do that. They find numerous advantages because this initiative is a factor of competitiveness and performance. Some documents which can help exist, they concern the subject itself or the environment in the more global sense. Some tools also are present on the market. The fact that no compulsory regulations exist, companies can feel difficulties to arrive at the end of their initiative. Various methods exist, each having advantages and inconveniences. The ADEME method has the advantage for the company to benefit from a personalized help. But all have the same objective: reduce the environmental impacts of a product or a service by protecting its quality of usage. The application of the eco-deign in the field of the plastics processing industry is complex. Indeed the difficulties come from the multitude of available materials. All the tools of the ecodesign is useful but tools EDIT and ECODIS was developed for this sector. Various ways can be taken: The choice of the polymer material is important. It is possible to use bio-polymers which have the advantage to be generally biodegradable and to limit the air emission of CO2 but still limited to certain applications. The polymers of syntheses are still indispensable for many applications and the various ways of the end of life are to be taken into account (recycling, energy reusing, landfill). The weight saving of polymer materials products because it allows to reduce the quantity of raw material, transport, the quantity of material to recycle. The optimization of the production also allows to reduce the energy consumption and the quantity of raw material. The existing progress and the current research allow to envisage that the polymer materials will be in the future an element in the impact limitation of the man on the environment. Keywords: Eco-design, environment, impact, life cycle analysis, polymer, bio-polymer, plastics manufacturing 8 9 INTRODUCTION L’éco-conception est un sujet récent et pourtant c’est dans les années 1950-60 qu’apparaissent les premiers bilans matières-énergie dans l’industrie, viennent les premières « analyses de cycle de vie » dans les années 1970-80 et c’est seulement vers les années 1990-2000 que les premières démarches intégrées d’éco conception naissent. En effet l'éco-conception présente de nombreux avantages pour l'entreprise, c'est un facteur de compétitivité et de performance. Elle peut également procurer des avantages parmi lesquels on peut citer notamment la réduction des coûts, la stimulation de l'innovation, l'apparition de nouvelles opportunités commerciales et l'amélioration de la qualité des produits, une meilleure maîtrise des risques, …etc. Face à ces développements en matière d’éco-conception, il est devenu impératif de définir les concepts et les méthodes applicables. Des documents normatifs ont donc été écrits. En 2002, la norme XP ISO/TR 14062 sur la prise en compte de l’environnement en conception est publiée. Cette publication marque une nouvelle étape dans la diffusion de l’éco-conception. En 2003, plusieurs textes réglementaires sont publiés en France dont un projet de Directive Européenne établissant un cadre pour la fixation d’exigences en matière d’éco-conception applicable aux produits consommateurs d’énergie. C’est à partir de là que la prise en compte de l’environnement dans la conception des produits est devenue un objectif de la stratégie nationale du développement durable (SNDD), pour preuve, depuis cette date, les appels d’offres publiques contiennent des clauses environnementales. Au même moment, la Commission Européenne a adoptée une Politique Intégrée de Produit (PIP), cette politique vise à réduire l’impact environnemental des produits et des services « du berceau à la tombe », l’axe principale est donc le cycle de vie. En 2004, un appel à projet de l’ADEME est lancé, ce qui montre la volonté de la part des pouvoirs publics à soutenir les démarches d’éco-conception en faveur des entreprises. En 2006, les objectifs de la stratégie nationale du développement durable (SNDD) sont réaffirmés à travers une volonté d’amélioration de la performance environnementale des produits et des procédés de fabrication. Depuis plusieurs années, la prise de conscience du rôle des entreprises en matière de développement durable s’est accélérée. L’éco-conception permet d’identifier les impacts environnementaux actuels et à venir. Le secteur de la plasturgie a la particularité d’être un des premiers à s’être lancé dans les démarches d’éco-conception. A la fin des années 90 la fédération de la plasturgie a travaillé sur le projet EDIT, un outil d’aide à l’éco-conception. Malgré les outils développés, la conception de produit en matériaux polymères en tenant compte des impacts environnementaux est complexe. Il faut étudier tout le cycle de vie des produits, de l’extraction de la matière première au recyclage. De nombreuses recherches sont effectuées pour améliorer les produits en matériaux polymère comme l’utilisation de bio-polymères ou l’optimisation du recyclage et des moyens de productions. 10 11 I/ Généralités 1.1/ Définition Définition de l’AFNOR « L’éco-conception ou l’intégration des aspects environnementaux dans la conception et le développement du produit (biens et services) a pour objectif la réduction des impacts environnementaux négatifs des produits tout au long de leur cycle de vie, tout en préservant la qualité d’usage du produit ou en l’améliorant. » [1] En anglais on parle d’ecodesign ou de DFE (Design For Environment), mais l’expression la plus appropriée serait design with environment car le but premier de tout produit est son côté fonctionnel et non la préservation de l’environnement. L'éco-conception désigne une démarche globale, centrée sur le produit, qui consiste à prendre en compte les aspects environnementaux dès la phase de conception ou de reconception d'un produit. L’éco-conception est une partie du management environnemental qui complète la norme ISO 14 001 ou le référentiel Eco Audit. Elle consiste à intégrer la dimension environnementale dans la conception des produits. L’éco-conception prend en compte l’ensemble des impacts environnementaux générés à toutes les étapes du cycle de vie d’un produit : extraction des matières premières, production, distribution, utilisation puis traitement en fin de vie. Figure 1: Cycle de vie d'un produit L’objectif principal de la démarche est de diminuer quantitativement et/ou qualitativement les impacts d’un produit ou d’un service, tout en conservant ses qualités et ses performances intrinsèques. Il s'agit de prendre en compte les exigences environnementales sur le produit: réglementation et image de marque ainsi que les conséquences environnementales du produit: consommations de ressources, émissions atmosphériques, production de déchets et valorisation du produit en fin de vie. [2] 12 1.2/ Contexte et enjeux Actuellement, les entreprises n’ont aucunes obligations quant aux impacts environnementaux de leurs produits. Mais face à la concurrence, et vue la vitesse à laquelle les choses évoluent, l’approche de l’éco-conception peut être considérée comme une approche préventive. L'éco-conception présente de nombreux avantages pour l'entreprise, c'est un facteur de compétitivité et de performance. Tous les acteurs de la chaîne du cycle de la vie d’un produit sont concernés et doivent donc avoir comme objectif commun la minimisation des impacts environnementaux et ceci sans impact sur le coût. Le coût peut même être réduit car pour éco-concevoir, il faut refaire toute l’étude de la vie du produit, ainsi on peut par exemple avoir au final une durée de vie accrue ou un produit auquel on ajoute une innovation. Il faut faire disparaitre les a priori qui font que l’on considère l’éco-conception comme une contrainte alors que cette méthode est une opportunité qui permet de mieux maîtriser les coûts de conception. Ceux sont la qualité de service et la volonté de satisfaire le client qui font que des démarches d’éco-conception deviennent les préoccupations premières des entreprises. L’éco-conception ou éco-design en anglais est une démarche qui implique de prendre en compte tous les impacts environnementaux. Tout repose sur le cycle de vie du produit. 13 Figure 2: Exemple de modèle générique de prise en compte des aspects environnementaux dans le processus de conception et de développement de produit [1] L'éco-conception permet d'identifier les impacts environnementaux actuels et à venir et les sources d'améliorations significatives prévisibles. En effet, le principe d'éco-conception des produits et des services intègre à la fois les aspects environnementaux mais aussi les contraintes économiques de l'entreprise, il peut ainsi apporter une réponse à deux des trois piliers du développement durable (économique, environnemental et social). [1] 14 15 II/ Etat des lieux documentaire Cet état des lieux documentaire concerne essentiellement les documents existants en France en matière d’éco-conception. D’abord seront présentés les documents normatifs, donc validés et reconnus et les outils pouvant aider lors d’une démarche d’éco-conception. 2.1/ Documentation 2.1.1/ Introduction Le décret n°84-74 du 26/01/1984 définit la normalisation comme suit : « La normalisation a pour objet de fournir des documents de références comportant des solutions à des problèmes techniques et commerciaux concernant les produits, biens ou services, qui se posent de façon répétés dans des relations entre partenaires économiques, scientifiques, techniques et sociaux ». Il existe 5 grands types de normes : Les normes fondamentales concernent la terminologie, la métrologie, les statistiques, les signes et les symboles Les normes de méthodes d’essais et d‘analyse permettent de mesurer les caractéristiques des produits, procédés,… et de décrire des méthodes d’analyse Les normes de spécifications fixent les caractéristiques d’un produit, d’un service, d’un procédé ou d’un système et les seuils de performance à atteindre Les normes de recommandations (guides, lignes directrices, …) Les normes d’organisation s’intéressent à la description des fonctions de l’entreprise et à leurs liaisons, ainsi qu’à la modélisation des activités Ces mêmes normes peuvent être de 2 types : Les normes de moyens décrivent les moyens à mettre en œuvre pour que le produit réponde aux caractéristiques définies Les normes de résultats (performances) décrivent de façon précise en termes d’objectifs les caractéristiques du produit ou du service sans donner les moyens à mettre en œuvre pour les atteindre Le domaine de l’environnement est régi essentiellement par des normes d’organisation. Ces normes sont actuellement de types normes de moyens mais la tendance commence à se tourner vers des normes de résultats. Dans tous les milieux, l’environnement est devenu un facteur important. Ce facteur a une place à part entière dans la stratégie d’entreprise. Les normes de la série 14000 ont été écrites pour aider les entreprises à intégrer les préoccupations environnementales à leur activité. 16 L’AFNOR a défini 2 critères pour le classement des documents suivant qu’ils sont des documents génériques normatifs qui peuvent s’appliquer à tous les secteurs et des documents normatifs sectoriels. Parmi ces documents, on peut définir les documents comme suit [1] : les documents dont l’objet est l’éco-conception (appelés aussi outils dédiés) les documents pouvant fournir une réponse à l’éco-conception mais dont l’objet est plus large (appelés aussi indirects) les documents pouvant être utilisés en support à une démarche d’éco-conception pour répondre à certaines questions soulevées par la démarche d’éco-conception (comme l’évaluation des impacts ou la communication sur la démarche) 2.1.2/ Documents normatifs génériques Un ensemble de normes que l’on peut citer de génériques a été publié depuis une dizaine d’années environ. Ces normes peuvent convenir pour tous types d’entreprises souhaitant se lancer dans une démarche d’éco-conception. La norme expérimentale XP ISO/TR 14062 « Management environnemental – Intégration des aspects environnementaux dans la conception et le développement de produit » janvier 2003, est actuellement la seule norme internationale dédiée à l’éco-conception. Cette norme reproduit intégralement le rapport technique international ISO/TR 14062 : 2002. C’est un document général qui n’est pas spécifique à un secteur. Cette norme destinée aux concepteurs et développeurs de produits, expose les concepts et propose des principes de base pour prendre en compte l’environnement dans les activités de conception et de développement de produit, en montrant les principaux enjeux stratégiques pour l’entreprise. L’intégration des aspects environnementaux dans la conception et le développement de produits a pour objectif la réduction des impacts environnementaux négatifs des produits tout au long de leur cycle de vie. A la poursuite de cet objectif, de multiples bénéfices peuvent être obtenus pour l'organisme, sa compétitivité, ses clients et d'autres parties prenantes. Les bénéfices potentiels peuvent inclure [5] : l'abaissement des coûts par l'optimisation de l'utilisation des matières et énergies, par l'adoption de procédés plus efficaces et par la réduction des déchets à éliminer la stimulation de l'innovation et de la créativité l'identification de nouveaux produits tels que ceux fabriqués à partir de matériaux mis au rebut la possibilité de répondre à l'attente des clients ou la surpasser l'amélioration de l'image de l'organisme et/ou de la marque l'amélioration de la fidélité des clients de meilleures opportunités d'attirer le financement et les investissements, en particulier de la part d'investisseurs conscients de l'environnement une meilleure motivation des employés une meilleure connaissance du produit la diminution des risques en matière de responsabilité juridique grâce à la réduction des impacts environnementaux la réduction des risques tels que le risque de perdre l’acceptabilité par le marché l'amélioration des relations avec les autorités de réglementation et autres l'amélioration des communications internes et externes 17 L’ISO 14062 présente des éléments assimilables à des étapes de développement de produit offrant une réponse à une démarche d’éco-conception : Planification : Relever les faits, les hiérarchiser selon leurs avantages et leur faisabilité, les replacer dans la stratégie de l'organisme, envisager les aspects environnementaux, penser au cycle de vie, formuler les exigences environnementales, analyser les facteurs externes, choisir les approches de conception environnementale appropriées, vérifier l'approche choisie en fonction des enjeux fondamentaux, faire l'analyse environnementale d'un produit de référence. Conception préliminaire : Brainstorming, faire des analyses orientées sur le cycle de vie, formuler des cibles mesurables, définir une conception préliminaire, respecter les exigences environnementales, intégrer le tout dans les spécifications et tenir compte des résultats de l'analyse du produit de référence. Conception détaillée : Appliquer les approches de conception et finaliser les spécifications du produit en incluant les considérations sur le cycle de vie. Essais/prototype : Vérifier les spécifications par des essais sur les prototypes et examiner les considérations sur le cycle de vie pour le prototype. Production/lancement sur le marché : Communiquer les informations sur les aspects environnementaux, l'utilisation recommandée et l'élimination du produit. Envisager une éventuelle déclaration environnementale et ses exigences. Revue du produit : Prendre en considération et évaluer les expériences, les aspects environnementaux et les impacts. D’autres normes génériques touchant au management environnemental sont présentées rapidement dans l’annexe 1. 2.1.3/ Documents normatifs sectoriels Cette étude étant tournée particulièrement sur le secteur de la plasturgie, seule la norme touchant ce secteur sera présentée, les normes relatant des autres secteurs sont présentées en annexe 2. Secteur de la plasturgie Une seule norme existe dans ce domaine. La norme ISO 17422 : « Matières plastiques – aspects liés à l’environnement – Lignes directrices générales pour leur prise en compte dans les normes » - octobre 2002. Une caractéristique propre aux matières plastiques synthétiques est qu’elles sont pratiquement toujours fabriquées à partir de matières premières de combustibles fossiles (pétrole et gaz). Etant donné que ces matières premières peuvent également être utilisées comme combustible, on décrit couramment ces matières premières en termes énergétiques. Ainsi, la ressource énergétique totale nécessaire pour une usine de fabrication de polymères est la somme de l’énergie consacrée au processus de production plus l’énergie associée à la matière première. Ainsi, l’énergie totale cumulée nécessaire pour produire un kilo de polyéthylène basse densité serait : énergie combustible 30 MJ/kg énergie de matière première 51 MJ/kg énergie totale 81 MJ/kg Référence [6] 18 Le fait d’éco-concevoir permettra donc de réduire l’énergie nécessaire à la production d’un produit (une explication plus détaillée est faite dans la partie IV). Il en résultera donc une économie lors de la conception et une autre sur la taxe carbone car il y aura donc moins de rejet de CO2 pour éco-produire ce même produit. 2.2/ Outils En plus des normes, les entreprises désirant se lancer dans une démarche d’éco-conception peuvent aussi s’aider d’outils divers pour arriver à leurs fins. Comme pour les documents normatifs, il existe des outils génériques et d’autres sectoriels. Actuellement, on distingue 2 types de démarches d’éco-conception : Les démarches exhaustives qui consistent à réaliser une évaluation globale des impacts environnementaux à toutes les étapes du cycle de vie d’un produit ou service. La méthode la plus connue est l’Analyse du Cycle de Vie (ACV). Les démarches sélectives qui consistent à rechercher des options de conception visant à réduire le poids d’un ou plusieurs impacts environnementaux préalablement identifiés et que les choix ainsi fait ne risquent pas d’aggraver d’autres impacts. Cette méthode la plus connue est l’Evaluation Simplifiée et Qualitative du Cycle de Vie (ESQCV). 2.2.1/ Outils basés sur une analyse quantitative L’Analyse du Cycle de Vie (ACV) est le plus reconnu des outils en la matière, il est même normalisé par les normes de la série 14040. Cette méthode permet de définir les impacts environnementaux de chacune des étapes de la vie d’un produit. Elle se compose de 4 étapes qui sont : La définition des objectifs et champs de l’étude La réalisation et l’analyse de l’inventaire des impacts du cycle de vie L’évaluation des impacts L’interprétation des résultats Une ACV complète est une étape longue et coûteuse pour une entreprise, certains lui préfèreront donc une ACV simplifiée qui consiste à n’effectuer que l’inventaire. Cette simplification porte le nom d’écobilan. Ces 2 analyses utilisent différents indicateurs pour permettre une comparaison entre différents produits : La consommation des ressources naturelles non renouvelables La consommation des ressources naturelles renouvelables La consommation d’énergie L’effet de serre L’acidification atmosphérique La formation de polluants photochimiques La pollution des eaux La pollution des sols Les transports Les déchets Les nuisances non prises en compte 19 L’évaluation des coûts du cycle de vie concerne à la fois les coûts directs et les coûts indirects générés tout au long du cycle de vie du produit (Alting, 1991). Plusieurs outils d’évaluation des coûts ont été élaborés. Il existe notamment le Regional Eco-Efficiency Demonstrator Initiative (REDI) tool. L’objectif de cet outil est de quantifier les coûts directs et indirects d’un produit : coûts de conformité à la réglementation, coûts de traitement des déchets..., et de comparer ces coûts à la valeur ajoutée du produit à chaque étape de son cycle de vie. Un autre outil d’aide à la décision ressemblant à l’ACV a été développé en Allemagne, le MIPS (Material Input per Unit of Service) ou intensité matériel par unité de service. Cet outil ressemble à la deuxième étape de l’ACV. Le MIPS est basé sur la dématérialisation. Le calcul de MIPS pour un produit donné se résume de la façon suivante : Définir le service principal que fournit le produit et qui servira d’unité principale à laquelle seront comparés les inputs matériels dans le cycle de vie du produit. Établir un schéma du processus de production au sens large (incluant chaque étape du cycle de vie du produit). Inventorier les données d’input matériel pour chaque étape du processus et pour les cinq catégories de matières présentées dans le tableau 1. Calculer l’intensité matérielle totale (« MI ») pour le produit. Comparer « MI » au « S » (service), c’est-à-dire établir l’indicateur MIPS. Ressources abiotiques minéraux ressources énergétiques résultats d'extraction non utilisés terrassements dus aux exploitations Ressources cultivées biotiques non cultivées Déplacements de dus à l'agriculture et à l'exploitation terre/terrassements forestière construction Eau eaux de surface eaux souterraines Air combustions transformations chimiques Tableau 1: Catégories de matières prises en compte La deuxième caractéristique importante du MIPS concerne la notion de services (le « S » dans MIPS) auxquels l'input matériel « MI » est comparé une fois calculé. Cette démarche sert à rendre comparables différents produits qui ont la même fonction. [3] 2.2.2/ Outils basés sur une analyse qualitative Ces outils contrairement à ceux présentés précédemment, consistent à résoudre des problèmes connus et non à chercher les problèmes eux-mêmes. L’Evaluation Simplifiée et Qualitative du Cycle de Vie (ESQCV) est une évaluation qui consiste à réduire l’étude à certaines phases du cycle de vie du produit. Cette méthode repose sur un questionnaire qui balaye l’ensemble des critères du produit, rempli par l’entreprise elle-même. 3 choix sont possibles pour chaque critère : bon, moyen ou faible. On appelle cette méthode matricielle. Cette démarche à l’avantage d’être facile et peu coûteuse. 20 Product Improvement Matrix (AT&T), Product Life Cycle Matrix (Motorola) et MET matrix sont 3 exemples de matrices de ce type. [4] 2.2.3/ Autres outils D’autres outils existent pour compléter les précédents ou simplifier la mise en place de la démarche d’éco-conception. Ceux sont essentiellement des outils sectoriels. Parmi ceux-ci on trouve notamment : IMDS (International Materials Data System) : projet Allemand regroupant Audi, BMW, DaimlerChrysler, Ford, Opel, Porsche, VW, Volvo, Fiat, Mitsubishi et Toyota. MACSI : PSA MMCV : Renault EDIT (Eco Design Interactive Tool) Sigma (Système Intégré de Gestion des Matériaux Automobiles) EDIT (Eco Design Interactive Tool) Gamma EDIT (Eco Design Interactive Tool) Omega ECODIS (Eco-Design Interactive System) : projet Européen commun à 8 fédérations professionnelles dont 4 françaises : FIEV, FPA, FIM,FIEEC. EIME est un outil développé par CODDE dédié aux secteurs de l’électronique et de l’électricité 21 III/ Méthodologie 3.1/ Pourquoi se lancer dans une démarche d’éco-conception ? Se lancer dans une démarche d’éco-conception permet de créer l’opportunité à différents niveaux. Lors de la refonte d’une gamme de produits par exemple, c’est le bon moment pour s’y mettre. Il faut donc prendre conscience des impacts environnementaux de ces produits tout au long de leur vie. De nombreux moyens de réduire ces impacts existent. Se lancer de soi-même dans une telle démarche permet de devancer les attentes des clients en offrant ainsi des produits qui peuvent avoir une maintenance facilitée du fait de leur conception moins complexe, qui seront moins consommateur d’énergie ou qui peuvent être réparable contrairement à la concurrence qui ne fait peut être que des produits jetables. Grâce à de tels arguments, de nouveaux marchés peuvent être conquis. Se lancer dans cette démarche peux redonner de la motivation aux personnels de l’entreprise qui pourront donner leurs idées sur la façon de faire, ou seulement leur vision des impacts environnementaux des différents produits. Se lancer rapidement dans une démarche d’éco-conception permet de se différencier des ses concurrents et ainsi de gagner des parts de marché car un produit éco-conçu reste en général dans la même gamme de prix qu’un produit qui ne l’est pas et il est souvent innovant car toute sa conception a été revue. Malheureusement se lancer dans une telle démarche a aussi des contraintes. Il faut tout d’abord acquérir de nouvelles compétences dans ce domaine, il faut prévoir un budget d’investissement, mais ces contraintes se transformeront rapidement en bénéfices car on peut devancer ainsi une future réglementation et même réaliser des économies en réduisant par exemple les transports de matières qui sont très impactant à cause des rejets en CO2. 3.2/ Comment mettre en place une démarche d’éco-conception ? Différentes méthodes existent pour se lancer dans une démarche d’éco-conception, il y a celles de certains cabinets conseil et celles que l’on peut nommer de méthodes « maisons » que les entreprises ont mis en place en interprétant la norme. Dans un premier temps, il faut définir la stratégie et les objectifs de l’entreprise en matière d’éco-conception, ensuite il faut réaliser un diagnostique environnemental des produits concernés, pour ce faire on peut réaliser une ACV par exemple et enfin il faut mettre en œuvre des stratégies d’amélioration de ces produits. Une fois le produit « reconçu », il faut valider le bénéfice environnemental. Définition de la stratégie et des objectifs de l’entreprise Cette étape est vraiment propre à chaque entreprise, tout dépend du budget et du temps alloué à cette démarche. Le mieux est quand même de faire travailler une équipe en parallèle. Cette équipe aura la charge d’un ou plusieurs produits existants ou nouveaux. Cette équipe devra toujours garder à l’esprit le cahier des charges initial de chaque produit pour ne pas éco-concevoir un produit qui ne répondrait plus au besoin initial. 22 A cette étape de la démarche, il faut définir si l’on souhaite se lancer dans une démarche exhaustive qui prend en compte tous les impacts environnementaux du cycle de vie du produit ou si l’on préfère une démarche sélective qui elle ne se limite qu’à certains impacts environnementaux qui seront préalablement identifiés. Pour ces 2 démarches, on peut faire une check-list avec comme critères : Utilité Durabilité et réparabilité Substances dangereuses utilisées Risques technologiques ou domestiques Pollutions et déchets Contenu en recyclé et recyclabilité Disponibilité des ressources naturelles (hors énergie, prise en compte séparément) Bruit, odeurs et atteintes à l’esthétique Chaque critère doit être évalué par une appréciation de 0 à 10 (voir 20) qui correspond aux situations suivantes : Utilité o Produit utile o Produit de luxe ou superflu o Produit nuisible Durabilité et réparabilité o Optimisé du point de vue durabilité et réparabilité o Une seule de ces 2 caractéristiques o Ni l’une, ni l’autre Substances dangereuses utilisées o Toutes les substances testées et aucune classée dangereuse o Certaines substances non testées o Certaines substances classées dangereuses Risques technologiques ou domestiques o Aucun problème notable o Un seul problème notable o Plusieurs problèmes notables Pollutions et déchets o Aucun problème notable o Un seul problème notable o Plusieurs problèmes notables Contenu en recyclé et recyclabilité o Contenu en recyclé > 50% et composants de fait recyclables o Une seule de ces 2 caractéristiques o Ni l'une, ni l'autre Disponibilité des ressources o Majoritairement issu de ressources renouvelables o Majoritairement issu de ressources non renouvelables. Réserves > 1 siècle o Majoritairement issu de ressources non renouvelables. Réserves < 1 siècle Bruits, odeurs et atteintes à l’esthétique o Aucun problème notable o Un seul problème notable o Plusieurs problèmes notables L’ADEME propose aux entreprises un diagnostique et un accompagnement pour toutes les démarches d’éco-conception. 23 Leur cahier des charges possède 2 volets : Volet A : Etablissement d’un profil environnemental d’un produit Ce volet permet de dresser un profil qualitatif et quantitatif du produit. D’éventuelles pistes d’améliorations faciles à valider peuvent être proposées. C’est lors de cette phase que les différents acteurs de l’entreprise doivent être sensibilisés. Volet B : Accompagnement à la mise en œuvre d’une démarche d’éco-conception Ce volet permet d’évaluer précisément les avantages et désavantages des pistes d’améliorations retenues. Cette trame peut-être utilisée comme base de toutes les démarches et si un problème survient, il sera toujours temps de contacter l’ADEME pour leur faire diagnostiquer la démarche. Pour suivre l’avancement de la démarche d’éco-conception, il faut mettre en place des indicateurs qui sont présentés par le schéma ci-dessous. Figure 3: Indicateurs d'avancement de la démarche d'éco-conception [7] 24 25 IV/ Application aux matériaux polymères 4.1/ Problématiques spécifiques à la plasturgie : La démarche d’éco-conception peut être effectuée sur n’importe quel produit mais les produits en matériaux polymères présentent quelques spécificités. Pour une entreprise voulant éco-concevoir un produit en matériaux polymères de nombreuses voies s’ouvrent à elle. Mais cette multitude de possibilitées n’arrange pas les concepteurs. Comme pour les autres matériaux l’analyse du cycle de vie est utilisée. Rien que sur le choix des matériaux il est possible d’employer les polymères recyclés, recyclables, biosourcés ou biodégradables. Et le tout dans différents polymères : PP, PE, PET, PLA,…… Ceci montre bien, rien que pour le choix des matériaux, que la conception d’une pièce plastique en prenant en compte les impacts environnementaux est difficile. Un bon exemple est donné dans l’article suivant « Dur, Dur, d’éco-concevoir » [8] sur les difficultés des industriels de l’emballage d’effectuer cette démarche. Comme pour tous les autres produits l’environnement est un nouveau paramètre mais pas le seul. Fabriquer un produit en plastique avec « 0 » impact environnemental non vendable car trop chère ou inadapté au client est contre productif dans la démarche d’éco-conception et d’un point de vue économique. Pour aider les entreprises à éco-concevoir, des outils ont été développés. Par exemple l’outil ECODIS à été développé en collaboration avec la fédération de la plasturgie pour aider les PME dans le domaine. Les matériaux polymères posent des problèmes environnementaux à toutes les phases de la vie des produits. En premier lieu les polymères sont généralement extraits de produits pétrolifères. Ils sont donc issus de ressources naturelles non renouvelables. L’extraction et la transformation du pétrole pour la réalisation du polymère (avant utilisation par le transformateur) génère de la pollution avec entre autres des gaz à effet de serre actuellement sur le devant de la scène. La phase de transformation des polymères est aussi source de pollution avec l’utilisation d’énergie, elle aussi, issue du pétrole. Mais lors de la transformation il y a aussi émission de certains gaz d’éléments contenus dans le polymère qui peuvent être dangereux pour l’environnement et pour les travailleurs. Lors de la phase d’utilisation, le polymère est neutre et n’a pas de liaison direct avec son environnement mais les adjuvants ajoutés au polymère pour modifier ou ajuster leur comportement peuvent migrer ou réagir avec l’environnement d’utilisation. Et pour finir, la partie la plus importante, la fin de vie des polymères. Une fois utilisés les produits en polymères synthétiques sont généralement très résistants et ne se dégradent pas facilement dans un environnement naturel. Il est donc nécessaire d’effectuer des opérations de recyclage ou de valorisation sur les déchets plastiques. Le tableau 2 permet de voir de manière générale les avantages et inconvénients des matériaux polymères par rapport aux autres matériaux. 26 Tableau 2 : Comparaison entre les différents matériaux dans le développement de produits éco-conçus [9] Le livre de Claude Duval [19] présente d’une manière très complète toutes les problématiques spécifiques aux matériaux polymères. 4.2/ Réglementation spécifique 4.2.1/ ISO 17422 : « Matières plastiques – aspects liés à l’environnement – Lignes directrices générales pour leur prise en compte dans les normes » : La norme ISO 17422 [6] donne une structure d’approche pour inclure les considérations environnementales pour les matériaux polymères. Le but est de prendre en compte ces considérations sans dégrader les qualités du produit final (économique, …). Cette norme a pour objectif de développer les exigences suivantes: - - L’utilisation des techniques pour identifier et étudier les impacts environnementaux L’adoption de bonnes pratiques comme : Minimiser l’utilisation de matériaux et d’énergie Sécuriser l’utilisation de produits toxique Eviter d’utiliser des solutions non justifiables d’un point de vue environnemental. La revue régulière et la révision de normes existantes suivant les innovations techniques. L’application de l’analyse du cycle de vie partout où elle applicable et justifiable. 27 4.2.2/ REACH: La réglementation REACH (Registration, Evaluation and Authorisation of Chemicals), adoptée en 2006 par l’Union Européenne, met en place un système d ‘enregistrement, d’évaluation et d’autorisation pour les produits chimiques. Elle a pour but de protéger la santé humaine et l’environnement. L’article premier résume bien la logique de cette réglementation : « Il incombe aux fabricants, aux importateurs et aux utilisateurs en aval de veiller à fabriquer, mettre sur le marché ou utiliser des substances qui n’ont pas d’effets nocifs pour la santé humaine et l’environnement. Ses dispositions reposent sur le principe de précaution. » La fabrication ainsi que la constitution des polymères font appel aux produits chimiques ce qui implique que cette réglementation soit très importante dans l’éco-conception d’un produit en matériaux plastiques car elle limite les produits chimiques utilisables. Les outils actuels comme ECODIS prennent en compte ces contraintes et permettent d’être en accord avec cette réglementation. 4.3/ Les outils utilisables ou spécifiques développés Vu la difficulté d’éco-concevoir des produits en plastique la fédération de la plasturgie a participée à la recherche sur des outils spécifiques applicable au domaine des polymères. Deux grands programmes ont eu lieu au niveau européen dès 1999 avec EDIT LIFE (1999/2004) et ECODIS (2004/2007). Les outils développés durant ces deux programmes ont pour but d’aider les entreprises à concevoir leurs produits en prenant en compte les données environnementales. Ces deux programmes utilisent largement la méthode de l’Analyse du Cycle de Vie (ACV) mais pas uniquement. Cette méthode (ACV) peut être utilisée indépendamment pour effectuer des comparaisons entre différentes solutions. Dans ce paragraphe il sera présenté plus précisément les programmes EDIT LIFE et ECODIS ainsi que l’ACV appliqué à la plasturgie. 4.3.1/ EDIT LIFE : Le programme EDIT [10] (Eco Design Interactive Tools) a commencé en 1999 dans le but de répondre aux directives européennes sur la prise en compte de l’environnement, par exemple, la directive 2000/53/CE sur les Véhicules Hors d’Usage (VHU). Ce programme a permis de développer des aides à l’éco-conception en fournissant un ensemble d’outils dans le domaine de l’environnement. Le but est de proposer aux entreprises des outils pour toujours être conforme à la réglementation, améliorer les produits (optimisation, conception, fin de vie) et intégrer la dimension de l’environnement dans l’entreprise. 28 Pour arriver à ces résultats les outils suivants ont été développés : SIGMA (Système Intégré de Gestion des Matériaux Automobiles) : Cet outil est une base de données permettant de gérer les informations environnementales matériaux et d’avoir une bibliothèque de substance réglementaire. GAMMA : C’est aussi une base de données mais sur les restrictions législatives sur les substances et les fournisseurs de ceux-ci. OMEGA : Cet outil donne une aide à la décision en termes de recyclage et de modes de valorisation (matières, énergétique, chimique) dès la phase de conception. C’est aussi une base de données sur les acteurs du retraitement, les spécifications techniques d’entrée dans les filières et les informations sur les matières recyclées. Et pour finir cet outil permet une veille technologique dans le domaine. APM (Arborescence Pièce Matières) : Outil qui assure l’interface avec l’entreprise et présente les résultats des études effectué avec EDIT. Ces outils sont utilisés avec la méthodologie suivante : Figure 4: Cycle de la méthodologie des outils EDIT LIFE [1O] EDIT LIFE a été un programme sur l’éco-conception principalement développé pour le domaine de la plasturgie mais juste après la fin de ce programme un autre programme a vu le jour : ECODIS cette fois ci développé dans un contexte multisectorielle. 4.3.2/ ECODIS : Comme précisé précédemment suite à EDIT le programme ECODIS [11] a été lancé au niveau européen par plusieurs secteurs industriels avec entre autre la fédération de la plasturgie, la fédération des industries de l’électrique, l’électronique et de Communication et la fédération des Industrie Mécaniques. Cette coopération a permis de développer une plateforme d’outils utilisables dans divers secteurs industriels présentés Figure 5. 29 Figure 5: Domaine d'application d'ECODIS [11] Cette plateforme est composée de 4 modules de support à l’éco-conception : - - X-Mat : c’est un module spécialisé dans le choix des substances chimiques qui prend en compte les restrictions et la réglementation entre autre REACH. X-Pro : Cet outil utilise la méthode de l’ACV pour déterminer les impacts environnementaux des produits en cours de conception. Il permet ainsi de quantifier les rejets CO2 du process, du site et du produit. X-Rec : C’est une aide à la décision sur la problématique du recyclage. Cet outils permet de prendre en compte la législation ainsi que d’évaluer la recyclabilité d’un produit par l’intermédiaire d’une librairie des procédés de recyclage et de valorisation. X-Change est une plateforme d’échange permettant de modéliser les impacts environnementaux et de les communiquer à tous les intervenants tout au long de la chaine de fournisseur. Figure 6: Présentation de la plateforme d'outils et de services d'ECODIS [11] 30 En plus des outils précédemment cités ECODIS propose une méthodologie pour mieux intégrer la démarche d’éco-conception et développer un Système de Management Environnemental Produit. Donc l’outil ECODIS est un outil complet dans la démarche d’éco-conception qui prend en compte tout le cycle de vie d’un produit en tenant compte des réglementations et des avancés technologiques. 4.3.3/ Autres outils utilisables L’ensemble des outils présentés dans le chapitre 2 (ACV, ESQCV, …) est utilisable dans le domaine de la plasturgie. Ils ne permettent pas d’avoir une précision et un nombre d’informations aussi important que les outils spécifiques comme ECODIS. Parmi l’ensemble de ces outils l’ACV est particulièrement utilisé pour comparer les différentes voies de conception entre elles. Cette méthode permet de faire un point très précis sur les impacts environnementaux des produits. 4.4/Exemple d’Analyse du Cycle de la Vie (ACV) : Le but de ce chapitre n’est pas de représenter la méthode de l’ACV déjà expliquée dans les paragraphes précédents mais de l’illustrer par un cas concret. Ceci permettra de montrer les différentes voies possibles d’éco-conception d’un produit en matériaux polymères. Une étude comparative sur un emballage alimentaire fabriqué avec différent polymères à été réalisée [12]. Cette comparaison a été effectuée sur trois matériaux différents, un biopolymère, le polylactide (PLA) et deux polymères de synthèse, le polyéthylènetéréphtalate(PET) et le polystyrène(PS). Tout d’abord la figure 7 présente l’inventaire du cycle de vie de la barquette suivant les différents matériaux. Il en ressort quatre grandes étapes : la production de la résine, la production de la barquette, le remplissage et l’utilisation de la barquette et pour finir la fin de vie. Pendant toutes ces étapes le transport a été pris en compte. 31 Figure 7: Inventaire du cycle de vie du PLA, PET et PS [12] Pour cette étude [12] plusieurs impacts environnementaux ont été étudiés comme par exemple le réchauffement global de la planète (rejet de CO2) et l’acidification aquatique. Le tableau 3 montre le bilan sur les impacts en termes de rejet de CO2 et d’acidification aquatique du cycle de vie sans la fin de vie (recyclage, …) pour 1000 barquettes fabriquées et utilisées. Tableau 3: Impact environnemental pou 1000 barquettes en PLA, PET et PS [12] 32 Dans le but d’éco-concevoir un produit il est intéressant d’analyser les différentes étapes du cycle de vie des barquettes afin de mettre en évidences les paramètres sur lesquels il est possible de jouer pour réduire les impacts environnementaux. Lors de la première étape de vie, la production de résine, il est intéressant de remarquer que celle-ci représente une des plus importantes étapes en termes d’impacts. Du point de vue des rejets en CO2 la production de la résine représente entre 30% et 43% de l’impact global suivant les matériaux. L’utilisation d’un bio-polymère comme le PLA permet donc ici de diminuer l’émission de CO2 en comparaison aux polymères de synthèses (PET et PS). Par contre, sur l’acidification aquatique, le bio-polymère a un impact beaucoup plus important que les polymères de synthèses. Ceci ce comprends par le fait que le processus de production du PET et du PS est issu principalement de l’extraction du pétrole (ressource non renouvelable) alors que celui du PLA provient du maïs qui demande l’utilisation de produits chimiques (herbicides, insecticides, …) ayant plus d’impacts sur l’eau. Donc le choix du matériau est important lors de la première étape de vie du produit (production de la matière). Les bio-polymères peuvent être un bon choix mais il est important regarder tous les impacts. Il est possible aussi d’utiliser moins de matériaux par l’allègement des produits. Ceci a des effets écologiques mais aussi économiques. L’étape de transformation (Extrusion, Transformation, Consommation Electrique) représente la plus petite partie des impacts que ce soit au niveau des rejets de CO2 ou de l’acidification aquatique. Ces impacts peuvent être diminués par l’optimisation des processus des transformations et de la conception (réduction des assemblages, moins de polymères différents, …). Comme pour l’allègement des pièces, l’optimisation des processus a un effet écologique et aussi économique (économie d’énergie, diminution de chute, …). Le transport est la partie du cycle de vie qui a le plus d’impacts environnementaux. Ceci peut être amélioré par l’optimisation des transports mais aussi au niveau de la conception de la pièce (poids de la pièce, forme de la pièce permettant de diminuer l’encombrement lors du transport, …). Au final, une des étapes de vie la plus critiquée des produits en matériaux polymères : la fin de vie. Différentes possibilités peuvent être utilisées pour cette étape : la mise en décharge, l’incinération, le recyclage et, pour certains polymères, le compostage. La figure 8 montre une comparaison des impacts en termes de CO2 et des consommations d’énergie suivant différents scénarios de fin de vie et les matériaux. Figure 8: Emissions de CO2 et consommation d'énergie suivant les scénarios de fin de vie : 40R/30I/30L - 40% recyclage/30% incinération/ 30% décharge, 100L 100% décharges, 100R - 100% recyclage, 50I/50L - 50% incinération/50% décharge [12] 33 Il apparait clairement que le choix du recyclage à 100% permet de diminuer considérablement les rejets de CO2 et de diminuer la consommation d’énergie, mais ce choix n’est pas encore réaliste à l’heure actuelle. L’utilisation d’un bio-polymère (PLA) est aussi un choix intéressant. Lors de l’étude [12] le compostage (uniquement possible avec le PLA) n’a pas été pris en compte faute de données précises et n’apparait dons pas dans le comparatif (Fig. 8). Différentes voies existent donc pour éco-concevoir un produit en matériaux polymères : le choix des matériaux, l’optimisation des processus de transformation, l’allègement des pièces, … Ces voies n’ont pas seulement un impact écologique mais aussi économique ce qui rajoute un intérêt important pour une entreprise souhaitant se lancer dans cette démarche. 4.5/ Applications L’exemple d’Analyse du Cycle de Vie a permis de montrer les différentes voies d’amélioration environnementales d’un produit. L’éco-conception doit être effectuée dans tous les domaines comme le choix des matériaux (extraction, transformation et fin de vie), la conception des pièces (allègement) et l’optimisation des moyens de production. 4.5.1/ Les matériaux Les matériaux polymères peuvent être classés en deux grandes familles : - Les polymères synthétiques Les bio-polymères Dans le cadre de l’éco-conception les différents matériaux disponibles ont leurs avantages et leurs inconvénients. De manière générale les polymères synthétiques utilisent une ressource non renouvelable et sont créateur de gaz à effet de serre mais ont parfois un bilan final meilleur que les mêmes produits fabriqués avec d’autres matériaux (métal, verre,…). Les bio-polymères ont un bilan carbone meilleur mais sont encore dans leur début et ne permettent pas autant d’applications que les polymères synthétiques. 4.5.1.1 / Les bio-polymères Les bio-polymères contrairement aux polymères synthétiques sont issue de ressources renouvelables. Ils présentent généralement les caractéristiques d’être biodégradables c'està-dire assimilés par des micro-organismes dans un milieu aquatique ou terrestre, biocompatible et ont des conditions de transformations peu différentes des polymères synthétiques. Le cycle de vie théorique d’un bio-polymère est présenté figure 9. 34 Figure 9: Représentation schématique du cycle de vie des bioplastiques [13] Trois grandes phases sont importantes à prendre en compte dans le choix d’un polymère : l’obtention de la matière, les applications et la fin de vie. Obtention des bio-polymères : Les différentes voies qui peuvent être utilisé pour obtenir ces bio-polymères sont représentées sur la figure 10. Figure 10: Voies d’obtention des bio-polymères [13] Il existe deux voies d’obtention des bio-polymères : l’extraction directe et l’hydrolyse et/ou la fermentation. C’est deux procédés permettent d’obtenir de nombreux biopolymères présentés dans « les techniques de l’ingénieur » [13]. 35 Les applications : Les bio-polymères sont utilisés principalement dans trois domaines : médicale, agricole et l’emballage. Dans le médicale ce sont les propriétés de biocompatibilité et de biodégradation qui intéressent. Le tableau 4 résume ces applications. Dans le domaine agricole les bio-polymères sont utilisés principalement pour leur propriété de biodégradation (compost).Ils ont comme applications principales les films de paillage (évite le ramassage des films après la récolte) et la libération contrôlée de produits chimiques. L’industrie de l’emballage utilise les bio-polymères principalement dans le domaine alimentaire pour ces propriétés de biocompatibilité et de biodégradation. Le tableau 4 donne un aperçu des différentes applications dans l’emballage alimentaire. Tableau 4: Applications des bio-polymères [13] La fin de vie : La majorité des bio-polymères a principalement l’avantage d’être biodégradable. La biodégradation s’effectue en deux phases (voir Figure 11) : La phase de détérioration du polymère (la bio-fragmentation) et la phase d’assimilation. Figure 11: Mécanisme de biodégradation [14] 36 La vitesse de biodégradation varie énormément suivant des paramètres comme le milieu de dégradation et la structure du polymère. Certains polymères étant difficilement dégradables dans un environnement naturel, il est donc nécessaire d’avoir des filières de compostage adaptées. De nombres documentations existent sur les polymères biodégradables comme « Les techniques de l’ingénieur » [14]. Dans la démarche d’éco-conception il est donc important de prendre en compte cette phase de biodégradation dans le choix du bio-polymère. 4.5.1.2/ Les polymères de synthèse Les polymères de synthèse sont issus du pétrole, une ressource non renouvelable. La diminution de ces ressources et la pollution engendrée par la transformation du pétrole ne font pas a priori des polymères de synthèse des bons candidats pour l’éco-conception. Mais l’utilisation des polymères de synthèse à la place de certains autres matériaux (métal, verre, …) peut avoir des avantages comme le gain de masse, la diminution du volume, la diminution de la consommation d’énergie et la diminution des coûts (figure 12). Figure 12: Emballages sans les plastiques: en gris foncé, base 100 avec utilisation de plastique; en gris clair augmentation en pourcentage de la valeur concidérée sans les plastiques [19] En comparaison avec les bio-polymère ils rejettent plus de CO2 mais aujourd’hui il n’est pas possible de les remplacer dans de nombreuses applications. Il est donc important d’utiliser toutes les méthodes possibles pour réduire leurs impacts sur l’environnement. Comme déjà précisé la période du cycle vie la plus importante en termes de d’écoconception pour les polymères de synthèse est la fin de vie. A la différence d’autres matériaux comme le métal ou le verre qui après recyclage ont les mêmes caractéristiques qu’à l’origine les matériaux polymères sont difficilement recyclables. Le grand nombre de polymères différents est un problème au moment du recyclage. Il est difficile de trier correctement tous les déchets et les polymères n’étant pas tous compatible entre eux, les matériaux obtenus après le recyclage peuvent avoir de très mauvaises caractéristiques. Il existe plusieurs possibilités pour ces polymères : - Recyclage mécanique Recyclage chimique La valorisation énergétique Les deux premières possibilités, le recyclage mécanique et chimique, permettent de transformer les produits en fin de vie en matière première pour de nouvelles applications. Le tableau 5 présente dans l’emballage des exemples de recyclage. 37 Tableau 5: Applications du recyclage des polymères [20] La valorisation énergétique, principalement par incinération, est une voie mais elle est génératrice de pollution. La plupart des matériaux polymères ont l’avantage d’avoir un gain calorifique proche du fioul (Tableau 6). Tableau 6: Gain calorifique de différents polymères [20] Le livre de Claude DUVAL [19] fait l’inventaire complet de toutes les méthodes de recyclage et de valorisation des polymères. Certains secteurs comme celui de l’emballage ont écrit des guides de conception [20] pour mieux prendre en compte ces considérations environnementales. 4.5.2/ L’allègement des pièces L’allègement des pièces en matériaux polymères est une partie importante de la démarche d’éco-conception. Elle rentre en compte dans tout le cycle de vie du produit : réduction de la quantité de matière première, de la pollution due au transport et de quantité la matière à retraiter en fin de vie. 38 L’allègement peut prendre plusieurs formes : - utilisation de matériaux moins denses. réduction des épaisseurs. utilisation d’agents expansants. conception des formes des pièces (évider, optimiser, …). remplacement de certains matériaux (métal, verre, …) par des polymères. Actuellement un grand nombre d’entreprises et de laboratoires ont déjà travaillés et continuent leurs recherches sur les possibilités d’allègement des pièces en matériaux polymères. Ce phénomène est principalement dû à l’augmentation du prix du pétrole à moyen terme qui implique une augmentation du prix des matières premières et de l’énergie. Cette recherche de réduction de masse est visible sur le tableau 7 qui montre l’évolution dans le temps des masses de certains produits. Tableau 7: Evolution de la masse des produits en polymère [15] De nombreuses conférences [16] [17] sont organisées pour informer les industriels sur les différentes possibilités. Une de ces possibilités est de réduire les épaisseurs des pièces injectées c'est-à-dire d’obtenir des parois minces (moins de 2 mm). La diminution des épaisseurs des pièces injectées concerne tous les domaines : l’emballage, le médical, les pièces techniques, … La réduction des épaisseurs des pièces injectées a les avantages économiques et écologiques suivants : - réduction du poids : diminution du volume de matière, du prix de transport, des rejets de CO2, … réduction de l’énergie de mise en œuvre (transformation). diminution du temps de cycle et donc des coûts de fabrication. La réalisation de pièces en parois minces [17] demande une adaptation particulière de la conception et de la fabrication. D’un point de vue de la conception le dimensionnement des pièces doit être calculé plus précisément pour permettre au produit final de correspondre aux exigences demandées (tenue mécanique, résistance chimique, …). Donc ceci implique l’utilisation d’outils spécifiques. D’un point de vue fabrication certaines conditions sont nécessaires sur les matériaux, les machines et les moules. La matière en plus des caractéristiques classiques doit: - Avoir une très grande fluidité pour assurer le bon remplissage du moule. Conserver les propriétés de résistance mécanique et de tenue au choc. Etre compatible avec une production haute cadence. 39 La presse à injecter doit être conçue pour travailler à des vitesses d’injection et une pression très élevées. Et le moule, pour respecter la qualité des pièces fines, doit obligatoirement être performant sur les précisions dimensionnelles, le transfert de chaleur, … L’allègement des pièces en matériaux polymères demande beaucoup d’investissements de la part des industriels mais les gains sont très importants que ce soit économiques ou environnementaux. 4.5.3/ Optimisation des moyens de production Comme vu précédemment (Chapitre 4.4) la phase de transformation des polymères participe d’une manière non négligeable aux impacts environnementaux. C’est pour cela que cette étape du cycle de vie doit être optimisée. Le but est d’avoir le plus possible de technologies propre c'est-à-dire « tout procédé de fabrication permettant, pour un coût économiquement acceptable pour l’entreprise : - l’utilisation la plus rationnelle possible des matières premières et de l’énergie - la minimisation des rejets polluants - la réduction des nuisances et des risques d’accidents. » [18]. Ceci est représenté par la figure 12. 2 Figure 13: Voies pour obtenir des technologies propres [18] Au niveau de la plasturgie des efforts sont effectués sur les différents procédés (injection, extrusion, …) avec : - le broyage et la réutilisation des chutes (carottes, …). la bonne gestion des machines (moins de purges, …). augmentation de la qualité des pièces (diminution du nombre de rebuts). L’optimisation des moyens de production permet comme pour les autres applications (choix des matériaux, allègement des pièces, …) une réduction des impacts environnementaux et des coûts de fabrication. 40 41 CONCLUSION L’éco-conception étant un sujet récent, on ne trouve aujourd’hui que très peu d’informations. Des normes existent mais aucune réglementation n’impose aux industriels d’éco-concevoir ce qui explique le faible nombre de retours d’expérience d’entreprise sur ce sujet. Des organismes comme l’ADEME peuvent aider les entreprises désireuses de se lancer dans une telle démarche. Cet organisme propose entre autre une multitude de documents pouvant aider les industriels. Malgré le manque de documentation en la matière, le gain potentiel pour les entreprises se lançant dans une telle démarche est assez important. Cela peu permettre de devancer une réglementation à venir car l’environnement est au centre de nombreuses discutions en ce moment. L’éco-conception des produits en matériaux polymères représentent beaucoup de difficultés dues au grand nombre de polymères disponible. La possibilité maintenant d’utiliser des bio-polymères permet d’envisager de réduire des impacts environnementaux pour certaines applications. En effet la production des bio-polymères est issue de ressource renouvelable et dégage moins de gaz a effet de serre. Le compostage, pas encore assez utilisé, permet de réduire encore plus les impacts des biopolymères. Pour les polymères de synthèses, encore indispensable dans de nombreuses applications, de grands progrès sont en train d’être fait sur la limitation des matières premières utilisées et sur le recyclage. Le secteur de la plasturgie a déjà pris beaucoup d’initiatives dans le but de réduire les impacts environnementaux. Mais les difficultés techniques que ce soit dans le développement de nouveaux matériaux comme les bio-polymères ou dans le recyclage limitent encore aujourd’hui les gains en termes d’impacts environnementaux. La recherche dans le domaine est actuellement en plein essor dans la plasturgie est permet d’envisager encore de grandes possibilités dans l’éco-conception de produits en matériaux polymères. Ainsi l’utilisation de produits en matériaux polymères sera un élément décisif dans l’avenir pour limiter l’impact de l’homme sur l’environnement. 42 43 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES [1] AFNOR. (Page consultée le 4 septembre 2009). Etat de l’art dans le domaine de l’écoconception, [PDF]. http://www2.ademe.fr/servlet/getBin?name=76CF53C2E78D3010EEC75E46001D305D1137 763808170.pdf [2] ADEME. (Page consultée le 4 septembre 2009). 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[13] Nathalie JARROUX - Les bio-polymères : différentes familles, propriétés et applications, Techniques de l'ingénieur, 2008, AM3580 [14] Daniel WYART - Les polymères biodégradables, Techniques de l'ingénieur, 2008, AM3579 [15] Françoise GERARDI – L’éco-conception, Futurs L’emballage plastique, 2007, 6 [16] Alléger encore les pièces plastiques, Les journée de l’innovation du CFP, 2009 [17] Centre de formation de la plasturgie. (Page consultée le 17 Juillet 2009). Parois fines, étonnamment fines, [PDF]. http://www.plasturgie-formation.com/jt/240608cr.pdf 44 [18] Eco-conception et Technologies propres, Evolutions & Techniques, 2006, 43, 2 [19] Claude DUVAL .- Matières plastiques et environnement .- PARIS : DUNOD, 2004 .320p. [20] ELIPSO, Les entreprises de l’emballage plastique et souple. (Page consultée le 27 Juillet 2009). Conception et fabrication des emballages en matière plastique pour une valorisation optimisée, [PDF]. www.packplast.org/_images/pdf/Guide-06022004.pdf 45 Annexe 1 La norme NF EN ISO 14001 « Systèmes de management environnemental Spécifications et lignes directrices pour son utilisation » - novembre 2004 peut aussi apporter des réponses pour une démarche d’éco-conception, mais au contraire de la norme ISO 14062, cette norme qui est générale pour le domaine du management environnemental est doit être classée dans la catégorie « indirect » car elle ne traite pas clairement de l’écoconception en tant que tel. La première version de cette norme date de 1996, une première mise à jour a été publiée en 2004 et en 2009 vient d’être publiée une version corrigée prenant en compte les nouvelles correspondances avec la norme ISO 9001-2008. Cette norme prescrit les exigences relatives à l'élaboration, la mise en œuvre, la tenue à jour et à l’amélioration continue d'un système de management environnemental (SME). Un tel système doit permettre aux organismes de développer et mettre en œuvre une politique et des objectifs environnementaux dans le but de réduire leurs impacts environnementaux. La norme s'applique aux aspects environnementaux que l'organisme a identifié comme ceux qu’il a les moyens de maîtriser et ceux sur lesquels il a les moyens d’avoir une influence. Le fascicule de documentation FD X30-021 ou SD 21000 « Développement durable – responsabilité sociétale des entreprises » - mai 2003 est un document qui s’adresse à toutes les entreprises quelques soient leur secteur d’activité ou leur taille et qui veulent de lancer dans une démarche d’amélioration continue. 3 axes sont compris dans cette démarche : économique, environnemental et social. L’éco-conception intégrant 2 des ces 3 axes (économique et environnemental), on peut considérer l’éco-conception comme une première réponse à une démarche de développement durable. Ce document sert aussi de base de travail pour la norme ISO 26000 qui doit paraitre en 2010, elle portera sur la responsabilité sociétale des organisations. L’Analyse du Cycle de Vie(ACV) est une méthode qui permet de quantifier les impacts d’un «produit » (qu’il s’agisse d’un bien, d’un service voire d’un procédé), depuis l’extraction des matières premières qui le composent jusqu’à son élimination en fin de vie, en passant par les phases de distribution et d’utilisation, soit « du berceau à la tombe ». Cette méthode est régit par la norme NF EN ISO 14040 « Management Environnemental Analyse du cycle de vie – Principe et cadre » - octobre 2006. Cette méthode est un processus itératif constituée de 4 principales étapes dont la structure est standardisée par la norme NF EN ISO 14044 « Management Environnemental – Analyse du cycle de vie – Exigences et lignes directrices » - octobre 2006. Le processus est itératif car chaque étape amène à revoir la précédente ce qui complique la tâche. Ces 4 étapes sont définit comme suit : Définition des objectifs et du champ de l’étude : vise à définir pour qui et pourquoi l’étude est réalisée. Analyse et inventaire du cycle de vie : consiste à inventorier et analyser tous les flux à l’intérieur et à l’extérieur de l’étude. Evaluation des impacts du cycle de vie : vise à transformer un inventaire de flux en une série d’impacts clairement identifiables. Interprétation des résultats : vise à retirer des conclusions sûres de l’étude. Il faut analyser les résultats, établir des conclusions et expliquer les limites de l’étude réalisée. 46 3 autres normes viennent compléter le domaine de l’ACV : ISO/TR 14047: « Management environnemental – Evaluation de l'impact du cycle de vie – Exemples d'application de l'ISO 14042 » - octobre 2003. XP ISO/TS 14048 : « Management environnemental – Analyse du cycle de vie - Format de documentation de données » - février 2003. Ce document fournit un cadre et des exigences pour la documentation claire des données de l’analyse de l’inventaire du cycle de vie. Ce document vise à permettre la présentation, l’interprétation et l’examen de la collecte, du calcul, de la qualité et de la présentation des données ainsi qu’à favoriser l’échange de celles-ci. FD ISO/TR 14049 : « Management environnemental – Analyse du cycle de vie Exemples d'application de l'ISO 14041 traitant de la définition de l'objectif et du champ d'étude et analyse de l'inventaire » - décembre 2000. L’Evaluation des Performances Environnementales est un autre outil que peuvent utiliser les organismes pour évaluer leur situation et ainsi trouver des axes d’amélioration. Il n’y a pour le moment qu’une seule norme qui traite de ce sujet, c’est la norme NF EN ISO 14031 : « Management environnemental – Evaluation de la performance environnementale -- lignes directrices » - novembre 1999. Ce document donne les lignes directrices pour concevoir et utiliser l’évaluation de la performance environnementale d’un organisme. L’étiquetage environnemental permet aux différents organismes se lançant dans une démarche d’éco-conception de communiquer sur les performances environnementales de leurs produits ou services. Les normes touchant ce domaine sont les suivantes : NF EN ISO 14020 : « Etiquettes et déclarations environnementales – Principes généraux » - septembre 2000. Cette norme regroupe comme son nom l’indique l’ensemble des principes généraux en matière d’étiquetage. NF EN ISO 14021 : « Marquages et déclarations environnementaux – Auto déclarations environnementales (étiquetage de type II)» - septembre 1999. NF EN ISO 14024 : « Marquages et déclarations environnementaux – Etiquetage environnemental de type I – principes et méthodes » - mars 1999. NF ISO 14025 : « Marquages et déclarations environnementaux – Déclarations environnementales de type III » - juin 2006. NF ISO 14063 : « Management environnemental – Communication environnementale – Ligne directrices et exemples » - aout 2006. Les normes relatives aux audits peuvent aussi être considérées comme des outils dans les démarches d’éco-conception. 47 La norme de référence en la matière est la NF EN ISO 19011 : « Lignes directrices pour l’audit des systèmes de management qualité et/ou de management environnemental » - octobre 2002. Référence [1] 48 49 Annexe 2 Secteur de la construction La norme NF P 01-020-1 : « Bâtiments – Qualité environnementale des produits de construction et des bâtiments – Partie I : cadre méthodologique pour la description et la caractérisation des performances environnementales et sanitaires des bâtiments » mars 2005. Cette norme fournit un cadre méthodologique pour élaborer une démarche répondant aux objectifs de maîtrise des impacts environnementaux et sanitaires liés aux bâtiments. La norme NF P 01-010 : « Qualité environnementale des produits de construction Déclaration environnementale et sanitaire des produits de construction » - décembre 2004. Cette norme applique les normes NF EN ISO 14040, NF EN ISO 14044 et la norme ISO 14025 (Marquages et déclarations environnementaux - Déclarations environnementales de type III - Principes et modes opératoires) au cas particulier des matériaux de construction et définit des règles d'une ACV pour ces produits. La norme NF ISO 16813 : « Conception des bâtiments – Espace intérieur – Principes généraux » - mai 2006. Cette norme établit les principes généraux de la conception de l'environnement des bâtiments, en prenant en compte l'aspect sanitaire de l'espace intérieur pour les occupants ainsi que la préservation de l'environnement pour les générations futures. Secteur de l’électronique et de l’électricité La norme ECMA-341 : « Environmental design conciderations for electronics products » - janvier 2006. Cette norme est utilisée dans le secteur des équipements électriques et électroniques. Cette norme propose des lignes directrices d’intégration ses aspects environnementaux dans les processus de conception et de fabrication des produits électriques ou électroniques. La dernière version de cette norme prend en compte l’efficacité énergétique. La norme ECMA-370 : « The eco declaration » - décembre 2006. Cette norme décrit des caractéristiques et méthodes de mesure environnementales pour les produits pour les produits électroniques en accord avec les législations, standards, et pratiques courantes. Secteur de l’emballage Une seule norme existe pour le moment pour ce secteur de l’emballage, la norme NF EN 13428 : « Emballage – Exigences spécifiques à la fabrication et à la composition – Prévention par la réduction à la source » - février 2005. Secteur des équipementiers et constructeurs de véhicules Dans ce secteur, 3 normes ont été publiées. La norme NF ISO 22628 : « Véhicules routiers – Recyclabilité et valorisation – Méthode de calcul » - mars 2002 ; la norme R10-401 : « Véhicules routiers - Traitement des véhicules hors d'usage (VHU) - Dépollution et désassemblage des pièces non métalliques - Fiche technique » - décembre 1993 et la norme XP R10-402 : « Véhicules routiers - Conception des véhicules en vue de l'optimisation de leur valorisation en fin de vie » - juillet 1996 qui sont 2 normes qui ne sont encore qu’au niveau expérimental. [1] 50
