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 17 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]