Eléments d'adaptation de la méthodologie d'analyse de cycle de vie aux carburants végétaux : cas de la première génération

This thesis aims at giving a better understanding of present Life Cycle Assessment (LCA) results for biofuels in order to identify their potential and breathing spaces from an energy consumption and GreenHouse Gases (GHG) emissions point of view. To this end, LCA methodology and existing studies on first generation biofuels were reviewed; then a sensitivity analysis on methodological and data parameters allowed identifying the roots of the discrepancies of results. Methodological choices appeared to be very crucial elements for final results and recommendations were made for LCA carrying out for biofuels. The close relationship between LCA results and local specificities of production were also underlined. A simplified process simulation was then performed to evaluate the impacts of technological and by-products uses alternatives on LCA results. Energy use of by-products shows the most important potential savings per MJ although its economic profitability is only ensured for high oil prices and reasonable agricultural prices and its GHG savings per used hectares are lower than in the reference cases. Finally LCA methodology was completed by integrating soil quality, especially their role as carbon sinks, within the system boundaries. This led to suggest a more specific temporal framework for comparisons of scenarios and to define a dynamic method of GHG weighting consistent with current uses of Global Warming Potentials and according to their emission year. Application of GHG weighting on two case studies of land-use changes was done and showed the need for assessments of biofuels of defining efficient land use criteria in addition to the GHG savings criteria from Directive 2009/28/CE.Cette thèse vise à clarifier le panorama actuel des résultats d'Analyse de Cycle de Vie (ACV) pour les carburants issus de cultures végétales, en vue d'identifier le potentiel et les marges de manœuvre de ces filières, pour la consommation d'énergie et les émissions de Gaz à Effet de Serre (GES). A cette fin, après une analyse bibliographique de la méthodologie d'ACV, les études existantes sur les carburants végétaux de première génération sont revues et les causes de leurs disparités identifiées par une analyse de sensibilité portant sur les paramètres méthodologiques et les données. Il apparaît que les choix méthodologiques ont un impact prépondérant sur les résultats finaux, et des recommandations sont formulées quant à la réalisation de ces études d'ACV. Le lien étroit entre résultats d'ACV et localisation de la production est également relevé. Une simulation simplifiée des procédés a ensuite été effectuée pour mesurer l'impact sur les bilans d'ACV de variantes technologiques ou de modes de valorisation des co-produits. Si la valorisation énergétique des co-produits montre le potentiel d'économies le plus important, sa rentabilité n'est assurée que pour des prix du baril élevés et des cours des marchés agricoles modérés, et les économies de GES réalisées par hectare mobilisé sont moindres que dans les cas de référence. Enfin la méthodologie de l'ACV est complétée en intégrant le rôle des sols en tant que puits de carbone au sein des frontières du système. Ceci a conduit à proposer un cadre temporel de comparaison des scénarios plus précis, ainsi qu'à définir une méthode dynamique de pondération des GES en fonction de leur année d'émission, cohérente avec les usages actuels des pouvoirs radiatifs des gaz. Son application à deux cas d'étude de changements d'usage des sols démontre la nécessité de définir, pour la production de carburants végétaux, des critères d'efficacité d'usage des sols en plus de ceux relatifs aux économies de GES de la directive 2009/28/CE