Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Les contraintes économiques et les exigences environnementales croissantes conduisent la sidérurgie à réduire ses rejets, notamment les tonnes d’oxyde de carbone produites. L’analyse de cycle de vie (ACV) est reconnue maintenant comme l’approche la plus holistique d’évaluation des systèmes industriels, à condition que les données d’inventaire soient de très bonne qualité. Cet article expose une nouvelle démarche d'analyse de l'inventaire du cycle de vie qui s’appuie sur un couplage méthodologique entre la méthode classique et l’utilisation d’un logiciel de génie de type « flowsheeting ». Son application à la filière sidérurgique permet d’améliorer l’efficacité environnementale et la productivité des procédés d’élaboration de l’acier et de développer des techniques de recyclage et de valorisation.
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Economic constraints and the increasing environmental requirements have led the steel industry to reduce its emissions and notably the tons of carbon oxide generated. The life-cycle analysis (LCA) is currently considered as the most holistic approach for the assessment of industrial systems, provided that the inventory data is of excellent quality. This article presents a new approach for the analysis of the life-cycle inventory based upon a methodological coupling of the traditional method and the use of software of the "flowsheeting" type. Its application to the steel industry enables the improvement of environmental efficiency and of the productivity of steel manufacturing processes as well as the development of recycling and recovery techniques.
Auteur(s)
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Ana-Maria IOSIF : Docteur, Ingénieur de recherche - ArcelorMittal R&D
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François HANROT : Docteur, Ingénieur de recherche - ArcelorMittal R&D
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Denis ABLITZER : Professeur à l'École des Mines de Nancy
INTRODUCTION
L'industrie sidérurgique est un important émetteur de gaz à effet de serre. La filière classique de production d'acier génère en effet aujourd'hui approximativement deux tonnes de dioxyde de carbone par tonne d'acier produite. Les contraintes économiques et les exigences environnementales croissantes conduisent la sidérurgie à envisager des politiques innovantes pour réduire ces rejets, pour développer des techniques de recyclage et de valorisation, pour adapter et optimiser les procédés d'élaboration de l'acier. Il apparaît maintenant évident que les méthodes actuelles de production d'acier devront être profondément remaniées et que de nouvelles technologies devront être étudiées et validées pour pouvoir, à moyen terme, être mises en œuvre à grande échelle.
L'évaluation environnementale des procédés sidérurgiques classiques, selon une approche globale de type « cycle de vie », permet d'améliorer significativement leur efficacité environnementale et leur productivité. Cette évaluation est recommandée avant la mise en place des programmes de recherche et surtout avant le développement des unités. L'analyse du cycle de vie (ACV) est reconnue comme l"approche la plus holistique d'évaluation environnementale des systèmes industriels. Malgré la normalisation internationale de cette méthodologie (ISO 14040 ) , il reste encore des cas pour lesquels les résultats d'une étude d'ACV engendrent des commentaires contradictoires remettant en question leur crédibilité. Il est généralement reconnu qu'assurer une bonne qualité des données de l'inventaire du cycle de vie est une des conditions à remplir afin de garantir la qualité des résultats de l'ACV.
Dans ce dossier, nous proposons une nouvelle démarche d'analyse de l'inventaire du cycle de vie en vue d'améliorer la qualité des données utilisées pour la réalisation de l'étude ACV. La démarche proposée s'appuie sur un couplage méthodologique entre la méthode classique d'ACV et un logiciel de génie des procédés de type « flowsheeting ». Par la suite, ce couplage est appliqué à la filière classique de l'acier.
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Conclusion
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4. Réalisation de l'inventaire du cycle de vie à partir des modèles « Aspen »
Pour amener à une forme synthétisée les inventaires calculés avec le logiciel Aspen pour chaque sous-système, les résultats obtenus par le modèle ont été introduits dans le logiciel de type ACV, GaBi 4. Ce logiciel nous permet en effet de passer très facilement des inventaires rapportés à des unités de référence différentes (tonne d'aggloméré, de charbon sec, de fonte, etc.) à un inventaire global concernant l'unité fonctionnelle du système.
Pour être le plus exhaustif possible, dans GaBi, nous avons introduit également les émissions qui n'ont pas pu être calculées par le modèle : les émissions fugitives et les émissions pour lesquelles les phénomènes physico-chimiques mis en jeu sont trop complexes, notamment les dioxines et les furannes.
C'est ainsi, à titre d'illustration, qu'une partie de l'inventaire calculé par GaBi 4 pour l'usine intégrée classique choisie comme usine de référence est résumée dans le tableau 7. En terme d'émissions, nous avons choisi de présenter seulement les émissions de CO2 et CO en équivalent CO2 .
Nous précisons que la consommation d'énergie électrique du système est assurée par la production interne d'électricité à partir des excès de gaz sidérurgiques : gaz de cokerie, gaz de haut-fourneau et gaz de convertisseur. L'excès de gaz sidérurgiques est en effet la différence entre la production de gaz et leur consommation interne comme combustible (chauffage du four à coke, allumage à l'agglomération, réchauffage des brames, etc.). Bien évidemment, cette consommation d'énergie ne concerne pas les ateliers annexes de l'usine qui sont hors des frontières du système.
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ISO 14041 - Environmental Management. Life Cycle Assessment. Principles and Framework. - Genève, International Organisation for Standard (2006).
-
(2) - SUH (Y.-J.) - Élaboration d'un guide pour l'amélioration et l'évaluation de la qualité d'inventaire de l'ACV. - Institut National des Sciences Appliquées, Lyon, 17-27 (2002).
-
(3) - ISO 14044 - Environmental Management. Life Cycle Assessment. Life cycle assessment. Requirements and Guidelines. - International Organisation for Standard (2006).
-
(4) - LABOUZE (E.), BLANC (I.), ROUSSEAUX (P.), GAVEGLIA (V.) - Évaluation de la qualité des données d'inventaires des ACV. - no 96-1002/A- 1003/1A. Villeurbanne, Association RECORD, 4 (1998).
-
(5) - ROUSSEAUX (P.) - Analyse du Cycle de Vie (ACV). - Techniques de l'ingénieur [G 5 500] (2005).
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(6) - * - Aspen...
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