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Université Moulay Ismaïl
ENSAM-Meknès
La conception écologique des
produits
Réalisé par : EL HAMMIOUI Jihane
KWAYEP Arnaud
Année universitaire 2005-2006
INTRODUCTION
La recherche d'un développement durable mène
certaines entreprises à approfondir une démarche
caractérisée par l'intégration de la donnée
écologique dès l'amont des projets industriels et, en
particulier, au niveau de la conception des produits. Cette approche permet en
effet la minimisation des impacts à la source dans une optique de
prévention des pollutions. Elle est largement préférable
à l'approche curative, actuellement majoritaire au sein de la culture
industrielle, traduite le plus souvent par un report de la pollution
(l'épuration des eaux conduit à la formation de boues, qu'il faut
traiter).
Les efforts en matière d'éco conception
peuvent, par ailleurs, porter sur une ou plusieurs des phases du cycle de vie
du produit. D'où la notion d'analyse du cycle de vie. Grâce
à l'ACV l'ingénieur a à sa disposition des outils
d'évaluation de l'impact environnemental et des outils
d'amélioration de l'impact environnemental.
I - Analyse du cycle de vie (ACV)
Le cycle de vie d'un produit s'étend de l'extraction
de la matière première au dépôt du résidus du
produit à la décharge. L'ACV étudie des systèmes
industriels et leurs échanges avec les milieux
naturels. Ces échanges peuvent prendre la forme de consommations
de matière et d'énergie) et de rejets
(dans l'eau, dans l'air ou encore déchets solides ou
pâteux).
Figure1 : Représentation d'un système
industriel. Source : TI
L'ACV s'intéresse aux flux de matière et
d'énergie qui entrent dans les systèmes industriels et à
ceux qui en sortent. Ces flux sont considérés à la
frontière entre les systèmes industriels et les milieux naturels.
Pour cette raison, on les appelle « flux élémentaires
». Ainsi, les flux élémentaires entrants sont à
l'état non transformé par l'homme. Ils correspondent à des
prélèvements de ressources naturelles. Les flux
élémentaires sortants ne peuvent être que des rejets dans
l'eau ou dans l'air ou des déchets mis en décharge.
Les impacts sur l'environnement
L'ACV a pour but d'évaluer les impacts sur
l'environnement dus aux flux élémentaires. Dans la pratique il
est plus opportun de parler d'impact potentiel qui est une
approche des impacts réels maximisés par précaution.
Bien des cas de figures sont possibles en ce qui concerne les
relations entre les flux élémentaires et leurs impacts sur
l'environnement :
· les flux entrants (prélèvements dans la
nature) peuvent avoir des conséquences sur l'état des milieux
naturels et, par ce biais, sur ses êtres vivants ;
· les flux sortants (émissions dans l'eau et dans
l'atmosphère mais aussi déchets mis en décharge) peuvent
eux aussi avoir des conséquences sur l'état des milieux naturels
et, par ce biais, sur les êtres vivants ;
· tous ces flux peuvent avoir des répercussions
sur la disponibilité future de certaines ressources naturelles, par
raréfaction (liée aux entrants) ou par pollution (liée aux
sortants).
De plus, un même flux peut entraîner plusieurs
impacts et plusieurs flux peuvent contribuer au même impact
Figure2 : passage des flux
élémentaires aux impacts sur l'environnement. Source :
TI
La réduction des impacts
Il existe diverses démarches ayant pour même
objectif la réduction de l'impact sur l'environnement d'un produit ou
d'un processus. L'approche la intelligente et la mieux adaptée est
l'approche préventive c'est-à-dire limiter les impacts
grâce aux choix de conception. Elle est d'ailleurs proposée dans
une optique de progrès : en concevant la nouvelle version d'un produit,
c'est par rapport à l'ancienne que l'on va chercher à
réduire les impacts. A côté des préoccupations
déjà prises en compte par les concepteurs (qualité,
coûts, délais, sécurité, santé, etc.), on
introduit une contrainte supplémentaire, à savoir le respect de
l'environnement. La recherche d'un optimum pour satisfaire
plusieurs exigences est au coeur de toute démarche de conception et cela
reste vrai en y intégrant l'environnement. Autrement dit, il ne s'agit
pas d'introduire l'environnement au détriment des autres
préoccupations, mais de chercher un optimum qui n'en néglige
aucune. Que ce soit en conception ou en re-conception, pour améliorer
l'impact sur l'environnement d'un produit il faut clairement diminuer
au moins un impact, sans en augmenter ni en créer d'autre. On
rencontre principalement trois démarches :
· Les démarches à dominante quantitative
· Les démarches semi quantitatives
· Les démarches à dominante qualitative
La figure suivante illustre une cartographie des
différentes démarches.
Figure3 : cartographie des différentes
démarches
Cette approche permet en effet la minimisation des impacts
à la source dans une optique de prévention des pollutions. Elle
est largement préférable à l'approche curative,
actuellement majoritaire au sein de la culture industrielle, traduite le plus
souvent par un report de la pollution (l'épuration des eaux conduit
à la formation de boues, qu'il faut traiter). En agissant au niveau de
la conception des produits, les performances environnementales ont en effet
toutes les chances d'être optimales. Ainsi, jusqu'à 80 % des
nuisances d'un produit tout au long de son cycle de vie sont
déterminées dès la phase de conception, d'où
l'importance de réfléchir à l'intégration de la
donnée écologique dès cette étape :
réfléchir au traitement du produit usagé, en termes
d'aptitude au démontage, à la réutilisation, à la
valorisation... Le terme générique anglo-saxon « Design for
Environnement », que l'on traduit par le terme éco
conception ou intégration de l'environnement
dans la conception de produits, inclut plusieurs types de
conception.
-- la conception en vue d'optimiser l'efficacité
énergétique
-- la conception en vue d'optimiser la production
-- la conception en vue du recyclage, qui regroupe :
· la conception facilitant la
récupération,
· la conception facilitant le désassemblage,
· la conception facilitant la réparation, la
maintenance, la réutilisation, la dépollution.
II- Conception en vue d'optimiser l'efficacité
énergétique
Exemple de l'industrie automobile :
Les véhicules que nous conduisons tous les jours sont
à l'origine de près d'un cinquième de l'ensemble des
émissions de gaz à effet de serre produites au Canada. Toutefois,
l'industrie de l'automobile fabriquera bientôt des véhicules plus
économiques qui produisent moins d'émissions en les
allégeant. Les matériaux et les procédés qui seront
utilisés s'avéreront tout particulièrement utiles pour
améliorer le rendement des véhicules respectueux de
l'environnement à pile à combustible. Par exemple, ils
permettront d'alléger quelque peu le modèle à
hydrogène Focus, de Ford, qui pèse actuellement 32 % de plus
qu'un modèle traditionnel.
 
Plastique mousse alvéolaire très
léger
Avantages de la réduction du poids des
véhicules
· Chaque tranche de 10 % de réduction du poids
entraîne une économie de 6 à 8 % de la consommation de
carburant
· Autrement dit, une réduction d'un kilogramme du
poids du véhicule entraîne, au cours de sa durée de vie
utile, une réduction de 17 à 20 kg de CO2
· De plus, la réduction du poids facilite le
freinage et améliore la sensibilité de la conduite
· Lors de collisions, la quantité de mouvement des
véhicules plus légers est moindre
· La légèreté est un
élément essentiel des nouveaux systèmes de distribution
énergétique tels que ceux des véhicules à pile
à combustible
On observe une croissance régulière de
l'utilisation des matériaux légers à haute
résistance. Depuis 1940, la production d'aluminium a augmenté par
un facteur de 25. Depuis 1993, la production de composantes d'automobile en
magnésium moulées sous pression s'est accrue à un taux
annuel de 12 à 15 % et à l'avenir, la croissance annuelle de
l'utilisation de magnésium (Mg) dans les véhicules pourrait
atteindre 20 %. De 1977 à l'an 2000, l'utilisation de nouveaux aciers de
pointe dans les véhicules a presque triplé. De plus la pression
exercé aujourd'hui par l'augmentation des prix du pétrole
transforme l'effort consenti par la réduction du poids des
véhicules et donc la consommation en carburant en arguments de ventes
exploité par les producteur de véhicules.
La production et l'utilisation novatrices des matériaux
légers constituent des éléments clés des futurs
véhicules à haute performance. La valeur des matériaux
légers est très élevée aujourd'hui car les
entreprises donnent de plus en plus d'importance à l'économie
d'énergie, car chaque tranche de 10 % de réduction du poids du
véhicule entraîne une économie de 6 à 8 % de la
consommation de carburant.
Exemple de l'industrie du
bâtiment :
La plupart des bâtiments sont
aujourd'hui construits avec des matériaux qui ne respectent pas ou
respectent peu l'environnement. Ils peuvent même s'avérer
nuisibles pour la santé des personnes qu'ils les habitent. Ces
éléments nuisibles sont tellement communs comme le ciment, le
PVC, qui est hautement toxique surtout dans sa fabrication et dans sa
combustion, et plusieurs métaux lourds, comme le chrome ou le zinc des
peintures et les vernis dérivés du pétrole qui
dégagent des composés organiques volatils toxiques comme le
xylène, la cétone, le toluène, etc. De même, ce type
de matériaux requière une haute consommation de combustibles
fossiles pour leur production qui augmentent la pollution parce que dans leur
combustion elles émettent de grands volumes de gaz toxiques.
Face à ce type de matériaux, il existe des
alternatives qui peuvent paraître plus chères, mais qui à
long terme s'avèrent plus rentables parce qu'elles fournissent une
économie énergétique et permettent la construction de
logements d'une plus grande qualité, respectueuses de l'environnement,
renouvelables, plus sains et plus durables. Parmi ces matériaux on
rencontre d'une part, ceux que la nature fournit et qui ont été
utilisé depuis des milliers d'années, comme le bois, la boue, le
liège ou le marbre. À ce type de matériaux traditionnels
on a ajouté une série de matériaux nouveaux conçus
aussi pour leur utilisation écologique, comme le caoutchouc E.P.D.M.,
les géotextiles sur base de tissus de fibre de polypropylène, les
câbles afumex pour installations électriques. D'autres types de
matériaux écologiques sont élaborés à partir
de déchets et de résidus solides industriels, qui remplacent la
consommation croissante de faibles matières premières ou
situées dans des emplacements éloignés, en
réduisant l'accroissement de coûts et en s'avérant en outre
plus économiques que les matériaux communs de construction.
En plus de disposer ce type de matériaux, les
logements écologiques doivent être construits de manière
intelligente si possible dans toutes les phases, en disposant par exemple des
systèmes pour économiser de l'eau et s'autoalimenter en
énergie solaire et/ou éolienne. Un bâtiment bien
orienté permet de réduire les besoins énergétiques
du bâtiment car sinon il nécessite une énergie qui se
produit quotidiennement en émettant de grandes quantités de
CO2.
III- Conception en vue du recyclage
Le recyclage permet de ménager les ressources
naturelles et de réduire la consommation d'énergie. Grâce
au tri des déchets (piles, appareils électroniques),
l'incinération est beaucoup moins polluante.
Utilisation de matériaux
biodégradables : Exemple des sacs en plastiques
biodégradables
L'utilisation des matériaux
biodégradables permet de diminuer les effets néfastes d'un
produit sur l'environnement car les matériaux constituants le produit
vont retourner dans l'environnement sans causer de dégâts. De tels
matériaux sont de plus en plus développés de nos jours et
sont utilisés par exemple dans la fabrication de nouveaux sacs en
plastiques biodégradables.
 
4 % des ressources pétrolières sont
nécessaires à la production des matières plastiques,
toutes applications confondues. 15 milliards de sacs plastiques sont
distribués en France chaque année dont la grande majorité
se retrouve dans la nature et ont besoin de 200 ans pour être
éliminé. Des plastiques biodégradables sont
développés à partir de plantes naturelles comme le colza
et sont peu à peu intégrés dans la fabrication des sacs de
caisse, des barquettes, des sachets pour légumes, des gobelets, dans un
autre domaine des sacs poubelles.
Deux plantes Arabidopsis thaliana (arabette) et
Brassica napus (colza) ont eu leur génome modifié par
introduction de quatre gènes différents. Ainsi leurs cellules
réalisent la chaîne complète de fabrication du PHBV
(poly-3hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate).
C'est un bioplastique
biodégradable dans pratiquement tous les milieux. Cette transformation
n'a pas modifié la viabilité et la croissance des deux
plantes ; toutefois, la production de PHBV est aujourd'hui très
faible, elle représente seulement 2,5 % de la matière
sèche des plantes.
Champ de colza en fleur
Certains sacs prétendument « bio » que
certains utilisent ne sont, en fait, que des sacs fragmentables qui se
désintègrent en minuscules confettis dont les particules
plastiques, au lieu de disparaître, s'accumulent et envahissent les
milieux naturels. Ils sont ainsi potentiellement très nocifs pour
l'être humain et la nature.
Les additifs permettant la dégradation de ces sacs
plastiques fragmentables sont, entre autres, à base de pesticides et
d'herbicides puissants ; de plus ils contiennent des traces de métaux
lourds et divers autres composés chimiques comme du cobalt. Ils
créent une pollution invisible mais persistante, encore plus pernicieuse
que les plastiques traditionnels.
Ces polluants, hautement toxiques, s'accumulent et se
concentrent à travers les chaînes alimentaires et peuvent donc
s'infiltrer dans les organismes et contaminer les êtres vivants
CONCLUSION
Apprendre à concevoir, exploiter, optimiser des
procédés respectueux de l'environnement, conduisant à des
produits contribuant au progrès, au confort et au bien-être de
chacun dans des domaines aussi variés que l'énergie, la
santé, l'alimentation, ou les matériaux qui nous entourent est
d'une importance capitale pour les ingénieurs de demain.
BIBLIOGRAPHIE
http://www.arvalisinstitutduvegetal.fr
http://www.sfc.fr
http://biologie.habitat.free.fr
http://www.gnis-pedagogie.org
http://www.michel-edouard-leclerc.com
http://www.innovation.gc.ca
http://www.nrc-cnrc.gc.ca
http://www.eco2site.com
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