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National audience; L'aquaculture multi-trophique intégrée (AMTI) est un moyen prometteur d'améliorer la durabilité des systèmes aquacoles, par une meilleure utilisation des nutriments fournis, en utilisant la complémentarité trophique de plusieurs espèces aquacoles. Dans le cadre du projet Européen SIMTAP, pour mieux évaluer les multiples conséquences environnementales des changements de pratiques, l'analyse du cycle de vie (ACV) a été appliquée à une AMTI expérimental daurade-huître-palourde-crevette menée dans des claires ostréicoles en 2020 et 2021, au lycée de la Mer et du Littoral (Bourcefranc). Quatre claires ont été associées en cascade. Le premier bassin était dédié à l'élevage de daurades (S. aurata), nourries avec des aliments végétaux et des moules de retrait, tandis que les trois bassins en aval étaient dédiés à la croissance conjointe d'huîtres (C. gigas), de palourdes (R. philippinarum) et de crevettes Kuruma (M. japonicus). Après le dernier bassin d'huîtres-palourdes-crevettes, l'eau était renvoyée par pompage dans le premier bassin. Ce système a été comparé aux pratiques d'une ferme privée produisant des huîtres, des palourdes et des crevettes, de structure similaire, mais à un niveau de production plus élevé. L'ACV a été réalisée du berceau à la ferme, en utilisant le logiciel SimaPro 9.3 et les bases de données Ecoinvent 3.8 et AgriBalyse. Quatre catégories d'impact sont présentées ici : Changement climatique (kg d'éq. CO2), Acidification (kg d'éq. SO2), Demande énergétique cumulée (MJ), Eutrophisation (kg d'éq. PO4), Concurrence terrestre (m2.a).L'essai SIMTAP 2020 a induit les niveaux les plus élevés de tous les impacts environnementaux, tandis que SIMTAP 2021 a induit les niveaux les plus faibles de changement climatique, d'acidification et d’utilisation des terres. La ferme commerciale a induit le niveau le plus élevé de changement climatique, et le niveau le plus bas de demande énergétique, d'eutrophisation et de concurrence entre les terres. L'ACV est très sensible aux rendements de production ; l'augmentation de la production de 45% entre 2020 et 2021 a induit une diminution de l'influence des "coûts environnementaux" fixes, comme l'utilisation des terres et l'électricité. La consommation d'électricité a été un facteur d'impact majeur dans le système SIMTAP par rapport à la ferme commerciale, qui n'utilise pas de pompage pour le renouvellement de l'eau. L’utilisation de daurades prégrossies (200g) dans le SIMTAP a contribué aussi à l’augmentation des impacts, cependant ils ont été partiellement compensés par un impact plus faible de l'alimentation. Telle que présentée ici, l'AMTI semble être une perspective intéressante pour l'aquaculture. Cependant, ce sont les détails des modalités d'application qui permettront d'atteindre le gain environnemental attendu. L'ACV a mis en évidence l’influence de la consommation d'électricité, qui devrait être atténuée par l'utilisation de sources d'énergie renouvelables telles que les panneaux solaires ou les éoliennes. La taille des daurades entrant dans le système, choisies pour leur capacité à utiliser les moules de retrait, doit être remise en question par rapport à la stratégie d'alimentation.

Dans l'ensemble de la chaîne de production alimentaire, de la ferme à la fourchette, les étapes de transformation des aliments ont un impact environnemental important. Pour accompagner les nécessaires changements drastiques des systèmes alimentaires vers plus de durabilité, il est nécessaire d’apporter des données environnementales sur les produits transformés et de réfléchir à l’amélioration et l’éco-conception des procédés.L’Analyse de Cycle de Vie, ACV est une méthode standardisée par les normes ISO, de plus en plus utilisée, qui traite des aspects et des impacts environnementaux potentiels tout au long du cycle de vie d’un produit. Cette présentation abordera l’apport de l’ACV dans l’évaluation environnementale des procédés laitiers et des produits transformés qui en sont issus. Les potentialités de l’ACV (identification d’opérations à fort impact environnemental, évaluation de propositions alternatives innovantes, ...) seront illustrées au travers d’exemples du secteur laitier. La présentation abordera également les approches émergentes et prometteuses de conception environnementale des procédés incluant l’ACV et les challenges et travaux ultérieurs qui en découlent (collecte et structuration des données, modélisation des procédés, intégration des autres dimensions de la durabilité, intégration des approches dans la filière, ...).

Oil mill sewage sludge (OMWS) is a major environmental problem for olive oil producing countries. Various OMWS elimination strategies have been proposed, in particular rapid pyrolysis which is considered a promising technique and whose main product is bio-oil which finds its application as green diesel in internal combustion engines.In rapid pyrolysis, bio-oil vapors are cooled using a compression refrigeration machine. The objective of the thesis is to integrate an absorption refrigeration machine by recovering the heat of the process, replacing the compression refrigeration machine and thus reducing electricity consumption.It turns out that the sorption refrigeration process allows for better energy efficiency. The ratio of bio-oil exergy to electrical exergy goes from 27 to 102 from the conventional system to the sorption system.An economic analysis is performed to determine the minimum selling price of bio-oil as fuel (MFSP). It is observed that the MFSP is reduced from 3.63 € / GGE to 2.99 € / GGE between the conventional system and the sorption system. The difference comes from the electricity consumption avoided. The economic sensitivity analysis shows that the production cost of bio oil decreases more rapidly than the increase in the investment cost induced by this increase in production., Les boues d'eaux usées des moulins à huile (OMWS) constituent un problème environnemental majeur pour les pays producteurs d'huile d'olive. Diverses stratégies d'élimination des OMWS ont été proposées, en particulier la pyrolyse rapide qui est considérée comme une technique prometteuse et dont le principal produit est la bio-huile qui trouve son application comme diesel vert dans les moteurs à combustion interne. Dans la pyrolyse rapide, les vapeurs de bio-huile sont refroidies en utilisant une machine de réfrigération à compression. L'objectif de la thèse est d'intégrer une machine de réfrigération par absorption en récupérant la chaleur du processus, en se substituant à la machine de réfrigération par compression et réduisant ainsi la consommation d'électricité. Il s'avère que le procédé de réfrigération par sorption permet une meilleure efficacité énergétique. Le ratio exergie de la bio-huile sur exergie électrique passe de 27 à 102 du système conventionnel au système à sorption. Une analyse économique est effectuée pour déterminer le prix de vente minimum de la bio-huile en tant que combustible (MFSP). Il est observé que le MFSP est réduit de 3,63 €/GGE à 2,99 €/GGE entre le système conventionnel au système à sorption. La différence provient de la consommation d’énergie électrique évitée. L’analyse de sensibilité économique met en évidence que le coût de production de la bio huile diminue plus rapidement que l’augmentation du coût d’investissement induit par cette augmentation de production.

International audience; This study presents a decision support tool that evaluates the environmental efficiency of reusing treated wastewater for agricultural irrigation, among other options. The developed tool is published as open source at https://doi.org/10.18167/DVN1/YLP1BA. The objective of this decision support tool is to facilitate the interpretation of the Life Cycle Assessment (LCA) results by progressively reducing the non-discriminatory impacts to solve the difficulty of making a decision with a large number of criteria. This framework was applied to a representative case of reuse of reclaimed water for vine irrigation at the Murviel-Les-Montpellier experimental site (Hérault, France). It was then generalized through modeling assumptions to consider different reuse scenarios. To highlight situations in which the supply of recycled water for irrigation may or may not provide significant environmental benefits, four main parameters were varied: (i) tertiary treatment technologies, (ii) availability of conventional water sources, (iii) energy mix composition. The results show that the environmental impact of treated wastewater reuse depends directly on the type of tertiary treatment technology and the location of the treatment plant in relation to the field and other water sources. The decision support tool has identified where wastewater reuse is clearly an environmentally beneficial source of irrigation among surface and groundwater sources (e.g., WWTP closer to field than river, groundwater too deep, tertiary treatment environmentally beneficial). However, there are many situations where the decision support process cannot distinguish between reuse of treated wastewater for agricultural irrigation and conventional water sources, especially when the nutrient content of treated municipal wastewater is insufficient to offset the negative effects of high energy requirements and chemicals of tertiary treatment.

In France, the organic vegetable production sector is dynamic, composed of farms with different levelsof agroecology, suggesting a bifurcation between "conventionalized" organic farms based on inputuse, and "agroecological" farms using the resources of the ecosystem. This heterogeneity raisesquestions about the potential diversity of associated environmental impacts. Based on qualitative datacollected on 165 farms and a conceptual analysis framework, this thesis proposes a characterizationof farm diversity and identifies four types: 1) diversified, low-input microfarms; 2) diversified, mediumsized market gardeners; 3) producers specialised in cultivation under shelter; and 4) large marketgardeners specialised in open field cultivation. The characteristics of the farms and their variabilityconfirm the existence of two poles, "conventionalized" and "agro-ecological", which should beconsidered as a conceptual perspective with two poles and a gradient of farms between them.To assess the environmental performance of these vegetable systems, life cycle assessment (LCA) wasused. Complex farms, growing a wide variety of vegetables by combining them on small areas in asystemic agroecological approach, challenges this method regarding their impacts on biodiversity andthe spatial and temporal interactions on which they rely. By adapting the SALCA-BD expert system, Icompared the farms’ impact on biodiversity, and highlighted the importance of semi-natural habitatsfor biodiversity. SALCA-BD allows a detailed assessment of the impact on biodiversity which can serveas a basis for developing assessment methods that combine global and local impacts in an LCAframework.A system LCA approach was used. This approach considers the farm as a whole producing differentproducts, all inputs, operations, and emissions are related to the total annual production. Itcorresponds to the logic of agroecology, where many inputs are reasoned at the farm scale rather thanthe crop level, and where crops complement each other. The system LCA approach, which is preferredto a crop LCA, considers the interactions occurring within the system and allows the comparison ofsystems. From a practical point of view, it is adapted to the data format often available on diversifiedfarms and avoids allocation.The application of system LCA to three contrasting farms allowed the analysis of their strengths andweaknesses with respect to their environmental impacts, revealing large differences between thesystems in their main impact contributors. Using of several impact categories and functional units, noone farm stood out as clearly better for the environment. Expressed per unit area, the extensive openfield farm had the lowest impact, and the specialized tunnel farm had the highest impact, regardlessof impact category. However, when impacts were expressed per kg product or per product valuevi(Euro), differences between the three farms were smaller. The comparison of the systems must bedone keeping in mind that the farms have different and complementary productions. The interactionsand complementarities between these models deserve to be studied.Finally, the application of the system LCA allowed to identify prospects for methodologicaldevelopment to better assess nitrate emissions, to harmonize the assessment of the environmentalimpacts of organic fertilizers and to integrate the issue of pollution by (micro)plastics, En France, le maraichage en agriculture biologique est un secteur dynamique, composé de fermesprésentant différents niveaux d’agroécologie laissant supposer une potentielle bifurcation entre desfermes biologiques « conventionnalisées » reposant sur l’utilisation d’intrants, et des fermes« agroécologiques » valorisant les ressources de l’écosystème. Cette hétérogénéité interroge sur ladiversité potentielle des impacts environnementaux associés. S’appuyant sur des donnéesessentiellement qualitatives collectées auprès de 165 fermes et sur un cadre d’analyse conceptuel, lathèse propose une caractérisation de la diversité des fermes et identifie quatre types : 1) lesmicrofermes diversifiées et utilisant peu d’intrants ; 2) les maraîchers diversifiés de taille moyenne ; 3)les producteurs spécialisés dans la culture sous abri ; et 4) les maraîchers spécialisés dans la culture deplein champ. Les caractéristiques des fermes et leur variabilité confirment l’existante de deux pôles« conventionnalisées » et « agroécologiques », tout en montrant qu’il s’agit d’une visionsimplificatrice, la majorité des fermes se trouvant entre ces deux pôles.Afin d’évaluer les performances environnementales de ces systèmes maraichers, l’analyse du cycle devie (ACV) a été mobilisée. Les fermes complexes, cultivant une grande diversité de légumes en lesassociant sur de petites surfaces dans une approche agroécologique systémique, posent des défis àcette méthode dans la prise en compte de leurs impacts sur la biodiversité et les interactions spatialeset temporelles sur lesquelles elles reposent. En adaptant le système expert SALCA-BD, j’ai comparédes fermes par rapport à leur impact sur la biodiversité, et mis en évidence l’importance des habitatssemi-naturels pour la biodiversité. SALCA-BD permet une évaluation détaillée de l’impact sur labiodiversité qui peut servir de base pour développer des méthodes d’évaluation combinant impactsglobaux et locaux dans un cadre d’ACV.Une approche système de l’ACV a été employée. Cette approche aborde la ferme comme un toutproduisant différents produits et où tous les intrants, opérations, et émissions sont rapportés à laproduction annuelle totale. Cette optique correspond à la logique de l'agroécologie, où beaucoupd’intrants sont raisonnés à l’échelle de la ferme et non à la culture, et où les cultures sontcomplémentaires les unes des autres. Préférée à une ACV par culture, l’approche système prend encompte les interactions au sein du système, et permet de comparer les systèmes entre eux. D’un pointde vue pratique, elle est adaptée au format des données souvent disponibles dans les fermesdiversifiées et évite des allocations.ivL’application de cette approche de l’ACV à trois fermes contrastées a permis l’analyse des forces etfaiblesses de ces fermes vis-à-vis de l’environnement, faisant apparaître de grandes différences entreles systèmes dans leurs principaux postes d’impact. Avec l’utilisation de plusieurs catégories d’impactet unités fonctionnelles, aucune ferme ne ressort clairement meilleure qu’une autre pourl’environnement. Exprimé par unité de surface, la ferme de plein champ, plus extensive, a le moinsd’impact et la ferme spécialisée sous tunnel a le plus d’impact, quelle que soit la catégorie d’impact.En revanche, quand les impacts sont exprimés par kg de produit ou par la valeur des produits (en Euro)les différences entre les trois fermes sont plus faibles. La comparaison des systèmes doit se faire engardant à l’esprit que les fermes ont des productions différentes et complémentaires. Les interactionset complémentarités entre ces modèles méritent d’être étudiées.Enfin, l’application de l’ACV système a permis d’identifier des perspectives de développementméthodologiques pour mieux estimer les émissions de nitrate, pour harmoniser l’évaluation desimpacts environnementaux des fertilisants organiques et pour intégrer la question de la pollution parles (micro)plastiques.

Les systèmes alimentaires sont les principaux responsables des impacts environnementaux à l’échelle mondiale. Par ailleurs, la moitié de l'humanité souffre d'un régime alimentaire insuffisant ou de mauvaise qualité. Des données environnementales sur l'alimentation sont nécessaires pour accompagner les nécessaires changements drastiques des systèmes alimentaires vers plus de durabilité. La base de données PO²-BaGaTel, structurée par l'ontologie PO², et MEANS-InOut sont deux outils complémentaires qui permettent de créer, structurer et partager de telles données. Ce webinaire présentera l’application MEANS-InOut qui permet l’étude par analyse du cycle de vie (ACV) des procédés de transformation des produits issus de l’agriculture. Après une introduction à l’ACV, une première partie montrera les enjeux de l’évaluation environnementale des procédés et des produits alimentaires à travers deux exemples. Une deuxième partie s’attachera à la présentation de MEANS-InOut, de ses possibilités et de son articulation avec PO²-BaGaTel.

Introduction : l’impact écologique des activités humaines est l’une des préoccupations majeures de notre siècle. Le réchauffement climatique et l’altération de la santé des populations sont des conséquences directes. Les systèmes de soins de santé représentent 4 à 10 % des émissions de gaz à effet de serre, dont 20 à 30 % sont attribuées à l’activité chirurgicale.Problématique : l’arthroplastie totale de genou étant une des interventions les plus courantes en chirurgie orthopédique et utilisant un grand nombre d’implants et de matériels, nous avons voulu quantifier les différents impacts environnementaux qu’elle génère pour ensuite identifier les changements à opérer afin de les minimiser. Matériels et méthodes : nous avons analysé le cycle de vie de la réalisation d’une prothèse totale de genou à l’aide du logiciel d’ACV « Ecodesign Studio » et de la base de données « Ecoinvent ». Nous avons inclus l’extraction des matières premières et la fabrication des implants prothétiques, des instruments chirurgicaux ainsi que des consommables, les procédés de fabrication pour l’ensemble de ces produits, l’électricité nécessaire au fonctionnement du bloc opératoire et à la stérilisation des instruments, tous les transports associés à ces activités, les trajets des différents protagonistes et le traitement des déchets. Résultats : la réalisation d’une prothèse totale de genou a des impacts multiples sur l’environnement, plus marqués sur l’appauvrissement de la couche d’ozone et le réchauffement climatique. Elle émet 190 kg de CO2 équivalents sur l’ensemble de son cycle de vie. L’utilisation de consommables à usage unique, les procédés de fabrication des implants prothétiques et le transport du patient jusqu’à l’hôpital ont les impacts les plus importants. Discussion : l’optimisation du traitement des déchets par le recyclage semble être l’amélioration la plus facile à mettre en œuvre. Nous devons également modifier notre utilisation et le mode de fabrication des consommables à usage unique. Tous les protagonistes doivent participer à l’amélioration de nos pratiques pour diminuer notre impact environnemental global.

Thermal engines have dominated sectors of economy, and particularly transportation. Their current development and state of the art are the results of XXth century priorities related to economy and environment. In the future, thermal engines will face the challenge of emerging technologies in the frame of sustainable mobility and development. After an analysis of functioning principles and perspectives of development, particularly of combustion engines, thermal engines are compared to other realistic scenarios for transports applications in well-to-wheel and life cycle analysis., Le moteur thermique domine certains secteurs économiques, notamment celui des transports. Son évolution et degré de développement sont liés aux contraintes socio-économiques et environnementales du XXe siècle, et doivent être mis en concurrence avec d’autres solutions et technologies dans les nouvelles perspectives de développement et mobilité durables. Après un examen des principes de fonctionnement et des perspectives de développement en cours et à venir, le moteur thermique, et notamment à combustion interne, est comparé aux autres scénarios réalistes pour une application dans les transports selon les approches de puits à la roue et de cycle de vie.

The ongoing development of 3D Concrete Printing technology is broadly associated with the boons of mass-customization industry, with the potential of productivity, time and cost optimization, as well as with the sustainable potential of the practice, leaning on a largely discussed capacity of the smart and rational material deposition offered by additive manufacturing. This latter is investigated in the present work by the means of the Life-Cycle Assessment (LCA) method applied to an extrusion-based printing technology built upon the 6-axis robotic arm.The manuscript begins with a critical review of environmental performance in construction, putting it into life-cycle perspective and introducing the theoretical framework of the LCA discipline. Then, the environmental analysis of 3D Concrete Printing technology is accomplished with a particular focus on its process-related impact. Finally, a series of case-studies is evaluated on different constructive scales: from the elementary brick of a construction procedure to the full-bodied architectural system. In closing, some aspects of the industry-wide deployment of the practice are outlooked in light of the rebound effect phenomenon. A general discussion on the sustainable development of the practice concludes this work.Mainly, the study puts forward the environmental characterization of material and process-related impacts allowing to calculate the environmental impact of any printed object. Furtherly, those environmental data can be integrated into the design and optimization studies of building elements. The outcomes of the case studies point out a fair significance of the process-related impact, that despite the material savings, prompts some important impact transfers and pollution shifts into the life-cycle balance of a concrete element.Precisely, on the basic scale of the construction procedure, the impact of the 1m3 of printed concrete is almost twice bigger than the impact of 1m3 of casted concrete. The process-related impact represents around 13% in Climate Change category and can vary significantly in function of the process and material settings.The environmental gains on the scale of a structure were shown to be insignificant in the masonry framework but go up to 50% in the reinforced concrete perspective. The process-related impact remains significant but can be compensated by the material savings if properly taken into account during the design phase. Worth noting, the material quantity was shown to be an inappropriate metrics for environmental question in structural design.The integration of the optimized 3D Concrete Printed structure into the full-bodied architectural system of building envelope has demonstrated the impact reduction potential of around 20% in Climate Change category. Finally, regarding the global deployment of the practice, the further studies quantifying the magnitude of the rebound effect are necessary in order to understand the industry-wide environmental profile of 3D Concrete Printing technology.In larger outline, the 3D Concrete Printing technology in particular and the construction automation in general has shown a real capacity for the overall environmental improvement of structural and architectural systems., Le développement actuel de la technologie d'impression 3D béton est principalement motivé par l’avènement de l’industrie de personnalisation de masses, ses promesses de productivité et de performance environnementale.Ce potentiel de la construction durable, basée sur la capacité du dépôt de matière rationnel via la fabrication additive, est étudiée dans le présent travail avec une méthode d'analyse du cycle de vie (ACV) appliquée à une technologie d'impression par extrusion.Le manuscrit commence par un panorama critique de la performance environnementale dans la construction, en la mettant dans la perspective du cycle de vie et en introduisant le cadre théorique de la méthode ACV. Ensuite, l'analyse environnementale de la technologie d'impression 3D béton est réalisée avec un accent particulier sur l’impact lié au procédé. Enfin, une série de cas d'études est évaluée à différentes échelles constructives : de la brique élémentaire du procédé de construction jusqu’au système architectural complet. En conclusion, certains aspects de déploiement de la pratique à l'échelle de l'industrie sont examinés à la lumière du phénomène de l'effet de rebond ; une discussion générale sur le développement durable de la pratique achève ce travail. Principalement, l'étude propose une caractérisation des impacts du matériau et du procédé permettant de calculer le bilan environnemental de tout objet imprimé. De plus, ces données environnementales peuvent être intégrées dans les études de conception et d'optimisation des éléments de construction. Les résultats des cas d’études soulignent une importance de l'impact lié au procédé, qui, malgré les économies de matériaux, entraîne d'importants transferts d'impact et de pollutions dans l'équilibre du cycle de vie d'un élément. Précisément, à l'échelle de base du procédé constructif, l'impact de 1m3 de béton imprimé est presque deux fois plus grand que celui de 1m3 de béton coulé. L'impact lié au procédé représente environ 13% dans la catégorie du Changement Climatique et peut varier considérablement en fonction de la configuration d’impression et du matériau. Les gains environnementaux à l'échelle d'une structure se sont avérés insignifiants dans le cadre des structures maçonnées, pour autant ils peuvent représenter presque 50% dans le cadre du béton armé. L'impact lié au procédé reste important mais peut être compensé par les économies de matière. Néanmoins, la quantité de matériau s'est montré d’être une métrique inappropriée pour la question environnementale dans la conception des structures. Enfin, l'intégration de la structure imprimée dans le système architectural complet de l'enveloppe a démontré un potentiel de réduction d'impact d'environ 20% dans la catégorie du Changement Climatique. Concernant le déploiement global de la pratique, des études complémentaires quantifiant l'ampleur de l'effet rebond sont nécessaires afin de comprendre le profil environnemental de la technologie d'impression 3D béton à l'échelle de l'industrie. Globalement, la technologie d'impression 3D béton en particulier et l'automatisation de la construction en général montrent une réelle capacité d’amélioration environnementale des systèmes structurels et architecturaux.

The activities required to provide healthcare services bring challenges to environmental sustainability. The sector relies on diverse products, services and facilities, including disposable products, complex equipment and transportation. This domain has not been well explored from a sustainability lens and the level of awareness around healthcare sustainability is low. Life-cycle based methods have the potential to characterize systems related to the healthcare sector and many others; however, these methods are mostly – if not exclusively – related to an inside-out pathway to assess impacts. From an outside-in perspective, there is potential for raw material criticality to assess resource availability in the healthcare sector, especially after the proposal to integrate it into the Life Cycle Sustainability Assessment (LCSA) framework.A pending task around this proposed methodological pathway is to explore the applicability and readiness of supply risk methods, specifically the geopolitical supply risk (GeoPolRisk) method has been proposed to assess resource related impacts. This research provides and integrates methods to assess environmental sustainability from a life cycle perspective with focus on enhancing criticality indicators as an outside-in impact pathway associated with the Area of Protection “Natural Resources” in Life Cycle Assessment (LCA); moreover, their applicability is validated with multiple case studies, being one of those a part of the healthcare sector.The thesis is divided in 9 chapters along two branches: “Healthcare Sustainability” and “Raw Material Criticality in Life Cycle Assessment”. The first chapter provides an introduction to the manuscript and presents the research question and objectives of the thesis; it is followed by the state of the art in chapter 2. Chapter 3 presents the development of a novel framework to help address sustainability challenges in the healthcare sector through life cycle thinking. Chapter 4 and Chapter 5 propose and test methodological enhancements to the geopolitical supply risk method required to better address resource related impacts in life cycle assessment. Chapter 6 presents an integrated assessment taking into account the enhanced method and its relation to more traditionally used environmental impact categories in LCA. In chapter 7, the GeoPolRisk method is used to better understand the relevance of assessing outside-in impacts associated to an element used in the healthcare sector. Chapter 8 integrates the methodological enhancements previously presented to study inside-out and outside-in impacts for a case study associated with medical imaging. Finally, accomplishments and future opportunities for development on the field are discussed as part of the last chapter of the manuscript.Along the branch of “Healthcare Sustainability” this work contributes to the development of an integrated framework to support research in this domain and the first application to a case study in the healthcare sector of an integrated life cycle assessment incorporating environmental indicators and the GeoPolRisk method. Along the branch of “Raw Material Criticality in LCA”, the PhD develops new approaches and proposes methodological enhancements to advance the assessment of resource use in LCA., Les activités nécessaires pour fournir des services de santé posent plusieurs défis en termes de durabilité. Le secteur de la santé repose sur divers produits, services et installations, notamment des produits jetables, équipements complexes et moyens de transport. Ce domaine a été peu exploré sous l'angle de la durabilité et le niveau de sensibilisation à ce sujet est faible. Les méthodologies basées sur le cycle de vie ont le potentiel de caractériser la durabilité liée au secteur de la santé et à bien d'autres; toutefois, ces méthodes sont principalement - sinon exclusivement - liées à une voie inside-out pour évaluer les impacts. D'un point de vue outside-in, la criticité des ressources a le potentiel de répondre aux préoccupations relatives à la disponibilité des ressources pour le secteur de la santé, en particulier après son intégration dans le cadre de l'évaluation de la durabilité du cycle de vie (LCSA).Une tâche en suspens autour de cette voie méthodologique proposée est d'explorer l'applicabilité et l'état de préparation des approches de risque d'approvisionnement, en particulier la méthode de risque géopolitique d'approvisionnement (GeoPolRisk), proposée pour évaluer les impacts liés aux ressources. Cette recherche fournit et intègre des techniques d'évaluation de la durabilité environnementale dans une perspective de cycle de vie, en particulier sur l'amélioration des indicateurs de criticité en tant que voie d'impact outside-in associée au domaine de protection "Ressources naturelles" dans l'analyse du cycle de vie (ACV); en outre, leur applicabilité est validée par de multiples études de cas, dont l'une fait partie du secteur de la santé.La thèse est divisée en 9 chapitres et suit deux branches: "Durabilité des soins de santé" et "Criticité des ressources dans l'ACV". Le premier chapitre fournit une introduction au manuscrit et présente la question de recherche et les objectifs de la thèse ; il est suivi par l'état de l'art dans le chapitre 2. Le chapitre 3 présente le développement d'un nouveau cadre pour relever les défis de la durabilité dans le secteur de la santé par le biais de la pensée cycle de vie. Les chapitres 4 et 5 proposent et testent des développements méthodologiques pour évaluer le risque d'approvisionnement géopolitique. Ces aspects sont nécessaires pour mieux aborder les impacts liés aux ressources en ACV. Le chapitre 6 présente une évaluation intégrée de la criticité des ressources avec les catégories d'impact environnemental traditionnellement utilisées en ACV. Dans le chapitre 7, la méthode GeoPolRisk est utilisée pour mieux comprendre la pertinence de l'évaluation des impacts outside-in associés à un élément utilisé dans le secteur de la santé. Le chapitre 8 intègre les développements méthodologiques présentées précédemment pour étudier les impacts inside-out et outside-in dans le cadre d'une étude de cas associée à l'imagerie médicale. Enfin, les perspectives de développement sur le terrain sont examinées dans le dernier chapitre du manuscrit.Dans la branche " Durabilité des soins de santé", ce travail contribue à l'élaboration d'un cadre intégré pour soutenir la recherche dans ce domaine et à la première application à une étude de cas dans le secteur de la santé d'une analyse intégrée du cycle de vie intégrant des indicateurs environnementaux et la méthode GeoPolRisk. Dans la branche "Criticité des ressources dans l'ACV", la thése développe de nouvelles approches et propose des améliorations méthodologiques pour faire progresser l'évaluation de l'utilisation des ressources dans l'ACV.

International audience; Life Cycle Inventory (LCI) data are the backbone of Life Cycle Analysis (LCA). They reflectmodelling choices made by the LCA practitioner that can strongly influence the results ofenvironmental impact calculations. The high sensitivity of these data are the reason why theymust be accurately documented and tend to the highest possible quality. High quality, welldocumented LCI data can also be shared between LCA practitioners, allowing productivitygains and better research reproducibility, in particular between practitioners who do not workon the same life cycle inventory database. Unfortunately, SimaPro (PRé Sustainability B.V.,2020), one of the most used LCA software solutions, has only limited features to document,review and exchange LCI data.ELDAMhas been developed to fill this gap

The contributions of product design responsibility date back to 1970s with the multiplication of eco-design and design for sustainability approaches. This new attitude of the designer aims to reduce the harmful impacts on the environment and on Man of the design of a product: it paves the way to the responsibility of the designer. Despite the development of a plurality of approaches to operate in this way, a relatively small number of design variables have now emerged and a method has been particularly adopted: Life-Cycle Assessment (LCA). Through this approach, the design variables generally focus on the choice of materials and transformation processes. This thesis aims to understand the issues related to the integration of the geographic location of the process as a design variable. The research methodology is based on a retrospective approach and has made it possible to identify the need to propose a specific discretization algorithm as well as a simulation indicator of the Geographic Severity Potential in the form of a map. The case study focused on three chemical synthesis processes, with SAS PIVERT. These processes have been modelled to provide simulations. To finalize the proposal, a sensitivity study was carried out on the discretization algorithm. It is observed that an approach to simulating geographic severity opens the door to responsible decision-making in design through the spatial variable. It is observed that a geographic severity simulation approach offers an opportunity for responsible decision-making in design.; Les apports de la responsabilité en conception de produits se manifestent dès les années 70 avec la multiplication des démarches d’éco-conception et de conception pour la soutenabilité. Cette attitude nouvelle du concepteur vise à diminuer les impacts de la conception d’un produit sur l’environnement et l’Homme : elle ouvre la porte à la responsabilité du concepteur. Malgré le développement d’une pluralité d’approches pour ainsi opérer, un nombre relativement restreint de variables de conception s’est aujourd’hui imposé et une méthode a particulièrement été adoptée : l’Analyse du Cycle de Vie (ACV). À travers cette approche, les variables de conception se focalisent généralement sur le choix des matériaux et des procédés de transformation. Cette thèse vise à comprendre les enjeux liés à l’intégration de la localisation géographique du procédé en tant que variable de conception. La méthodologie de recherche s’appuie sur l’approche rétrospective et a permis d’identifier la nécessité de proposer un algorithme de discrétisation spécifique ainsi qu’un indicateur de simulation du Potentiel de Sévérité Géographique sous la forme d’une carte. L’étude de cas s’est portée sur trois procédés de synthèse chimique, avec la SAS PIVERT. Ces procédés ont été modélisés pour proposer des simulations. Pour finaliser la proposition, une étude de sensibilité a été réalisée sur l’algorithme de discrétisation. Il est observé qu’une approche de simulation de la sévérité géographique offre l’opportunité d’une prise de décision responsable en conception.

International audience; L'économie circulaire et ses différentes boucles de recirculation sont devenues ces dernières années un objet d'étude majeur, notamment dans le domaine de l'agriculture qui est un important pourvoyeur de déchets. De nombreuses recherches sont menées pour transformer les déchets lignocellulosiques de l'agriculture par des procédés « durables » c'est-à-dire économiquement viables, socialement acceptés et respectueux de l'environnement. Par la "pensée cycle de vie", il est possible d'évaluer ces impacts environnementaux potentiels. Cependant, ces analyses environnementales nécessitent en général un volume important de données spécifiques, dont la collecte peut être longue et fastidieuse, ou simplement impossible dans la pratique. D'autre part, les articles scientifiques décrivant les procédés de valorisation des coproduits de l'agriculture constituent une source de données intéressante mais peu exploitée. Dans cet article, une approche générale couplant la science des données et l'analyse environnementale est proposée. Composée de cinq étapes, cette approche est orientée vers une aide à la décision pour le chercheur ou l'ingénieur R&D lors d'une étude préliminaire. Elle est mise en œuvre dans le cadre de l'étude des procédés de prétraitements de la tige de maïs et de la paille de riz.

The objective of this thesis is to develop a method for quantitative assessments of the economic and environmental performance of regional development strategies, applied to the forestry sector in the region Grand Est. To this end, we adopt an approach based on the coupling of modelling tools from economics and environmental sciences. In chapter 1, we analyse couplings between 5 economic models and 3 environmental assessment tools from the existing literature. A dedicated criteria grid allows to compare their relevance to provide integrative assessments at the meso scale. Couplings between equilibrium models on the one hand, and Life Cycle Assessment (LCA) on the other hand, best meet the defined objectives. Chapter 2 details the methodological framework of the coupling between a partial equilibrium model of the French forest sector and LCA. The homogenisation of material flows between the two models makes it possible to produce economic and environmental indicators with a coherent perimeter, the ratio of which provides two eco-efficiency indicators. The first combines the economic surplus of the forest-based sector with its potential environmental impacts (Partial Eco-Efficiency, PEE); the second adds the environmental impacts avoided by substitution between wood-energy and fossil fuels, compared to a reference scenario (Full Eco-Efficiency, FEE). In Chapter 3, we use this framework to analyse different wood energy oriented bio-economy development strategies at the national level and at the regional level in the region Grand Est. For this purpose, we compare the FEE of scenarios constructed by combinations of different policies: subsidising wood energy demand, local supply, forest protection, energy crisis. Strategies integrating a stimulation of wood energy demand are the most eco-efficient, at regional and national level. This is based in particular on the benefits of avoided impacts through the substitution of wood energy for fossil fuels. The combination of the subsidy with protection measures and/or local procurement slightly increases or decreases its eco-efficiency depending on the scale of implementation. In addition, we have identified other factors determining most the eco-efficiency of a policy, such as the characteristics of the forest resource, the importance of the local wood sector, and the characteristics of neighbouring regions.; L’objectif de cette thèse est d’élaborer une méthode d’évaluation quantitative de la performance économique et environnementale de stratégies de développement régional, appliquée au secteur forestier dans le Grand Est. La démarche s’appuie sur le couplage d’outils de modélisation provenant des sciences économiques et des sciences de l’environnement. Dans le chapitre 1, nous analysons les couplages existants entre 5 modèle économique et 3 outils d’évaluation environnementale. Une grille de critère dédiée permet de comparer leur pertinence pour fournir des évaluations intégratives à l’échelle méso. Les couplages entre modèles d’équilibre d’une part, et Analyse du Cycle de Vie (ACV) d’autre part, répondent le mieux aux objectifs définis. Le chapitre 2 détaille le cadre méthodologique du couplage entre un modèle d’équilibre partiel du secteur forestier français et l’ACV. L’homogénéisation des flux de matières entre les deux modèles permet de produire des indicateurs économiques et environnementaux au périmètre cohérent, dont le ratio fournit deux indicateurs d’éco-efficience. Le premier combine le surplus économique de la filière forêt bois avec ses impacts environnementaux potentiels (Partial Eco-Efficiency, PEE), le second y ajoute les impacts environnementaux évités par la substitution entre le bois-énergie et des énergies fossiles, par rapport à un scénario de référence (Full Eco-Efficiency, FEE). Dans le chapitre 3, nous utilisons ce cadre pour analyser différentes stratégies de développement de la bioéconomie orientées vers le bois-énergie, à l’échelle nationale et au niveau régional dans le Grand Est. Nous comparons la FEE de scénarios construits par combinaisons de différentes politiques : subvention de la demande de bois-énergie, approvisionnement local, protection des forêts, crise énergétique. Les stratégies intégrant une stimulation de la demande de bois-énergie sont les plus éco-efficientes, au niveau régional et national. Cela repose notamment sur les impacts évités via la substitution du bois-énergie aux combustibles fossiles. La combinaison de la subvention avec des mesures de protection et/ou d’approvisionnement local augmente ou diminue légèrement son éco-efficience selon l’échelle de mise en œuvre. D’autres facteurs déterminant de l’éco-efficience d’une politique sont identifiés, comme les caractéristiques de la ressource forestière, l’importance de la filière bois locale, et les caractéristiques des régions voisines.

The objective of this thesis is to develop a method for quantitative assessments of the economic and environmental performance of regional development strategies, applied to the forestry sector in the region Grand Est. To this end, we adopt an approach based on the coupling of modelling tools from economics and environmental sciences. In chapter 1, we analyse couplings between 5 economic models and 3 environmental assessment tools from the existing literature. A dedicated criteria grid allows to compare their relevance to provide integrative assessments at the meso scale. Couplings between equilibrium models on the one hand, and Life Cycle Assessment (LCA) on the other hand, best meet the defined objectives. Chapter 2 details the methodological framework of the coupling between a partial equilibrium model of the French forest sector and LCA. The homogenisation of material flows between the two models makes it possible to produce economic and environmental indicators with a coherent perimeter, the ratio of which provides two eco-efficiency indicators. The first combines the economic surplus of the forest-based sector with its potential environmental impacts (Partial Eco-Efficiency, PEE); the second adds the environmental impacts avoided by substitution between wood-energy and fossil fuels, compared to a reference scenario (Full Eco-Efficiency, FEE). In Chapter 3, we use this framework to analyse different wood energy oriented bio-economy development strategies at the national level and at the regional level in the region Grand Est. For this purpose, we compare the FEE of scenarios constructed by combinations of different policies: subsidising wood energy demand, local supply, forest protection, energy crisis. Strategies integrating a stimulation of wood energy demand are the most eco-efficient, at regional and national level. This is based in particular on the benefits of avoided impacts through the substitution of wood energy for fossil fuels. The combination of the subsidy with protection measures and/or local procurement slightly increases or decreases its eco-efficiency depending on the scale of implementation. In addition, we have identified other factors determining most the eco-efficiency of a policy, such as the characteristics of the forest resource, the importance of the local wood sector, and the characteristics of neighbouring regions.; L’objectif de cette thèse est d’élaborer une méthode d’évaluation quantitative de la performance économique et environnementale de stratégies de développement régional, appliquée au secteur forestier dans le Grand Est. La démarche s’appuie sur le couplage d’outils de modélisation provenant des sciences économiques et des sciences de l’environnement. Dans le chapitre 1, nous analysons les couplages existants entre 5 modèle économique et 3 outils d’évaluation environnementale. Une grille de critère dédiée permet de comparer leur pertinence pour fournir des évaluations intégratives à l’échelle méso. Les couplages entre modèles d’équilibre d’une part, et Analyse du Cycle de Vie (ACV) d’autre part, répondent le mieux aux objectifs définis. Le chapitre 2 détaille le cadre méthodologique du couplage entre un modèle d’équilibre partiel du secteur forestier français et l’ACV. L’homogénéisation des flux de matières entre les deux modèles permet de produire des indicateurs économiques et environnementaux au périmètre cohérent, dont le ratio fournit deux indicateurs d’éco-efficience. Le premier combine le surplus économique de la filière forêt bois avec ses impacts environnementaux potentiels (Partial Eco-Efficiency, PEE), le second y ajoute les impacts environnementaux évités par la substitution entre le bois-énergie et des énergies fossiles, par rapport à un scénario de référence (Full Eco-Efficiency, FEE). Dans le chapitre 3, nous utilisons ce cadre pour analyser différentes stratégies de développement de la bioéconomie orientées vers le bois-énergie, à l’échelle nationale et au niveau régional dans le Grand Est. Nous comparons la FEE de scénarios construits par combinaisons de différentes politiques : subvention de la demande de bois-énergie, approvisionnement local, protection des forêts, crise énergétique. Les stratégies intégrant une stimulation de la demande de bois-énergie sont les plus éco-efficientes, au niveau régional et national. Cela repose notamment sur les impacts évités via la substitution du bois-énergie aux combustibles fossiles. La combinaison de la subvention avec des mesures de protection et/ou d’approvisionnement local augmente ou diminue légèrement son éco-efficience selon l’échelle de mise en œuvre. D’autres facteurs déterminant de l’éco-efficience d’une politique sont identifiés, comme les caractéristiques de la ressource forestière, l’importance de la filière bois locale, et les caractéristiques des régions voisines.

Journée Information Eaux, Poitiers, FRANCE, 06-/10/2020 - 08/10/2020; L'élimination des micropolluants dans les eaux résiduaires urbaines représente un défi majeur pour les stations de traitement des eaux usées, qui seront probablement amenées dans le futur à investir dans des traitements avancés. Le choix technologique (procédés d'oxydation, de filtration ou d'adsorption) repose en priorité sur des critères de performances technico-économiques. En raison des pressions environnementales grandissantes, le calcul d'impacts environnementaux devient également primordial pour soutenir une telle décision. L'utilisation de la méthodologie d'Analyse du Cycle de Vie (ACV) (ISO 14040/44, 2006) permet une évaluation holistique des impacts environnementaux, grâce à la perspective cycle de vie et à la prise en compte de plusieurs critères. Dans cette étude, l'ACV est appliquée à deux types de procédés, l'adsorption sur charbon actif dans un lit fluidisé et l'ozonation, ainsi que leur combinaison, testés à l'échelle pilote dans la STEU Seine Centre opérée par le SIAAP en Région parisienne (Mailler et al., 2015 ; Mailler et al., 2016 ; Guillossou et al., 2019 ; Guillossou et al., 2020). Les résultats visent à comprendre les coûts-bénéfices de ces traitements, selon les conditions opératoires, afin d'étayer la prise de décision.

Life cycle assessment (LCA) is the method most widely used to assess environmental impacts ofagricultural products. Current LCA methodology and studies tend to favour high-input intensiveagricultural systems and misrepresent less intensive agroecological systems such as organic agriculture.This is due partly to LCA’s approach, which focuses on products, without considering other ecosystemservices from agricultural systems, and partly because LCA rarely considers aspects that agroecologyaims to improve (soil health, biodiversity status, pesticide use impacts). We identify three key areas(additional indicators, broader perspective, indirect effects) for which we propose recommendations forLCA practitioners and priorities for research.; L'analyse du cycle de vie (ACV) est la méthode la plus utilisée pour évaluer les impacts environnementauxdes produits agricoles. La méthodologie et les études actuelles d'ACV ont tendance à favoriser lessystèmes agricoles intensifs utilisant beaucoup d’intrants et à donner une image inexacte des systèmesagroécologiques moins intensifs tels que l'agriculture biologique. Cela est dû en partie à l'approche del'ACV, qui se focalise sur les produits, sans prendre en compte les autres services écosystémiques dessystèmes agricoles, et en partie parce que l'ACV prend rarement en compte les aspects quel'agroécologie vise à améliorer (santé des sols, état de la biodiversité, impacts de l'utilisation despesticides). Nous identifions trois domaines clés (indicateurs supplémentaires, perspective plus large,effets indirects) pour lesquels nous proposons des recommandations pour les praticiens de l’ACV et despriorités de recherche

International audience; Replacement of Brazilian soybean meal (BS) associated to deforestation with European protein sources (EPS) was studied to reduce the impact of feed production on climate change. This study examined four EPS: the fine fraction of rapeseed meal (EPS1), soybean meals obtained from an innovative extrusion process with dehulled soybeans (EPS2) or non-dehulled soybeans (EPS3), and Danish protein pastes extracted from green biomass (EPS4). The goal was to estimate environmental impacts of pig production resulting from incorporating EPS in feeds for fattening pigs. Environmental impacts per kg of pig liveweight at the farm gate were estimated using life cycle assessment. Potential benefits were assessed by comparing each scenario with EPS to reference scenarios with “classic” protein sources (including BS). The study considered the recent economic context of four countries (France, Germany, Spain and the Netherlands) for four contrasting years to assess the current potential for using EPS. A second, virtual, context was defined with scenarios favorable to either BS or EPS, and the potential benefit of EPS was then appraised. In the recent economic context, results showed a moderate benefit with EPS because SB had low incorporation rates in the reference formulas (

The selection of animals for improved production traits has long been the major driver of pig breeding. More recently, new selection criteria are being explored, such as nitrogen (N) excretion. However, life cycle assessment (LCA) provides much better indicators of environmental impacts. The objective of this study was to investigate, using a modelling approach, relationships between production traits and LCA impacts of individual growing pigs. Impacts were calculated at the farm gate using the functional unit of one kg of body weight gain. Performances of pigs were simulated for two feeding programs − 2-phase and precision feeding − using the InraPorc population model (1,000 pigs per scenario). LCA calculations were performed for each pig according to its own performance and excretion. Results indicated that N excretion was positively correlated with feed conversion ratio (FCR; r=0.956), climate change (CC; r=0.955), acidification potential (AP; r=0.968), and eutrophication potential (EP; r=0.967), regardless of the feeding program. However, FCR appeared the best indicator of LCA impacts (better than N or P excretion), with a high positive correlation (r>0.99) with CC, AC, and EU for both feeding programs. Despite the lower CC, AP, and EP in the precision-feeding program (3%, 16% and 11% lower, respectively, than those for the 2-phase program), the correlations between performance and impacts were similar, although the ranking of pigs differed slightly. Thus, using of FCR as a selection criterion in pig breeding appears a promising approach to associate higher performance with lower environmental impact.

International audience; Precision feeding (PF) in growing-finishing pigs appears as a promising technology to decrease environmental impacts of pig production. However, few studies have compared environmental impacts of conventional and PF. Therefore, the aim of this study was to perform life cycle assessment (LCA) of pig production with either conventional or PF applied to growing-finishing pigs. Two approaches were used: using data from two experiments or relying on simulations performed with a fattening-unit model. In the ExpAdLib experiment, two-phase ad libitum (AdLib) feeding was compared to ad libitum PF. In the ExpRat experiment, two-phase restricted (Res) feeding was compared to restricted PF. In the model, four feeding programs − S2PREF (reference two-phase), S2LowProt (two-phase with low protein content), SMPGr (daily multiphase group feeding) and SMPInd (daily multiphase individual feeding) − were simulated according to two levels of supply: AdLib and Res. PF always decreased acidification and eutrophication impacts by reducing nitrogen excretion. Experimental results showed that climate change was reduced in PF AdLib but not in PF Res. Simulated results showed decrease in acidification, eutrophication and land occupation impacts, but not of climate change because of a worse feed conversion ratio. This LCA confirms that PF is a technology for reducing environmental impacts of pig production, particularly acidification and eutrophication. Nevertheless, definition of constraints on amino-acid and crude-protein contents, feed formulation and definition of the level of feed restriction should be made carefully in order to obtain the expected environmental gains with PF.; L’alimentation de précision (AP) des porcs charcutiers pourrait réduire les impacts environnementaux de la production porcine. Pourtant peu de résultats ont été publiés sur ce sujet. Cette étude visait à évaluer par analyse du cycle de vie les impacts de l’AP de porcs charcutiers en comparaison d’une alimentation conventionnelle. Deux approches sont utilisées : l’une reposant sur des données obtenues dans deux expérimentations et l'autre sur des simulations réalisées avec un modèle de l’atelier d’engraissement. Dans l’expérimentation ExpAdLib, une stratégie biphase (2P) ad libitum (AdLib) a été comparée à une AP AdLib. Dans l’expérimentation ExpRat, une stratégie en biphase rationné (2Prat) a été comparée à une alimentation de précision rationnée (Rat). Quatre programmes d’alimentation ont été simulés : S2PREF = biphase deréférence, S2PBasProt = biphase à basse teneur en protéines, SMPGr = multiphase journalier groupe et SMPInd = multiphase journalier individuel, selon deux plans de rationnement : AdLib et Rat. L’AP réduit de façon systématique les impacts acidification et eutrophisation, grâce à la réduction de l’excrétion d’azote. Pour l’impact sur le changement climatique, les résultats expérimentaux suggèrent une amélioration en AP AdLib mais pas en AP Rat. Les résultats simulés font état d’une amélioration claire sur l’acidification, l’eutrophisation et l’occupation des sols, mais pas d’amélioration sur le changement climatique en raison de la légère augmentation de l’indice de consommation. Cette étude confirme que l’AP est un levier de réduction des impacts environnementaux de la production de porcs charcutiers, particulièrement pour l’acidification et l’eutrophisation. L’AP doit faire l’objet d’une approche globale incluant la définition des niveaux d’acides aminés des aliments, la formulation des aliments, et la définition du niveau de rationnement, pour obtenir le meilleur gain environnemental.

The impact of engineered TiO2 NPs was assessed using the Life cycle assessment methodology at a site-specific scale. A first approach was carried out to detect them in the environment. Experimental data collected in the field were used to characterize these nanoparticles for terrestrial ecotoxicity at a local scale. TiO2 NPs were detected in the water and sediments of the Thur river and in soils of the study area up to 2,5 km from a production site. The residence time (fate factor) of TiO2 NPs in area soils of Thann is approximately 8500 years. A specific effect factor (12,46 PAF.m3.kg-1) was also developed using date from a bibliographic synthesis on the toxicity of TiO2 NPs for organisms in terrestrial ecosystem. The determination of these two parameters allows us to calculate the first characterization factor for TiO2 NPs for terrestrial ecotoxicity in the Thann region (1,06.105 PAF.m3.an.kg-1)., L’impact des NPs TiO2 manufacturées a été évalué par la méthodologie de l’analyse du cycle de vie à une échelle de site spécifique. Une première approche a été menée dans le but de les détecter dans l’environnement. Les données expérimentales collectées sur le terrain ont permis de caractériser ces nanoparticules pour l’écotoxicité terrestre à une échelle locale. Les NPs TiO2 ont été détectées dans l’eau et les sédiments de la rivière de la Thur ainsi que dans les sols de la zone d’étude jusqu’à 2,5 km d’un site de production. Le temps de résidence (facteur de devenir) des NPs TiO2 dans les sols de la région de Thann est d’environ 8500 ans. Un facteur d’effet spécifique (12,46 PAF.m3.kg-1) a également été élaboré à l’aide de données provenant d’une synthèse bibliographique sur la toxicité des NPs TiO2 pour les organismes de l’écosystème terrestre. La détermination de ces deux paramètres a permis de calculer le premier facteur de caractérisation des NPs TiO2 pour l’écotoxicité terrestre de la région de Thann (1,06.105 PAF.m3.an.kg-1).

Traditional Iberian pig production is characterized by outdoor systems that produce animals fed with natural resources. The aim of this study was to assess the environmental impacts of such systems through Life Cycle Assessment. Environmental impacts were analysed per kilogram of live weight at farm gate. Iberian pig production in montanera had the lowest impacts for climate change (CC), acidification (AC), eutrophication (EU) and cumulative energy demand (CED), being 3.4 kg CO2 eq, 0.091 molc H+ eq, 0.046 kg PO43&minus, eq, and 20.7 MJ, respectively, due to the strict use of natural resources (acorns and grass) during the fattening period. As Iberian farms had a greater dependence on compound feed in cebo campo, environmental impacts on CC, AC, EU and CED were 22, 17, 95 and 28% higher, respectively, than with montanera. For land occupation (LO), however, cebo campo had a lower impact (31.6 m2&middot, year) than montanera (43.0 m2&middot, year) system. Traditional Iberian pig production systems have environmental impacts higher than conventional systems studied in literature but are similar to other traditional systems. Based on the present assessment, it is necessary to account for the contribution of emissions resulting from the consumption of natural resources to avoid the underestimation of environmental impacts.

CO2 emissions from cement production currently represent around 6% of global CO2 emissions. However, cement concrete absorbs CO2 from the atmosphere because of carbonation (i.e., penetration of atmospheric CO2 inside bulk concrete). Carbonation has beneficial effects on the mechanical resistance of cement concrete. However, carbonation also has adverse effects because it provokes a decrease in pH that favors later corrosion of reinforcing bars and thus reduces service life. Current European standards provide recommendations concerning reinforcing concrete covers, but these are not based on actual service-life durations. Thanks to a previously developed carbonation model combined with sensitivity analysis and LCA, we compare Climate Change indicators of 1 m2 of reinforced concrete cover over a 100-years service life exposed to XC4 conditions in Madrid, obtained on one hand by using current standards and on the other hand with concrete-cover depths calculated with our carbonation model. Our results show that cement strength class is a key parameter to both increase durability and decrease climate-change impacts. When the carbonation model is used to optimize both durability and climate-change impacts, it drives to considerable and significant improvements. Finally, climate-change indicators predicted from our carbonation model are not linearly linked to carbon intensity of cements, which is a current argument of so-called "green cements." The values of indicators presented in this article cannot be generalized: They mainly depend on the geographical location. However, the model and key action levers are general. Using high cement strength classes and low water-to-cement ratios allows use of lower concrete-cover depths and thus save amounts of concrete compared to the standard. This generates an important benefit in terms of climate-change impacts for identical service lives and improved mechanical resistance. Thus, considering the huge impact of cement and construction industry on climate change, we plead for a revision of standards which, instead of thresholds based on simplified models, should provide certified tools enabling the best design for every situation. This article met the requirements for a gold/gold JIE data openness badge described at http://jie.click/badges.

To tackle water micropollutant pollution, the development of an advanced wastewater treatment is necessary and should be supported by an environmental evaluation to guide decision-makers. Life cycle assessment (LCA) methodology has been applied in the literature for several technologies and highlighted the variability of results (e.g. site-specific conditions) and the limited (eco-)toxicity benefits compared to additional operating impacts. In this study, the LCA of an activated carbon (AC) adsorption process based on a fluidized bed (limiting AC usage) was performed to determine its optimal operating conditions (dosage, use of micro-grain – μGAC or powder – PAC) and environmental benefits compared to the common ozonation process. This study was based on pilot processes installed at the Seine Centre treatment plant (France), using sensitivity analyses to identify the conditions for choosing a technology. For the seven scenarios (fluidized bed with 10 and 20 mg/L, both for PAC and μGAC; ozonation with 0.6 and 0.9 gO3/gDOC; and pre-ozonation combined with μGAC), the operational impacts generated (energy and material use) and the impacts avoided (micropollutant removal) were evaluated for climate change, freshwater ecotoxicity and human toxicity (USEtox characterization factors for micropollutants complemented with literature data). The LCA results showed that the fluidized bed process should preferably be operated with μGAC rather than PAC. The advantage of μGAC adsorption compared to ozonation is negligible but could nevertheless be significant in European countries with a significant share of coal-based electricity (i.e. all countries except Sweden and France). As in most of the previous works, the (eco)toxicity impacts avoided were found to be negligible, but other substances, such as hormones and oxidation by-products, should be further considered and characterized to better represent the treatment performances. The combination of ozonation and μGAC adsorption on a fluidized bed is a promising option to efficiently remove micropollutants, as well as oxidation by-products, while keeping the impacts generated within a reasonable range. This paper presented valuable results to support the eco-design of advanced wastewater treatment (both in terms of operating conditions and targeted substances) but should be complemented with large-scale evaluations (e.g. using consequential LCA) and better impact characterization of micropollutants.

International audience; To inform the modelling of organic waste treatments yielding organic amendments and fertilisers in France, published as 'Screening LCA of French organic amendments and fertilisers' [1], we compiled data pertaining to the chemical characteristics of both raw and treated organic residues, as well as inventory data on the most common organic waste treatments. The majority of these life cycle inventory data was obtained from reports and other literature, but primary data was also compiled, notably for commercial organic fertiliser production. The data presented here can be used by future life cycle assessment studies on organic waste treatments, as well as to inform agricultural modelling. © 2019 The Author(s)

Despite a strong anchoring in the territory and various functions, pond fish farming is adeclining activity in France. The diversity of its roles raises the question of whether the framework ofecosystem services (ES) could give a better visibility of the assets of this activity. ES can be defined as"the benefits derived from ecosystems by humans". They gather the categories of supply (e.g. fishproduction), regulation (e.g. regulation of water quality) and cultural categories (recreational, scientific,and spiritual).The aim of this thesis is to help clarify the ecosystem services provided by ponds in France. It proposeselements on the type of services and a method to evaluate them. Ten Supply ES, twenty ES Regulatorsand eleven Cultural ES were identified as possibly being provided by fish ponds.The proposed PoESIE method is based on the environmental analysis framework: Life CycleAssessment and Emergy. It puts simultaneously the services and impacts in order to highlight any tradeoffs in the provision of benefits.This method was used on 135 French ponds grouped into five management classes:intensive, semi-intensive, semi-extensive, extensive, and recreational. Two supply ES and threeregulation ES were evaluated. The main results show that intensive and semi-intensive managed pondsprovide the best level of ES, and have moderate environmental impacts. Nevertheless, Emergy'sindicators show that the fish production ES of these intensive systems has a poor sustainabilityperformance.The proposed PoESIE method has shown its applicability to a slight anthropised system at the interfacebetween the natural and the productive environment. Pond aquaculture can provide a good level of ES,mainly when ponds are managed in order to produce fish.; Malgré un ancrage fort dans le territoire et des fonctions variées, la pisciculture d’étang estune activité en déclin en France. La diversité de ses rôles amène à s’interroger si le cadre des servicesécosystémiques (SE) peut permettre de donner une meilleure visibilité des atouts de cette activité. LesSE peuvent être définis comme étant « les bénéfices dérivés des écosystèmes par les humains ». Ilsregroupent les catégories d’approvisionnement (ex. la production de poissons), de régulation (ex. larégulation de la qualité de l’eau) et culturels (récréatifs, scientifiques, spirituels).Cette thèse a pour objectif de contribuer à préciser les services écosystémiques fournis parles étangs en France. Elle apporte des éléments sur le type de services et une méthode pour les évaluer.Dix SE d’approvisionnement, vingt SE de régulation et onze SE culturels ont été identifiés comme étantpossiblement fournis par les étangs piscicoles.La méthode PoESIE proposée s’appuie sur le cadre des analyses environnementales :Analyse du Cycle de Vie et Emergy. Elle met en parallèle les services et impacts afin de mettre enévidence les éventuels compromis dans la fourniture de bénéfices.Cette méthode a été utilisée sur 135 étangs français regroupés en cinq classes de gestion:les intensifs, les semi-intensifs, les semi-extensifs, les extensifs et les récréationnels. Deux SEd’approvisionnement et trois SE de régulation ont été évalués. Les principaux résultats montrent que lesétangs gérés de manière intensive et semi-intensive fournissent le meilleur niveau de SE, et présententdes impacts environnementaux modérés. Néanmoins, les indicateurs d’Emergy montrent que le SE deproduction de poisson de ces systèmes intensifs a une faible performance de durabilité.La méthode PoESIE proposée a montré son applicabilité à un système faiblementanthropisé à l’interface entre milieu naturel et productif. La pisciculture d’étang peut fournir un bonniveau de SE, principalement quand les étangs sont gérés pour la production de poisson.

Energy materials are particularly important from a sustainability perspective for advancing renewable energy systems, including energy production and storage. Their appropriate use and development require quantitative assessment methods. Life Cycle Assessment (LCA) is a method to support sustainable development that can be used to identify environmental hotspots and compare different technologies. The purpose of this research is to support development of several energy materials and make LCA a more relevant tool for sustainability assessment by extending its use in two emerging directions: assessment of technologies at the early stage of development, and by supporting more resource-effective choices for a circular economy.The research objectives focus on informing the development of technologies and identifying methodological challenges and opportunities by applying LCA to three energy-technology case studies, each at a different technological maturity level. In the first case study, alkaline batteries, currently at a high maturity level (incumbent products), are evaluated using LCA in combination with a circular economy indicator, the Material Circularity Indicator (MCI). The aim was to investigate opportunities to combine the two methods, while considering trade-offs between indicators for different strategies for battery design and management. In the second case study, nickel-cobalt hydroxide charge storage electrodes, currently at a low maturity level (laboratory-scale), are evaluated to investigate environmental hotspots and preferred synthesis route. In the third case study, organic photovoltaic portable chargers for small electronics, currently at a medium maturity level (pilot-scale), are evaluated for replacing conventional electricity grid for charging a mobile phone.; Les matériaux énergétiques sont particulièrement intéressants du point de vue du développement durable pour faire progresser les systèmes d’énergie renouvelable, notamment les énergies de production et de stockage. Leurs utilisations appropriées ainsi que leur développement requièrent une méthode d’évaluation quantitative. L’Analyse de Cycle de Vie (ACV) est une méthode qui soutient le développement durable par l’identification de priorités environnementales ainsi que par la comparaison de différentes technologies. Cette recherche vise à soutenir le développement des matériaux énergétiques et de faire de la méthode d'analyse du cycle de vie un outil plus pertinent pour l'évaluation environnementale à travers l’extension de son usage dans deux directions émergentes : l’évaluation des technologies au début de leur développement et le soutien des choix économes en ressources dans le contexte d'une économie circulaire.Les objectifs de recherche se focalisent sur le développement de l’information relatives aux technologies ainsi que sur la méthodologie d’identification des défis et opportunités par l’application de l’ACV sur trois études de cas de technologie énergétique à différents niveaux de maturité. Dans le premier cas d’étude, les piles alcalines, actuellement à haut niveau de maturité () sont évalué grâce à l’utilisation de l’ACV combiné avec un indicateur d’économie circulaire, l'indicateur de circularité du matériau (MCI). Le but était d’explorer une opportunité de couplage des deux méthodes ainsi que les compromis entre les indicateurs pour différentes stratégies de conception et de gestion de ces batteries. Dans le deuxième cas d’étude, les électrodes à base d’hydroxyde de nickel-cobalt, à présent à bas niveau de maturité (échelle de laboratoire) sont évaluées dans l’optique d’étudier des priorités environnementales des voies de synthèse favorables. Dans le troisième cas d’étude, les chargeurs organiques photovoltaïques portables pour petits équipements éléctroniques, actuellement à un niveau de maturité intermédiaire (échelle pilote), sont évalués pour remplacement du réseau électrique traditionnel pour le chargement de téléphones portables.

Energy materials are particularly important from a sustainability perspective for advancing renewable energy systems, including energy production and storage. Their appropriate use and development require quantitative assessment methods. Life Cycle Assessment (LCA) is a method to support sustainable development that can be used to identify environmental hotspots and compare different technologies. The purpose of this research is to support development of several energy materials and make LCA a more relevant tool for sustainability assessment by extending its use in two emerging directions: assessment of technologies at the early stage of development, and by supporting more resource-effective choices for a circular economy.The research objectives focus on informing the development of technologies and identifying methodological challenges and opportunities by applying LCA to three energy-technology case studies, each at a different technological maturity level. In the first case study, alkaline batteries, currently at a high maturity level (incumbent products), are evaluated using LCA in combination with a circular economy indicator, the Material Circularity Indicator (MCI). The aim was to investigate opportunities to combine the two methods, while considering trade-offs between indicators for different strategies for battery design and management. In the second case study, nickel-cobalt hydroxide charge storage electrodes, currently at a low maturity level (laboratory-scale), are evaluated to investigate environmental hotspots and preferred synthesis route. In the third case study, organic photovoltaic portable chargers for small electronics, currently at a medium maturity level (pilot-scale), are evaluated for replacing conventional electricity grid for charging a mobile phone., Les matériaux énergétiques sont particulièrement intéressants du point de vue du développement durable pour faire progresser les systèmes d’énergie renouvelable, notamment les énergies de production et de stockage. Leurs utilisations appropriées ainsi que leur développement requièrent une méthode d’évaluation quantitative. L’Analyse de Cycle de Vie (ACV) est une méthode qui soutient le développement durable par l’identification de priorités environnementales ainsi que par la comparaison de différentes technologies. Cette recherche vise à soutenir le développement des matériaux énergétiques et de faire de la méthode d'analyse du cycle de vie un outil plus pertinent pour l'évaluation environnementale à travers l’extension de son usage dans deux directions émergentes : l’évaluation des technologies au début de leur développement et le soutien des choix économes en ressources dans le contexte d'une économie circulaire.Les objectifs de recherche se focalisent sur le développement de l’information relatives aux technologies ainsi que sur la méthodologie d’identification des défis et opportunités par l’application de l’ACV sur trois études de cas de technologie énergétique à différents niveaux de maturité. Dans le premier cas d’étude, les piles alcalines, actuellement à haut niveau de maturité () sont évalué grâce à l’utilisation de l’ACV combiné avec un indicateur d’économie circulaire, l'indicateur de circularité du matériau (MCI). Le but était d’explorer une opportunité de couplage des deux méthodes ainsi que les compromis entre les indicateurs pour différentes stratégies de conception et de gestion de ces batteries. Dans le deuxième cas d’étude, les électrodes à base d’hydroxyde de nickel-cobalt, à présent à bas niveau de maturité (échelle de laboratoire) sont évaluées dans l’optique d’étudier des priorités environnementales des voies de synthèse favorables. Dans le troisième cas d’étude, les chargeurs organiques photovoltaïques portables pour petits équipements éléctroniques, actuellement à un niveau de maturité intermédiaire (échelle pilote), sont évalués pour remplacement du réseau électrique traditionnel pour le chargement de téléphones portables.

International audience; With an ageing bridge stock and in order to limit economic and environmental costs, developing preventive maintenance, repair and strengthening strategies will help asset owners to make efficient decisions in a sustainable way. For steel and composite steel bridges, preventing fatigue failure is at stake. In this context, easy-to-apply preventive strengthening techniques should be developed to extend fatigue life-time of steel bridges and delay resource-consuming major interventions such as traditional steel strengthening, rehabilitation, or decommissioning and new construction.This paper investigates the cost and environmental burdens associated with several strategies to extend steel bridges fatigue life-time. In particular, one details the needed information and the methodology for the implementation of an overall life-cycle analysis of an adhesively bonded CFRP solution compared with traditional techniques (use of steel plates). This is carried out considering economic, environmental and social benefits of the preventing policy and illustrating the developed methodologies with a case study corresponding to the strengthening of an existing steel bridge during its service life.

International audience; Les ressources minérales sont utilisées par l'Homme pour la production de biens depuis l'Antiquité. La diversité des ressources minérales exploitées n'a cessé de croitre depuis le début de l'ère industrielle en corrélation étroite avec la quantité de produits contenant des éléments à haute technologie mis sur le marché. Le développement de solutions technologiques, notamment pour satisfaire la transition énergétique et numérique, entraine également une exploitation accrue des ressources minérales nécessaires au fonctionnement de ces produits. Certaines de ces ressources ont été classifiés comme « critiques » par l'Union Européenne, c'est-à-dire qu'elles présentent un risque d'approvisionnement élevé par rapport à l'importance économique qu'elles revêtent. La prise de conscience de l'intérêt stratégique de certains métaux pour l'économie, associée au caractère fini des ressources, a conduit l'Union Européenne à mettre en place des méthodes pour évaluer la criticité des matériaux. Par ailleurs, la question de l'évaluation des ressources minérales comme indicateur d'impact en ACV a été abordée par la communauté scientifique au cours des vingt dernières années sans vraiment aboutir à un consensus scientifique. Dans le cadre d'un projet de recherche collaboratif financé par le réseau EcoSD (Ecoconception de Systèmes Durables), un guide de bonnes pratiques a été produit avec pour objectif d'aider les praticiens ACV du réseau à mieux prendre en compte le critère « ressources » dans leurs ACV et à mieux appréhender la notion de criticité des ressources [1]. Sans revenir sur l'intégralité du contenu de ce guide, la présente contribution vise à montrer les principaux points de vigilances identifiés ainsi que les bonnes pratiques à mettre en place dans la réalisation d'ACV s'intéressant spécifiquement aux ressources minérales abiotiques. Elle est illustrée avec un cas d'études sur le germanium. D'autres cas d'études sont disponibles dans le guide sur les ressources phosphore, cobalt et indium.

International audience; Les ressources minérales sont utilisées par l'Homme pour la production de biens depuis l'Antiquité. La diversité des ressources minérales exploitées n'a cessé de croitre depuis le début de l'ère industrielle en corrélation étroite avec la quantité de produits contenant des éléments à haute technologie mis sur le marché. Le développement de solutions technologiques, notamment pour satisfaire la transition énergétique et numérique, entraine également une exploitation accrue des ressources minérales nécessaires au fonctionnement de ces produits. Certaines de ces ressources ont été classifiés comme « critiques » par l'Union Européenne, c'est-à-dire qu'elles présentent un risque d'approvisionnement élevé par rapport à l'importance économique qu'elles revêtent. La prise de conscience de l'intérêt stratégique de certains métaux pour l'économie, associée au caractère fini des ressources, a conduit l'Union Européenne à mettre en place des méthodes pour évaluer la criticité des matériaux. Par ailleurs, la question de l'évaluation des ressources minérales comme indicateur d'impact en ACV a été abordée par la communauté scientifique au cours des vingt dernières années sans vraiment aboutir à un consensus scientifique. Dans le cadre d'un projet de recherche collaboratif financé par le réseau EcoSD (Ecoconception de Systèmes Durables), un guide de bonnes pratiques a été produit avec pour objectif d'aider les praticiens ACV du réseau à mieux prendre en compte le critère « ressources » dans leurs ACV et à mieux appréhender la notion de criticité des ressources [1]. Sans revenir sur l'intégralité du contenu de ce guide, la présente contribution vise à montrer les principaux points de vigilances identifiés ainsi que les bonnes pratiques à mettre en place dans la réalisation d'ACV s'intéressant spécifiquement aux ressources minérales abiotiques. Elle est illustrée avec un cas d'études sur le germanium. D'autres cas d'études sont disponibles dans le guide sur les ressources phosphore, cobalt et indium.

Environmental impacts of contrasted Iberian pig production systems. X. International symposium of mediterranean pig

International audience; This paper aims at presenting a consistent Life Cycle assessment of the environmental impact of an industrialmilk protein fractionation process at the level of unit processes (gate to gate approach), focusing on the effectivecontribution of both the production and the cleaning steps. The precise assessment of the impact of cleaningstages could indeed constitute key issues for the optimisation and management of food plants. The results showthat the production phase accounts for approximately two-thirds of the environmental impact of the entire foodmanufacturing process, and the cleaning phase for more than 30% of the total impact. The latter is, however,underestimated due to methodological drawbacks and partly unavailable data. Among both the production andthe cleaning stages the most impacting unit processes are the membrane and the thermal operations mainly dueto the single-use of cleaning solutions and several temperature changes. Hence, for reduction of the overallenvironmental impact of the milk protein fractionation process it is advisable to primarily focus on improvementand optimisation of the microfiltration operation and secondly, on the thermal units.

The selection of animals for improved production traits has been, for a long time, the major driver of pig breeding.More recently, because of the increasing concern with environment, new selection criteria have been explored, such as nitrogen (N) excretion which is related to both feed efficiency and environmental impact. However, many studies indicate that life cycle assessment (LCA) provides much better indicators of environmental impacts. In this context, the objective of this study was to investigate, using a modelling approach, the relationships between production traits and LCA impacts of individual growing pigs. The LCA considered the process of pig fattening, including production and transport of feed ingredients and complete feeds, the raising of pigs, and manure management. Impacts were calculated at farm gate and the functional unit was one kg of body weight gain over fattening. Performances of pigs were simulated for two feeding programs, 2-phases and precision feeding, using InraPorc population model (2,000 pigs per scenario) and considering between-animal variability. The LCA calculations were performed for each pig according to its own performance and N excretion. The CORR procedure (SAS version 9.2) was used to investigate the correlations between LCA impacts and performance and excretion traits. The results indicated that N excretion was positively correlated with feed conversion ratio (FCR; r=+0.94), climate change (CC; r=+0.94), acidification potential (AC; r=+0.96), and eutrophication potential (EU; r=+0.96), whatever the feeding program. Surprisingly, FCR appeared the best indicator of LCA impacts with a very high and positive correlation (r>+0.99) with CC, AC, and EU for both feeding programs. Despite the lower CC, AC, and EU of pig production in a precision feeding program (3, 16 and 11% lower than the 2-phases, respectively), the correlation within each outcome were very similar. It was concluded that the use of FCR as a selection criterion in pig breeding is the most effective way to associate improved performance and low environmental impact of pig fattening.

On the request of decision-makers, the Life Cycle Assessment (LCA) framework is increasingly applied in agri-food value chains in developing countries under particularly demanding constraints. Based on the cradle-to-farm-gate LCA results of the tomato in Rwamagana district in Rwanda commissioned by the European Union, the main objectives of the paper were to validate statistically the differences in environmental impacts among expert-based types for this crop based on location and season and identify the key-drivers of these impacts. The study was developed thanks to two intensive field visits and a survey of 15 plots. The functional unit was one kg of tomato at farm-gate. Combining several statistical analyses allowed identifying three groups of plots with contrasting input profile and eco-efficiency. For most impact categories, the first group with mainly plots in marshland during wet season had the lowest impacts and the third group with plots in hillside showed the highest impacts. The yield of tomato being significantly different between marshland and hillside plots was an important driver of these results. The second group composed of plots in marshland during the dry season generally showed intermediate impacts due to the withdrawing of water for irrigation. The second group obtained a higher freshwater ecotoxicity due to a more intensive use of toxic insecticides. The factorial analysis for mixed data (FAMD) confirmed the importance of the location and the season for the eco-efficiency of tomato plots and the hierarchical clustering on principle components (HCPC) separated the tomato plots into three clusters. The generalized linear models (GLMs) validated the differences in the environmental impacts per kg of tomato between the clusters. The principal component analysis (PCA) combined to GLM revealed that only the use of water was significantly different between the three groups. Compared to existing datasets, all groups showed high freshwater ecotoxicity impacts due to the use of toxic insecticides and the excessive use of mancozeb. The third group also showed a high freshwater eutrophication in relation to P losses due to erosion and low yield. From a methodological point of view, we demonstrated in this paper that using expert-based typologies combined with adapted statistical analyses constituted a relevant approach under such circumstances.

Contexte : La viticulture est très exigeante en intrants. La viticulture biologique est souvent considérée comme un système durable, mais elle a des impacts environnementaux. L’analyse du cycle de vie (ACV) permet de discriminer les itinéraires viticoles. Objectif : Notre article présente et discute l’intérêt de l’ACV pour évaluer, comparer et améliorer les itinéraires viticoles biologiques par une comparaison (i) des inventaires des pratiques, (ii) des inventaires du cycle de vie (ICV) et (iii) des ACV. Matériel et méthodes : Huit cas ont été étudiés dans trois régions viticoles françaises et deux années. L’ICV et l’ACV ont été calculés, cinq impacts ont été sélectionnés par corrélations (changement climatique, eutrophisation de l’eau douce, écotoxicité terrestre, acidification terrestre, eutrophisation marine). Résultats et discussion : des différences importantes entre les cas pour les pratiques et les quantités d’intrants ont été observées et l’étude des impacts sur le changement climatique a révélé la hiérarchie d’importance des opérations notamment mécaniques et un classement différent pour des impacts au kg de raisin et à l’ha de vigne. Les défis de l’ACV sont de mieux prendre en compte le soufre et le cuivre ; enrichir les bases de données sur les engrais organiques ; et construire des indicateurs de biodiversité. Conclusion : L’ACV est meilleure que les inventaires des pratiques pour évaluer la viticulture biologique., Background: Viticulture is very demanding in inputs. Organic viticulture is often seen as a sustainable system but has also environmental impacts. Life cycle assessment (LCA) is able to discriminate vineyard managements. Aims: Our study explores the interest of LCA to assess, compare and improve organic vineyard management routes through a comparison of information given by practices inventories, Life Cycle Inventories (LCIs) and LCA. LCA methodological challenges are also discussed. Material and methods: Eight cases were studied in three French wine regions and two years. LCI and Life Cycle Impact Assessments (LCIAs) were calculated, five impacts were selected by correlation (climate change, fresh water eutrophication, terrestrial ecotoxicity, terrestrial acidification, marine eutrophication). Results and discussion: Practices and quantity of inputs were contrasted among the cases. The study of impacts on climate change revealed the hierarchy of importance of operations and a different ranking of cases for the functional units Ha and Kg. The LCIAs showed major differences between cases for some impacts and their drivers. LCIA and LCI permitted to account for the life cycle dimension of the impacts and for the toxicity and persistence of pesticides. The challenges of organic vineyard LCA are to (i) better consider sulphur and copper, (ii) enrich databases on organic fertilizer, and (iii) build an LCA indicator of biodiversity impact. Conclusion: LCA is better than practices inventories and LCI to assess organic viticulture.

The building sector is a key actor to meet the reduction targets in terms of energy consumption and greenhouse gases (GHG) emissions. Life Cycle Assessment (LCA) is the most used method for assessing the environmental impacts of a system. In the building sector, the LCA method was adapted with appropriate and simplified tools in order to encourage stakeholders to evaluate the environmental performance of their building products. However, LCA method has some limitations, one of which being the lack of “time dimension” that particularly concerns three points: (i) Lack of consideration of temporal evolution of the system under LCA study, “building system” in our case, (ii) Lack of consideration of temporal discrepancy of activities and associated emissions, (iii) Lack of consideration of dynamic characteristics of environmental impacts (stationary conditions, fixed time horizon, etc.). In this context, the primary objective of the thesis is to develop a dynamic LCA methodology applied to the building sector, on the basis of DyPLCA ANR project. The application of the new dynamic method to a case study with three attached single houses demonstrated that dynamic LCA provides important information on the temporal profile of impacts. The same amount of GHG emissions has a lower effect on temperature peaks when emissions are spread over a long period. The distinction is made between the various GHG, especially according to their lifetime. Instantaneous and cumulated effects (indicators) should be considered in a complete analysis. Actions for mitigation and adaptation need to be decided according to different types of construction product families. Besides, it is necessary to adapt the impact reduction efforts according to the chemical substances.; Le secteur du bâtiment est un acteur clé pour aider la France à atteindre ses objectifs de réduction en matière de consommation d’énergie et d’émissions de gaz à effet de serre (GES). L’analyse du cycle de vie (ACV) est la méthode la plus utilisée pour évaluer les impacts environnementaux d’un produit ou d’un système d’une manière systématique et holistique sur l’ensemble de son cycle de vie. Dans le secteur du bâtiment, la méthode ACV a été adaptée avec des outils appropriés, simplifiés, pour inciter les acteurs du bâtiment à évaluer la performance environnementale de leur produit. Cependant, la méthode ACV présente des limites dont une est le manque de notion de « temps », qui touche notamment trois points : (i) Manque de considération de l’évolution temporelle des systèmes, du système « bâtiment » dans notre cas, (ii) Non prise en compte du décalage temporel des activités et donc des émissions, and (iii) Non prise en compte du caractère dynamique des impacts environnementaux. Dans ce contexte, l’objectif de la thèse est de développer une méthodologie d’ACV dynamique appliquée au bâtiment, qui permet de prendre en compte ces trois aspects dynamiques, sur la base du projet ANR DyPLCA. L’application de la nouvelle méthode dynamique à un cas d’étude avec trois maisons individuelles accolées a permis d’obtenir des informations importantes sur le profil temporel des impacts. La même quantité des émissions de GES a un impact de changement climatique plus bas lorsque les émissions sont réparties sur une période longue. Les actions pour la réduction et l’adaptation doivent être décidées selon différents types de famille de produits de construction. Ainsi, il est nécessaire d’adapter les efforts de réduction d’impacts en fonction des substances chimiques.

Several actors of or related to the European space industry, such as ArianeGroup and the European Space Agency (ESA), have identified life cycle assessment (according to ISO14040/44) as the most appropriate methodology to measure and minimise their environmental impact. Nevertheless, space systems deal with a strong particularity which adds new aspects considering the scope of the LCA framework. Space missions are the only human activity that crosses all segments of the atmosphere and stays “out” of the natural environment and ecosystems. Regarding space systems with a holistic approach, environmental impacts could occur not only in the conventional ecosphere but also in the outer space (i.e. the orbital environment).Consequently, the current scope of LCA studies should be broadened to take into account the on-orbit lifetime as well as the end-of-life disposal of the spacecraft. Yet, it is becoming a crucial point of the space mission design due to the future increase of the orbital population composed in a major part by space debris. In this way, LCA studies of space missions could indicate trade-offs not only between typical impact categories (toxicity and climate change for example) but also with regard to impacts generated in the orbital environment with a particular focus on space debris related impacts.Hence, the priority has been given to the integration of a new impact category called orbital space use in the life cycle impact assessment framework. To address the environmental burdens comprehensively in this new category, impact pathways linking elementary flows to environmental mechanisms (midpoint) and damages (endpoint) are developed within the Area-of-Protection ‘Natural resources’. Space debris is identified as the main stressor of the orbital environment. Thus, ‘characterisation factors’ are defined and calculated at midpoint level to assess the potential impact of a space mission on the orbital environment. The methodology is applied to a case study to prove its applicability: the potential impact of a theoretical space mission is addressed through the comparison of three disposal scenarios. Also, a first attempt regarding the characterisation of the endpoint damage is provided taking into account the economic externalities caused by space debris. Finally, remaining methodological challenges and perspectives for future work are provided.; L’analyse de cycle de vie environnementale (ACV), d’après l’ISO 14040/44, a été identifiée par l’agence spatiale Européenne, ArianeGroup et plusieurs acteurs de l’industrie spatiale européenne comme la méthodologie la mieux adaptée pour réaliser l’évaluation environnementale des missions spatiales. Cependant, le secteur spatial est un domaine d’activité dont la particularité est de s’étendre au-delà des limites de l’environnement terrestre. Ainsi, s’il est possible d’évaluer les impacts sur l’environnement classique via la méthodologie ACV, les impacts générés sur l’environnement orbital ne sont aujourd’hui pas considérés dans son cadre de référence.Par conséquent, il s’agit ici d’étendre le champ des études ACV dans le domaine du spatial afin de caractériser les étapes du cycle de vie ayant lieu en orbite, c’est-à-dire la phase d’usage pendant la mission spatiale et la phase de fin de vie (ou Post-Mission Disposal). L’anticipation de cette dernière est devenue une étape cruciale dans la conception des missions spatiales du fait des règlementations visant à limiter la prolifération des débris spatiaux. En effet, seulement 6% de la population en orbite autour de la Terre sont des satellites actifs, le reste étant considéré comme des débris, résultat des missions et activités spatiales passées. Etant donné cet enjeu de durabilité majeur pour l'industrie spatiale, les études environnementales se doivent de mettre en évidence les transferts de pollution potentiels non seulement entre les impacts environnementaux classiques tels que Changement Climatique ou la Toxicité mais aussi ceux relatifs à l’environnement orbital, au premier rang desquels figurent les débris spatiaux.Afin de caractériser cet impact sur l’environnement orbital, nous proposons de définir une nouvelle catégorie d’impact en ACV dénommée ‘Orbital Space Use’. La conformité avec le cadre de référence de l’ACV est assurée au travers de la construction de chaines de cause-à-effet (ou impact pathways) reliant les flux élémentaires du système d’étude aux mécanismes environnementaux (indicateur midpoint) et au dommage final (indicateur endpoint) au sein de l’Aire de Protection ‘Ressources Naturelles’. En effet, les orbites proches de la Terre qui supportent les activités spatiales sont considérées à ce titre comme une ressource pouvant être impactée par des ‘stresseurs’. Les débris spatiaux sont aujourd’hui identifiés comme les principaux ‘stresseurs’ vis-à-vis de l’accès et de la pleine utilisation de la ressource orbitale. Ainsi, le développement d’un modèle de caractérisation a été entrepris. Il permet d’évaluer l’impact potentiel d’une mission spatiale sur la population des débris déjà présente en orbite. Les facteurs de caractérisation obtenus sont appliqués à un cas d’étude comparant trois scénarios de fin de vie différents dans le but de prouver l’applicabilité du modèle. En outre, une première approche s’intéressant à la quantification des externalités économiques négatives engendrées par la prolifération des débris est développée. Elle constitue une étape préliminaire en vue d’un développement d’une catégorie de dommage dite ‘endpoint’. Enfin, les challenges méthodologiques restants et les potentiels développements complémentaires sont abordés.

The present thesis delved into the current and future interactions within the European Steel Industry and of it with the environment it is a part of, with the main objective of supporting decision- and policy-making efforts oriented towards sustainability and circularity, helping to shape the future of steel in the European Community. The thesis used the European Steel Industry as a case study to explore the potential benefits of integrating Life Cycle Assessment (LCA) into System Dynamics (SD) under the scopes of Circular Economy and Industrial Ecology. A model representative of the European Steel Industry was built modularly in Stella Architect, following ILCD and ISO guidelines and standards for LCA. Throughout 4 of the 5 articles developed for the present thesis, 21 simulation runs were performed on the aforementioned model: 12 on identifying potential constraints and benefits of End-of-Life policies; 5 assessing the advantages and disadvantages of different Supply Chain Integration (SCI) strategies along European steel supply chains; and 4 addressing the interactions between biophysical and economic dynamics in the steel market. An additional article was developed using the methodologies of Circles of Sustainability and Sustainable Urban Metabolism to appraise the challenges and contributions of steel as part of servitization initiatives in urban environments. Overall results indicated that integrating LCA into SD was not only feasible and capable of reproducing results, trends and behaviors from previous scientific studies, but also of contributing to both methodologies in different levels. This approach has potential to interest policy-makers who seek more granularity within the European Steel Industry as well as decision-makers searching for a broader understanding of their operation’s dynamics beyond the gates, notably regarding raw material scarcity, resource self-sufficiency, and resource ownership retention. From the results of each article it was observed that, (a) pushing for recycling and reuse could generate interesting medium- to long-term results for circularity, transitioning away from fossil fuels and developing a whole new market around end-of-life services; (b) different SCI approaches can be environmentally and strategically promising; (c) six key biophysical variables can distinctively affect spot prices, future prices, EBITDA margins, capacity utilization, dividend payouts, and costs of steelmaking; and (d) servitization can provide significant benefits to sustainable cities, while also being able to substantially alter the supply-side dynamics of steelmaking, highlighting how important it is for steelmakers to pay close attention to the service-providing initiatives that may concern their clients and products., La présente thèse entend examiner les interactions présentes et futures entre l'industrie sidérurgique européenne et son environnement, avec pour objectifs principaux, l’amélioration de la prise de décision et l'élaboration de politiques industrielles en matière de durabilité et de circularité. La thèse contribue à l’émergence de propositions contribuant à façonner l'avenir de l'acier dans l’Union Européenne. L'industrie sidérurgique européenne est utilisée ici comme un cas d’école, visant à explorer les avantages potentiels pour l’économie circulaire et l’écologie industrielle, d’une intégration d’un outil (Analyse du Cycle de Vie – ACV) dans une méthodologie (Dynamique des Systèmes – SD). Un modèle modulaire pour l’industrie sidérurgique européenne a été construit et, pour 4 des 5 articles développés dans la thèse, 21 simulations ont été effectuées. 12 simulations ont permis d’identifier les contraintes potentielles et les avantages des stratégies de fin de vie; 5 d’évaluer les avantages et les inconvénients des différentes stratégies d’intégration de la chaîne d’approvisionnement (SCI) dans la filière européenne de l’acier; et 4 de traiter des interactions entre les dynamiques biophysiques et économiques sur le marché de l'acier. Le dernier article s’appuie sur une nouvelle méthodologie – les Cercles de Durabilité et le Métabolisme Urbain Durable – pour évaluer les défis et les contributions de l'acier dans le cadre de l’éco-fonctionnalité en milieu urbain. Les résultats ont montré que l’intégration de l’ACV dans les stratégies de développement durable permettait de reproduire assez fidèlement les résultats et les scénarios d’études scientifiques antérieures, tout en suggérant des apports méthodologiques relativement novateurs. Cette recherche opérationnelle est susceptible d'intéresser les managers et des chefs d’entreprises qui s’attachent aux questions d’efficience et de résilience de l’outil industriel, ainsi que les décideurs politiques qui souhaitent cerner les enjeux d’une pénurie de matières premières ou d’une politique de recyclage de l’acier à l’échelle européenne. D'après les résultats de chaque article, il a été observé que (a) le recyclage et la réutilisation pourraient générer des résultats intéressants à moyen et à long terme en matière de circularité, en abandonnant notamment les combustibles fossiles et en développant un tout nouveau marché autour des services de fin de vie; (b) différentes approches en matière de chaine logistique intégrée semblent être prometteuses d'un point de vue environnemental et stratégique; (c) six variables biophysiques clés peuvent avoir une incidence notoire sur les cours au comptant, les cours à terme, les marges d'EBITDA, l'utilisation des capacités de production, la distribution des dividendes et les coûts de fabrication de l'acier; et (d) la dynamique servicielle dans le cadre de l’éco-fonctionnalité peut apporter des avantages significatifs aux villes durables, tout en modifiant considérablement la structure de l’offre sur le marché de l’acier.

How to use Life Cycle Assessment design membrane processes . STLOpendays

This manuscript presents a study of cycloisomerization reactions, in accordance with the principles of green chemistry, based on the electrophilic activation of alkynes in the presence of achiral and chiral Brønsted acids via the formation of vinyl cation intermediates and the attack of the latter by carbon nucleophiles. The use of a catalytic amount of Brønsted acid with 2-alkynylbiaryl substrates delivered phenanthrene derivatives in good to excellent yields under mild reaction conditions. High catalytic activities, along with differences of chemo- and regioselectivity were observed when comparing to carbophilic metallic Lewis acid catalysts.The use of a directing group substituting the alkyne function, the 2-naphtholyle moiety, resulted in increased basicity of the alkyne, increased regioselectivity of the protonation step and the creation of hydrogen bonding with the catalyst, paving the way for the development of an asymmetric version of cycloisomerization reactions. In the presence of chiral Brønsted acids, such as N-triflylphosphoramides, the enantioselective synthesis of atropisomeric phenanthrenes was achieved with excellent yields and good enantiomeric excesses. An intermolecular reaction of hydroarylation of alkynes in the presence of the same catalysts delivered atropisomeric alkenes in excellent yields and enantioselectivities.The use of a directing group on the alkyne also allowed for the first time the development of Brønsted acid-catalyzed enyne cycloisomerization reactions involving the initial, selective protonation of the alkyne function. A variety of polycyclic scaffolds were obtained by this methodology with high yields and moderate enantioselectivities.The cycloisomerization catalytic reaction is known to chemists as a model reaction respecting several principles of green chemistry such as atomic economy, waste limitation and the principle of catalysis.However, no quantitative evidence is provided by chemists to promote the sustainability of the methodologies developed in their laboratories. Several monocriteria parameters and multi-criteria methods have been developed to try to address this environmental quantification issue. However, the interest in developing new catalytic systems should be associated with the development of more environmentally efficient processes in addition to knowing if it is more chemically efficient.Life cycle assessment (LCA) is the standardized reference method for quantifying the environmental impacts (e. g. climate change, toxicity, resource use) of a product over its life cycle. LCA has already been applied to green chemistry developments to compare the durability of chemical reactions, or for eco-design applications. However, it is not trivial to use LCA at the laboratory scale because it requires (i) data that are difficult for the chemist to access (ii) additional modeling steps to estimate potential impacts at the industrial scale (iii) requires the expertise of a LCA practitioner. [...], Ce manuscrit présente une étude de réactions de cycloisomérisation, respectant les principes de la chimie verte, reposant sur l’activation électrophile d’alcynes en présence d’acides de Brønsted achiraux et chiraux via la formation intermédiaire d’un cation vinylique et l’attaque de ces derniers par des nucléophiles carbonés. L’emploi d’une quantité catalytique d’acide de Brønsted avec des substrats de types 2-éthynylbiaryles a permis d’accéder à des dérivés de type phénanthrène avec des rendements bons à excellents dans des conditions douces. Une très grande activité ainsi que des différences de chimio- et de régiosélectivité ont été observées par rapport aux catalyseurs de la famille des acides de Lewis carbophiles.L’emploi d’un groupement directeur substituant la fonction alcyne, le groupement 2-naphtolyle, a permis d’augmenter la basicité de l’alcyne, de fixer le site de protonation et de créer des liaisons hydrogène avec le catalyseur, ce qui ouvre la voie au développement d’une version asymétrique de ces réactions de cycloisomérisation. En présence d’acides de Brønsted chiraux, notamment les N-triflylphosphoramides, la synthèse énantiosélective de phénanthrènes atropoisoméres a été réalisée avec d’excellents rendements et de bons excès énantiomériques. Une version intermoléculaire d’hydroarylation d’alcynes en présence des mêmes catalyseurs a conduit à la synthèse d’alcènes atropoisomériques avec d’excellents rendements et énantiosélectivités.L’utilisation d’un groupement directeur sur l’alcyne a aussi permis, pour la première fois, le développement de réactions de cycloisomérisations d’énynes catalysées par les acides de Brønsted impliquant la protonation initiale sélective de la fonction alcyne. Plusieurs familles de dérivés polycycliques ont ainsi été obtenues avec de bons rendements et des énantiosélectivités modérées.Les réactions de cycloisomérisation en présence de catalyseurs sont connues des chimistes pour être citées comme des réactions modèles respectant plusieurs principes de la chimie verte tel que l’économie d’atome, la limitation des déchets et le principe de catalyse. Cependant, aucune preuve quantitative n’est avancée par les chimistes pour comparer la durabilité des voies de synthèse développées au sein de leurs laboratoires respectifs. Plusieurs paramètres monocritères ainsi que des méthodes dites multicritères ont été développés pour répondre à cette problématique de quantification environnementale.L’analyse du cycle de vie (ACV) est la méthode standardisée de référence permettant de quantifier des impacts environnementaux (ex. changement climatique, toxicité, utilisation de ressources) d’un produit sur son cycle de vie. L’ACV a déjà été appliquée aux développements de la chimie verte pour comparer la durabilité de réactions chimiques, ou à des fins d’éco-conception. Cependant, il n’est pas trivial d’utiliser l’ACV à l’échelle du laboratoire car elle nécessite (i) des données difficiles d’accès pour le chimiste (ii) des étapes de modélisation supplémentaires pour estimer les impacts potentiels à l’échelle industrielle (iii) nécessite l'expertise d'un praticien en ACV. [...]

À l’échelle mondiale, la France est le premier producteur de foie gras. Afin de conserver ce leadership, la filière doit rester compétitive et maîtriser ses coûts de production tout en répondant à des attentes sociétales et environnementales spécifiques telles que la préservation de la qualité des produits, le respect du bien-être animal ou la gestion économe des ressources. Le projet ECOFOG avait pour objectif de développer des systèmes de production innovants, permettant de limiter l’impact de l’alimentation des canards et des pratiques qui l’entourent pour gagner en compétitivité de la filière et diminuer l’impact environnemental de la filière. La démarche expérimentale a été associée à une démarche d’évaluation multicritère de la durabilité à l’échelle de l’atelier, complétée par une analyse des coûts de production à l’échelle de l’atelier et des impacts environnementaux à l’échelle du produit. Deux axes d’étude ont en particulier été développés : l’un autour de l’aliment, et l’autre autour des conditions d’ambiance en élevage et en gavage.[br/] Plusieurs pistes ont été identifiées pour progresser. La réduction de la quantité d’aliment distribué (-10%) est une solution possible pour réduire les coûts d'alimentation. L’utilisation de sorgho présente par ailleurs un intérêt environnemental mais son utilisation devrait être limitée à la phase d’élevage. En termes de bâtiments enfin, le système semi plein-air, comparé au système plein-air, contribue à améliorer l’IC (Indice de Consommation) et réduit les écarts de poids entre les animaux et la mortalité. Ce projet a permis d’obtenir des résultats originaux sur les mécanismes impliqués dans la régulation de la température corporelle des canards. Il a aussi permis d’évaluer les impacts environnementaux de la production de foie gras, et d’analyser les conséquences des différents systèmes de production innovants sur les performances, les coûts et la durabilité de la production. Il a enfin contribué à la création de deux outils utiles pour la filière : un outil d’aide au perçage des gaines de ventilation en atelier de gavage et un outil de calcul du coût de production. Ces résultats ont été largement diffusés vers les professionnels afin de rendre l’ensemble de ces données disponibles., On a worldwide scale, France is the leading producer of foie gras. To maintain this leadership, the sector must remain competitive and control its production costs while meeting specific societal and environmental expectations such as preservation of product quality, respect for animal welfare or limited use of natural resources. The aim of the project was to develop innovative production systems that would limit the impacts of feed and its surrounding practices on the competitiveness of the sector and the environment. An experimental approach was associated with a multi-criteria sustainability assessment (farm level), complemented by an analysis of production cost (farm level) and environmental impacts (product level). Two domains were studied: one related to feed, and the other related to ambient conditions during breeding and force-feeding. Several issues have been identified to progress. Reducing the amount of food distributed (-10%) appears as a possible solution to reduce feeding costs during rearing. The use of sorghum is also of interest but its use should be limited to the rearing phase. Lastly, semi-open air system, compared to open-air system, helps to improve IC (Consumption Index) and reduces animal heterogeneity and mortality. This project also provided original results related to the understanding of mechanisms involved in body temperature regulation of ducks on the one hand and on the other hand to LCA results of different innovations. Lastly, it contributed to the creation of two tools: one to drill ventilation ducts and another to calculate production costs. The results were disseminated to the professionals throughout the project in order to make all data available.

An approach for early-stage eco-design of an enzyme-based process has been developed by coupling process modeling, Life Cycle Assessment (LCA) and flowsheet design, in order to evaluate the real advantages of the direct synthesis of low molar mass dextrans (5-25 kg mol(-1)) from a sucrose substrate. This approach identifies the most promising development pathways and crucial unit operations that require, as a matter of priority, further investigation and experimentation. Process modeling is based on a comprehensive and multi-fidelity building of Life Cycle Inventories (LCI) to establish all materials and energy inputs and outputs of the processes involved with a flexible and satisfactory level of accuracy. This essentially binds (i) a high-fidelity polymerization model, namely PolyEnz, for the description of the synthesis of dextrans from sucrose using the DSR-M enzyme following a non-processive mechanism, (ii) flexible-fidelity models for description of subsequent purification, separation and drying steps, (iii) upstream processes in the value chain and life cycle system using real-world data from ecoinvent datasets. Three process benchmarks were constructed and compared to determine the most appropriate purification processes and operation conditions at a larger scale. In addition, various process triggers, including the initial concentration and type of substrate, the type of process water, the use of size exclusion chromatography for separation, and the use of freeze drying for the last production stage were subjected to a sensitivity analysis with the criteria being the overall energy demand, the potential environmental damage evaluated by the ReCiPe endpoint and the global warming potential.

The objective was to evaluate the impact of producing piglets fed diets with different crude protein (CP) levels through life cycle assessment and experimental data. In Trial I (performance), 28 crossbred barrow piglets, with an initial average weight of 15.3 ± 1.15 kg were divided into a randomized block design with four treatments, seven replications and one animal per experimental unit. In Trial II (nitrogen and phosphorus balance), 20 crossbred barrow piglets with an average weight of 21.4 ± 1.62 kg were divided in a randomized block design with four treatments, five replications and one animal per experimental unit. Four experimental feeds were evaluated: HighCP, CP18, CP17 and LowCP, with 19, 18, 17 and 16 % of CP, meeting the requirements of digestible amino acids through industrial amino acid (IAA) addition. From Trial I and II data, the environmental impact was calculated for global warming potential, acidification potential, eutrophication potential, cumulative energy demand, terrestrial ecotoxicity and land occupation (LO). Total nitrogen excretion decreased by 0.226 g d−1 for each 1 g of reduction on daily nitrogen intake. However, there was no statistical difference (p > 0.05) among experimental treatments for all impact categories. For LO, there was a reduction (p = 0.078) of impact with CP reduction, which was 8 % lower with the LowCP diet, in comparison with HighCP. Dietary CP reduction for piglets from 15 to 30 kg, through IAA supplementation, reduced the environmental impact under LO, considering soybean meal from southern Brazil and observed individual data of performance and excretion.

Environmental assessment of pig production systems using local breeds remains poorly documented in the literature. So far, studies did not account for specificities of outdoor rearing which is quite common in such systems. The present study aimed at evaluating the environmental impacts of pig production systems using local breeds in Europe, while accounting for emissions associated to consumption of grass and mitigation of impacts through soil-C sequestration. Environmental impacts were estimated for 48 farms using local pig breeds: 25 in France (Gascon breed), eight in Italy (Mora Romagnola breed) and 15 in Slovenia (Krskopolje breed). Assessment was performed with and without accounting for pasture-intake emissions and potential soil-C sequestration. The data were obtained from on-farm surveys. Systems with Gascon pigs had the lowest impacts per kg of live weight for global warming and cumulative energy demand, due to lower impacts of feeds. Acidification potential was higher for Krskopolje pigs due to high dietary crude protein content and high AP of feeds, while eutrophication potential was higher for Gascon pigs due to higher phosphorus content of feeds (28% higher than the mean of the other farms). When impacts were expressed per ha of land use, pig production in Gascon farms had the lowest impacts due to more available area per pig, except for eutrophication. Low contribution of soil-C sequestration to climate change mitigation was observed (4.7% on average). However, it may have a substantial contribution for the most extensive pig systems using large land surfaces. Emissions resulting from grazing had a rather low contribution to Global Warming Potential (4%) and Eutrophication (3%), but a substantial one to Acidification impact (9% on average). In the frame of our study, the contribution of emissions related to grazing is moderate because commercial feed supply for outdoor pigs was higher than in extensive systems studied in literature. This study highlighted that main hotspots include feed composition and supply and the origin of feed ingredients. It also suggests that future assessments of extensive pig systems relying on pig foraging on grasslands or rangelands should account for soil-C sequestration and emissions associated to grazing and foraging.

International audience; To face up abiotic resource depletion and other environmental issues as climate change due to usual fossil-based chemical production technologies, some alternative strategies have been developed using renewable resources. To produce such bio-based chemicals, renewable raw materials such as cereal crops or vegetables are currently used. To promote an environmental responsible practice, organic waste could be a relevant alternative to these dedicated crops. BIORARE technology is an innovative concept based on coupling an anaerobic digestion plant processing with bioelectrosynthesis in order to produce a range of chemicals from organic waste. Even if bioelectrosynthesis processes are not yet technologically mature; it is appropriate to consider the credibility of this emerging technology in environmental terms thanks to an eco-design approach. This eco-design approach is based on the life cycle assessment (LCA) methodology. A LCA of biosuccinic acid production thanks to BIORARE technology has been carried out and has been combined with sensitivity analysis. The aim of this strategy is to ensure that sensitive parameters are identified and adjusted in order to make the technology the more eco-friendly possible whilst maintaining good economy efficiency. The present study describes the identification and optimisation of key parameters of the BIORARE technology applied for succinic acid production. These key parameters and their range of variation are chosen according to a realistic strategy allowing the control of the BIORARE technology on an industrial scale. The results show that the current density applied during the bioelectrosynthesis and the hydrolysis yield during the pre-treatment of the waste stream are key variables in the optimisation between production efficiency and the environmental footprint. The environmental efficiency of the process was studied by applying the eco-efficiency ratio. When the production of biosuccinic acid using the BIORARE technology was compared to a reference scenario, better overall eco-efficiency was shown despite some environmental penalties. In parallel, when the same study was performed for bioethanol production a low efficiency was revealed without environmental penalties. © 2019

Marine aquaculture has a high growth potential, useful for meeting current and future populations’ food needs. Aquaculture activity, including the stage of production and those upstream and downstream the value chain, however, is responsible for potential environmental impacts on local (e.g. benthic impact) or global (e.g. impact on climate change) ecosystems. To minimize these impacts, it is necessary to develop environmental analysis methods with a holistic approach. The general objective of this thesis was to design a method to assess environmental impacts at different spatial scales (local, regional, global) by combining modeling tools at several organizational scales (individual, farm, sector) and scenario analysis. This method was tested on a case study of red drum (Sciaenops ocellatus) farming in Mayotte lagoon. Three farm scenarios were built based on field surveys. The FINS model was developed to simulate farm operations in these scenarios and to estimate farm emissions (solid and dissolved). Solid waste dispersion and deposition were simulated with the NewDEPOMOD model for site scenarios covering different hydrodynamic conditions in a zone of the lagoon. Farm scale, farm management choices and site current intensity are the main factors that determined the level of emissions and/or solid waste dispersion and thus the potential benthic impact. A life cycle assessment (LCA) was performed to compare global impacts of one of the monoculture farm scenarios to those of an integrated multi-trophic aquaculture (IMTA) system combining the deposit-feeder Holothuria scabra and fish farming. This IMTA system demonstrated low bioremediation capacity for solid waste and global impacts at levels similar to those of the monoculture system, due stocking-density limits for the deposit-feeder compartment. This multiscale environmental impact assessment made it possible to identify the key factors determining systems’ environmental sustainability and the factors for which actions could be proposed., L’aquaculture marine a un fort potentiel de croissance permettant de faire face aux besoins alimentaires des populations actuelles et futures. Cependant, cette activité, incluant l’étape de production et celles de la chaîne de valeur en amont et en aval, est responsable de potentiels impacts environnementaux sur les écosystèmes locaux (ex. impact sur le benthos) ou globaux (ex. impact sur le changement climatique). Afin de minimiser ces impacts, il est nécessaire de développer des méthodes d’analyse environnementale avec une approche holistique. L’objectif général de cette thèse est de concevoir une méthode d’évaluation des impacts environnementaux à différentes échelles spatiales (locale, régionale, globale) en combinant des outils de modélisation à plusieurs échelles organisationnelles (individu, ferme, filière) et de l’analyse de scénarios. Cette méthode a été testée sur le cas d’étude de la pisciculture d’ombrine ocellée (Sciaenops ocellatus) dans le lagon de Mayotte. Trois scénarios de fermes ont été construits sur la base d’enquêtes. Le modèle FINS a été développé pour simuler le fonctionnement de ces fermes et estimer leurs émissions (solides et dissoutes). La dispersion et le dépôt des rejets solides ont été simulés avec le modèle NewDEPOMOD pour des scénarios de sites couvrant différentes conditions hydrodynamiques d’un secteur du lagon. La taille de la ferme, les choix de gestion et l’intensité des courants sont les facteurs prépondérants qui déterminent le niveau d’émission et/ou la dispersion des rejets et donc les potentiels impacts sur le benthos. Une évaluation par analyse du cycle de vie (ACV) a permis de comparer les impacts globaux d’un de ces scénarios de monoculture à ceux d’un système d’aquaculture multi-trophique intégré (AMTI) associant l’élevage du détritivore Holothuria scabra aux cages piscicoles. Ce système AMTI a montré une faible capacité de bioremédiation des rejets particulaires et des niveaux d’impacts globaux similaires à ceux du système en monoculture, en raison des limites de densité d’élevage pour le compartiment détritivore. Cette évaluation des impacts à différentes échelles spatiales a permis d’identifier les facteurs clés déterminant la durabilité environnementale des systèmes et pour lesquels des leviers d’actions pourraient être proposés.

Several actors of or related to the European space industry, such as ArianeGroup and the European Space Agency (ESA), have identified life cycle assessment (according to ISO14040/44) as the most appropriate methodology to measure and minimise their environmental impact. Nevertheless, space systems deal with a strong particularity which adds new aspects considering the scope of the LCA framework. Space missions are the only human activity that crosses all segments of the atmosphere and stays “out” of the natural environment and ecosystems. Regarding space systems with a holistic approach, environmental impacts could occur not only in the conventional ecosphere but also in the outer space (i.e. the orbital environment).Consequently, the current scope of LCA studies should be broadened to take into account the on-orbit lifetime as well as the end-of-life disposal of the spacecraft. Yet, it is becoming a crucial point of the space mission design due to the future increase of the orbital population composed in a major part by space debris. In this way, LCA studies of space missions could indicate trade-offs not only between typical impact categories (toxicity and climate change for example) but also with regard to impacts generated in the orbital environment with a particular focus on space debris related impacts.Hence, the priority has been given to the integration of a new impact category called orbital space use in the life cycle impact assessment framework. To address the environmental burdens comprehensively in this new category, impact pathways linking elementary flows to environmental mechanisms (midpoint) and damages (endpoint) are developed within the Area-of-Protection ‘Natural resources’. Space debris is identified as the main stressor of the orbital environment. Thus, ‘characterisation factors’ are defined and calculated at midpoint level to assess the potential impact of a space mission on the orbital environment. The methodology is applied to a case study to prove its applicability: the potential impact of a theoretical space mission is addressed through the comparison of three disposal scenarios. Also, a first attempt regarding the characterisation of the endpoint damage is provided taking into account the economic externalities caused by space debris. Finally, remaining methodological challenges and perspectives for future work are provided., L’analyse de cycle de vie environnementale (ACV), d’après l’ISO 14040/44, a été identifiée par l’agence spatiale Européenne, ArianeGroup et plusieurs acteurs de l’industrie spatiale européenne comme la méthodologie la mieux adaptée pour réaliser l’évaluation environnementale des missions spatiales. Cependant, le secteur spatial est un domaine d’activité dont la particularité est de s’étendre au-delà des limites de l’environnement terrestre. Ainsi, s’il est possible d’évaluer les impacts sur l’environnement classique via la méthodologie ACV, les impacts générés sur l’environnement orbital ne sont aujourd’hui pas considérés dans son cadre de référence.Par conséquent, il s’agit ici d’étendre le champ des études ACV dans le domaine du spatial afin de caractériser les étapes du cycle de vie ayant lieu en orbite, c’est-à-dire la phase d’usage pendant la mission spatiale et la phase de fin de vie (ou Post-Mission Disposal). L’anticipation de cette dernière est devenue une étape cruciale dans la conception des missions spatiales du fait des règlementations visant à limiter la prolifération des débris spatiaux. En effet, seulement 6% de la population en orbite autour de la Terre sont des satellites actifs, le reste étant considéré comme des débris, résultat des missions et activités spatiales passées. Etant donné cet enjeu de durabilité majeur pour l'industrie spatiale, les études environnementales se doivent de mettre en évidence les transferts de pollution potentiels non seulement entre les impacts environnementaux classiques tels que Changement Climatique ou la Toxicité mais aussi ceux relatifs à l’environnement orbital, au premier rang desquels figurent les débris spatiaux.Afin de caractériser cet impact sur l’environnement orbital, nous proposons de définir une nouvelle catégorie d’impact en ACV dénommée ‘Orbital Space Use’. La conformité avec le cadre de référence de l’ACV est assurée au travers de la construction de chaines de cause-à-effet (ou impact pathways) reliant les flux élémentaires du système d’étude aux mécanismes environnementaux (indicateur midpoint) et au dommage final (indicateur endpoint) au sein de l’Aire de Protection ‘Ressources Naturelles’. En effet, les orbites proches de la Terre qui supportent les activités spatiales sont considérées à ce titre comme une ressource pouvant être impactée par des ‘stresseurs’. Les débris spatiaux sont aujourd’hui identifiés comme les principaux ‘stresseurs’ vis-à-vis de l’accès et de la pleine utilisation de la ressource orbitale. Ainsi, le développement d’un modèle de caractérisation a été entrepris. Il permet d’évaluer l’impact potentiel d’une mission spatiale sur la population des débris déjà présente en orbite. Les facteurs de caractérisation obtenus sont appliqués à un cas d’étude comparant trois scénarios de fin de vie différents dans le but de prouver l’applicabilité du modèle. En outre, une première approche s’intéressant à la quantification des externalités économiques négatives engendrées par la prolifération des débris est développée. Elle constitue une étape préliminaire en vue d’un développement d’une catégorie de dommage dite ‘endpoint’. Enfin, les challenges méthodologiques restants et les potentiels développements complémentaires sont abordés.

Thermal treatment of municipal solid waste (MSW) attracts increasing attention due to the associated environmental and energy benefits. However, due to the chlorinated components of the MSW (salts, plastics) hydrogen chloride (HCl) is usually generated and may cause corrosion, toxic organic contaminants formation, acidification, etc. The present study focuses on the reactivity of a calcium oxide (CaO) reactant for in-situ mitigation of released HCl from thermal treatment of MSW. In this work, sorption of HCl gas in CaO reactive bed has been experimentally and theoretically studied. First, it is shown that the use of CaO is effective to remove released HCl gas, by forming a CaCl2 layer at the surface of CaO particles. However, temperature of the reactor is a key process parameter, since the removal capacity of HCl decreases significantly from 778.9 to 173.9 mg/g-CaO with the increase of temperature from 550°C to 850°C. A kinetics analysis has been developed by comparing experimental data with models describing the reaction at the particle surface. It has been concluded that the sorption of HCl at the CaO particle surface is firstly limited by the heterogeneous gas-solid reaction, followed by the HCl diffusion through this porous growing layer. To simulate the in-situ generation of HCl from organic source, pyro-gasification of PVC has been performed with or without CaO addition. The experimental data have been then used for the modeling of the different PVC decomposition steps. Although the average apparent activation energy of pseudo dehydrochlorination reaction is increased from 136.5 kJ/mol to 152.6 kJ/mol with the addition of CaO, the apparent activation energy of the overall PVC decomposition has been decreased from 197.3 to 148.9 kJ/mol by using CaO reactant. In-situ generation of HCl from organic and inorganic sources has also been conducted using simulated MSW. HCl mitigation has been evaluated together with the chemical speciation of the produced tars. Using CaO, the amount of oxygenated organic compounds has been reduced, improving the quality of the tars for a further bio-oil upgrading. To complete the aforementioned works, life cycle assessment (LCA) of three typical pyro-gasification and incineration processes is conducted to compare their overall environmental sustainability. Moreover, pyro-gasification-based WtE systems with different dehydrochlorination strategies are further modeled: 1) conventional gasification system; 2) novel gasification coupled with ex-situ high temperature dehydrochlorination system; and 3) hypothetical gasification coupled with in-situ dehydrochlorination system. The obtained results could be applied to optimize the current waste pyro-gasification systems, with special focus on developing strategies for in-situ dehydrochlorination purpose.; Le traitement thermique des déchets municipaux suscite de plus en plus l’attention du fait des gains énergétiques et environnementaux associés. Cependant, du fait de la présence de composés chlorés (sels, plastiques) de l’acide chlorhydrique (HCl) est généralement produit lors de ce traitement et provoque des désagréments tels que la corrosion, la formation de contaminants organiques toxiques, une acidification, etc. De ce fait, le but du présent travail de thèse vise à étudier le rôle d’un réactif à base de CaO (oxyde de calcium) pour l’abattement in-situ des émissions de HCl issues du traitement thermique des déchets. Dans ce travail, l’absorption/réaction du gaz HCl par le lit catalytique de CaO a été étudiée expérimentalement et théoriquement. Tout d’abord, il a été montré que le lit de CaO conduit à un abattement significatif du HCl généré, formant une couche de CaCl2 en surface des particules de CaO. Cependant, la température opératoire est un facteur important du procédé, la capacité d’absorption de HCl diminuant de 778,9 à 173,9 mg/g-CaO en augmentant la température de 550 à 850°C. L’analyse cinétique de la réaction, en confrontant les données expérimentales à différents modèles de réaction de surface sur une particule, montre que la diffusion du gaz HCl au travers de la couche de CaCl2 (produit de la réaction de surface) est d’abord limitée par la réaction à l’interface puis par la diffusion de HCl dans cette couche poreuse en croissance. Pour simuler la génération de HCl in-situ par une source organique, la pyro-gazéification du PVC a été effectuée en présence ou en absence de CaO. Une modélisation des différentes étapes de la décomposition du PVC en présence de CaO a montré que l’énergie d’activation apparente de la réaction de déchlorination était légèrement augmentée (de 136,5 à152,6 kJ/mol) tandis que l’énergie apparente globale de la pyro-gazéification du PVC est diminuée de 197,3 à 148,9 kJ/mol en utilisant CaO. La génération in-situ de HCl a aussi été réalisée en utilisant un mélange modèle de déchets municipaux, contenant du chlore organique et inorganique. L’abattement en HCl a été évalué, et la nature chimique des goudrons a été analysée. En présence de CaO, la part de composés organiques oxygénés est réduite, améliorant ainsi la qualité des goudrons en vue d’un raffinage en bio-huile. Une approche par analyse de cycle de vie a aussi été réalisée pour la pyro-gazéification et l’incinération des déchets municipaux. La modélisation a été réalisée en envisageant 3 scénarios de déchlorination : (1) gazéification avec fusion des cendres puis une étape de traitement du chlore ex-situ à basse température, (2) gazéification suivie d’une étape d’épuration du chlore ex-situ à haute température, (3) gazéification couplée à une déchlorination in-situ en présence du réactif CaO. Ce dernier scénario hypothétique offre les meilleures performances environnementales (par exemple: acidification, réchauffement, émissions polluantes toxiques….) mais reste un modèle théorique et simplifié.