Développement méthodologique de l’Analyse du Cycle de Vie conséquentielle appliquée au secteur de la construction civile

Methodological development of consequential Life Cycle Assessment applied to the construction sector

• Auteur / Autrice : Denise Tavares lima de almeida
• Direction : Nicolas Perry
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Procédés de fabrication - Génie mécanique
• Date : Soutenance le 11/10/2022
• Etablissement(s) : Paris, HESAM
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de mécanique et d'ingénierie de Bordeaux - Institut de mécanique et d'ingénierie de Bordeaux
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation de la thèse : École nationale supérieure d'arts et métiers (1780-....)
• Jury : Président / Présidente : Anne Ventura
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nicolas Perry, Dany Lang, Natacha Gondran, Maria Nikolaidi, Carole Maudet-Charbuillet, Charlotte Marotte, Natacha Gondran
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Dany Lang, Natacha Gondran

Mots clés

Mots clés contrôlés

Construction -- Inspection

Environnement -- Études d'impact

Mots clés libres

Analyse du cycle de vie conséquentielle

Secteur du bâtiment et de la construction

Évaluation environnementale

Conséquences environnnementales

Modèle stock-Flux cohérent

Rédistribution de revenue

Consequential life cycle assessment

Buildings and construction sector

Environmental assessment

Environmental consequences

Stock-Flow consistent model

Monetary redistribution

Résumé

Le secteur du bâtiment et de la construction joue un rôle clé dans l’accomplissement des objectifs de développement durable et fait partie des approches stratégiques visant à atteindre la neutralité carbone en 2050. Pour atteindre ces engagements ambitieux, les outils qui sont aujourd'hui appliqués dans une unité de produit de construction, d'équipement ou de bâtiment devront être utilisés dans des extensions plus importantes (décisions à grande échelle). Considérant l'absence d'un cadre consensuel pour évaluer les conséquences environnementales survenant dans le secteur de la construction, l'objectif principal de cette thèse était de proposer une méthode pour évaluer les changements à grande échelle, tels que ceux issus des politiques publiques. Dans un premier temps, une revue de la littérature a été réalisée dans le but d'identifier les stratégies couplées à l'analyse du cycle de vie conséquentielle. Cette revue a montré que la plus courante est l'utilisation d'un modèle d'équilibre calculable pour étudier les interactions économiques et la redistribution monétaire.La transition vers une économie plus respectueuse de l'environnement introduit une nouvelle dynamique dans l'ensemble de l'économie, affectant également le système financier. Considérant la mauvaise représentation de ce dernier dans les modèles d'équilibre calculable, cette thèse propose une méthode basée sur les modèles stock-flux cohérents (SFC), vu qu’ils prennent explicitement en compte la distribution monétaire.La contribution scientifique de la thèse est donc de proposer une méthode qui couple un modèle SFC avec l’analyse d’entrées-sorties (AES) pour obtenir l'inventaire du cycle de vie. Les changements dans les flux sont obtenus à partir des tableaux d'entrées-sorties multirégional à l’extension environnemental d'Exiobase. Les changements marginaux dans les stocks sont obtenus à partir de la 'base de données des stocks' développée dans la thèse.D'un point de vue technique, la thèse a appliqué la méthode au Plan de relance français, lancé en 2020 pour redresser l'économie française après la crise pandémique de Covid, notamment ce qui concerne le budget dédié à l'augmentation substantielle des travaux de rénovation thermique en France.Les émissions de gaz à effet de serre (GES) et deux types de flux supplémentaires au sein de la technosphère sont évalués : quantité de déchets générés et la consommation d'énergie (grise et directe). Les résultats montrent que la redistribution monétaire induit une consommation et que cette dernière est significative, avec un effet multiplicateur d'environ 118%. Par rapport aux impacts environnementaux du cycle de vie des équipements et des produits isolants, la consommation induite représente de 15% à 23% des émissions de GES, de 9% à 12% de la consommation d'énergie et de 11% à 13% des déchets produits.Les économies d'énergie sont également évaluées. Les résultats montrent que les émissions survenant en France seraient compensées en 1,2 an pour le meilleur scénario et en 3,4 ans pour le pire scénario. Toutefois, si l'on prend en compte la perspective mondiale, le temps d’élève à de 2 ans à 8 ans. Pour les déchets, le temps nécessaire pour compenser la production supplémentaire associée aux travaux de rénovation est de 12 ans en ne considérant que les activités françaises, et de 144 ans en considérant la perspective globale. L'étude de cette thèse conclut que les effets de second ordre, notamment la redistribution des revenus, ne sont pas négligeables pour les politiques publiques, en particulier lorsque des fonds supplémentaires sont utilisés par le biais d'emprunts contractés pour financer ces politiques. L'approche conséquentielle met en évidence que les émissions de GES importées, la consommation d'énergie et la production de déchets sont très importantes, ce qui souligne la nécessité d'utiliser des approches holistiques pour évaluer les impacts environnementaux des nouvelles politiques.

The buildings and construction sector plays a key role in achieving sustainable development goals and is part of the strategic approaches to attain carbon neutrality in 2050. To achieve these ambitious commitments, the tools that are now applied in a unit of construction product, equipment, or building will need to be used in higher extensions (large-scale decisions). Considering the lack of a consensual framework for assessing the environmental consequences occurring in the construction sector, the main goal of this thesis was to propose a method to evaluate large-scale changes, such as the ones from public policies. Initially, a literature review was conducted aiming at identifying the strategies that are coupled with consequential life cycle assessment. The review showed that the most common is to use a computable equilibrium model for studying the economic interactions and monetary redistribution.Transitioning to a more environmentally friendly economy introduces new dynamics in the whole economy, also affecting the financial system. Considering the misrepresentation of the latter in computable equilibrium models, this thesis proposes a method based on stock-flow consistent (SFC) models. These models explicitly take into account the monetary distribution with a rigorous accounting framework.The main scientific contribution of the thesis was thus to propose a method that couples an SFC model with a dynamic input-output analysis (IOA) for obtaining the life cycle inventory. The flow changes are obtained by applying the IOA framework based on the environmentally extended multi-regional input-output table from Exiobase. The marginal stock changes are taken from the 'stocks database' developed in the thesis.From a technical standpoint, the thesis applied the method to the French Recovery Plan, launched in 2020 to recover the French economy from Covid's pandemic crisis. Precisely, the thesis studied the budget dedicated to increasing the thermal retrofitting works substantially in France.Greenhouse gas (GHG) emissions and two types of additional flows within the technosphere are assessed (amounts of waste generated and the energy consumption, embodied and direct consumption). The results show that the monetary redistribution induces consumption and the latter is significant, with a multiplier effect of around 18%. Compared with the life cycle environmental impacts of the equipment and insulating products, the induced consumption represents from 15% to 23% of life cycle greenhouse gas emissions, from 9% to 12% of life cycle energy use and from 11% to 13% of produced waste.Considering that the main objective of conducting thermal retrofitting works is to reduce the energy consumption of buildings, the model considers that the energy savings take place in a second period, where the environmental consequences are also assessed. The results show that the emissions occurring in France would be compensated within 1.2 years for the best scenario and 3.4 years for the worst scenario. However, when taking into account the global perspective, the GHG emissions would take from 2 to 8 years to be compensated. For waste, the results are less encouraging since the energy savings do not considerably reduce waste production. Therefore, the time needed to offset the extra production associated with thermal retrofitting fostered by the recovery plan is 12 years in the most optimistic scenario, only considering French activities, and 144 years in the less favorable scenario considering the global perspective. The Ph.D. study concludes that the second-order effects, specifically income redistribution, are not negligible for public policies, especially when additional money is used through loans taken out to finance the policies. The consequential approach makes evident that imported GHG emissions, energy use and waste production are significant, highlighting the need to use holistic approaches to assess new policies' environmental impacts.