Modélisation des conséquences environnementales de la mise en place de stratégies environnementales sectorielles: Focus sur le levier clinker-ciment du CSI et le rôle des ajouts minéraux alternatifs au Canada

 

Jean-Martin Lessard (Étudiant au doctorat, Génie civil et génie du bâtiment, USherbrooke)

Direction: Ben Amor

Co-direction: Arezki Tagnit-Hamou

Co-direction : Guillaume Habert, ETH Zürich

Problématique

Pour évaluer l’efficacité d’une stratégie environnementale dans le secteur de la construction, comme l’utilisation de matériaux recyclés, les études actuelles omettent d’inclure les ajustements de marché et les contraintes intersectorielles et interrégionales à courts et longs termes. Or, l’efficacité de celle-ci dépendra du nouvel équilibre des flux commerciaux après sa mise en place, où les nouvelles demandes pour des matériaux, ou de nouveaux prix forceront un ajustement de l’offre dans un ensemble de marchés. Ces ajustements peuvent comprendre une variation des importations et exportations, le développement de nouveaux matériaux/produits, ou le développement de nouvelles voies de recyclage en boucle ouverte de sous-produits industriels ou de déchets de postconsommation (ex. poudre de verre provenant de déchets de verre de couleur mixte). Ces informations sont cruciales dans la mise en place de stratégies afin d’éviter, entre autres, des impacts imprévus et le déplacement de problème vers d’autres secteurs.

Objectif

Ce projet a pour objectif principal de développer un modèle d’évaluation des conséquences directes et indirectes de la mise en place d’une stratégie environnementale dans le secteur de la construction. Comme cas d’étude, ce projet se concentre sur les conséquences canadiennes de la mise en place de la stratégie clinker-ciment du Cement Sustainability Initiative (CSI). Celle-ci vise le remplacement d’ici 2050 de 40% la masse de clinker contenue dans les ciments Portland par des ajouts minéraux (AM). Or, l’offre canadienne de AM conventionnels comme la fumée de silice, le laitier de haut-fourneau, et les cendres volantes est de plus en plus limitée. Conséquemment, ce projet focalisera également sur le rôle des AM alternatifs, comme la poudre de verre, le filler calcaire et le métakaolin, dans l’atteinte de cet objectif d’ici 2050.

Méthodologie

Ce projet est axé sur le développement d’une chaîne matériau-produit (M-P) économique couplée aux outils d’analyse de cycle de vie (ACV). Une chaine M-P économique est une chaîne multi-matériaux, multi-produits, et multi-marchés dont le cœur est un modèle d’équilibre économique couplé à des équations de bilan matières. Ce type de modèle cherche à minimiser les coûts de l’offre pour satisfaire la demande d’un ensemble de produits et de marchés à une période donnée, en optimisant les flux de matériaux. Dans le cas échéant, les industries et les marchés géographiques ont été sélectionnés de sorte à refléter la réalité canadienne de l’industrie du ciment. Un ensemble de quatre industries (ciment Portland, contenant de verre, électricité au charbon, et acier) interrelié dans quatre marchés (est du Canada, ouest du Canada, nord des États-Unis et le reste du monde) est modélisé. La demande de produits, la disponibilité des matériaux, la capacité technologique et les contextes économiques (taxes et subventions) sont projetés jusqu’en 2050 à l’aide d'indicateurs macroéconomiques, de statistiques nationales et de données sectorielles. Ensuite, les flux commerciaux sont optimisés de manière à minimiser les coûts de production et d’élimination de chaque industrie. Finalement, les résultats obtenus sont couplés à la banque de données ecoinvent v3.4 et à la méthode de caractérisation Impact 2002+ de manière à caractériser les changements de flux en impacts environnementaux (ex. changements climatiques, destruction de la couche d’ozone, toxicité humaine, acidification aquatique/terrestre, épuisement des ressources abiotiques et l’eutrophisation, etc.).

 

Applications

Ce projet permettra d’évaluer a priori les conséquences à courts et longs termes de la mise en place de stratégies environnementales dans le secteur de la construction, comme la stratégie clinker-ciment du CSI. L’approche préconisée permettra d’inclure les ajustements des flux commerciaux intersectoriels et interrégionaux, tout en prenant en compte des contraintes de production régionale et du contexte économique. Finalement, ce projet permettra un meilleur soutien à la prise de décision dans la mise en place de stratégies environnementales dans le secteur de la construction, en prévenant les conséquences imprévues et le transfert de problèmes dans d’autres secteurs.

Partenaire

Chaire SAQ sur la valorisation du verre dans les matériaux