Matériaux recyclés vs. vierges : impact sur l'empreinte carbone produit

En 2022, la production mondiale d'aluminium primaire, de la mine à la fonderie, avait une empreinte carbone moyenne de 15,1 tonnes de CO₂e par tonne. Par comparaison, le traitement de la ferraille d'aluminium en aluminium recyclé a généré 0,52 tonne de CO₂e par tonne sur une base gate-to-gate.

Les deux chiffres présentent un rapport numérique d'environ 29:1, mais ils ne sont pas directement comparables car ils utilisent des frontières de cycle de vie différentes. Leur comparaison donne une économie indicative d'environ 97 %, bien que les frontières diffèrent : cradle-to-gate pour l'aluminium primaire et gate-to-gate pour le recyclage. Cependant, le chiffre de recyclage ne représente pas l'empreinte carbone complète de l'aluminium recyclé, qui varie selon la méthode d'analyse du cycle de vie (ACV).

Cette distinction compte lors de la comparaison des matériaux recyclés et vierges. Ce guide explique comment les choix de matériaux affectent une empreinte carbone produit (PCF), examine les données publiées pour l'aluminium, l'acier et les plastiques, et montre comment documenter les sources de données, les frontières du système et les hypothèses de calcul.

Une empreinte carbone produit (PCF) quantifie les émissions de gaz à effet de serre associées à une unité définie d'un produit sur des étapes de cycle de vie spécifiées. Les résultats sont exprimés en équivalent dioxyde de carbone (CO₂e). L'ISO 14067:2018 fournit des exigences et des orientations pour quantifier les empreintes carbone produit de manière cohérente avec les principes d'analyse du cycle de vie des normes ISO 14040 et ISO 14044. Les règles d'allocation et de cut-off appliquées dépendent de la méthodologie et des frontières du système applicables.

Les matériaux vierges sont produits à partir de ressources primaires. Exemples : métaux extraits de minerais, aluminium produit à partir de bauxite et plastiques fabriqués à partir de matières fossiles. Leur empreinte carbone peut inclure l'extraction des ressources, le raffinage, le traitement des matériaux et l'énergie utilisée pour convertir les ressources brutes en matériaux utilisables.

Les matériaux recyclés sont produits à partir de ferraille ou de déchets récupérés via des processus tels que la collecte, le tri, le transport et le retraitement. Leur empreinte carbone dépend de l'énergie et des ressources requises pour ces processus, ainsi que de la méthode d'allocation utilisée pour répartir les émissions entre les cycles de vie des produits.

Cette distinction compte. Les matériaux recyclés n'ont pas automatiquement zéro émission, car la collecte, le tri, le transport et le retraitement en génèrent encore. Dans une approche cut-off ou contenu recyclé, l'intrant recyclé porte généralement les émissions liées à sa récupération et à son traitement, plutôt que la charge de production du matériau vierge d'origine. D'autres approches allouent différemment les charges et bénéfices liés au recyclage, ce qui affecte le résultat calculé.

Dans un PCF, le choix entre intrants recyclés et vierges affecte directement l'étape d'acquisition des matériaux et peut aussi influencer la comptabilisation de fin de vie. Pour les produits où les métaux ou plastiques représentent une part substantielle de la nomenclature, ce choix peut modifier significativement l'empreinte finale.

Le recyclage peut réduire les émissions de gaz à effet de serre car le traitement des matériaux récupérés nécessite généralement moins d'énergie que la production à partir de ressources brutes. Cependant, l'ampleur de la réduction varie selon le matériau, la méthode de production, la source d'énergie et la méthodologie d'analyse du cycle de vie (ACV). L'aluminium, l'acier et les plastiques illustrent pourquoi ces différences comptent lors du calcul d'une empreinte carbone produit (PCF).

Produire de l'aluminium primaire à partir de bauxite exige une extraction, un raffinage et une fusion énergivores. L'aluminium recyclé évite de répéter ces étapes de production primaire, même si la collecte, le tri, le transport et le retraitement de la ferraille génèrent encore des émissions.

Les économies de carbone réelles dépendent du mix électrique, du procédé de recyclage et des frontières du système utilisées dans le calcul. Les chiffres de recyclage basés uniquement sur le traitement de la ferraille ne doivent pas être traités comme l'empreinte carbone complète de l'aluminium recyclé.

Pour un PCF, documentez si le facteur d'émission sélectionné représente la production primaire, le traitement de ferraille ou une frontière de cycle de vie plus large. Cela aide à interpréter de façon cohérente les données d'aluminium recyclé et vierge.

L'empreinte carbone de l'acier dépend fortement de sa voie de production. La production traditionnelle au haut fourneau utilise du minerai de fer et des procédés intensifs en carbone, tandis que les fours électriques à arc peuvent utiliser des quantités substantielles de ferraille d'acier récupérée.

Cependant, l'acier recyclé n'a pas une empreinte carbone universelle. Les sources d'électricité, la qualité de la ferraille, l'efficacité du four et d'autres intrants de production affectent le résultat. Un four électrique à arc basé sur la ferraille utilisant une électricité à plus faible carbone peut avoir des émissions de production plus faibles qu'une voie haut fourneau conventionnelle.

Lors du calcul d'un PCF, identifiez la voie de production de l'acier et utilisez des données spécifiques fournisseur lorsque c'est possible. Si vous vous appuyez sur des moyennes industrielles, documentez le jeu de données, la couverture géographique et les hypothèses.

Les bénéfices carbone des plastiques recyclés varient selon le polymère et la méthode de recyclage. Le PET et le PEHD recyclés, par exemple, peuvent avoir des empreintes différentes selon les systèmes de collecte, les exigences de tri, les technologies de traitement et la qualité du matériau récupéré.

Le recyclage mécanique implique généralement la collecte, le tri, le nettoyage et le retraitement des déchets plastiques. Ces activités consomment de l'énergie et génèrent des émissions, mais peuvent réduire le besoin de production de plastique vierge. D'autres technologies de recyclage ont des besoins énergétiques et des impacts environnementaux différents.

La méthode d'allocation utilisée dans une ACV affecte aussi le résultat rapporté. Lors de la comparaison des plastiques vierges et recyclés, utilisez des données aux frontières de système compatibles et documentez clairement la méthode de recyclage et les hypothèses.

Ces matériaux montrent pourquoi le contenu recyclé seul ne détermine pas l'empreinte carbone d'un produit. Pour une comparaison pertinente, utilisez des facteurs d'émission correspondant au grade du matériau, à la voie de production, à la géographie, à l'année des données et à la méthodologie applicable. Enregistrez la source et les hypothèses afin que le calcul puisse être revu et reproduit.

Deux analystes peuvent évaluer le même matériau et aboutir à des résultats d'empreinte carbone différents. Cela se produit parce que la méthode de calcul, les frontières du système et les sources de données influencent la façon dont les émissions sont attribuées et rapportées.

L'ISO 14044, qui fournit le cadre d'analyse du cycle de vie sur lequel s'appuie l'ISO 14067, établit une hiérarchie pour gérer l'allocation. Les analystes doivent d'abord chercher à éviter l'allocation, par exemple en subdivisant les processus ou en élargissant le système lorsque c'est approprié. Si l'allocation ne peut être évitée, ils doivent utiliser des relations physiques lorsque c'est possible, puis d'autres relations, telles que la valeur économique, lorsqu'elles sont justifiées.

Le recyclage crée un défi particulier car un matériau peut passer par plusieurs cycles de vie de produits.

L'approche cut-off, aussi appelée approche contenu recyclé, est largement utilisée car elle est relativement simple. Dans cette approche, les charges de production du matériau vierge d'origine restent généralement avec le premier cycle de vie du produit, tandis que le produit utilisant le matériau recyclé porte les charges associées à sa récupération et à son traitement, selon la frontière du système choisie.

D'autres approches d'allocation répartissent différemment les charges ou bénéfices liés au recyclage. Certaines attribuent une partie de la charge de production du matériau d'origine au matériau recyclé, tandis que d'autres comptabilisent les bénéfices associés au recyclage en fin de vie du produit. Ces choix peuvent modifier la différence apparente entre matériaux recyclés et vierges.

La recherche sur les fibres et plastiques recyclés montre que les méthodes d'allocation peuvent produire des résultats substantiellement différents. Par conséquent, lors de la comparaison d'empreintes carbone publiées, vérifiez quelle méthode d'allocation chaque étude applique plutôt que d'assumer que les résultats sont directement comparables.

Les méthodologies d'empreinte carbone produit ne sont pas automatiquement interchangeables. Différents cadres peuvent utiliser des règles différentes pour allouer les émissions, comptabiliser le contenu recyclé et modéliser les processus de fin de vie.

Par exemple, la méthode Product Environmental Footprint (PEF) utilise une Circular Footprint Formula pour comptabiliser le recyclage des matériaux et les impacts de cycle de vie associés. D'autres cadres PCF appliquent leurs propres exigences pour les matériaux secondaires et le recyclage.

Des cadres sectoriels, tels que le Catena-X PCF Rulebook, fournissent des règles supplémentaires de calcul et d'échange de données pour leurs chaînes d'approvisionnement. Si un client spécifie un cadre particulier, utilisez ses exigences applicables plutôt que de combiner des méthodes de cadres différents sans justification.

Lors de la comparaison des résultats, enregistrez la méthodologie et la version utilisées, ainsi que toute règle d'allocation du recyclage qui affecte le calcul.

Les frontières du système déterminent quels processus sont inclus dans une empreinte carbone. Par exemple, un jeu de données d'aluminium primaire mesuré de l'extraction des matières premières à la porte de l'usine ne peut pas être directement comparé à un jeu de données de recyclage qui ne couvre que le traitement de la ferraille. Les chiffres peuvent chacun être valides dans leurs frontières déclarées, mais ils ne représentent pas des étapes de cycle de vie équivalentes.

Les sources de données affectent aussi le résultat. Les données spécifiques à une usine reflètent les procédés et conditions d'exploitation d'un site particulier pendant une période définie. Les valeurs génériques de bases de données représentent typiquement une moyenne industrielle, régionale ou technologique. Les deux peuvent être utiles, mais elles répondent à des questions différentes.

Pour une empreinte carbone produit défendable, vérifiez que les jeux de données de matériaux recyclés et vierges utilisent des frontières de système compatibles, une couverture géographique et temporelle appropriée, et des unités cohérentes. Documentez la source, la méthodologie et les hypothèses afin qu'un autre analyste puisse comprendre et reproduire le calcul.

Le contenu recyclé ne garantit pas toujours une empreinte carbone produit (PCF) plus faible. Le résultat dépend de la technologie de recyclage, des sources d'énergie, de la qualité des matériaux et de la méthodologie d'analyse du cycle de vie (ACV).

La technologie de recyclage compte. L'analyse d'économie circulaire du PET par l'Argonne National Laboratory a montré que le recyclage chimique et l'upcycling peuvent réduire l'utilisation de matériau vierge et les déchets solides sans réduire les impacts de gaz à effet de serre sur le cycle de vie de la chaîne d'approvisionnement actuelle. Le recyclage mécanique et chimique peuvent avoir des émissions différentes selon les exigences de traitement et les sources d'énergie.

La qualité des matériaux compte. Certaines applications exigent des propriétés de matériau spécifiques que la ferraille récupérée ne peut pas toujours satisfaire de façon constante. Par exemple, certains alliages d'aluminium nécessitent de l'aluminium primaire pour répondre aux exigences de composition et de performance. Un tri efficace peut améliorer la qualité de la ferraille et accroître sa aptitude à la réutilisation.

Les sources d'énergie comptent. Les procédés de recyclage alimentés par une électricité intensive en carbone peuvent avoir des émissions plus élevées que ceux utilisant une énergie à plus faible carbone. La production d'acier montre aussi comment la voie de production et l'alimentation électrique affectent l'empreinte finale.

Pour un PCF précis, évaluez le contenu recyclé réel, la méthode de traitement, la source d'énergie et les frontières du système. Le contenu recyclé peut réduire les émissions, mais le résultat doit être étayé par des données appropriées plutôt qu'assumées.

Utilisez ce processus pour rendre votre comparaison d'empreinte carbone produit (PCF) cohérente et traçable.

Comparer les matériaux recyclés et vierges peut révéler d'importantes opportunités de réduire une empreinte carbone produit. Cependant, l'ampleur du bénéfice dépend du matériau, de la voie de production, de la source d'énergie, de la frontière du système et de la méthode d'allocation.

Pour les équipes durabilité, achats et produit, la priorité est de traiter le contenu recyclé comme un intrant documenté plutôt que comme une réduction automatique des émissions. Définissez la frontière, suivez la méthodologie applicable, utilisez des données fiables et testez les hypothèses clés. Cela rend le PCF résultant plus transparent, traçable et plus facile à revoir.