Empreinte écologique et systèmes d’embouteillage : les enseignements de l’analyse du cycle de vie
22 Aug 2022
Pour permettre une évolution des produits en adéquation avec ses objectifs en matière climatique et fournir aux fabricants des données de durabilité, GEA génère des chiffres sur l’impact environnemental de ses machines en effectuant ce que l’on appelle des analyses de cycle de vie (ACV). La prochaine étape sera d’intégrer ces ACV dans le process de conception de tous les nouveaux produits pour optimiser à la fois la durabilité et la transparence pour la clientèle. GEA a été une des premières entreprises du secteur à effectuer des ACV pour les systèmes d’embouteillage de boissons.
Progressant pour atteindre son objectif climatique de zéro émission nette à l’horizon 2040, GEA entend se concentrer sur la réduction de ses émissions Scope 3 sur toute la chaîne de valeur, car celles-ci représentent la partie la plus conséquente des émissions en équivalent CO2 de l’entreprise. La première étape que s’est fixée GEA est de réduire ses émissions Scope 3 de 18 % à l’horizon 2030 par rapport aux niveaux de 2019. Pour y parvenir, une mesure essentielle sera de réduire l’empreinte carbone de ses machines durant la phase d’utilisation. Cela concerne l’ensemble de l’ingénierie et de la fabrication, qui contribuent de façon majeure à la progression vers le zéro émission nette, grâce aux technologies actuelles et aux innovations de demain. Si nous parvenons à améliorer de manière continue l’efficacité opérationnelle de l’équipement, cela aidera nos clients à économiser de l’énergie thermique, de l’électricité et des ressources.
La première étape de ce parcours est d’assurer la transparence : « Nous avons constaté qu’un nombre grandissant de clients demandent des informations détaillées sur l’impact environnemental des équipements GEA, et ce, pas uniquement durant la phase d’utilisation, mais sur l’ensemble du cycle de vie du produit », explique Donato De Dominicis, Vice-président senior de GEA Filling and Packaging, basé sur le site de Sala Baganza en Italie. En sa qualité de numéro un des systèmes de remplissage, GEA a entamé une coopération avec l’Université de Parme en mai 2021. L’objectif était de fournir à ses clients les chiffres de la consommation des deux principaux systèmes de remplissage aseptique GEA, et de booster la progression de l’entreprise vers la réalisation de ses objectifs climatiques ambitieux. « Nous voulions littéralement plonger dans les chiffres pour vraiment comprendre dans le détail l’empreinte de nos systèmes de remplissage. Une ACV est la solution la plus complète pour mesurer l’impact environnemental », explique Paolo Abelli, Directeur R&D de GEA Filling and Packaging. Bien sûr, effectuer une ACV en conformité avec les principales normes internationales n’est pas une mince affaire. Le faire bien veut dire respecter strictement les normes de la série ISO 14040 ainsi que les règles spécifiques de chaque secteur d’activité et type de machine. « L’ACV repose sur un processus fortement bureaucratique, c’est pratiquement une science à part entière, ce qui explique que GEA ait fait appel à de l’expertise extérieure pour commencer » ajoute P. Abelli.
Dr Nadine Sterley, Directrice du Développement Durable chez GEA
« L’ACV est un outil puissant pour identifier les points sensibles de notre empreinte environnementale, prioriser les améliorations de durabilité de notre process de conception et améliorer la transparence pour nos clients. » Dr Nadine Sterley, Directrice du Développement Durable chez GEA
Dr Nadine Sterley, Directrice du Développement Durable chez GEA
Apprendre les ficelles de l’ACV avec CIPACK
GEA s’est adressée au Centre interdépartemental d’emballage (CIPACK) de l’Université de Parme, qui est spécialisé dans la recherche fondamentale et appliquée dans le domaine de l’emballage et de l’embouteillage, en particulier pour les applications pharmaceutiques et alimentaires. Barbara Bricoli, Directrice de l’Innovation R&D pour GEA Filling and Packaging, explique : « L’Université de Parme nous aide pour ce qui est de la méthode de collecte de données notamment pour respecter les règles de la catégorie de produits (RCP) ‘Boissons et remplissage’ et celles à suivre pour envoyer les données au logiciel ». Pour l’ACV, les chercheurs de Parme ont travaillé avec un des premiers programmes d’analyse d’impact, qui est conforme au format de reporting EPD ou Environmental Product Declaration (« Déclaration Environnementale de Produit » en français).
Une ACV a évalué les deux principaux systèmes de remplissage par soufflage aseptique de GEA : le système Aseptic Blow Fill ABF 2.0, qui est doté d’un système de stérilisation des préformes, et l’ECOSpin2 Zero, qui utilise la stérilisation des bouteilles par voie humide. « Ce sont des machines complexes de grande dimensions avec de nombreux modules, tels que des soufflantes, des remplisseuses, des fours et de nombreux autres composants », explique B. Bricoli. « L’ACV a étudié chacun de ces éléments séparément et a calculé la consommation de chaque composant, ce qui a permis une analyse générale précise ».
Point de départ : la consommation d’énergie et de ressources en phase d’utilisation
Le périmètre de l’ACV a couvert les trois grandes phases du cycle de vie produit de chaque unité :
- la production de la machine (extraction des matières premières incluse) ;
- la phase d’utilisation (consommation pendant les cycles de fonctionnement, de nettoyage et de stérilisation) ;
- la mise au rebut finale (au bout d’une durée de vie de 15 ans).
Pour chacune de ces phases, l’ACV a déterminé l’impact environnemental des machines dans sept catégories d’impact différentes1 :
- Acidification : acidification de l’eau, du sol et de l’air due aux substances acidifiantes telles que l’acide nitrique, l’acide sulfurique, le dioxyde de soufre, le chlorure d’hydrogène, l’acide phosphorique, etc., en kg d’équivalent SO2).
- Eutrophisation : croissance excessive des plantes et des algues qui modifie l’équilibre écologique de l’environnement aquatique, en kg PO4.
- Réchauffement climatique : augmentation de la température moyenne de la Terre due aux activités humaines qui rejettent des gaz à effet de serre, tels que du CO2, dans l’atmosphère. Restant piégés dans la couche la plus basse de l’atmosphère, ces gaz font barrière au rayonnement solaire réfléchi par la surface de la Terre, dont l’énergie est convertie en chaleur. Cela cause l’augmentation de la température moyenne dans le monde, en kg CO2 eq.
- L’oxydation photochimique : ce phénomène est dû aux oxydes d’azote et aux hydrocarbures qui, sous l’effet des réactions photochimiques induites par les rayons du soleil, mènent à l’oxydation du monoxyde d’azote (NO), qui se transforme en azote (NO2) et à la formation d’ozone (O3) et d’autres composés chimiques ayant des effets toxiques sur l’écosystème et la santé humaine, il se mesure en kg de COVNM (Composés organiques volatils non méthaniques).
- Appauvrissement des ressources abiotiques, éléments : cette catégorie fait référence à l’épuisement des éléments, tels que les métaux et son unité de mesure est le kg Sb eq.
- Appauvrissement des ressources abiotiques, combustibles fossiles : épuisement des combustibles fossiles, en MJ.
- Pénurie d’eau : en m3 eq.
- Appauvrissement de la couche d’ozone : amincissement de la couche d’ozone, cette catégorie d’impact est facultative mais a été prise en compte dans l’analyse, elle est exprimée en kg CFC-11 eq.
« Nous avons fourni les données primaire pour l’étude, y compris l’analyse de l’inventaire de tous les matériaux et pièces des machines ainsi que les données de consommation durant la phase d'utilisation », explique B. Bricoli. « L’impact de la fin de vie a été calculé sur la base d’un scénario de mise au rebut de la machine en utilisant des données de mise au rebut européennes. »
L’ACV a permis de constater qu’en moyenne 95 % de l’impact environnemental des machines toutes catégories d’impact confondues sont dus à la consommation d’énergie et de ressources en phase d’utilisation. Il n’y a que dans une catégorie d’impact, l’appauvrissement abiotique des éléments, que la phase d’extraction des matières premières et de production a un impact (46 %) qui dépasse quelques points en pourcentage. « Compte tenu de la grande quantité d’acier utilisée pour fabriquer les machines, il a été quelque peu surprenant de découvrir que les matériaux utilisés dans la fabrication avaient en moyenne un impact inférieur à 4 % du total », commente B. Bricoli. « Cela rend l’évaluation en phase d’utilisation d’autant plus intéressante, car c’est clairement celle qui nous offre, à nous et à nos clients, le plus gros levier pour réduire l’impact environnemental de nos machines de remplissage pour l’avenir. »
En moyenne 95 % de l’impact environnemental des machines toutes catégories d’impact confondues sont dus à la consommation d’énergie et de ressources en phase d’utilisation. Les rouages de l’ACV par GEA Filling & Packaging
Les rouages de l’ACV par GEA Filling & Packaging
Les ajustements techniques réduisent de 30 % les émissions de CO₂e
En examinant plus en détail la phase d’utilisation, l’étude a trouvé que pour pratiquement toutes les catégories d’impact, trois formes de consommation des ressources avaient le plus gros impact : l'électricité, la vapeur de process et l’air comprimé. En termes de réchauffement climatique, ces trois consommations représentent à elles seules 76 % du total des émissions de CO2e de l’ABF 2.0. « Compte tenu de la concentration de GEA sur les émissions Scope 3, les émissions de CO2e sont notre domaine d'intervention prioritaire et les résultats de l’ACV fournissent une feuille de route claire pour progresser de manière efficace, » explique B. Bricoli.
Dans une première phase, l’ACV a aidé GEA à identifier et mettre en œuvre trois mesures gagnantes rapides pour réduire encore l’empreinte climatique de ses systèmes de remplissage.
- En récupérant des condensats supplémentaires, cette démarche a permis d’abaisser la quantité de vapeur de process requise pendant la phase d’utilisation, ce qui a diminué la consommation dans le procédé de chauffage.
- Faire recirculer l’air en provenance de la soufflante a permis de réduire davantage l’air comprimé et l’électricité requis.
- Les clients peuvent désormais opter pour la microfiltration à la place du process UHT pour produire de l’eau stérile, ce qui réduit en retour la puissance électrique nécessaire pour chauffer l’eau dans la machine.
« Prises ensemble, ces trois mesures résultent en une réduction de 30 % des émissions de CO2 pendant la phase d’utilisation de la machine », explique Paolo Abelli. « Certains clients continueront à préférer la commodité de l’UHT à la microfiltration, mais ce qui est important ici c’est la transparence que nous atteignons avec l’ACV et le fait que nos clients sont désormais en mesure de prendre des décisions sur la base de chiffres réels. »
Pour l’équipe de R&D de GEA, la clarté apportée par l’ACV a accéléré le développement ultérieur des machines.
« Actuellement, nous explorons d’autres manières de récupérer de l’énergie, notamment l’énergie en provenance du four à soufflante, ou d’autres procédés de chauffage. Et nous avons entamé une collaboration avec d’autres unités de GEA pour améliorer encore la récupération d’énergie électrique dans notre système. Les chiffres fiables que nous apporte l’ACV nous aident vraiment à orienter et orchestrer ce travail collaboratif au sein de GEA. »
« Cette ACV nous a permis d’apporter des ajustements spécifiques à deux de nos systèmes de remplissage, ce qui s’est soldé par des améliorations considérables en CO2e, mais ce n’est vraiment qu’un début », Barbara Bricoli, Directrice innovation R&D, GEA Filling and Packaging
Barbara Bricoli, Directrice innovation R&D, GEA Filling and Packaging
Apprenez à un homme à pêcher...
À la suite de cette première collaboration avec l’Université de Parme, GEA dispose désormais d’outils et de compétences qui lui permettent d’effectuer d’autres ACV pour d’autres produits de sa gamme. « Nous enregistrons un intérêt croissant sur tous les fronts, des consommateurs finaux aux clients et aux fournisseurs de GEA, ainsi que bien sûr en interne chez GEA. Les gens veulent pouvoir quantifier l’impact environnemental des process de fabrication et des produits finis pour pouvoir prendre des décisions en connaissance de cause, savoir quoi acheter ou, dans notre cas, comment concevoir les machines les plus efficaces et les plus durables, » explique Jannik Desel, Chef de projet Durabilité chez GEA. « Jusqu’à maintenant, nous ne pouvions fournir que des estimations sommaires de l’empreinte environnementale de nos machines, mais pouvoir effectuer des ACV va nous permettre de réaliser des analyses plus détaillées et de disposer de données chiffrées exploitables sur nos machines. »
L’outil actuel de Jannik Desel fournit une vue d’ensemble graphique des émissions d’un produit donné, qui permet d’identifier rapidement les plus grands contributeurs au réchauffement climatique, parmi d’autres catégories d’impact, et de prioriser les étapes pour améliorer la performance environnementale. Mais comme sa collègue de la R&D Barbara Bricoli, il précise très rapidement qu’il ne s’agit là que d’un début. « Pour ce qui est d’avoir un tableau clair et précis des empreintes environnementales côté fournisseurs, nous en sommes encore aux balbutiements, » indique J. Desel. « Jusqu’à aujourd’hui, nous nous sommes beaucoup basés sur les moyennes du secteur, mais nous voulons désormais avancer rapidement pour progresser sur ce front. »
GEA a entamé des collaborations avec des fournisseurs pour plonger davantage dans l’empreinte CO2 de leur équipement et a trouvé qu’avoir une capacité ACV aidait à piloter ce processus. « Les entreprises de l’ensemble de la chaîne de valeur commencent à agir pour comprendre et réduire leur empreinte environnementale, mais il faut aussi voir que c’est un nouveau terrain d’intervention, il y a donc un certain manque d’expérience et de clarté quant à la marche à suivre », indique J. Desel.
« Avoir une capacité ACV nous permet de prendre l’initiative avec les clients ou les fournisseurs, et de piloter ce process collaboratif consistant à créer des produits dont l’impact est plus faible sur l’ensemble du cycle de vie. » Jannik Desel, Chef de Projet Durabilité, GEA
Jannik Desel, Chef de Projet Durabilité, GEA
L’ACV devient partie intégrante du process de conception de GEA
J. Desel, sous l’égide de la directrice du développement durable de GEA, orchestre actuellement les efforts de GEA pour mettre en place des compétences ACV en interne afin que GEA puisse intégrer les analyses d’impact du cycle de vie dans le processus de développement de chaque produit. « Nous devons reconnaître à nos collègues italiens le mérite d’avoir franchi le pas et d’avoir commencé à créer des compétences ACV au sein de GEA », dit J. Sterley. « Comme le montrent les résultats, l’ACV est un outil puissant pour identifier les points sensibles de notre empreinte environnementale, prioriser les améliorations de durabilité de notre process de conception et améliorer la transparence pour nos clients. »
