Propositions pour une adaptation de l'Analyse de Cycle de Vie aux systèmes de production agricole. Mise en œuvre pour l'évaluation environnementale de la production porcine
Résumé
This thesis addresses the reliability of the results of Life Cycle Assessment (LCA) studies applied to fanning systems. Pig production was taken as a case study. The goals of this thesis were to analyse, rank and reduce the main sources of uncertainty of LCA results. Uncertainty can be reduced by a better integration of the variability of both human and environmental systems. To this end, data on the environmental perfonnance and uncertainty (using favourable and unfavourable scenarios) of three contrasting pig production modes were produced : Good Agricultural Practice, the French Red Label and Organic Agriculture. The influence of fertilisation practises was also investigated through the assessment of a fourth over-fertilised scenario. For such average scenarios of pig production, a clear distinction was obtained for each environmental indicator, thanks to the use of specifie inventory data for the key-processes of the studied systems. The Red Label scenario was shown to be an interesting alternative to the Good Agricultural Practice scenario. For each scenario, weak points were identified as well as important margins of improvement. The uncertainty due to the impact assessment models was studied first, by analysing the basic concepts and models used in LCA for the impact categories affecting natural ecosystems (eutrophication, climate change, toxicity, acidification). Secondly, the main sources of variability for aquatic eutrophication, considered as a major impact for fanning systems, were investigated and proposals were made for improving the assessment of this impact. The implementation of these proposals with respect to the fate of nitrate in watersheds illustrated a major potential for the improvement of the assessment of aquatic eutrophication. It also revealed the sensitivity of the climate change result to these nitrate fate factors and the potential transfer of pollution from the water compartment (nitrate) to the air compartment (N20) by the denitrification process in wetlands. ln the framework of the application of LCA for average fanning systems at the regional or country scale, the ranking of uncertainty sources showed that the uncertainty due to the impact assessment models was most important. If one wishes to produce a reliable comparative LCA of real farms, the knowledge and the modelling of direct emissions on the farm site, taking account of fanner practises and environmental conditions, should be strongly improved.
La question traitée dans cette thèse a été celle de la fiabilité des résultats d'Analyse de Cycle de Vie (ACV) appliquée aux productions agricoles. La production porcine a été prise comme cas d'étude. Construite autour du fil conducteur de l'incertitude des résultats d'ACV, cette thèse a eu pour objet de rechercher et hiérarchiser les sources d'incertitude de ces résultats, afin de contribuer à leur réduction. Cette réduction de l'incertitude peut être atteinte par une meilleure prise en compte de la variabilité des systèmes à la fois anthropiques et environnementaux. A cette fin, des références ont été produites sur la performance environnementale et son incertitude (à l'aide de scénarios favorable et défavorable) pour trois modes de production de porc contrastés répondant respectivement aux cahiers des charges de la production conventionnelle raisonnée, du label rouge fermier d'Argoat et de l'agriculture biologique. L'influence de la qualité des pratiques de fertilisation a également été analysée en évaluant un quatrième scénario de production conventionnel sur-fertilisé. Pour ces scénarios moyens types, une distinction claire a été obtenue pour chaque indicateur, grâce à l'usage de références sur les émissions spécifiques des postes clé de ces systèmes. Le scénario label rouge est notamment apparu comme une alternative intéressante au scénario conventionnel. Pour chaque scénario des points faibles ont été mis en évidence, ainsi que d'importantes marges d'amélioration. L'incertitude liée aux modèles d'évaluation des impacts a été étudiée en analysant dans un premier temps les concepts sous-jacents et modèles employés en ACV pour les catégories d'impact affectant les écosystèmes (eutrophisation, effet de serre, toxicité, acidification). Dans un second temps, une analyse des sources de variabilité principales pour la catégorie eutrophisation aquatique, impact prépondérant pour les systèmes de production agricoles, a permis de proposer un cadre d'amélioration pour son évaluation. La mise en oeuvre de ces propositions pour l'étape du devenir du nitrate dans les bassins versants a confirmé l'existence d'une importante marge d'amélioration pour évaluer l'eutrophisation aquatique. Elle a également permis de montrer la sensibilité du résultat du changement climatique à l'usage de ces facteurs de devenir du nitrate et l'importance du transfert potentiel de pollution depuis le compartiment eau (nitrate) vers le compartiment air (N20) par le processus de dénitrification dans les zones humides. A l'échelle courante de mise en oeuvre de l'ACV, c'est à dire pour des systèmes de production moyens à une grande échelle (région, pays), la hiérarchisation finale des sources d'incertitude a permis d'identifier comme source principale d'incertitude, celle liée aux modèles d'évaluation des impacts. Pour produire une ACV comparative pertinente d'exploitations réelles, la connaissance et la modélisation des émissions directes sur le site d'exploitation, tenant compte des pratiques de l'agriculteur et du milieu, devraient être profondément améliorées.