Problématique
De nombreux calculateurs de gaz à effet de serre existent (ECORCE®-LCPC, Calculette ACV Produits®-Eiffage, LCCAExpress®-APA, CHANGER®-IRF…) calculateurs qui se distinguent principalement par les limites du système pris en considération ainsi que la qualité et l'exhaustivité des données utilisées. Ces calculateurs ainsi que les nombreux modèles et méthodes d'évaluation actuels ne prennent en considération que certains paramètres de manière indépendante (par ex. énergie, émissions, coûts). De plus, peu (pas) de modèles globaux permettent de prendre en considération les performances. Ceci est notamment lié à une problématique de segmentation des compétences.
Programme détaillé de la recherche spécifique RS-5
La démarche proposée dans cette recherche spécifique est innovante dans le sens où elle propose de combiner non seulement les aspects énergétiques et environnementaux, mais également les données économiques ainsi que les performances du produit. Pour cela, le développement d'une méthodologie d'évaluation adaptée est nécessaire. L'organisation de la recherche proposée est représentée de manière synthétique dans la Figure 1.
1. Etat des connaissances
Dans une première phase de la recherche, une analyse critique des connaissances est nécessaire. Cette analyse comprendra en particulier les deux aspects ci-après.
1.1 Calculateurs
Les différents calculateurs partiels tels que calculateurs de gaz à effet de serre (GES) et calculateur pour la réalisation d'analyses coûts-bénéfices (CBA) seront notamment analysés en détail afin d'effectuer par la suite un choix pertinent. Les travaux d'analyse des coûts réalisés par le Prof. Axhausen ainsi que les différentes normes relatives seront également analysées.
1.2 Analyse du cycle de vie
Les analyses du cycle de vie (ACV) dans le domaine routier [18] ainsi que les différentes méthodes appliquées seront analysées. Comme discuté plus loin, le modèle multicritère comprendra l'ensemble du cycle de vie du matériau et c'est pourquoi il est important d'appliquer une méthodologie rigoureuse. Dans le cadre de cette recherche, il est proposé d'appliquer la méthode d'ACV largement reconnue proposée par Jolliet et al [8].
Sur la base des connaissances acquises et de ces premiers résultats, l'évaluation des méthodes et modèles d'évaluation multicritère pourra ensuite être conduite dans la phase suivante. Cette phase initiale de mise à jour des connaissances est importante, ceci notamment car elle permet de mieux définir la problématique et cerner les objectifs de la méthodologie à développer par la suite.
Figure 1: Organigramme de la recherche spécifique RS-5: voir tableau ci-bas
2. Développement de la méthodologie
La définition de la méthodologie pour l'élaboration d'une méthode d'analyse multicritères est l'étape clé de cette recherche. C'est pourquoi, dans un premier temps, une évaluation et analyse des méthodes existantes sera conduite.
2.1 Méthodes multicritères
De nombreuses méthodes d'analyse multicritères existent, allant de la "simple" méthode delphi (interrogation d'experts pour aider dans un processus de décision) aux méthodes d'agrégation complètes. Il est indispensable d'analyser et évaluer la compatibilité de ces différentes méthodes avec les objectifs de la recherche, ceci afin de pouvoir finalement proposer un modèle qui soit adapté au mieux.
Dans le cadre de projets routiers, les méthodes d'analyse multicritère sont largement utilisées ([5], [16]). Cependant, à ce stade de la recherche, il est important de considérer tous les types de modèles d'analyse multicritère, et pas seulement ceux utilisés ou mis en application dans le domaine routier. Les méthodes de type delphi ne sont à priori pas adaptées à la problématique de cette recherche. Nous pouvons globalement distinguer les types de méthodes d'analyse multicritère de la manière suivante:
• Les méthodes d'agrégation complète: Ce type de méthode a pour objectif de ramener la problématique à un problème monocritère. Pour cela, il attribue une fonction d'utilité partielle à chaque critère pour ensuite effectuer une agrégation des différentes utilités partielles. Les méthodes d'agrégation complète ont pour désavantage de présenter des fonctions d'utilité partielle qui peuvent être parfois très complexes; de plus elles sont parfois considérées comme peu transparentes. Par contre, les méthodes d'agrégation complète permettent d'effectuer des analyses très intéressantes de par la prise en considération simultanée de critères qualitatifs et quantitatifs (ex: MADA – Multi Attribute Decision Analysis) et/ou la possibilité de prendre en compte les incertitudes sur les différents critères (ex: ER – Théorie de l'évidence), ainsi qu'une notion de risque.
• Les méthodes d'agrégation partielle: Ces méthodes issues de "l'école européenne" effectuent la comparaison de variantes deux par deux, critère par critère, pour ensuite établir des relations de surclassement. Les fonctions d'utilité ne sont donc pas calculées et les variantes considérées séparément. Ces méthodes appliquées par exemple par Electre® et Gaia® ont donc des résultats basés principalement sur une analyse graphique qui peut parfois s'avérer complexe.
• L'agrégation itérative locale: Ce type de méthode effectue de l'exploration locale en fixant tout d'abord une solution de départ pour ensuite effectuer une démarche de comparaison par itérations successives. Ces méthodes sont particulièrement utiles dans le cas de grand nombre de variantes.
Ces différents types de méthodes sont largement utilisées dans la cadre de comparaisons de variantes pour projets routiers, mais elles ne sont cependant peu (ou pas) appliquées au cas de la comparaison de technologies comme par exemple différents types d'enrobés bitumineux. De plus, il n'existe pas de méthode multicritère parfaite et idéale [5], la solution adaptée étant à déterminer en fonction de la problématique traitée. Par conséquent, c'est en développant les différentes considérations ci-dessus et en approfondissant l'analyse des différentes méthodes (analyse du degré de complexité, avantages et inconvénients) que le choix d'une méthodologie d'analyse multicritère pourra être effectué et appliqué dans la suite de cette recherche.
Le choix final de méthode sera très certainement une procédure en deux niveaux avec tout d'abord l'utilisation d'une méthode désagrégée (par exemple Pareto), puis l'utilisation d'une méthode d'agrégation partielle ou complète à définir; avec la mise au point d'une systématique de pondération.
2.2 Indicateurs individuels
Une fois la méthodologie d'analyse multicritère choisie, cette dernière pourra alors être appliquée dans le cadre de ce paquet de recherches. Il est proposé de considérer ici les critères suivants:
• Emissions
• Energie
• Economie
• Performances mécaniques
Ainsi, pour chaque critère, des indicateurs individuels permettant de caractériser la technologie selon le critère choisi, devront être développés. C'est ensuite la prise en compte des différents indicateurs individuels qui sera appliquée dans le cadre de la méthodologie d'analyse multicritère discutée précédemment.
Comme mentionné, le modèle multicritère à développer considère l'ensemble du cycle de vie de la chaussée. A cet effet, il est proposé d'effectuer une analyse du cycle de vie (ACV) afin de développer les indicateurs individuels relatifs aux émissions et à l'énergie. Pour les aspects économiques, une analyse du cycle des coûts (ACC) sera conduite, selon une méthodologie similaire à celle appliquée pour l'ACV.
Nous pouvons également relever ici la grande importance de la définition des bornes du système pour l'ACV et l'ACC (prise en compte du potentiel en tant que matériau recyclé,…). De plus, la possibilité d'allouer une valeur intrinsèque aux matériaux bruts (pétrole, granulats,…) sera également analysée. Ceci pourrait être fait par exemple par la considération du potentiel énergétique et/ou de la rareté des matériaux.
Pour l'indicateur individuel relatif aux performances, une analyse du cycle de vie n'est pas requise, ceci car les performances font état d'une caractéristique/performance à un moment donné au cours de la durée de vie de la chaussée. Ainsi, après avoir déterminé les performances à prendre en considération (par exemple sensibilité à l'eau, fatigue, ornière, module résilient – le choix pouvant être fait selon le type de couche à laquelle l'enrobé est destiné), le calcul de l'indicateur individuel sera effectué. Pour le calcul de l'indicateur individuel relatif aux performances, différentes techniques peuvent être appliquées telles que les "Performances Indicators" comme développée lors du projet [17] ou alors des indicateurs clés de performance (ICP) comme utilisés dans le domaine de l'évaluation des performances organisationnelles d'une entreprise. Une étude approfondie permettra de définir la bonne méthode pour le développement de l'indicateur individuel relatif aux performances, des calculs basés sur la technique de recherche opérationnelle étant également à envisager.
Si cela est jugé pertinent, d'autres critères que ceux mentionnés ici pourront également être pris en considération.
3. Réalisation du modèle
Une fois la méthodologie pour l'analyse multicritère (2.1) ainsi que la méthodologie de développement des indicateurs individuels (2.2) établies, la mise en application pour la réalisation du modèle peut être effectuée. Différentes variantes sont envisagées dans une première phase, la plus pertinente étant finalement à choisir:
• Développement d'un nouveau modèle
• Combinaison / adaptation de modèles existants
• Ajout à un modèle existant (ajout d'un plug-in)
Pour le développement du modèle, la programmation sera faite dans un langage à définir (VBA par exemple) permettant également suffisamment de souplesse et d'accessibilité pour de futures modifications. De manière générale, le modèle développé permettra la mise en application des méthodes, le tout en laissant à l'utilisateur le choix des critères à considérer ainsi que la pondération. Des valeurs par défauts et valeurs d'alarme (seuils) seront également proposées.
4. Validation du modèle
La phase de validation du modèle préalablement développé est indispensable avant une mise en application à plus large échelle.
4.1 Récolte de données
Dans un premier temps, il est indispensable de récolter des données d'entrée pour l'application du modèle à des cas réels. Pour cela, les informations fournies par les RS-1 (mesures d'émissions en centrale), RS-2 (énergie et environnement), RS-3 et RS-4 (performances) et RS-7 (émissions sur chantier) constituent des données d'entrée très importantes. Ces différents inputs sont notamment illustrés par la Figure 8-3 de [1].
En plus de ces différentes mesures, des données issues de la littérature de bases de données en accès libre ainsi que de bases de données reconnues telles que Ecoinvent® [11], à laquelle le LAVOC a accès, seront utilisées.
4.2 Validation
La validation du modèle se fera par le calcul de différents cas qui pourront par la suite servir d'exemple ou de valeurs par défaut proposées par le programme. Quelques applications sur la base de cas concrets recueillis auprès de gestionnaires d'infrastructures pourront également être proposées.
4.3 Analyse de sensibilité
Lors de la phase de validation du modèle, il est également important d'effectuer une analyse de sensibilité des différents paramètres et données d'entrées. Ceci permet d'évaluer l'impact des différentes données et fournir des indications quant à la précision requise par les données à insérer dans le modèle. L'analyse de sensibilité permet également de dériver des valeurs limites et établir des recommandations concernant la pondération par exemple.
5. Conclusions et recommandations
L'établissement des conclusions et recommandations se fera principalement en deux phases.
5.1 Modèle global d'évaluation
Dans un premier temps, des considérations relatives aux différents modèles applicables seront effectuées. Le modèle global d'évaluation finalement proposé par cette recherche sera bien évidemment fourni, ainsi qu'un bref guide d'utilisateur contenant quelques exemples d'application, de données d'entrée, et les conclusions de la recherche.
5.2 Procédures d'appel d'offre
Comme demandé dans la description de cette recherche spécifique, une analyse des procédures d'appel d'offre dans le cas des enrobés écologiques sera conduite. Finalement, des recommandations seront faites afin de déterminer comment ces procédés "écologiques" peuvent être mieux valorisés lors d'appels d'offre.
Apport technique
L'apport technique aux autres recherches se fera principalement par le biais de l'expérience acquise par le LAVOC au cours des dernières années au sujet des enrobés tièdes (formulation, performances, considérations écologiques et énergétiques) et des méthodes multicritères.
Un important apport technique est également assuré par les collaborations internationales avec des instituts de recherche actifs dans le domaine tels que le LCPC et le CRR. En particulier, des collaborations sont engagées avec le LCPC sur la problématique des mesures d'émissions relatives aux enrobés tièdes (mesures en centrale ainsi qu'en laboratoire) et sur l'évaluation énergétique des enrobés tièdes. La collaboration avec le Centre de Recherche Routière (CRR) belge est principalement axée sur la formulation et l'évaluation des performances des enrobés tièdes [19].
