TP3 : Comparatif Analyse Carbone sur le Cycle de Vie...

Initiation à l’Eco-conception TP3 : Comparatif ACCV des Compteurs d’eau Altaïr de SAPPEL

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TP3 : Comparatif Analyse Carbone sur le Cycle de Vie des Compteurs d’eau SAPPEL Altaïr V3L, V4L et V4C

Supports du TP :

Compteurs d’eau SAPPEL :

• Altaïr V3 corps laiton (V3L) ; • Altaïr V4 corps laiton (V4L) ; • Altaïr V4 corps composite (V4C) [modèle éco-conçu par l’entreprise SAPPEL].

Objectifs du TP :

• Prendre en compte la notion d’éco-conception dans l’analyse d’un produit ou système. • Etre sensibilisé à une démarche d’éco-conception dans le cycle de vie d’un produit. • Utilisation de la méthode Analyse Carbone pour chiffrer l’impact environnemental de différents

produits ayant la même unité fonctionnelle. • Réaliser un comparatif entre produits ayant la même unité fonctionnelle. • Découvrir concrètement certains critères pris en compte dans une démarche d’éco-conception.

Matériel et documents disponibles :

• Le Manuel Utilisateur du Tableur ACCV en version PDF et/ou en version papier. • Les Tableurs Analyse Carbone (Tableurs ACCV) (fichiers Excel) :

o « Tableur ACCV1_Compteur V3L_complet.xls », o « Tableur ACCV2.xls » : vide, o « Tableur ACCV3.xls » : vide.

• Le Compteur d’eau SAPPEL Altaïr V3 laiton complet. • Le Corps en laiton du compteur d’eau SAPPEL Altaïr V3 laiton. • Le Compteur d’eau SAPPEL Altaïr V4 laiton complet. • Le Compteur d’eau SAPPEL Altaïr V4 composite démonté (version éco-conçue). • Une petite balance électronique, de cuisine, de précision. • Le dossier technique des compteurs d’eau SAPPEL Altaïr V3L, V4L et V4C. • La maquette SolidWorks et/ou eDrawings du Corps laiton du compteur d’eau SAPPEL Altaïr V3 laiton. • La maquette SolidWorks et/ou eDrawings du Corps laiton du compteur d’eau SAPPEL Altaïr V4 laiton. • La maquette SolidWorks et/ou eDrawings du Compteur d’eau SAPPEL Altaïr V4 composite. • Les nomenclatures numériques et les données sur les compteurs d’eau SAPPEL Altaïr V3L, V4L et V4C

(Fichier Excel : « Nomenclatures numériques des Compteurs d'eau SAPPEL.xls »). • Le fichier pour l’étude comparative « Comparatif ACCV entre Compteurs d'eau SAPPEL.xls ». • Le sujet du TP en version papier et PDF.

Partie n°1 : ACCV du Compteur d’eau SAPPEL Altaïr V3 laiton (V3L)

Une étude préalable nous donne les résultats suivants pour l’Analyse Carbone du Compteur d’eau SAPPEL Altaïr V3 laiton (V3L) sur son cycle de vie :

0,077

0

0,069

0,868

0,983

0,003

2,000 7,343

Remarque :

Le compteur d’eau Altaïr V3 corps laiton de SAPPEL (V3L) est le plus ancien dans la gamme.

Il a évolué, dans un premier temps, pour devenir l’Altaïr V4 corps laiton (V4L). Il a toujours un corps en laiton mais qui est plus compact que le V3L et dont le corps a été fabriqué par un autre procédé d’obtention.

Dans un deuxième temps, après une étude d’éco-conception, la gamme de compteurs d’eau Altaïr a été complétée par l’Altaïr V4 composite (V4C). Le corps est maintenant en matériau composite et le procédé d’obtention est encore différent.

Le but de ce TP est de comparer en termes d’impact environnemental (Analyse Carbone) l’empreinte de ces 3 compteurs sur l’environnement et de découvrir les critères pris en compte dans la démarche d’éco-conception de l’entreprise SAPPEL.


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Partie n°2 : ACCV du Compteur d’eau SAPPEL Altaïr V4 laiton (V4L)

En vous aidant du Manuel Utilisateur du Tableur ACCV, en version PDF et/ou en version papier, et des nomenclatures numériques des compteurs d’eau SAPPEL Altaïr (onglet « Altaïr V4_corps laiton » du fichier Excel), répondre aux questions suivantes :

I. Extraction et production de matières premières :

Nota : L’entreprise SAPPEL considère que 70% de la matière première des métaux utilisés provient du recyclage (circuit de fin de vie spécifique).

Question n°1 : Compléter, à l’aide du fichier Excel « Nomenclatures numériques des Compteurs d'eau SAPPEL.xls », les masses des différents matières premières du Compteur d'eau Altaïr V4 laiton (V4L) manquantes (en kg) dans le tableau ci-dessous.

Familles de matières premières

Matières premières Masse (kg)

Aluminium (ou zinc + aluminium) Acier + métaux ferreux 0,01177 Métaux

Cuivre (laiton, bronze, …) Polyamide (PA) 0,0017

Polypropylène (PP hd non recyclé) Acrylonitrile Butadiène Styrène (ABS) Polycarbonate (PC) 0,01272 Elastomère (Nitrile, Nitrile - Bruna-N) 0,01192

Polyoxyméthylène (POM) Polyphénylène Oxyde (PPO) Polystyrène (PS)

Plastiques

Autres plastiques (Polyuréthane (PU), Caoutchouc synthétique, …) Matériaux composites

Polyamide (PA) + Fibres de Verre

Verre Verre (type bouteille) 0,04389

Carton Carton emballage (épaisseur > 1 mm) Papier Papier (notices, étiquettes, …) 0,00078

Question n°2 : Ouvrir le « Tableur ACCV2 », indiquer le nom du produit analysé dans l’onglet « Analyse Carbone » ainsi que le taux de recyclage des métaux et les masses des différentes matières premières du Compteur d'eau Altaïr V4 laiton (V4L) dans l’onglet « Matières premières ».

Question n°3 : Calculer le pourcentage de réduction de la masse totale du produit entre les compteurs d’eau SAPPEL Altaïr V3L et V4L. Donner l’équation pour le calcul de cette réduction. Expliquer d’où provient cette réduction des masses. Donner les 4 pièces perdant le plus de masse entre les deux versions.

Question n°4 : D’après la question précédente, donner 2 critères pouvant être pris en compte dans une démarche d’éco-conception.


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II. Fabrication des produits :

Question n°5 : Compléter, dans le tableau ci-dessous, à l’aide du fichier Excel « Nomenclatures numériques des Compteurs d'eau SAPPEL.xls », les données concernant la fabrication des différentes pièces du Compteur d'eau Altaïr V4 laiton (V4L).

Procédés d’obtention Types de matériaux Masse (kg)

Pièces moulées en métal (fonderie) (hors aluminium) Pièces moulées en aluminium (ou zinc + aluminium) (fonderie) 0

Pièces moulées en plastique Moulage

(Fonderie)

Pièces moulées en matériau composite Pièces produites en métal (hors aluminium) Pièces produites en aluminium (ou zinc + aluminium) 0

Pièces produites en plastique Usinage, soudage,

découpage,…

Pièces produites en matériau composite Pièces produites en métal (hors aluminium) Pièces produites en aluminium (ou zinc + aluminium) 0

Matriçage, emboutissage,

pliage,… Emballages en carton

Question n°6 : Dans le « Tableur ACCV2 », noter toutes les informations précédentes, concernant la fabrication des différentes pièces du Compteur d'eau Altaïr V4 laiton (V4L), dans l’onglet « Fabrication ».

Question n°7 : D’après le fichier Excel « Nomenclatures numériques des Compteurs d'eau SAPPEL.xls », donner le type du nouveau procédé de fabrication du Corps en laiton du Compteur d'eau Altaïr V4 laiton (V4L). Le comparer à celui du Compteur d'eau Altaïr V3 laiton (V3L).

Question n°8 : Est-ce que ce nouveau procédé d’obtention est moins impactant que l’ancien ? Si oui, justifier votre réponse (pour ce faire, utiliser les facteurs d’émission du « Tableur ACCV2 »).

Corps laiton Altaïr V3L de SAPPEL Corps laiton Altaïr V4L de SAPPEL


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III. Distribution :

Question n°9 : Compléter, à l’aide du fichier Excel « Nomenclatures numériques des Compteurs d'eau SAPPEL.xls », les données manquantes dans les tableaux ci-dessous.

Tableau 1 - livraison des matières premières (distribution) :

Type de transport Indicateur (masse × distance) (kg.km)

Camion de charge utile 32 t (Truck 32 t)


Tableau 2 - livraison des matières premières (énergies fossiles) :

Type de transport Masse de Gazole consommée (kg)



Total :

Tableau 3 - livraison du produit fini en France (distribution du compteur d’eau avec emballage) :

Type de transport Masse (kg) Distance (km)


1,08879


1,08879

Question n°10 : Expliquer pourquoi l’indicateur en « kg.km » de livraison des matières premières a diminué pour le Compteur d’eau Altaïr V4 laiton (V4L) par rapport au Compteur d’eau Altaïr V3 laiton (V3L).

Question n°11 : Dans le « Tableur ACCV2 », ajouter les informations du tableau 1 précédent, concernant la livraison des matières premières, dans l’onglet « Distribution » [partie livraison matières premières et pièces détachées].

Question n°12 : Dans le « Tableur ACCV2 », ajouter les informations du tableau 2 précédent, concernant la livraison des matières premières, dans l’onglet « Energies fossiles » [case verte de la partie combustibles liquides].

Question n°13 : Dans le « Tableur ACCV2 », ajouter les informations du tableau 3 précédent, concernant la distribution du Compteur d'eau Altaïr V4 laiton (V4L), dans l’onglet « Distribution » [partie distribution du produit fini].

IV. Utilisation du produit :

Pas de consommations d’électricité ou d’énergies fossiles pour le Compteur d'eau Altaïr V4 laiton (V4L), il n’y a donc aucunes informations à ajouter dans l’onglet « Utilisation » du « Tableur ACCV2 ».

V. Valorisation du produit usagé dans un circuit de fin de vie spécifique :

Question n°14 : Compléter, à l’aide du fichier Excel « Nomenclatures numériques des Compteurs d'eau SAPPEL.xls », les données manquantes dans le tableau ci-dessous.


Masse (kg)

Métaux Plastiques

Matériaux composites Verre Carton Papier

Question n°15 : Dans le « Tableur ACCV2 », ajouter les masses des matières premières précédentes, concernant la valorisation du produit (dans un circuit de fin de vie spécifique) du Compteur d'eau Altaïr V4 laiton (V4L), dans l’onglet « Valorisation du produit usagé » [cases vertes de la partie encadrée en rose].


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VI. Analyse Carbone du Compteur d’eau Altaïr V4 laiton (V4L) :

Question n°12 : Noter dans la représentation ci-dessous les données provenant de l’onglet « Analyse Carbone » du « Tableur ACCV2 » (prendre seulement 3 chiffres après la virgule).

Partie n°3 : ACCV du Compteur d’eau SAPPEL Altaïr V4 composite (V4C)

En vous aidant du Manuel Utilisateur du Tableur ACCV, en version PDF et/ou en version papier, et des nomenclatures numériques des compteurs d’eau SAPPEL Altaïr (onglet « Altaïr V4_corps composite » du fichier Excel), répondre aux questions suivantes :

I. Extraction et production de matières premières :

Question n°1 : Déterminer, à l’aide de la petite balance de précision, la masse des pièces suivantes du Compteur d'eau Altaïr V4 composite (V4C). Noter ces valeurs (en grammes) dans la nomenclature Excel « Nomenclatures numériques des Compteurs d'eau SAPPEL.xls » [cases orange].

Masse du Corps en matériau composite (pièce 17) : Masse du Plateau pression en matériau composite (pièce 6) : Masse du Filtre en polypropylène (pièce 16) : Masse du Couvercle en ABS (pièce 1) : Masse de la Bague de scellement en ABS (pièce 3) :


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Question n°2 : Compléter, à l’aide du fichier Excel « Nomenclatures numériques des Compteurs d'eau SAPPEL.xls », les masses des différents matières premières du Compteur d'eau Altaïr V4 composite (V4C) manquantes (en kg) dans le tableau ci-dessous.


Matières premières Masse (kg)

Aluminium (ou zinc + aluminium) 0 Acier + métaux ferreux 0,01177 Métaux

Cuivre (laiton, bronze, …) Polyamide (PA) 0,0017

Polypropylène (PP hd non recyclé) Acrylonitrile Butadiène Styrène (ABS) Polycarbonate (PC) 0,01272 Elastomère (Nitrile, Nitrile - Bruna-N) 0,01192 Polyoxyméthylène (POM) 0,00295 Polyphénylène Oxyde (PPO) 0,00249

Polystyrène (PS)

Plastiques

Autres plastiques (Polyuréthane (PU), Caoutchouc synthétique, …) 0 Matériaux composites

Polyamide (PA) + Fibres de Verre

Verre Verre (type bouteille) 0,04389 Carton Carton emballage (épaisseur > 1 mm) 0,032 Papier Papier (notices, étiquettes, …) 0,00078

Question n°3 : Ouvrir le « Tableur ACCV3 », indiquer le nom du produit analysé dans l’onglet « Analyse Carbone » ainsi que les masses des différentes matières premières du Compteur d'eau Altaïr V4 composite (V4C) dans l’onglet « Matières premières ».

Question n°4 : Calculer le pourcentage de réduction de la masse totale du produit entre les compteurs d’eau SAPPEL Altaïr V4L et V4C. Expliquer d’où provient cette réduction des masses.

Question n°5 : En quoi la diminution de masse par changement de matière apporte-elle un plus en terme d’éco-conception ? Quels peuvent être les dangers de ce choix en terme d’éco-conception ?

Remarque : Il faut veiller, lors d’une étude d’éco-conception (Analyse Carbone ou autre), à ce que la diminution de l’impact environnemental dans une des étapes du cycle de vie du produit n’engendre pas une augmentation importante des impacts environnementaux dans d’autres étapes du cycle de vie du produit.


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II. Fabrication des produits :

Question n°6 : Compléter, dans le tableau ci-dessous, à l’aide du fichier Excel « Nomenclatures numériques des Compteurs d'eau SAPPEL.xls », les données concernant la fabrication des différentes pièces du Compteur d'eau Altaïr V4 composite (V4C).

Procédés d’obtention Types de matériaux Masse (kg)

Pièces moulées en métal (fonderie) (hors aluminium) 0 Pièces moulées en aluminium (ou zinc + aluminium) (fonderie) 0 Pièces moulées en plastique 0,15226

Moulage (Fonderie)

Pièces moulées en matériau composite Pièces produites en métal (hors aluminium) 0,01298 Pièces produites en aluminium (ou zinc + aluminium) 0 Pièces produites en plastique 0

Usinage, soudage, découpage,…

Pièces produites en matériau composite Pièces produites en métal (hors aluminium) 0,03362 Pièces produites en aluminium (ou zinc + aluminium) 0

Matriçage, emboutissage,

pliage,… Emballages en carton 0,032

Question n°7 : Dans le « Tableur ACCV3 », noter toutes les informations précédentes, concernant la fabrication des différentes pièces du Compteur d'eau Altaïr V4 composite (V4C), dans l’onglet « Fabrication ».

Question n°8 : D’après le fichier Excel « Nomenclatures numériques des Compteurs d'eau SAPPEL.xls », donner le type de procédé de fabrication du Corps en composite du Compteur d'eau Altaïr V4 composite (V4C).

Question n°9 : Est-ce que ce nouveau procédé d’obtention est moins impactant que le précédent ? Justifier votre réponse. Pour ce faire, utiliser les résultats en kg équ. C du « Tableur ACCV3 » en complétant le tableau comparatif ci-dessous.

V4L (kg équ. C) V4C (kg équ. C)

Usinage métaux 0,0586 Moulage matériau composite 0,0373

Matriçage métaux 0,0301 Total : 0,126

Corps laiton Altaïr V4L de SAPPEL Corps composite Altaïr V4C de SAPPEL


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III. Distribution :

Question n°10 : Compléter, à l’aide du fichier Excel « Nomenclatures numériques des Compteurs d'eau SAPPEL.xls », les données manquantes dans le tableau ci-dessous.

Tableau 1 - livraison des matières premières (distribution) :

Type de transport Indicateur (masse × distance) (kg.km)



Tableau 2 - livraison des matières premières (énergies fossiles) :

Type de transport Masse de Gazole consommée (kg)


0,00302


0,00055 Total : 0,00357

Tableau 3 - livraison du produit fini en France (distribution du compteur d’eau avec emballage) :

Type de transport Masse (kg) Distance (km)


0,57879 500


0,57879 500

Question n°11 : Expliquer pourquoi l’indicateur en « kg.km » de livraison des matières premières a diminué pour le Compteur d’eau Altaïr V4 composite (V4C) par rapport au Compteur d’eau Altaïr V4 laiton (V4L).

Question n°12 : Dans le « Tableur ACCV3 », ajouter les informations du tableau 1 précédent, concernant la livraison des matières premières, dans l’onglet « Distribution » [partie livraison matières premières et pièces détachées].

Question n°13 : Dans le « Tableur ACCV3 », ajouter les informations du tableau 2 précédent, concernant la livraison des matières premières, dans l’onglet « Energies fossiles » [case verte de la partie combustibles liquides].

Question n°14 : Dans le « Tableur ACCV3 », ajouter les informations du tableau 3 précédent, concernant la distribution du Compteur d'eau Altaïr V4 composite (V4C), dans l’onglet « Distribution » [partie distribution du produit fini].

IV. Utilisation du produit :

Pas de consommations d’électricité ou d’énergies fossiles pour le Compteur d'eau Altaïr V4 composite (V4C), il n’y a donc aucunes informations à ajouter dans l’onglet « Utilisation » du « Tableur ACCV2 ».

V. Valorisation du produit usagé dans un circuit de fin de vie spécifique :

Le fichier Excel « Nomenclatures numériques des Compteurs d'eau SAPPEL.xls » donne les informations suivantes :


Masse (kg)

Métaux 0,0466 Plastiques 0,15226

Matériaux composites 0,30325 Verre 0,04389 Carton 0,032 Papier 0,00078

Question n°15 : Dans le « Tableur ACCV3 », ajouter les masses des matières premières précédentes, concernant la valorisation du produit (dans un circuit de fin de vie spécifique) du Compteur d'eau Altaïr V4 composite, dans l’onglet « Valorisation du produit usagé » [cases vertes de la partie encadrée en rose].


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VI. Analyse Carbone du Compteur d’eau Altaïr V4 composite (V4C) :

Question n°16 : Noter dans la représentation ci-dessous les données provenant de l’onglet « Analyse Carbone » du « Tableur ACCV3 » (prendre seulement 3 chiffres après la virgule).

Partie n°4 : Etude comparative entre les Compteurs d’eau SAPPEL Altaïr

Question n°1 : Dans le fichier Excel « Comparatif ACCV entre Compteurs d'eau SAPPEL.xls », ajouter les résultats obtenus dans les 3 parties précédentes, concernant les émissions de carbone à chacune des étapes et sur la totalité du cycle de vie des 3 compteurs d’eau Altaïr de SAPPEL [remplir uniquement les cases jaunes du fichier].

Rappels : l’historique de la gamme des compteurs d’eau Altaïr de SAPPEL est le suivant : le V3L arrive en premier, suivi par le V4L et enfin complété par le V4C (version « éco-conçue »).

Une étude préalable de la répartition des impacts environnementaux (Analyse Carbone) pour chacune des étapes du cycle de vie du Compteur d’eau Altaïr V3 laiton (V3L) donne :

Etapes du cycle de vie Calculs des pourcentages Pourcentages (%) Matières premières (MP) (0,983/2) × 100 49,15

Fabrication (F) (0,868/2) × 100 43,4 Distribution + Energies fossiles (D+EF) (0,080/2) × 100 4

Fin de vie (FdV) (0,069/2) × 100 3,45

Utilisation (U) (0/2) × 100 0

Question n°2 : Calculer, en pourcentages, la répartition de l’impact environnemental des compteurs V4L et V4C, pour chacune des étapes de leur cycle de vie. Compléter le tableau ci-dessous.

V4L V4C Etapes du cycle de vie Calculs des pourcentages Pourcentages (%) Calculs des pourcentages Pourcentages (%)

Matières premières (MP) Fabrication (F)

Distribution + Energies fossiles (D+EF)

Fin de vie (FdV) Utilisation (U)


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Question n°3 : A partir du fichier Excel « Comparatif ACCV entre Compteurs d'eau SAPPEL.xls », donner et expliquer les différences notables (%) en termes d’émission de carbone entre le V3L et le V4L.

Passage de V3L à V4L :

Question n°4 : A partir du fichier Excel « Comparatif ACCV entre Compteurs d'eau SAPPEL.xls », donner et expliquer les différences notables (%) en termes d’émission de carbone entre le V4L et le V4C « éco-conçu ».

Passage de V4L à V4C :

Question n°5 : A partir du fichier Excel « Comparatif ACCV entre Compteurs d'eau SAPPEL.xls », donner et expliquer les différences notables (%) en termes d’émission de carbone entre le V3L et le V4C « éco-conçu ».

Passage de V3L à V4C :


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Partie n°5 : Conclusions – Critères d’éco-conception

Lister des critères d’amélioration possibles du point de vue général, en termes d’éco-conception pour chacune des étapes du cycle de vie suivantes. Utiliser, pour ce faire, les critères rencontrés dans ce TP et donner d’autres critères qui vous semblent importants pour une démarche d’éco-conception (pour certains, il s’agit bien souvent de faire preuve de « bon sens »).

Matières premières :

Fabrication :

Distribution :

Utilisation :

Fin de vie :

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