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Institut Mines-Télécom
PRÉSENTATION N°1:
AVANCEMENT BIBLIOGRAPHIQUE
1
KOUADIO ASSEMIEN F. YAO
04 Déc 2014
Thème: DÉVELOPPEMENT D’UNE MÉTHODOLOGIE POUR LA
GESTION OPTIMALE DES IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX DE
L’INDUSTRIE EXTRACTIVE
Impacts
Direct
Indirect
Cumulatif
Résiduel
Etendue
Durée
Intensité
Global Local
Indicateur Effet
Analyse de risque
Analyse de cycle de vie
Ecologie industrielle Analyse de flux de
substance
Impacts
Territoire
Importance
Synergique
Absolu Relatif
Background
Foreground
Seuil
Industrie
Eco-industrie
Eco-conception
Eco-produit
Incertitude
Fréquence
Ecosystème
biotope
Faune/flore
Résilience
Ecosystème service
Eaux surf
Air
Environnement
Eaux sout
biocénose Mitigation
Sol/S . sol
Vulnérabilité
Biodégradabilité
Infrastructures
urbanisation
Réseau routier
POPULATION
Mine Carrière
Pyrométallurgie
Développement
Résidus miniers
Exploration
Tailing
Exploitation
Exhaure
Industrie extractive (système)
Bassin décantation
Stockage hydrocarbure/ explosif
Clôture
Après-mine
Projet
Evaluation
Traitement physique
Traitement
Hydrométallurgie
Probabilité
Danger
gravité
Acceptable
Enjeu
Aléa
Réseau ferroviaire
SIG Risque
2
SIG
Projet de thèse
Etude d’impacts environnementaux
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3
Environnement
Infrastructures
Impacts
Projet de thèse
Risques
Industries
S
Industries extractives
p
Site d’extraction & alentours Avec activités connexes
Foreground
Impacts locaux (déforestation, perte de biodiversité, instabilités, déplétion des minéraux*, création d’emplois---) Impacts globaux (pollution des eaux , de l’air, changement climatique---)
Background
Territoire
Territoire
* Azapagic, 2003
Digue à stériles
Process de traitement
Chargement
Générés par le foregroud et le background
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4
Environnement
Infrastructures
Impacts
Projet de thèse
Risques Industries
SIG
Industries extractives
pop
Mine Carrière
Pyrométallurgie
Développement
Résidus miniers
Exploration
Tailing
Exploitation
Exhaure
Industrie extractive (système)
Bassin décantation
Stockage hydrocarbure/ explosif
Clôture
Après-mine
Projet
Evaluation
Traitements physiques Hydrométallurgie
Traitement
6 grandes étapes • Exploration • Aménagement ou développement • Exploitation Ciel ouvert/en souterrain • Traitement • Clôture et abandon • Après-mine
génération de nombreux impacts (positifs ou négatifs)
Industrie extractive
Aménagement de routes
Construction des installations
Découverture
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Environnement
Ecosystème
biotope
Faune/flore
Résilience
Ecosystème service
Eaux surface
Air
Environnement
Eaux souterraines
biocénose Mitigation
Sol/S . sol
Vulnérabilité
Infrastructures
Impacts
Projet de thèse
Risques
Industries
SIG
Industries extractives
pop
Environnement
Environnement Environnement, un terme polysémique
La notion d'environnement s'intéresse à la nature au regard des activités humaines, et aux interactions entre l'homme et la nature.
Environnement englobe l'étude des milieux naturels donc l’écosystème, les sols/s.sol..., continuellement affectés par les conséquences dommageables des activités humaines
Pour lesquelles il faudra mettre en place des dispositions et mesures pour réduire/atténuer les effets sur l’env: la mitigation (Fearnside, 2001)
Résilience: capacité d’un objet à retrouver son état initial après un choc ou une pression continue (Mathieu, 1991) donc à rebondir et à récupérer de sa perturbation
http://lebiogeographe.centerblog.net
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Environnement
Infrastructures
Projet de thèse
Risques Industries
SIG
Industries extractives
pop
Impacts
Direct
Indirect
Cumulatif
Résiduel
Etendue
Durée
Intensité
Global Local
Indicateur
Effet
Impacts
Importance
Synergique
Seuil
Incertitude
Fréquence
Impacts
Impacts Plusieurs caractéristiques de l’impact
o Importance f(étendue, Intensité, durée, fréquence,
incertitude) ( Fectau,1997; André et al, 1999)
o Qualification de l'impact
direct indirect cumulatif résiduel
6
Sontag et al, 1999
Absolu Relatif
secondaire
o Effets Effets itératifs Effets à retardement Effets à distance Effets combinés Effets indirects
Sontag et al, 1999
Institut Mines-Télécom 7/30
Environnement
Infrastructures
Projet de thèse
Industries SIG
Industries extractives
pop
Impacts
Risques
Risque: Aléa x enjeu
ANALYSE DE RISQUES
Probabilité
Danger
gravité Acceptable
Aléa
Risque
Enjeu
Processus de gestion des risques
Niveau de risques = f (Aléas, Enjeux) ; potentiel d’exposition sur les cibles
7
Environnement sociaux économique et réglementaire
Système étudié: pays, organisation, site
Identification des sources de danger
Identification des risques (internes, externes) et des cibles
Estimation des risques (probabilité et gravité)
Risque non acceptable
Maîtrise du risque (prévention, protection)
Risque acceptable
Réduction du risque
Analyse de risque
Evaluation du risque
Institut Mines-Télécom 8/30
Environnement
Infrastructures
Projet de thèse
Risques
SIG
Industries extractives
pop
Impacts
Industries
Industrie
Eco-industrie
Eco conception
Eco produit
Biodégradabilité
Ecologie industrielle
Biodiversité
8
L’écologie industrielle est une véritable composante opérationnelle du développement durable. Elle vise à rompre avec l’approche linéaire classique des activités économiques qui n’intègre ni la finitude des ressources, ni l’incapacité de la planète à absorber la totalité des déchets produits
* www.ceiaube.fr
Selon le CEIA, il faut interpréter « industrielle » comme étant un qualificatif représentant l’ensemble des activités économiques d’un territoire (industrie, agriculture, commerce, transport…). Ainsi, l’écologie industrielle prône une approche systémique des activités, inspirée des écosystèmes naturels. *
CEIA: Club d’Ecologie Industrielle de l’Aube
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9
Fonctionnement linéaire des systèmes "industriels" classiques
Fonctionnement "circulaire" des systèmes éco-industriels
Le principal enjeu de l’écologie industrielle est donc l’augmentation de l’efficacité de l’exploitation et de la gestion des ressources afin d’aboutir à une situation « gagnant – gagnant » entre l’économie et l’environnement
Ecologie industrielle
Institut Mines-Télécom 10/30
Environnement
Infrastructures
Projet de thèse
Risques Industries
Industries extractives
pop
Impacts
SIG
SIG
Identification et quantification des sources d’impacts
ACV, Analyse de risque, EIE associées au SIG
Etape 2 : inventaire
Etape 3 : Evaluation
10
Evaluation des impacts
Résultats sous forme carto.
Etape 4 : résultats
Etape 1 : définition du Système
Institut Mines-Télécom
Etape 1 : définition du Système
Le système (industrie extractive) sera divisé en sous-systèmes représentant les différentes phases de vie de l’industrie extractive avec toutes les activités exécutées au cours de chaque phase
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Ces sous-système sont représenté sous forme de diagramme
Exemple de définition d’un système sur un territoire donné
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Flux Entrants/Sortants
Installations
Sol et sous-sol
Santé humaine
Ecosystème
Air
---
---
---
---
Eaux souterraine
Eaux de surface
Cible potentielles
Impacts potentiels
---
Epuisement des ressources non renouvelables
Pollution des eaux
Destruction de la couche d’ozone
Acidification de l’air
Perte de la biodiversité
Radiation ionisante
Destruction des sols
---
Changement climatique
Consommation d’hydrocarbure
Consommation d’eau
Consommation de Zinc
Consommation de Diamant
Emission de CO2
Emission de H2SO4
---
---
Emission de cyanure
Emission de SO2
---
Emission de nucléide
Envolement de poussière
---
12
Information en sortie du modèle
? ? ? ACV,RM2
?
Etape 3 : Evaluation des impacts
---
Indicateur unique
Indicateur unique
Etape 2 : Inventaire des impacts
ACV, Ecologie ind. ACV ACV
Identification et quantification des sources d’impacts
Institut Mines-Télécom 13
Etape 4: Résultats sous forme cartographique
ZAPATA B.
Premier essai de RM2 EMA, CESSEM (Zapata, 2012) (cas d’une extraction artisanale d’Or en Colombie)
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Etat de l'art
Termes Occurrence dans le titre
Occurrence dans les mots clés
SIG/GIS 23 11
LCA 34 27
MINNING 31 16
TERRITORY 16 7
- Recherche : LCA, GIS, mining, territory, environnemental impacts ;
- Sources : Moteurs de recherche scientifiques : Google scholar, ScienceDirect, Springer, Elsevier,
- Revues scientifiques: Journal of Cleaner Production, Environnmental Impact Assessment Review, Biomass and Bioenergy
14
ENVIRONMENTAL IMPACTS
36 26
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15 LCA Risk assessment EIA Industrial ecology
Territory, territorial
Environnmental impacts
Geographic Information System (GIS)
Minerals industry, mining
Geyer et al, 2010a Geyer et al, 2010b Gasol et al, 2011 Bengtsson et al,1998 Dresen et al, 2012 Lindner et al, 2008 Mutel et al, 2011 Wei et al, 2002 Azapagic, 2007
Gasol et al, 2011 Patrono, 1995 Gontier, 2010 Şahin et Kurum , 2002 Haklay et al, 1998 Joao et Fonseca, 1996 Gunasekera, 2004 Agrawal et Dikshit,2002 Gontier, 2006
Durucan et al, 2000 Norgate et al, 2010 Lindeijer, 2000 Suppen et al, 2006 Goralczyk et al,2005 Awuah-Offei et Adekpedjou,2011 Krishna et Krishnapuran, 2001 Sinding, 1999 Durucan etal,2000 Azapagic, 2003 Milà i Canals et al, 2007 REID et al, 2009
Sinding, 1999 McKillop et Brown,1999 Abuodha et al, 2002 Sandham et al, 2008 Ghose,2007 Noble et Bronson, 2005 Kuma et al, 2002 Hilson 2002 Mwalyosi , 2004 Esteves et Vanclay, 2009
Nittschem et al, 2014 Loiseau et al, 2012;2014 Bonard et al, 2009;2014 Dumoulin et al ,2014 Passarini et al, 2011 Chiabrando et al,2009
Pfister et al, 2009 Bojarskiet al, 2009 Miettinen et Hämäläinen,1997 Milà i Canals et al, 2006 Baumann et Tillman, 2004 Brentrup et al, 2004a;2004b Guinée 2002 De Vries et al, 2010 Curran,1996 Turkker et Jansen, 2006 Mendes et al, 2004
Petts – 2009 Glasson et al, 2013 Marttunen Hämäläinen, 1995 Noble, 2006 Wood , 2003 Green, 1992 Canter,1997
Begg, 2001 Suter II , 2006 Richard,2000 Grundy, 1999 Shield et al,2013
Li et al, 2006 Rockall et al, 1996 Castilhos et al,2006 Hornung et al, 1987 Rapant et al,2006 Lim et al, 2013 Xenidis et al,2003 Fell,1994 Shen et Zhang, 1994 Jasso et Espinosa, 2007 Radosavljevic et al, 2009 Abernathy et al,2003 Chapman et al, 1998
Liu et al, 2006 McMaster et al, 1997 Dale et al,1998 Verter et Kara, 2001 Buckingham et Shanee, 2009 Grêt-Regamey et Straub, 2006 Thumerer et al, 2000 Zandbergen,1998 Chen et al, 2003
Rowe et al, 2009 Payraudeau et Van der Werf, 2005 Wiedmann et al, 1998 Hunter, 2007 Brumm , 2004
Safe, 1994 Jones, 2001 Smith, 2013 Erickson, 1994 Robinson, 2009 Colvin, 2003 Sonnemann et al, 2004 Settele et al, 2005 Sears, 2001 Jolliet et al, 2003 Giesy et al,2000
Burström, 2001 Ayres, 2002 Bunker , 1996 Kay , 2004 Peters et Hertwich, 2009 Gille , 2000 Wells et Orasto, 2005
Basu, Van zyl, 2006 Ayres, 2002 Bunker , 1996 Richards , 1997 Wernick, Ausubel, 1995 Salmi, 2007 Frosch, 1995 Andrews, 1999 Manahan, 1999 Dunn,Steinemann,1998 Cohen-Rosenthal, 2004
Kincaid Overcash, 2001 Singhal et Kapur, 2002 Nobel, Allen,2000 Martin et al, 1998 Grant et al, 2010 Massard, 2007 Fedra et Feoli, 1998 McCusker, Weiner, 2003 Özyurt, Realff , 2001
Allenby,Graedel ,1993 Hertwich, 2005 Tukker, Jansen ,2006 Wiedmann et al, 2007 Suh, 2004 Ehrenfeld,Gertler,1997 Shrivastava ,1995 Lifset,Graedel ,2002 Guinée, 2002 Van Berkel et al, 1997 Anastas , Lankey, 2000
Etat de l'art
Institut Mines-Télécom 16
Quelques articles lus
Auteurs
Titre
Revue/Origine
Baumann et Cowel, 1999
An evaluated framework for conceptual and analytical approaches in environnemental management
Finnveden et Moberg, 2005
Environmental systems analysis tools-an overview
Journal of cleaner Production
Collon P, 2003 DMA et qualités des eaux de l’après mine Thèse de doctorat
Schmitt,2003 Rapport qualité des eaux après-mine. Qualité des eaux après-mine
journal of environmental management Loiseau E, 2012 Environmental assessment of a territory: An overview of existing tools and methods
Langevin B. 2010 Prise en compte de la variabilité des émissions au champ dans l'Analyse de Cycle de Vie des systèmes agricoles : Application à l'épandage de lisier
Thèse de doctorat
Azapagic et al 2007 A life cycle methodology for mapping the flows of pollutants in the urban environment
Clean Technologie and Environnmental Policy
Azapagic et al 2003 Déveloping a framework for sustainable development indicators for the mining and minerals industry Journal of cleaner Production
ADEME Introduction à l’Analyse de Cycle de Vie (ACV) Note de synthèse externe
Norgate et Haque, 2009 Journal of Cleaner Production
Energy and greenhouse gas impacts of mining and mineral processing operations
Giurco et al, 2006 Decision making to support sustainability in the copper industry: technology selection
Department of Chemical Engineering University of Sydney
Chalmer University of Technology, Sweden/ University ofSurrey,Uk
Institut Mines-Télécom
Choix actuel : SIG support de Etude d’impact, Analyse de risques, ACV
Pourquoi ? La cible : les Industries extractives et les agences gouvernementales L’ étude d’impact environnementale, l’ACV, l’analyse de risques sont des méthodes d’évaluation environnementale basées sur plusieurs critères et avec des méthodologies séquentielles. La multitude de variables analysées peut rendre la compréhension difficile. Les SIG sont donc des outils efficaces afin de synthétiser l’information et faciliter la compréhension globale de l’étude. Les SIG sont particulièrement efficaces pour illustrer les étapes descriptives. De plus les SIG semblent compatibles aux différentes méthodologies. Comment ? A partir du progiciel qui sera développer et avec le soutien d’un logiciel SIG (Q-GIS par exemple) Les SIG peuvent être utilisés: - pour le recensement des composantes environnementales d’un milieu donné, - pour localiser l’ensemble des sites potentiellement sources d’impacts du fait de l’implantation d’un
projet. - en superposant ces deux variables à l’aide des SIG, il est alors beaucoup plus facile d’avoir une vue
d’ensemble des impacts du projet sur l’environnement et ainsi proposer des mesures compensatoires
- Pour réactualiser les résultats au cours de l’activité besoins ? Développer une méthodologie précise qui convient au cadre et au système; Disposer d’une base de données conséquentes; 15
Institut Mines-Télécom 18
Début de la thèse France
Fin séjour en CI
Fin 1ère phase en France
Fin de la thèse
10/2014 06/2015 12/2016 09/2017
Planning
Terrain+ application de la méthodologie à des cas
Biblio+ développement de la méthodologie
Finalisation de la méthode et Rédaction de la thèse
9 mois 9 mois 18 mois
Bibliographie Le développement de la méthodologie de façon globale et précise Mission R & D élève: essai de conception du progiciel par programmation sous python Test de la méthodologie (Gabi équivalent version libre, Matlab, Q-GIS, RM2, ….) avec un
système connu Validation en CI avec des étude de cas : entreprise extractive sur l’or dans un premier
temps, …