Projet ANR-12-JS09-0016 – TRAVOR : Détermination de TRAjectoires de Valorisation Optimales pour le Recyclage
Programme : JCJC - SIMI 9 - Sciences de l'Ingénierie, Matériaux, Procédes et Energie (JCJC SIMI 9)
Année de financement : 2012
Coordinateur du projet : Monsieur Ludovic MONTASTRUC (Laboratoire de Génie Chimique)
Partenaires : Laboratoire de Génie Chimique
Montant : 231995.0 euros
Durée : 48 mois
Résumé : Détermination de TRAjectoires de Valorisation Optimales pour le RecyclageDe nombreuses initiatives traitent du problème de la chimie et des procédés durables, grâce à l’intérêt des acteurs industriels, académiques et institutionnels. Cette problématique d’avenir est récente et encore mal appréhendée, et souffre dans certains domaines d’un défaut de recherche comme en témoigne l’analyse du Pipame (2010). C’est notamment le cas de la thématique du recyclage des déchets avec un défaut de recherche évident en France, eu égard aux enjeux et potentialités multiples.
CONTEXTE ET ENJEUX ECONOMIQUES ET SOCIETAUXL’objectif du projet TRAVOR est de modéliser et optimiser les trajectoires de valorisation (alternatives de recyclage) pour un système en fin de vie ou plus largement un déchet afin d’améliorer la maîtrise des impacts des produits et procédés chimiques. Dans le contexte actuel, le déchet ne doit plus seulement être considéré comme une contrainte à minimiser mais surtout comme une ressource à optimiser, permettant l’émergence d’une économie circulaire (due à la raréfaction de certaines ressources). Ce projet ne cible qu’une partie du périmètre couvert par les quatre grandes missions de la chaîne logistique verte (chaîne logistique classique, chaîne logistique inverse, trajectoire de valorisation et production propre).
les quatre grandes missions de la chaîne logistique vertePour mener à bien ce projet, on considère une triple problématique :•	l’intégration de nouveaux critères à optimiser dans le processus de décision ; outre les critères économiques et techniques, il faut également prendre en compte les aspects environnementaux et de perte de valeur lors du recyclage. Ces critères sont insuffisamment considérés malgré leurs répercussions importantes sur les coûts de production et sur le volume du chiffre d’affaires.•	le traitement des choix sur les actions de valorisation (recyclage fonctionnel, matière, valorisation énergétique, stockage…), sur les aspects temporels (succession des procédés de traitement des déchets à mettre en œuvre), sur les aspects spatiaux avec le concept d’éco-parcs industriels ou symbiose industrielle (valorisation du déchet au plus près de son lieu de production).•	la prise en compte du contexte incertain autour des systèmes ou déchets à valoriser. En effet les incertitudes sont nombreuses : variabilité des flux matière, qualité des produits entrant dans une trajectoire, hétérogénéité des produits.
Résumé de la soumission : De nombreuses initiatives en France et en Europe traitent du problème de la chimie et des procédés durables, grâce à l’intérêt des acteurs industriels, académiques et institutionnels. Cette problématique d’avenir est récente et encore mal appréhendée, et souffre dans certains domaines d’un défaut de recherche comme en témoigne l’analyse du Pipame (2010). C’est notamment le cas de la thématique du recyclage des déchets avec un défaut de recherche évident en France, eu égard aux enjeux et potentialités multiples décrits dans la section suivante. Globalement tous les pays sont en retard sur cette thématique par rapport au Japon. Pourtant c’est un sujet majeur pour maintenir la sécurité d’approvisionnement de certaines filières en France mais aussi en Europe.D’un point de vue macroscopique, la valorisation des déchets se décompose en trois grandes phases successives : la collecte, le tri, suivis des procédés de valorisation. De part les compétences de l’équipe projet et de l’état de l’art sur la recherche actuelle, ce projet se focalise principalement sur la dernière étape, la moins traitée.L’objectif du projet TRAVOR est de modéliser et optimiser les trajectoires de valorisation (alternatives de recyclage) pour un système en fin de vie ou plus largement un déchet afin d’améliorer la maîtrise des impacts des produits et procédés chimiques. Dans le contexte actuel, le déchet ne doit plus seulement être considéré comme une contrainte à minimiser mais surtout comme une ressource à optimiser, permettant l’émergence d’une économie circulaire (due à la raréfaction de certaines ressources). Ce projet ne cible qu’une partie du périmètre couvert par les quatre grandes missions de la chaîne logistique verte (chaîne logistique classique, chaîne logistique inverse, trajectoire de valorisation et production propre).Pour mener à bien ce projet, on considère une triple problématique :•	l’intégration de nouveaux critères à optimiser dans le processus de décision ; outre les critères économiques et techniques, il faut également prendre en compte les aspects environnementaux et de perte de valeur lors du recyclage. Ces critères sont insuffisamment considérés malgré leurs répercussions importantes sur les coûts de production et sur le volume du chiffre d’affaires.•	le traitement des choix sur les actions de valorisation (recyclage fonctionnel, matière, valorisation énergétique, stockage…), sur les aspects temporels (succession des procédés de traitement des déchets à mettre en œuvre), sur les aspects spatiaux avec le concept d’éco-parcs industriels ou symbiose industrielle (valorisation du déchet au plus près de son lieu de production).•	la prise en compte du contexte incertain autour des systèmes ou déchets à valoriser. En effet les incertitudes sont nombreuses : variabilité des flux matière, qualité des produits entrant dans une trajectoire, hétérogénéité des produits.
Résultats : La quantité de déchets croît d'année en année, et le traitement devient plus difficile. Par conséquent, il est nécessaire de développer la valorisation des déchets pour réduire l'élimination des déchets et encourager les méthodes de récupération. Une méthodologie basée sur le raisonnement à partir de cas propose que les processus et technologies possibles pour la valorisation des déchets. Nous vous proposons deux éléments. La première est la création d'un cadre pour la représentation du problème. Le deuxième élément consiste à évaluer les processus de récupération. Le critère économique donne des informations sur l'investissement, coûts d'exploitation et  les bénéfices. Pour le critère environnemental, la méthode Eco-cost a été choisie. Elle est basée sur le coût des dommages et donne une valeur économique de l'impact du processus. Le dernier critère est l'impact social sur la population. Parmi les différents indicateurs, nous développons une nouvelle méthode pour calculer le nombre total d'emplois crées, soit directes, indirectes et induits. Pour illustrer notre méthode, nous vous proposons une étude de cas : le traitement des pneus. Par ailleurs, une étude sur la bioraffinerie propose de détailler le modèle de boîte noire en utilisant une séquence d'opérations unitaires réelles en raison de la thermodynamique complexe. En outre, la modélisation de processus permet d'améliorer plusieurs autres aspects par rapport au modèle de boîte noire, par exemple : le calcul précis du bilan énergétique ou la détermination des étapes physiquement impossibles. En outre, cette approche fournit une évaluation économique et environnementale plus précise afin de pouvoir pour comparer les différentes alternatives. De plus, une optimisation multi-objectif est appliquée pour concevoir une configuration optimale de l'eau et l'énergie des échanges dans un écoparc industriel en fixant les règles de l'autorité de l'EIP.
Perspectives : A venir
Publications et brevets : M. Ramos, M. Boix, L. Montastruc, S.Domenech, Multiobjective Optimization Using Goal Programming for Industrial Water Network Design,  Industrial & Engineering Chemistry Research 53 (Vol .45) pp.17722-17735, 2014
Chazara, S. Negny, L. Montastruc, Methodological framework for modeling and evaluating reuse logistics strategies for waste recycling, 4th international Congress on Green Process Engineering, 7-10 April 2014 Sevilla (Spain)
S. Negny, L. Montastruc, F. Fabre, S. Domenech, Multi Scale optimal design of biomass supply chain: From facility to the processing route, 4th international Congress on Green Process Engineering, 7-10 April 2014 Sevilla (Spain)
M. Ramos, M. Boix, D. Aussel, L. Montastruc, P. Vilamajo, S. Domenech, Water Exchanges in Eco-industrial Parks through Multiobjective Optimization  	and Game Theory, ESCAPE 25 June 1-4, 2015, Copenhague, Danemark
C. Miret, L. Montastruc, S. Negny, S. Domenech, Environmental, Societal and Economical optimization of a bioethanol supply chain, ESCAPE 25 June 1-4, 2015, Copenhague, Danemark
S. Belletante, L. Montastruc, S. Negny, S. Domenech, Influence of the Acetone-Butanol-Ethanol fermentation kinetics on the separation/purification structure, Biorefinery for Food, Fuels and Materials, 15-17 June 2015. Montpellier France
S. Belletante, L. Montastruc, S. Negny, S. Domenech, Modeling of acetone-butanol ethanol production from biomass: generation of a feasible superstructure, ECCE10+ECAB3+EPIC5, September 27th - October 1st 2015, Nice, France
L. Montastruc, M. Ramos, M. Boix, D. Aussel, S. Domenech, Optimization methods for industrial ecology : design of water and energy exchanges in ecoindustrial parks, ECCE10+ECAB3+EPIC5, September 27th - October 1st 2015, Nice, France
P. Chazara, S. Negny L. Montastruc, 	Framework for modelling and evaluating processes for waste recycling, ECCE10+ECAB3+EPIC5, September 27th - October 1st 2015, Nice, France