A Novel Methodology for the Assessment of the Direct and Indirect Impacts Associated with the Depletion of Fossil Resources in Life Cycle Assessment

Ce projet de maitrise presente une methode innovante servant a evaluer les impacts environnementaux du cycle de vie associes a l’epuisement des ressources fossiles. Cette methode est basee sur une perspective fonctionnelle visant a ameliorer l’etat de l’art actuel. L’epuisement des ressources fossiles en ACV represente une part significative des impacts dans la categorie utilisation des ressources et les methodes d’impacts actuelles en ACV ne prennent pas en compte l’epuisement des ressources fossiles de facon satisfaisante. Dans cette recherche, l’ensemble des methodes d’impacts dans l’analyse du cycle de vie (ACVI) existantes, sont analysees et les problemes fondamentaux a resoudre seront identifies. Un nouveau cadre methodologique en ACV est alors propose pour les impacts directs et indirects qui sont associes a l’epuisement des ressources fossiles. Pour les impacts directs, de la categorie probleme, les facteurs de caracterisations proposes represente la quantite de ressources fossiles (en MJ) qui va priver les generations futures de la ressource qui a ete dissipee. Au niveau dommage, les facteurs de caracterisation proposes representent les couts additionnels totaux (en dollars US), que la population mondiale future serait prete a payer seraient prete a payer suite a la rarefaction de la ressource fossile par MJ de ressources disparues. Les impacts indirects lies a l’epuisement de la ressource fossile sont definis comme etant les impacts du cycle de vie de l’adaptation du marche de l’energie en raison de l’augmentation marginale du prix de la ressource fossile. Les facteurs de caracterisation obtenus sont ensuite compares aux precedents facteurs donnes par les precedentes methodes d’impacts en ACV. Un exemple illustratif est presente afin de demontrer comment les facteurs de caracterisations sont utilises dans le but de calculer les impacts effectifs aux utilisateurs d’une certaine quantite de ressource fossile dans un pays donne. Les resultats de cette etude, contribuent a l’amelioration des connaissances actuelles des impacts d’ACV face a l’epuisement de la ressource fossile. En developpant une regionalisation ainsi qu’une differenciation entre les ressources fossiles, cette etude integre une substituabilite des ressources basee sur une approche fonctionnelle et la comptabilite de l’elasticite entre le prix et la consommation de la ressource. Cette methodologie sera utilisee dans le developpement d’impacts concernant l’epuisement des ressources fossiles au sein de la nouvelle methode d’evaluation des impacts IMPACT World+. A la fois aux niveaux probleme et dommage, les resultats montrent que la discrimination regionale a un impact significatif sur les resultats, ce qui ameliore les methodes existantes en y ajoutant une precision regionale. Au niveau dommage, les couts additionnels dus a la rarefaction des ressources, se trouvent etre differents selon les diverses ressources fossiles ce qui ameliore les methodes existantes utilisant le meme facteur de caracterisation pour toutes les ressources fossiles. La prise en compte l’effet de substitution parmi les ressources fossiles et parmi les sources d’energies alternatives (nucleaires, renouvelables) en fonction de leur application, ainsi que la consideration de l’effet d’elasticite entre l’offre et la demande ont une influence significative sur les resultats au niveau dommage. ---------- This master’s project presents a novel method for assessing the environmental life cycle impacts associated with the depletion of fossil resources based on a functional perspective, aiming to enhance the current state-of-the-art life cycle impact assessment (LCIA) methodology. Fossil resource depletion in life cycle assessment (LCA) accounts for a significant portion of the impacts in the impact category of resource use and current LCIA methods do not address fossil resource depletion satisfactorily. For this research, existing LCIA methods were analyzed and the key issues to be addressed were identified. A new LCIA framework is subsequently proposed for the direct and indirect impacts associated with the depletion of fossil resources. For direct impacts, at midpoint, the proposed characterization factors represent the amount of fossil resources (in Mega Joules) that is deprived from future users per MJ of a resource that is dissipated. At endpoint, the proposed characterization factors represent the total additional costs (in US Dollars) that the world has to pay as a consequence of the deprivation of a fossil resource from future users per MJ of the resource that is dissipated. The indirect impacts associated with the depletion of fossil resources are defined as the life cycle impacts of the adaptation of the energy market as a consequence of the marginal increase in the price of a fossil resource. The obtained characterization factors are compared with those from previous LCIA methods. An illustrative example is presented to demonstrate how the characterization factors are used to calculate the impacts for the users of a certain fossil resource in a certain country. At midpoint, and endpoint, results demonstrated that regional discrimination had a significant impact on results, improving existing methods by adding regional accuracy. At endpoint, the additional costs due to depletion were found to be different for different fossil resources, improving existing methods that use the same characterization factor for all fossil resources. Taking into account the effect of substitution among fossil resources and among alternative energy sources (nuclear, renewables) according to their application, and taking into account the effect of elasticity between price and demand had a significant influence on endpoint results. The outcome of this research contributes to the enhancement of state-of-the-art LCIA for fossil resources depletion by differentiating regionally, differentiating between fossil resources, incorporating resource substitutability based on a functional perspective, and accounting for elasticity between the price and consumption of a resource. This methodology will be used in developing the LCIA methodology for fossil resources depletion in IMPACT World+ impact assessment method.