Exercices: Le cycle de vie d'un produit

Énumérer les phases du cycle de vie d'un produit et décrire chacune d'elles avec l'exemple d'un tee-shirt en coton.

Expliquer ce qu'est l'analyse du cycle de vie (ACV) et à quelles questions elle cherche à répondre à propos d'un produit.

La figure montre le cycle de vie d'un produit dont une étape est masquée. Indiquer quelle étape manque et décrire ce qui s'y passe.

Ordonner les étapes du cycle de vie d'un crayon en bois et décrire en une phrase ce qui se passe lors de la première et de la dernière.

Expliquer avec un exemple pourquoi « jeter quelque chose à la poubelle » n'est pas la véritable fin de son cycle de vie.

Classer ces actions selon la phase du cycle de vie sur laquelle elles agissent : (a) utiliser des sacs réutilisables, (b) concevoir le produit avec moins de matière, (c) trier correctement les déchets, (d) réparer au lieu d'acheter neuf.

Expliquer ce qu'est l'empreinte carbone d'un produit : ce qu'elle mesure et dans quelles phases de son cycle de vie elle est principalement générée.

Donner un exemple de produit dont le principal impact environnemental se situe dans la phase d'usage et un autre dont le principal impact se situe dans la fabrication, et justifier les deux choix.

Comparer le cycle de vie d'une bouteille en verre consignée avec celui d'une bouteille en plastique à usage unique : indiquer dans quelles phases elles diffèrent le plus et pourquoi.

Pour de nombreux appareils électroniques, une part importante de l'impact environnemental survient avant même que vous les achetiez. Expliquer à quelles phases du cycle de vie cette idée fait référence et justifier pourquoi.

Expliquer la différence entre un cycle de vie « du berceau à la tombe » et un cycle « du berceau au berceau », et donner un exemple de produit pour chaque modèle.

Comparer le cycle de vie d'un livre papier avec celui d'un livre électronique (liseuse comprise) : dans quelles phases chacun concentre son impact et de quoi dépend le fait que l'un ou l'autre soit meilleur.

Un jean nécessite énormément d'eau tout au long de sa vie. Repérer dans quelles phases de son cycle de vie l'eau intervient et proposer deux mesures concrètes pour réduire cette consommation.

Expliquer ce qu'est l'écoconception en considérant le cycle de vie complet : nommer une décision de conception qui améliore chaque phase (matériaux, fabrication, transport, usage et fin de vie) d'une bouteille.

Un meuble acheté d'occasion commence « une autre vie ». Analyser comment son cycle de vie change par rapport à l'achat d'un meuble neuf et quels impacts sont évités.

Comparer une bouteille réutilisable qui dure deux ans avec l'utilisation de bouteilles à usage unique pendant ce temps (environ 500 par personne et par an). Raisonner sur les variables qui déterminent la meilleure option et sur les phases du cycle de vie où se joue la comparaison.

Une entreprise de chaussures de sport veut redessiner son modèle phare pour réduire son empreinte carbone totale. On vous présente deux alternatives techniques fondées sur son ACV :

• Option A : Semelle en caoutchouc vulcanisé et tige en coton biologique cousu. Faible empreinte de fabrication (4,5 kg CO₂-eq), mais durée de vie estimée à 400 km et composants presque impossibles à séparer en fin de vie.

• Option B : Fabriquée entièrement dans un seul polymère (TPU monomatériau injecté). Empreinte de fabrication plus élevée (7,0 kg CO₂-eq), mais durée de vie de 1000 km et recyclable à 100 % mécaniquement par broyage direct.

1. a) Calculer et justifier laquelle des deux options génère le moins d'émissions de CO₂ pour 1000 km d'utilisation.
2. b) Expliquer quel système de logistique inverse l'entreprise doit mettre en place pour garantir que l'avantage théorique de fin de vie de l'option B se réalise dans les faits.

Un supermarché affirme : « Nos nouveaux sacs en papier kraft sont 100 % écologiques par rapport à ceux en plastique ». Pour le vérifier, on vous fournit cet extrait simplifié d'une analyse du cycle de vie (par sac) :

• Sac en papier : Empreinte carbone : 0,09 kg CO₂-eq ; Consommation d'eau : 3,8 L ; Durée de vie moyenne estimée : 1,5 utilisation ; Fin de vie : 80 % recyclé ou composté.

• Sac en plastique (PEHD) : Empreinte carbone : 0,03 kg CO₂-eq ; Consommation d'eau : 0,2 L ; Durée de vie moyenne estimée : 3 utilisations ; Fin de vie : 20 % recyclé, 80 % décharge/dispersion dans l'environnement.

1. a) Réfuter l'affirmation publicitaire en calculant les émissions de CO₂ et la consommation d'eau pour 100 courses avec l'une et l'autre option.
2. b) Justifier quel dilemme environnemental pose le choix entre les deux : dans quelles phases du cycle de vie le papier est-il le plus néfaste et dans laquelle le plastique est-il nettement pire ?

Un fabricant d'écouteurs sans fil a soudé la batterie au lithium directement sur la carte mère et intégré un micrologiciel qui bloque l'appareil après 400 cycles de charge, en invoquant des « raisons de sécurité ».

1. a) Identifier les deux types d'obsolescence présents (programmée par le matériel et par le logiciel) et décrire comment ils modifient artificiellement les phases d'« usage » et de « fin de vie » dans le cycle de vie du produit.
2. b) Concevoir trois modifications techniques (dans les assemblages mécaniques, dans l'accessibilité des composants et dans le logiciel) pour que le produit soit réparable par l'utilisateur et que sa durabilité soit multipliée par trois.

Analyser les données simplifiées suivantes de l'analyse du cycle de vie (ACV) de deux sacs à dos scolaires :

• Sac à dos standard (polyester vierge) : Émissions d'extraction et de fabrication : 18 kg CO₂-eq ; Transport : 3 kg CO₂-eq ; Fin de vie (décharge, matériaux inséparables) : 1 kg CO₂-eq. Durée de vie : 2 ans.

• Sac à dos écoconçu (polyester recyclé et fermetures éclair modulaires) : Émissions d'extraction et de fabrication : 9 kg CO₂-eq ; Transport : 3 kg CO₂-eq ; Fin de vie (recyclage mécanique de pièces séparées) : -2 kg CO₂-eq (crédit environnemental). Durée de vie : 6 ans grâce au remplacement des pièces.

1. a) Calculer l'empreinte carbone annuelle (kg CO₂-eq/an) de chaque sac à dos et justifier dans quelle phase du cycle de vie l'écoconception permet la plus grande économie nette.
2. b) Expliquer pourquoi la phase de fin de vie du sac à dos écoconçu génère un impact négatif (-2 kg CO₂-eq) et quelle condition technique de conception est indispensable pour que cela se produise.

La cantine scolaire prévoit de remplacer les gobelets en polypropylène (réutilisables) par des gobelets jetables en PLA (acide polylactique « compostable » dérivé du maïs) :

• Fabriquer et transporter chaque gobelet en polypropylène émet 0,100 kg CO₂-eq. Chaque cycle de lavage d'un gobelet réutilisable en lave-vaisselle industriel consomme 0,15 L d'eau et 0,015 kWh (0,005 kg CO₂-eq). Le gobelet supporte 600 lavages avant d'être retiré.

• Fabriquer et transporter chaque gobelet en PLA émet 0,030 kg CO₂-eq. Dans la commune, il n'existe pas d'installation de compostage industriel à plus de 60 °C, si bien que les déchets organiques finissent en décharge.

1. a) Calculer à partir de combien d'utilisations le gobelet réutilisable devient plus favorable en émissions de CO₂ que le gobelet compostable à usage unique.
2. b) Prévoir ce qui arrivera au gobelet en PLA en décharge (dégradation anaérobie) et argumenter techniquement si la décision du collège est une avancée environnementale ou un cas de « greenwashing ».

Une marque de smartphones lance chaque année un terminal avec le même châssis, le même écran et le même processeur que le précédent, mais en modifiant la palette de couleurs, la disposition géométrique des objectifs de l'appareil photo et en introduisant des alertes continues à l'écran sur l'« ancienneté » de la batterie lorsque celle-ci descend sous 90 % de son état de santé.

1. a) Distinguer l'« obsolescence perçue » de l'« obsolescence fonctionnelle/programmée » dans ce cas précis et expliquer comment elles influencent toutes deux le taux de renouvellement du produit et la production de DEEE.
2. b) En tant que futur(e) ingénieur(e) concepteur(trice), proposer deux solutions de conception technique et esthétique (par exemple, des coques modulaires ou personnalisables) et une mesure de consommation ou de réglementation européenne pour freiner ce phénomène.

Une ville débat de deux options budgétaires de 2 millions d'euros pour gérer ses déchets d'emballages :

• Option A : Automatiser le centre de tri pour augmenter la séparation des plastiques à usage unique.

• Option B : Mettre en place un système de consigne et de retour d'emballages standardisés en verre et en plastique réutilisables pour le commerce local.

1. a) En vous appuyant sur les étapes du cycle de vie (extraction des matières premières, énergie de fonte/recyclage et dégradation du matériau à chaque cycle), justifier pourquoi le recyclage (option A) n'évite pas la consommation intensive de ressources par rapport au réemploi (option B).
2. b) Identifier quelle nouvelle étape logistique et d'hygiène doit être intégrée dans le cycle de vie des emballages de l'option B pour que le système fonctionne de manière sûre et efficace.

On vous charge de redessiner une chaise de salle de classe (structure métallique, assise et dossier en plastique) en appliquant les principes de l'économie circulaire et de la fin de vie (« Cradle to Cradle »).

1. a) Préciser quelles solutions d'assemblage mécanique vous devez choisir et lesquelles vous devez rejeter catégoriquement (comme les soudures permanentes sur les zones mixtes, les rivets aveugles ou les colles de contact) pour permettre un démontage réalisé dans l'établissement avec des outils standard en moins de 5 minutes.
2. b) Concevoir le schéma du flux inverse des matériaux : indiquer le parcours technique que suivra chaque composant (acier, thermoplastique) une fois la chaise retirée (recyclage primaire, refabrication ou remplacement modulaire) et comment on s'assure qu'aucun élément ne finisse en décharge.