Current limits of life cycle assessment framework in evaluating environmental sustainability: case of two evolving biofuel technologies
Limites actuelles du cadre de l'analyse du cycle de vie pour évaluer la durabilité : cas de deux technologies immatures pour produire des bio-carburants
Résumé
The growing need to use biofuel raw materials that do not compete with food and feed have resulted in a growing interest in lignocellulosic materials and microalgae. However, the life cycle environmental benefits of both biofuels have been questioned. The aim of this study was to evaluate how environmental sustainability of forest-based and microalgae biodiesel can be estimated by using the life cycle assessment framework. These biofuel chains were chosen because they are contrasting systems, as the first one is based on a “natural” feedstock production system, while the second one is an entirely anthropogenic system using an artificial infrastructure and external inputs to grow microalgae. This study focuses on life cycle impact categories still under methodological development, namely resource depletion, land use and land use change, water use, soil quality impacts and biodiversity. In addition, climate impacts were quantified in order to exemplify the uncertainty of the results and the complexity of estimating the parameters. This study demonstrates the difficulty to assess the absolute range of the total environmental impacts of the two systems. The results propose that the greenhouse gas emissions of microalgae biodiesel are higher than those of forest residue-based biodiesel, but the results of the microalgae chain are very uncertain due to the early development stage of the technology, and due to assumptions made concerning the electricity mix. On the other hand, the microalgae system has other advantages such as low competition on productive land and low biodiversity impacts. The findings help to recognise the main characteristics of the two production chains, and the main remaining research issues on bioenergy assessment along with the methodological development needs of life cycle approaches.
Le besoin croissant d'utiliser des matières premières de biocarburants qui n'entrent pas en compétition avec la nourriture et les aliments ont entraîné un intérêt croissant pour les matériaux lignocellulosiques et microalgues. Cependant, le cycle de vie des avantages environnementaux des biocarburants deux ont été interrogés. Le but de cette étude était d'évaluer comment la durabilité environnementale de biodiesel à base de forêt et microalgues peut être estimée en utilisant le cadre d'évaluation du cycle de vie. Ces filières de biocarburants ont été choisis parce qu'ils sont les systèmes contrastés, que le premier est basé sur un système de production de matières premières "naturel", tandis que le second est un système entièrement anthropique utilisant une infrastructure artificielle et des apports extérieurs pour se développer microalgues. Cette étude se concentre sur les catégories d'impacts du cycle de vie en cours de développement méthodologique, à savoir l'épuisement des ressources, l'utilisation des terres et les changements d'utilisation des terres, l'utilisation de l'eau, les impacts sur la qualité des sols et de la biodiversité. En outre, les effets du changement climatique ont été quantifiés de manière à illustrer l'incertitude des résultats et de la complexité de l'estimation des paramètres. Cette étude démontre la difficulté d'évaluer la portée absolue des impacts environnementaux globaux des deux systèmes. Les résultats suggèrent que les émissions de GES de biodiesel de microalgues sont plus élevés que ceux du biodiesel à base de résidus forestiers, mais les résultats de la chaîne de microalgues sont très incertaines en raison du stade de développement précoce de la technologie, et en raison des hypothèses retenues concernant l'électricité mélanger. D'autre part, le système de microalgues a d'autres avantages tels que la faible concurrence sur les terres productives et son faible impact sur la biodiversité. Les résultats aident à reconnaître les principales caractéristiques des deux chaînes de production, et les principales questions de recherche restant sur l'évaluation de la bioénergie ainsi que les besoins de développement méthodologique des approches du cycle de vie.