Indicateurs dimpacts agri-environnementaux et leurs applications potentielles aux fili res agro-alimentaires

1. Indicateurs d'impacts agri-environnementaux et leurs applications potentielles aux filières agro-alimentaires Benoît GABRIELLE INRA - AgroParisTech Environment and Arable Crops Research Unit Grignon, France Benoit.Gabrielle@agroparistech.fr Objectifs= présenter les modèles (en fait essentiellement le modèle) développé à Grignon pour simuler les émissions agricoles, et notamment atmosphériques. Situer le contexte (international, français), les objectifs et applications visées. Montrer les principes de simulation, la démarche de modélisation, des résultats issus de différents projets. Perspectives de développement (notamment au niveau atmosphérique). Enfin une partie assez pratique sur l’utilisation du modèle. Questions welcomeObjectifs= présenter les modèles (en fait essentiellement le modèle) développé à Grignon pour simuler les émissions agricoles, et notamment atmosphériques. Situer le contexte (international, français), les objectifs et applications visées. Montrer les principes de simulation, la démarche de modélisation, des résultats issus de différents projets. Perspectives de développement (notamment au niveau atmosphérique). Enfin une partie assez pratique sur l’utilisation du modèle. Questions welcome

2. Plan de la présentation Impacts environmentaux: champ et objectifs de l'évaluation Un foisonnement de méthodes disponibles Applications à des systèmes de production et des filières agro-alimentaires Conclusion et pistes de recherche The 'indicator' industryThe 'indicator' industry

3. Le monde comme une bio-raffinerie ? Recherche de synergies entre la biosphère et la 'technosphère' pour: Fermer les cycles Réduire les déchets ultimes Minimiser les impacts environnementaux négatifs

4. Affichage environnemental

5. Qu'est-ce que la performance environnementale Un des critères de durabilité des systèmes de production et des filières Se traduit par la recherche d'un impact minimal par 'unité fonctionnelle' du système: Production d'aliments ? Hectare de surface cultivée ? Personne employée ? Autres services rendus ? (eg, paysage, biodiversité)

6. Effet de la dose d'azote sur blé:existence d'un optimum

7. Des pratiques aux impacts  Mentionner l'ensemble des méthodes existant pour évaluer les indicateurs d'impact à différents niveaux (INDIGO, PLANETE, …) - et qu'elles diffèrent par leurs échelles de temps et d'espace prises en compte, la variabilité du milieu, etc... mais qu'elles ont toutes aussi en commun la partie 'cycle de vie'.Mentionner l'ensemble des méthodes existant pour évaluer les indicateurs d'impact à différents niveaux (INDIGO, PLANETE, …) - et qu'elles diffèrent par leurs échelles de temps et d'espace prises en compte, la variabilité du milieu, etc... mais qu'elles ont toutes aussi en commun la partie 'cycle de vie'.

8. The 'indicator industry' (Y. Rydin, LSE) Les méthodes et outils font appel à des modèles plus ou moins complexes et des mesures / expérimentations. Les méthodes et outils font appel à des modèles plus ou moins complexes et des mesures / expérimentations.

9. A typology based on the systems and functions assessed Filières/produits: analyse de cycle de vie, empreinte écologique, food-miles Site (dont exploitation agricole): 'Bilan Carbone Budget' (ADEME), PLANETE, DEAG... Parcelle/paysage: indicateurs agri-environmentaux, modèles biophysiques, suivi de variables indicatrices … à combiner en fonctions des objectifs de l'évaluation! Other criteria: types of impacts (global or local), system boundaries, Other criteria: types of impacts (global or local), system boundaries,

10. Analyse de cycle de vie pour des filières

11. Main purposes of LCA Chain optimization Detection of 'hot-spots', and mitigation Eco-design Strategic planning Decision support in public policies Marketing (labelling)

12. Application au secteur agricole Une large gamme d'impacts environnementaux :

13. Plan de la présentation Impacts environmentaux: champ et objectifs de l'évaluation Un foisonnement de méthodes disponibles Applications à des systèmes de production et des filières agro-alimentaires Conclusion et pistes de recherche The 'indicator' industryThe 'indicator' industry

14. Exemples d'application de l'ACV Approche 'filières' Filières bio-énergie, bio-matériaux Gestion biologique des déchets (composts de déchets urbains, boues d'épuration, effluents industriels) Filières alimentaires Approche 'incrémentale' Changement de matière active, réponse aux doses d'engrais azoté Approche 'systèmes' Systèmes de cultures (ETH Zürich) Elevage porcin et bovin, aquaculture (INRA Rennes) Utilisation = dans une deuxième partie (plus informelle)Utilisation = dans une deuxième partie (plus informelle)

15. Exemples d'application de l'ACV Approche 'filières' Filières bio-énergie, bio-matériaux Gestion biologique des déchets (composts de déchets urbains, boues d'épuration, effluents industriels) Filières alimentaires (exemple du pain biologique) Approche 'incrémentale' Changement de matière active, réponse aux doses d'engrais azoté Approche 'systèmes' Systèmes de cultures (ETH Zürich) Elevage porcin (comparaion de scénarios de production porcine) et bovin (filières courtes pour les protéines), aquaculture Utilisation = dans une deuxième partie (plus informelle)Utilisation = dans une deuxième partie (plus informelle)

16. Exemple 1. Production de porc(Basset-Mens et van der Werf, INRA Rennes)3 scénarios de production: 1. Bonnes Pratiques Agricoles (BPA) (conventionnel) 2. Label Rouge (LR) (« Porc fermier Label Rouge ») 3. Agriculture Biologique (AB) Ainsi nous avons comparés trois modes de production de porc bien contrastés. Le scénario Bonnes Pratiques Agricoles est la version optimisée de la production actuelle sur caillebotis, on peut dire aussi du porc « raisonné » , Le scénario Porc Fermer Label Rouge concerne un porc élevé sur paille, et Le scénario Agriculture Biologique concerne un porc élevé sur paille et qui mange des aliments bio. Pour les trois systèmes nous avons fait l ’hypothèse d ’une conduite raisonnée de la fertilisation des cultures et d ’une alimentation équilibrée. Ainsi nous avons comparés trois modes de production de porc bien contrastés. Le scénario Bonnes Pratiques Agricoles est la version optimisée de la production actuelle sur caillebotis, on peut dire aussi du porc « raisonné » , Le scénario Porc Fermer Label Rouge concerne un porc élevé sur paille, et Le scénario Agriculture Biologique concerne un porc élevé sur paille et qui mange des aliments bio. Pour les trois systèmes nous avons fait l ’hypothèse d ’une conduite raisonnée de la fertilisation des cultures et d ’une alimentation équilibrée.

17. Le système de produit PORCProduction d’aliments, production de porc Voici une représentation simplifiée du système de produit pour la production de porc comme nous l ’avons défini. Cela commence par la production des intrants pour les cultures. Ensuite la production des cultures entrant dans l’aliment, certains sont transformés, la production des aliments, et la production des animaux. Le lisier sert comme intrant pour les cultures produites en Bretagne. C ’est un schéma simplifié, les processus de transport ont été pris en compte dans les calculs mais ne sont pas représentés dans ce schéma. Pour chacun de ces processus l ’inventaire des ressources utilisés et des émissions de polluants est établi. Pour ce faire, de simples modèles voire des facteurs d ’émissions sont utilisés. Cela veut dire évidemment que des hypothèses sont faites sur par exemple les ITK, les rendements des cultures, la composition des aliments, l ’indice de consommation des porcs etc. Ces calculs ont été faits pour une situation de référence moyenne pour la Bretagne, bon niveau technique, bref une production raisonnée. Vous remarquerez qu ’il ne s ’agit pas d ’une ACV complète puisque nous prenons en compte l ’amont de l ’exploitation mais pas son aval : les étapes transformation du porc, la consommation du produit et la gestion des déchets engendrés. Le système a été divisé en deux parties : les processus liés à la production de l ’aliment (indiqués en vert) et ceux liés à la production des porcs (indiqués en rouge). Les résultats seront présentés pour ces deux parties du système de production.Voici une représentation simplifiée du système de produit pour la production de porc comme nous l ’avons défini. Cela commence par la production des intrants pour les cultures. Ensuite la production des cultures entrant dans l’aliment, certains sont transformés, la production des aliments, et la production des animaux. Le lisier sert comme intrant pour les cultures produites en Bretagne. C ’est un schéma simplifié, les processus de transport ont été pris en compte dans les calculs mais ne sont pas représentés dans ce schéma. Pour chacun de ces processus l ’inventaire des ressources utilisés et des émissions de polluants est établi. Pour ce faire, de simples modèles voire des facteurs d ’émissions sont utilisés. Cela veut dire évidemment que des hypothèses sont faites sur par exemple les ITK, les rendements des cultures, la composition des aliments, l ’indice de consommation des porcs etc. Ces calculs ont été faits pour une situation de référence moyenne pour la Bretagne, bon niveau technique, bref une production raisonnée. Vous remarquerez qu ’il ne s ’agit pas d ’une ACV complète puisque nous prenons en compte l ’amont de l ’exploitation mais pas son aval : les étapes transformation du porc, la consommation du produit et la gestion des déchets engendrés. Le système a été divisé en deux parties : les processus liés à la production de l ’aliment (indiqués en vert) et ceux liés à la production des porcs (indiqués en rouge). Les résultats seront présentés pour ces deux parties du système de production.

18. Résultats d'impactspar ha de SAU This second graph allowed us to identify more precisely « hot-spots ». It presents the contribution of 6 life cycle stages to environmental impacts. We can see in particular that : For GAP : For eutrophication, crop and feed production contributed for more than 65% and for acidification, pig production contributed for more than 70% and crop and feed production for the rest. But in absolute values, their levels were much more higher. For LR : For climate change : 35% are due to the weaning to slaughtering production relative to 20% for GAP. In other words, the contribution of the WS stage is higher for the LR system For AB : the same observation can be made : 35% of climate change are due to the WS stage. Furthermore, compost production contributed for 40% of acidification and 15% of eutrophication... This second graph allowed us to identify more precisely « hot-spots ». It presents the contribution of 6 life cycle stages to environmental impacts. We can see in particular that : For GAP : For eutrophication, crop and feed production contributed for more than 65% and for acidification, pig production contributed for more than 70% and crop and feed production for the rest. But in absolute values, their levels were much more higher. For LR : For climate change : 35% are due to the weaning to slaughtering production relative to 20% for GAP. In other words, the contribution of the WS stage is higher for the LR system For AB : the same observation can be made : 35% of climate change are due to the WS stage. Furthermore, compost production contributed for 40% of acidification and 15% of eutrophication...

19. Impacts normalisés (par kg de viande)

20. Exemple 2: filière pain 1/3

21. Consommation d'énergie(MJ/kg pain)

22. L'ensemble des impacts

23. Exemple 3: filière courte en alimentation animale Exclusion de la partie production animale sous l’hypothèse qu’il n’y a pas de différence entre les scénarios L’inventaire des émissions et des ressources correspond au système ‘production végétale + transformation’Exclusion de la partie production animale sous l’hypothèse qu’il n’y a pas de différence entre les scénarios L’inventaire des émissions et des ressources correspond au système ‘production végétale + transformation’

26. Conclusion on the application of LCA Le classement des systèmes varie en fonction des impacts considérés. Donc il y a rarement un système optimal. Il y a fréquemment un transfert entre impacts locaux et globaux, et l'utilisation des terres. Les indicateurs sont plus contrastés entre filières agro-alimentaire qu'entre systèmes de production agricoles. Les résultats d'ACV sont peu utilisés comme aide à la décision (mais la certification et l'affichage environnemental ouvrent des perspectives). Malgré ses avantages de principe, la méthodologie souffre d'une série de limites.

27. Avantages et inconvénients de l'ACV La méthode ACV est relativement complexe à mettre en oeuvre (de prime abord) Elle comprend un certain nombre d'incertitudes La normalisation des impacts est optionnelle Ne permet pas d'aborder les impacts 'qualitatifs' (eg qualité du sol, biodiversité) Méthode transparente et reproductible Sensible à la gestion (dans la mesure des connaissances sur les émissions!) Relativement complète en ce qui concerne les impacts environnementaux Son utilisation se généralise dans le management envionnemental (industrie, secteurs agricole et agro-alimentaire)

28. Comment améliorer la fiabilité des ACV Egalement citer les relations émissions – impacts (dommages).Egalement citer les relations émissions – impacts (dommages).

29. Conséquences des incertitudes sur les émissions The GHG emissions are dominated by the seed production step, mostly through N2O emissions. This is largely due to the fact that oil seed crops, and particularly rape, require a lot of nitrogen fertiliser. The uncertainty attached to these emissions is also responsible for the large error bars. The GHG emissions are dominated by the seed production step, mostly through N2O emissions. This is largely due to the fact that oil seed crops, and particularly rape, require a lot of nitrogen fertiliser. The uncertainty attached to these emissions is also responsible for the large error bars.

30. Perspectives sur l'évaluation environnementale (et les filières) Prendre en compte l'effet des caractéristiques locales sur: Les émissions environmentales (exploitation) Le devenir des polluants (échelle régionale) Application à des systèmes de production plus réalistes (intégrant une composante décisionnelle) Utilisation dans l'éco-conception (ingénierie reverse ?) Combinaison avec des évaluations socio-économiques (et des scénarios de prospective) Comment évaluer des systèmes multi-functionnels ? Transfert des concepts vers les porteurs d'enjeux: Construction de bases de donnés (ouvertes) Développement d'outils de screening simplifiés

31. Life Cycle Assessment for biofuel (or food) chains