Comparaison d'analyse du cycle de vie (ACV) : Super Duplex vs acier au carbone avec remplacements

Comparaison d'analyse du cycle de vie (ACV) : Super Duplex vs acier au carbone avec remplacements

Lors de la spécification de tuyauteries, de matériaux pour récipients ou de composants structurels destinés à des environnements agressifs, le coût initial domine souvent la discussion. Toutefois, pour les ingénieurs et les responsables d’installations soucieux du coût total de possession (CTP) et de la durabilité, la véritable analyse s’étend sur plusieurs décennies.

Une analyse du cycle de vie (ACV) fournit un cadre permettant de quantifier l’ensemble de l’empreinte environnementale d’un matériau, de sa naissance à sa fin de vie. Dans cette étude, nous comparons un alliage haute performance — l’acier inoxydable super duplex (UNS S32750) — au matériau de référence de l’industrie, l’acier au carbone (A106 Gr. B). Nous montrerons pourquoi se limiter à l’évaluation de la phase initiale constitue une erreur coûteuse et à courte vue.

Définition du face-à-face : Profils des matériaux

• Acier au carbone (CS) : Le choix par défaut. Coût initial faible, excellentes propriétés mécaniques, mais sensible à la corrosion en l’absence de protection. Dans des services tels que l’eau de mer, l’eau saumâtre ou les produits chimiques faiblement corrosifs, il nécessite des revêtements internes, des peintures externes et/ou une protection cathodique. Sa durée de vie dans de tels environnements est limitée.

• Acier inoxydable super duplex (SDSS) : Un alliage à haute résistance présentant une excellente résistance à la corrosion, en particulier aux chlorures (corrosion par piqûres et corrosion sous dépôt). Il contient environ 25 % de chrome, 7 % de nickel et 4 % de molybdène. Son coût initial est de 3 à 5 fois supérieur à celui de l’acier au carbone, mais il ne nécessite généralement aucune protection anticorrosion supplémentaire.

Le scénario d’analyse du cycle de vie (ACV) : Modélisons une canalisation de 100 mètres destinée au service d’eau de mer brute sur une durée de projet de 30 ans.

Phase 1 : Production des matériaux et fabrication (du berceau à la porte de l’usine)

Cette phase couvre l’extraction des matières premières, la fusion, l’alliage et la fabrication des tubes.

• Acier au carbone : Le gagnant de cette phase. La production d’une tonne d’acier au carbone a un impact environnemental relativement moindre en termes de consommation d’énergie (GJ/tonne) et d’émissions de CO₂. Le procédé est moins complexe et requiert moins d’éléments d’alliage rares.

• Acier inoxydable super duplex : Le « perdant » ici. L’extraction du chrome, du nickel et du molybdène est énergivore. Le procédé précis d’alliage et de fabrication nécessite une quantité d’énergie importante, ce qui entraîne une empreinte carbone initiale plus élevée ainsi qu’un impact plus marqué sur l’épuisement des ressources.

Verdict initial de l’ACV :  L’acier au carbone a un impact environnemental moindre.

Mais c’est à ce stade que s’arrête une ACV simpliste, et qu’une ACV réaliste commence. La phase d’exploitation raconte une tout autre histoire.

Phase 2 : Phase d’utilisation et de maintenance (la bataille décisive)

Il s’agit de la phase qui domine la réalité d’une installation. Ici, nous devons modéliser remplacements .

• Scénario de l’acier au carbone :

  • Hypothèse : Même avec un revêtement protecteur et une protection cathodique, la canalisation en acier au carbone pourrait nécessiter un remplacement tous les 7 à 10 ans en raison de la corrosion sous dépôt, des dommages au revêtement ou d'une défaillance du système.

  • Impact ACV : Sur plus de 30 ans, cela signifie 3 ou 4 remplacements complets de canalisation .

  • Effet multiplicateur : Chaque remplacement multiplie les impacts de la phase 1. Vous supportez ainsi l’empreinte carbone initiale liée à la production 3 ou 4 fois. En outre, vous devez ajouter les impacts liés à :

    • La fabrication et l’application de revêtements protecteurs (COV, énergie).

    • La fabrication et l’installation des nouveaux tronçons de canalisation.

    • Le transport sur site de tous les nouveaux matériaux.

• Scénario Super Duplex :

  • Hypothèse : Le SDSS est sélectionné spécifiquement pour sa résistance à la corrosion dans les eaux de mer riches en chlorures. 30 ans ou plus sans remplacement .

  • Impact ACV : Empreinte initiale de production est l' totale empreinte pour la phase d'utilisation. Il n'y a aucun impact lié au remplacement.

Verdict de l'ACV à mi-vie :  L'acier inoxydable super duplex devient le choix clair. Les impacts cumulés liés aux multiples remplacements de l'acier au carbone dépassent rapidement l'impact initial, certes plus élevé, de l'installation en SDSS.

Phase 3 : Fin de vie et recyclage (le critère décisif)

À la fin de sa durée de vie utile, le matériau n'est pas un déchet ; c'est une ressource.

• Acier au carbone : Très recyclable. Toutefois, sa faible teneur en éléments d'alliage lui confère une valeur de ferraille moindre. Il est souvent « recyclé vers le bas » dans des produits en acier de qualité inférieure.

• Acier inoxydable super duplex : Un champion de la recyclabilité. Sa forte teneur en nickel, chrome et molybdène, des métaux précieux, en fait un matériau de ferraille très prisé. Il est presque systématiquement recyclé pour produire de l’acier inoxydable de haute qualité, créant ainsi une boucle fermée réelle. L’importante contenu recyclé dans l’acier inoxydable neuf (souvent 60 % ou plus) réduit encore davantage, à long terme, son impact global « du berceau à la porte ».

Verdict en fin de vie :  Le super duplex présente un avantage significatif grâce à sa forte valeur économique et à son efficacité dans le recyclage en boucle fermée.

Conclusion intégrée de l’ACV : Une histoire de deux échéances

Conclusion pour votre projet

Analyser l’ACV sous l’angle de la longévité et des remplacements modifie fondamentalement la proposition de valeur.

• Pour les responsables du développement durable : L’argument environnemental à long terme en faveur des alliages haute performance est solide. Il déplace l’impact d’une charge opérationnelle récurrente (remplacements, maintenance) vers un investissement initial unique.

• Pour les ingénieurs projets : La narration issue de l’analyse du cycle de vie (ACV) reflète directement le coût total de possession (CTP). Le coût d’investissement (CAPEX) plus élevé du super duplex est justifié par l’élimination des coûts opérationnels récurrents liés aux remplacements, aux arrêts de production et à la maintenance, coûts qui intègrent tous une empreinte carbone et financière.

La prochaine fois que vous devrez prendre une décision concernant ce matériau, ne vous contentez pas de vous interroger sur le coût par mètre de tuyau. Posez plutôt la question plus essentielle : "Quel est le coût environnemental et financier global sur la durée de vie de ce système, y compris tous les remplacements prévus ?" La réponse vous orientera inévitablement vers le choix le plus durable, et donc, au final, le plus durable.