Life Cycle Assessment method to support the waste valorisation pathway in French olive oil circular production - TEL - Thèses en ligne
Thèse Année : 2022

Life Cycle Assessment method to support the waste valorisation pathway in French olive oil circular production

Analyse de cycle de vie pour la valorisation des déchets dans la production circulaire d'huile d'olive française

Gabriela Espadas-Aldana
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1410055
  • IdRef : 238269027

Résumé

Environmental impacts in the olive oil sector can vary considerably due to the practices and techniques employed in olive cultivation and olive oil production. In this context, the Life Cycle Assessment (LCA) method was selected to assess the environmental aspects and potential impacts associated with this agricultural product throughout its life cycle, from cradle to grave. This thesis aims to carry out an LCA of olive oil production in French olive orchards and mills in order to evaluate how to valorise waste from a circular point of view. Focusing on the shift from traditional linear production to a circular olive oil production system that recovers materials from organic waste (olive pomace). The first part of the manuscript covers the olive oil sector, LCA methodology, state-of-the-art of LCA in the olive oil sector, bioeconomy and circular economy. The second part deals with the agro-industrial case study of French olive growing and the production of virgin olive oil from a business-as-usual perspective. Nowadays, olive oil by-products are discharged on agricultural soil through controlled spreading. Eleven scenarios were created based on three principles: 1) Farming principle (Conventional/Organic), 2) Irrigation system (Irrigated/Dry), and 3) Type of cultivation (Traditional/Intensive). The hotspot turned out to be the agricultural phase due to fertilisation, followed by tillage. The irrigated systems turned out to have a positive environmental impact (i.e. less CO2-eq emissions). The third part focuses on the valorisation of olive pomace through the creation of an olive pomace-based composite as an alternative ecological material for the construction sector (decking). An LCA of the manufacturing process of this biocomposite was carried out with two thermoplastic matrices: polypropylene and polyethylene. In both cases, the twin-screw compounding operation contributed to the higher burden in most of the midpoint impact categories. This process is mainly concerned by the production of the matrices. New research directions include the use of bio-based polymer matrices, which could reduce the impact of olive pomace compounding. In addition, given the long lifespan of biocomposites, the CO2 stored in them can mitigate climate change due to the delay of carbon emissions to the technosphere. The reintroduction of olive pomace-based composites (hypothesised to be bio-based and biodegradable) into the olive grove soil was proposed and this result was compared with the carbon dynamics of virgin soil, olive pomace-treated soil and compost-treated soil (made from olive pomace). The proposed end-of-life scenario for olive pomace-based composites produced in France could contribute to mitigating climate change. The last part addresses the connection of the LCA from a business-as-usual perspective with the LCA of olive pomace valorisation to demonstrate how LCA can support the transition from traditional linear to circular olive production. In the transition to a circular system in which waste is recovered for valorisation, a new product is created that can replace another product with the same function. The results showed that LCA method contributes to objectify the expected environmental benefits of the circular economy approach.
Les impacts environnementaux dans le secteur de l'huile d'olive peuvent varier considérablement en raison des pratiques et des techniques employées dans la culture des olives et la production d'huile d'olive. Dans ce contexte, la méthode de l'Analyse de Cycle de Vie (ACV) a été choisie pour évaluer les aspects environnementaux et les impacts potentiels associés à ce produit agricole tout au long de son cycle de vie, du berceau à la tombe. Cette thèse a pour objectif de réaliser une ACV de la production d'huile d'olive dans les vergers et les moulins à huile français afin d'évaluer comment valoriser les déchets d'un point de vue circulaire. Elle se focalise sur le passage d'une production linéaire traditionnelle à un système de production d'huile d'olive circulaire qui récupère les matériaux des déchets organiques (grignons d'olive). La première partie du manuscrit couvre le secteur de l'huile d'olive, la méthodologie ACV, l'état de l'art de l'ACV dans le secteur de l'huile d'olive, la bioéconomie et l'économie circulaire. La deuxième partie traite de l'étude de cas agro-industrielle de l'oléiculture française et de la production d'huile d'olive vierge dans une perspective business-as-usual. Aujourd'hui, les sous-produits de l'huile d'olive sont rejetés sur les sols agricoles par épandage contrôlé. Onze scénarios ont été créés sur la base de trois principes : 1) production agricole (conventionnel/biologique), 2) système d'irrigation (irrigué/sec) et 3) type de culture (traditionnel/intensif). Le point chaud s'est avéré être la phase agricole en raison de la fertilisation, suivie du travail du sol. Les systèmes irrigués ont un impact environnemental positif (moins d'émissions de CO2 équivalent). La troisième partie se concentre sur la valorisation des grignons d'olive à travers la création d'un biocomposite comme matériau biosourcé alternatif pour le secteur de la construction (lattes de terrasse). Une ACV du processus de fabrication de ce biocomposite a été réalisée avec deux matrices thermoplastiques : le polypropylène et le polyéthylène. Dans les deux cas, l’opération de compoundage a contribué à l’impact le plus élevé dans la plupart des catégories d'impact, ce qui est dû à la production des matrices. Les nouvelles orientations de recherche comprennent l'utilisation de matrices polymères biosourcées, qui pourraient réduire l'impact du compoundage des grignons d'olive. En outre, étant donné la durée de vie des biocomposites, le CO2 stocké dans ces derniers peut atténuer le changement climatique en raison du report des émissions de carbone vers la technosphère. La réintroduction de composites à base de grignons d'olive (supposés biosourcés et biodégradables) dans le sol de l'oliveraie a été proposée et ce résultat a été comparé à la dynamique du carbone du sol vierge, du sol traité aux grignons d'olive et du sol traité au compost (à base de grignons d'olive). Ce scénario proposé pour la fin de vie pourrait contribuer à l'atténuation du changement climatique. La dernière partie permet de faire le lien entre l'ACV d'un point de vue business-as-usual et l'ACV de la valorisation des grignons d'olive pour démontrer comment l'ACV peut soutenir la transition d'une production d'olives traditionnelle linéaire à circulaire. Lors du passage à un système circulaire dans lequel les déchets sont récupérés pour être valorisés, un nouveau produit est créé pouvant ainsi remplacer un autre produit ayant la même fonction. Les résultats ont montré qu’il est intéressant d’utiliser l’ACV comme méthode pour objectiver les avantages environnementaux du concept d’économie circulaire.
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Origine Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04679657 , version 1 (28-08-2024)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04679657 , version 1

Citer

Gabriela Espadas-Aldana. Life Cycle Assessment method to support the waste valorisation pathway in French olive oil circular production. Agricultural sciences. Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT, 2022. English. ⟨NNT : 2022INPT0046⟩. ⟨tel-04679657⟩
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