Le recyclage mécanique du polyéthylène offre le meilleur équilibre entre coût et carbone
Une analyse détaillée coût du cycle de vie de sept technologies de recyclage du plastique, avec analyses coûts-bénéfices, de sensibilité et d’incertitude par méthode de Monte-Carlo.
Les filières de recyclage thermique, mécanique et chimique du PP, du PE et du PVC sont comparées selon le coût du cycle de vie, le bénéfice net et le potentiel de réchauffement climatique, puis réunies dans un score de décision pondéré. Chaque chiffre est traçable et peut être retravaillé dans le calculateur Excel gratuit.
La réponse en quatre chiffresTéléchargements gratuits par DEISO LLC · Classeur Excel avec formules actives et une simulation Monte Carlo de 1 000 itérations · PDF de 14 pages
Ce que cette étude de cas permet d’apprendre
Objectif : montrer, étape par étape et avec chaque chiffre traçable, comment une coût du cycle de vie analyse transforme les données de coûts, de recettes et de carbone en une décision technologique défendable, et comment vérifier si cette décision résiste à l’incertitude.
Objectifs pédagogiques
- Calculer — le coût du cycle de vie, le bénéfice net, le ratio bénéfice-coût et la valeur actuelle à partir de données par étape.
- Rapprocher — des données sources incohérentes, et documenter chaque correction.
- Combiner — les résultats économiques et environnementaux avec une normalisation min-max et un score pondéré.
- Tester — la décision avec une analyse de sensibilité univariée, des seuils de rentabilité et une simulation Monte Carlo de 10 000 itérations.
- Évaluer — si une recommandation est défendable ou résulte des pondérations choisies.
Ingénieurs, analystes des coûts, équipes achats, professionnels du développement durable et étudiants en analyse des coûts du cycle de vie.
Intermédiaire. Environ 45 minutes de lecture ; 90 minutes pour retravailler l’étude avec le calculateur Excel.
Sept options de recyclage pour trois plastiques
Une entreprise choisit une filière de recyclage pour trois flux de déchets plastiques : polypropylène (PP), polyéthylène (PE) et polychlorure de vinyle (PVC). Elle a chiffré le recyclage thermique et le recyclage mécanique (matière) pour chaque plastique, ainsi que le recyclage chimique par pyrolyse comme filière générale pour les plastiques mélangés — soit sept options au total.
Pour chaque option, elle dispose d’une ventilation des coûts sur six étapes du cycle de vie, d’un total de recettes et d’un analyse du cycle de vie (ACV) résultat relatif au potentiel de réchauffement climatique (GWP). La question est de savoir quelle option offre le meilleur équilibre entre performances économiques et environnementales, et quel niveau de confiance peut être accordé à cette réponse.
| Technologie | Extraction | Transport | Prétraitement | Production | Distribution | Fin de vie | Chiffre d’affaires | PRG |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Recyclage thermique (PP) | 1.9 | 2.5 | 3.5 | 40 | 8 | 0.8 | 85 | 1.02 |
| Recyclage thermique (PE) | 10 | 2 | 3.5 | 25 | 14 | 0.8 | 110 | 1.24 |
| Recyclage thermique (PVC) | 5 | 2.5 | 1.5 | 15 | 8 | 15.8 | 40 | 1.14 |
| Recyclage mécanique (PP) | 7 | 70 | 16 | 90 | 4 | 104.5 | 250 | 1.75 |
| Recyclage mécanique (PE) | 5 | 62.5 | 16 | 28 | 4 | 4.5 | 150 | 0.124 |
| Recyclage mécanique (PVC) | 9 | 120 | 16.5 | 50 | 4 | 20 | 185 | 0.114 |
| Recyclage chimique (pyrolyse) | 1.9 | 9.8 | 16 | 55 | 10 | 22 | 90 | 0.175 |
La source indiquait un coût total déclaré pour chaque option et, séparément, une ventilation par étape. Les totaux déclarés sont considérés comme faisant autorité. Trois valeurs par étape sont rapprochées : la fin de vie du recyclage thermique PVC, de 10 à 15,8, et le prétraitement du recyclage mécanique PVC, de 0,05 à 16,5, qui sont deux erreurs de transcription manifestes ; ainsi que la fin de vie du recyclage mécanique PP, de 104 à 104,5, un choix d’allocation, car la source n’indique pas quelle étape portait l’écart de USD 0,5 million. Le recyclage thermique PP n’a nécessité aucune modification : ses étapes totalisent bien les 56,7 déclarés ; la source les avait additionnées à tort à 57,7.
La source ne fournissait pas d’unité fonctionnelle ; GWP est donc interprété par kg de déchets plastiques traités. Le PP du recyclage mécanique GWP de 1,75 est conservé tel quel, bien qu’il s’agisse probablement d’une erreur de transcription pour 0,102. Sa modification ne change pas la recommandation.
Méthode et formules
Tous les résultats de cette étude de cas proviennent des formules ci-dessous. Le calculateur Excel gratuit applique les mêmes formules, afin que chaque chiffre puisse être tracé et retravaillé.
Coût du cycle de vie : somme des coûts par étape, de l’extraction à la fin de vie.
Bénéfice net et ratio bénéfice-coût. Un ratio supérieur à 1 signifie que les recettes dépassent le coût du cycle de vie.
Valeur actuelle avec des totaux répartis uniformément sur n = 10 ans à r = 8%. Le facteur d’annuité est de 6,710 ; ainsi, PV(NB) = 0,671 × NB pour chaque option.
Indice économique : normalisation min-max du bénéfice net sur une échelle de 0 à 1.
Indice environnemental : GWP normalisé et inversé, afin que les émissions les plus faibles obtiennent le meilleur score.
Score pondéré sur une échelle de 1 à 5, où w est le poids économique. Testé pour w = 0,7, 0,5 et 0,3.
Analyse de sensibilité univariée pour un coût ou les recettes, avec un pas s = 20%, et élasticité du bénéfice net à chaque facteur.
Monte Carlo : chaque coût par étape et les recettes sont tirés uniformément dans une plage u, 10 000 fois. Extraction, prétraitement et production ±10% ; transport et distribution ±15% ; fin de vie ±20% ; recettes ±15%.
Coût du cycle de vie et résultats coût-bénéfice
Les filières mécaniques présentent des coûts de cycle de vie nettement plus élevés que les filières thermiques, principalement en raison du transport et de la fin de vie. Le recyclage mécanique PP est l’option la plus coûteuse, à USD 291,5 millions ; le recyclage thermique PVC est la moins coûteuse, à USD 47,8 millions.
| Technologie | Coût du cycle de vie | Chiffre d’affaires | Bénéfice net | Ratio bénéfice-coût | PV du bénéfice net | Principal facteur de coût |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Recyclage thermique (PP) | 56.7 | 85 | +28.3 | 1.50 | +19.0 | Production (71%) |
| Recyclage thermique (PE) | 55.3 | 110 | +54.7 | 1.99 | +36.7 | Production (45%) |
| Recyclage thermique (PVC) | 47.8 | 40 | −7,8 | 0.84 | −5,2 | Fin de vie (33%) |
| Recyclage mécanique (PP) | 291.5 | 250 | −41,5 | 0.86 | −27,8 | Fin de vie (36%) |
| Recyclage mécanique (PE) | 120.0 | 150 | +30.0 | 1.25 | +20.1 | Transport (52%) |
| Recyclage mécanique (PVC) | 219.5 | 185 | −34,5 | 0.84 | −23,1 | Transport (55%) |
| Recyclage chimique (pyrolyse) | 114.7 | 90 | −24,7 | 0.78 | −16,6 | Production (48%) |
Trois options génèrent un gain net : Thermique PE (USD 54,7 millions), Mécanique PE (USD 30,0 millions) et Thermique PP (USD 28,3 millions). Les quatre autres sont déficitaires, de Thermique PVC (−7,8) à Mécanique PP (−41,5). Sur le seul plan économique, Thermique PE est en tête avec un ratio bénéfices-coûts de 1,99.
L’actualisation ne modifie pas ce classement. Les coûts et les recettes étant répartis uniformément, chaque option est multipliée par le même facteur d’annuité. L’actualisation ne serait déterminante que si les dépenses étaient concentrées au départ.
Potentiel de réchauffement climatique
Mécanique PVC (0,114), Mécanique PE (0,124) et la pyrolyse (0,175) présentent un GWP d’environ un dixième de celui des voies thermiques (1,02 à 1,24). Mécanique PP fait exception avec 1,75, la valeur la plus élevée de toutes, bien qu’il s’agisse probablement d’une erreur de transcription.
La comparaison des deux résultats rend la décision évidente. Mécanique PE est la seule option située dans le quadrant ombré : rentable et bas carbone. Les voies thermiques pour PE et PP sont rentables mais intensives en carbone ; Mécanique PVC et la pyrolyse sont bas carbone mais déficitaires.
Apprenez à réaliser cette analyse sur vos propres projets
Chaque étape de cette étude de cas, de l’estimation des coûts par étape à la simulation de Monte Carlo, est enseignée en détail dans la formation DEISO LCCA.
Formation professionnelle à l’analyse du coût du cycle de vie (LCCA)
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Analyse des incertitudes par Monte Carlo
Les résultats ponctuels masquent les risques. Une simulation de Monte Carlo de 10 000 itérations a fait varier simultanément le coût de chaque étape et les recettes dans leurs plages respectives, afin d’évaluer la probabilité de chaque résultat.
| Technologie | P5 | P50 | P95 | Probabilité de gain net |
|---|---|---|---|---|
| Recyclage thermique (PP) | +16.0 | +28.3 | +40.5 | 100.0% |
| Recyclage thermique (PE) | +39.6 | +54.7 | +69.9 | 100.0% |
| Recyclage thermique (PVC) | −14,5 | −7,9 | −1,2 | 2.0% |
| Recyclage mécanique (PP) | −84,0 | −41,8 | +0.8 | 5.4% |
| Recyclage mécanique (PE) | +6.9 | +29.8 | +52.9 | 99.7% |
| Recyclage mécanique (PVC) | −66,7 | −34,7 | −3,1 | 3.2% |
| Recyclage chimique (pyrolyse) | −38,9 | −24,7 | −10,3 | 0.0% |
Les trois options rentables le restent dans presque toutes les simulations : Thermique PE et Thermique PP dans 100%, Mécanique PE dans 99,7%. Aucune option déficitaire ne dépasse 5,4% de probabilité de devenir rentable. Le classement reste stable compte tenu de l’incertitude indiquée.
Analyse de sensibilité et seuils de rentabilité
L’analyse de sensibilité univariée fait varier chaque facteur de 20%, tous les autres restant constants, afin d’identifier l’élément qui influence le plus le résultat.
| Technologie | Facteur le plus critique | Variation du gain net à ±20% | Baisse des recettes jusqu’au seuil de rentabilité | Hausse des coûts jusqu’au seuil de rentabilité |
|---|---|---|---|---|
| Recyclage thermique (PP) | Chiffre d’affaires | ±17,0 | 33.3% | 49.9% |
| Recyclage thermique (PE) | Chiffre d’affaires | ±22,0 | 49.7% | 98.9% |
| Recyclage thermique (PVC) | Chiffre d’affaires | ±8,0 | Déjà déficitaire | Déjà déficitaire |
| Recyclage mécanique (PP) | Chiffre d’affaires | ±50,0 | Déjà déficitaire | Déjà déficitaire |
| Recyclage mécanique (PE) | Chiffre d’affaires | ±30,0 | 20.0% | 25.0% |
| Recyclage mécanique (PVC) | Chiffre d’affaires | ±37,0 | Déjà déficitaire | Déjà déficitaire |
| Recyclage chimique (pyrolyse) | Chiffre d’affaires | ±18,0 | Déjà déficitaire | Déjà déficitaire |
Les recettes constituent le facteur le plus critique pour chaque option. Pour Mécanique PE, une baisse de 20% des recettes annule la totalité du gain net de USD 30,0 millions (élasticité de 5,0), et une hausse de 25% du coût du cycle de vie produit le même effet. Le transport, qui représente 52% du coût du cycle de vie, est le poste à surveiller.
Mécanique PE est le bon choix, mais sa marge financière est plus faible que celle de Thermique PE. Thermique PE peut absorber une baisse des recettes de 49,7% avant d’atteindre son seuil de rentabilité ; Mécanique PE peut absorber 20%. Sécurisez les prix de reprise des matériaux recyclés PE et optimisez la logistique de collecte avant de vous engager.
Score économique-environnemental pondéré
Les indices économique et environnemental sont combinés sur une échelle de 1 à 5 selon trois pondérations, d’une approche axée sur l’économie (70/30) à une approche axée sur l’environnement (30/70).
| Technologie | Indice économique E | Indice environnemental V | Score 70/30 (rang) | Score 50/50 (rang) | Score 30/70 (rang) |
|---|---|---|---|---|---|
| Recyclage thermique (PP) | 0.726 | 0.446 | 3.57 (3) | 3.34 (3) | 3.12 (4) |
| Recyclage thermique (PE) | 1.000 | 0.312 | 4.17 (2) | 3.62 (2) | 3.07 (5) |
| Recyclage thermique (PVC) | 0.350 | 0.373 | 2.43 (5) | 2.45 (6) | 2.46 (6) |
| Recyclage mécanique (PP) | 0.000 | 0.000 | 1.00 (7) | 1.00 (7) | 1.00 (7) |
| Recyclage mécanique (PE) | 0.743 | 0.994 | 4.27 (1) | 4.47 (1) | 4.67 (1) |
| Recyclage mécanique (PVC) | 0.073 | 1.000 | 2.40 (6) | 3.15 (5) | 3.89 (3) |
| Recyclage chimique (pyrolyse) | 0.175 | 0.963 | 2.64 (4) | 3.27 (4) | 3.91 (2) |
Mécanique PE arrive en tête quelle que soit la pondération, de 4,27 lorsque l’économie pèse 70% à 4,67 lorsque l’environnement pèse 70%. Thermique PE n’arrive deuxième que lorsque l’économie prédomine, puis tombe à la cinquième place lorsque l’environnement prévaut. Tester plusieurs pondérations, plutôt que d’en fixer une seule, démontre que la recommandation est défendable et non un artefact des pondérations.
Conclusion et limites
Recommandation : adopter le recyclage mécanique du polyéthylène. Il génère un bénéfice net de USD 30,0 millions pour une GWP de 0,124 kg CO₂-éq par kg, arrive en tête pour toutes les pondérations et reste rentable dans 99,7% des résultats simulés.
- Si le carbone n'est pas pondéré — Le PE thermique rapporte davantage (USD 54,7 millions), mais émet dix fois plus de CO₂-éq par kg.
- Préserver la marge — les revenus et le transport déterminent le résultat du PE mécanique ; sécurisez les prix de reprise et optimisez la logistique.
- À éviter — le PP mécanique et PVC, le PVC thermique et la pyrolyse perdent de l'argent dans presque tous les résultats simulés.
Limites
- Jeu de données pédagogique illustratif avec une hypothèse d'unité fonctionnelle explicitée ; valeurs des trois étapes réconciliées.
- Sans profil temporel, la valeur actualisée suppose une répartition uniforme ; le calendrier des investissements pourrait modifier les résultats.
- Seul GWP est évalué ; les autres catégories d'impact et l'incertitude GWP ne sont pas modélisées.
- Distributions uniformes avec des plages supposées ; des données d'entrée corrélées élargiraient la dispersion Monte Carlo.
Questions fréquentes
Que sont les coût du cycle de vie (LCC) ?
Coût du cycle de vie additionne tous les coûts qu'une option entraîne sur l'ensemble de son cycle de vie, de l'extraction et du transport jusqu'au traitement, à la distribution et à la fin de vie, afin de comparer les options sur leur coût total plutôt que sur le seul coût d'achat ou d'exploitation.
En quoi LCC diffère-t-elle de analyse du cycle de vie (ACV)?
LCC mesure les coûts ; ACV mesure l'impact environnemental, tel que le potentiel de réchauffement climatique en kg CO₂-éq. Cette étude de cas utilise les deux et les combine dans un score pondéré.
Quelle technologie de recyclage est la plus performante dans cette étude de casa0?
Recyclage mécanique du polyéthylène (PE). Il génère un bénéfice net de USD 30,0 millions avec une GWP de 0,124 kg CO₂-éq par kg, arrive en tête pour les trois pondérations testées et reste rentable dans 99,7% des 10 000 simulations Monte Carlo.
Pourquoi ne pas procéder au recyclage thermique de PE, plus rentable ?
Le PE thermique présente le bénéfice net le plus élevé (USD 54,7 millions), mais une GWP dix fois supérieure (1,24 kg CO₂-éq par kg). Il arrive en deuxième position lorsque l'économie représente 70% de la pondération et tombe à la cinquième lorsque l'environnement prédomine.
Quelle est la différence entre l’analyse de sensibilité et l’analyse d’incertitudea0?
L’analyse de sensibilité modifie une donnée d’entrée à la fois afin d’identifier le paramètre qui influence le plus le résultat. L’analyse d’incertitude fait varier simultanément toutes les données d’entrée, ici par simulation de Monte-Carlo, afin de montrer la probabilité de chaque résultat.
Pourquoi l’actualisation ne modifie-t-elle pas le classement?
Le cas présente des totaux sur l’ensemble du cycle de vie sans profil temporel ; les coûts et les recettes sont donc répartis uniformément sur dix ans. Selon cette hypothèse, l’actualisation multiplie chaque option par le même facteur. L’actualisation modifie le classement lorsque les dépenses sont concentrées en début de période, par exemple en cas d’investissement important la première année.
Puis-je réaliser cette analyse sur mes propres données ?
Oui. Le calculateur Excel gratuit DEISO LLC reproduit tous les calculs de cette étude de cas, y compris une simulation Monte Carlo en direct de 1 000 itérations, et accepte vos propres coûts, revenus et valeurs de GWP.
Où puis-je approfondir coût du cycle de vie l'analyse en détail ?
La DEISO La formation professionnelle à l'analyse des coûts du cycle de vie (LCCA) couvre l'ensemble de la méthode, conformément à ISO 15686-5, IEC 60300-3-3 et ASTM E917, avec un parcours progressif du niveau débutant à Expert+.
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