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Modélisation des impacts économiques, environnementaux et sociétaux des filières de valorisation de la biomasse des bords de route par la dynamique des systèmes en combinant des réflexions sur les services écosystémiques et sur le cycle de vie

Offre de thèse

Modélisation des impacts économiques, environnementaux et sociétaux des filières de valorisation de la biomasse des bords de route par la dynamique des systèmes en combinant des réflexions sur les services écosystémiques et sur le cycle de vie

Date limite de candidature

31-05-2024

Date de début de contrat

01-10-2024

Directeur de thèse

CAMARGO-PARDO Mauricio

Encadrement

Directeur de thèse : Monsieur Mauricio CAMARGO PARDO - Professeur Université de Lorraine - mauricio.camargo@univ-lorraine.fr Co-Directrice de thèse : Madame Brunelle MARCHE - Maitre de Conférences Université de Lorraine - brunelle.marche@univ-lorraine.fr

Type de contrat

Concours pour un contrat doctoral

école doctorale

SIMPPÉ - SCIENCES ET INGENIERIES DES MOLECULES, DES PRODUITS, DES PROCEDES ET DE L'ÉNERGIE

équipe

contexte

Le contexte actuel marqué par l'accélération du dérèglement climatique, la raréfaction des ressources et les tensions géopolitiques implique de revoir la stratégie énergétique française, en privilégiant la biomasse-énergie comme principale source d'énergies renouvelables (Robert 2021). Les dépendances vertes, plus communément appelées bords de route, sont des bandes étroites artificielles longeant les infrastructures routières et généralement dominées par une végétation spontanée ou issue de plantations (Johnson 2008). Longeant les routes françaises, elles représentent près de 5 000 km². Les dépendances vertes représentent un écosystème d'intérêt dans le territoire, d'autant plus qu'elles abritent une biodiversité variée et qu'elles rendent des services, dits écosystémiques, à la société (Phillips et al. 2020). Tout ce capital foncier, réparti sur l'ensemble du territoire, doit être entretenu pour garantir la sécurité des usagers de la route et le bon état de fonctionnement de la voirie. Cet entretien des dépendances vertes implique essentiellement de faucher la végétation herbacée et d'élaguer la végétation ligneuse des bords de route, ce qui constitue un potentiel de biomasse non négligeable partiellement valorisé. Ainsi, il semble intéressant de considérer les bords de route comme un gisement potentiel de filière durable de la bioéconomie. La bioéconomie se définit comme « l'ensemble des activités liées à la production, à l'utilisation et à la transformation de bioressources destinées à répondre de façon durable aux besoins alimentaires et à une partie des besoins matériaux et énergétiques de la société, et à lui fournir des services écosystémiques » (ADEME 2018). Il s'agit alors de prendre en compte les enjeux multifonctionnels de la production de biomasse (Tritz 2012) afin de concilier écologie et économie des activités humaines (Madelrieux et al. 2017). Par conséquent, il devient nécessaire d'évaluer et d'outiller les décideurs pour conduire des changements de pratiques susceptibles de mieux valoriser cette potentialité.

spécialité

Génie des Systèmes Industriels

laboratoire

ERPI - Equipe de Recherche sur les Processus Innovatifs

Mots clés

Bords de route , filière, Bioéconomie, Analyse d'impact, modélisation , Durabilité

Détail de l'offre

Le contexte actuel marqué par l'accélération du dérèglement climatique, la raréfaction des ressources et les tensions géopolitiques implique de revoir la stratégie énergétique française, en privilégiant la biomasse-énergie comme principale source d'énergies renouvelables (Robert 2021). Les dépendances vertes, plus communément appelées bords de route, sont des bandes étroites artificielles longeant les infrastructures routières et généralement dominées par une végétation spontanée ou issue de plantations (Johnson 2008). Longeant les routes françaises, elles représentent près de 5 000 km². Les dépendances vertes représentent un écosystème d'intérêt dans le territoire, d'autant plus qu'elles abritent une biodiversité variée et qu'elles rendent des services, dits écosystémiques, à la société (Phillips et al. 2020). Tout ce capital foncier, réparti sur l'ensemble du territoire, doit être entretenu pour garantir la sécurité des usagers de la route et le bon état de fonctionnement de la voirie. Cet entretien des dépendances vertes implique essentiellement de faucher la végétation herbacée et d'élaguer la végétation ligneuse des bords de route, ce qui constitue un potentiel de biomasse non négligeable partiellement valorisé. Ainsi, il semble intéressant de considérer les bords de route comme un gisement potentiel de filière durable de la bioéconomie. La bioéconomie se définit comme « l'ensemble des activités liées à la production, à l'utilisation et à la transformation de bioressources destinées à répondre de façon durable aux besoins alimentaires et à une partie des besoins matériaux et énergétiques de la société, et à lui fournir des services écosystémiques » (ADEME 2018). Il s'agit alors de prendre en compte les enjeux multifonctionnels de la production de biomasse (Tritz 2012) afin de concilier écologie et économie des activités humaines (Madelrieux et al. 2017). Par conséquent, il devient nécessaire d'évaluer et d'outiller les décideurs pour conduire des changements de pratiques susceptibles de mieux valoriser cette potentialité.
Objectif de la thèse :
Portée par le laboratoire ERPI de Université de Lorraine, cette thèse est proposée dans le cadre de la chaire industrielle SAGID+ (Soutien aux métiers d'Accoroutiste à travers une Gestion Intégrale et Durable des dépendances vertes). Elle est financée par le groupe ACTIBAC, le fond FEDER et la Métropole du Grand Nancy. Le projet SAGID+ contribue à l'ambition collective 'Des Hommes et Des Arbres, les racines de demain', labellisée Territoire d'Innovation.
Cette thèse fait suite aux travaux déjà réalisés au sein du laboratoire (MARCHE 2024; Marche et al. 2022; Bautista Rodriguez et al. 2020; Bautista et al. 2019; Espinoza et al. 2017)
Cette thèse cherche à évaluer la durabilité des filières émergentes de valorisation de la biomasse des bords de route en combinant des méthodes d'analyse du cycle de vie, de la dynamique des systèmes et d'évaluation des services écosystémiques. Ce cadre d'évaluation combiné conduira au développement d'un outil d'aide à la décision susceptible de guider les décideurs territoriaux dans le choix de filière de valorisation en adéquation avec les spécificités de leur territoire et leur politique territoriale. En s'appuyant sur des études de faisabilité et des échanges avec les acteurs du territoire, cette thèse vise à élaborer des modèles de filières et d'organisations innovants permettant de fournir de nouveaux services aux décideurs, d'assurer une complétude de la chaîne de valeur sur le territoire et d'intégrer les métiers liés à l'accoroutisme dans les nouvelles filières de la bioéconomie.

Keywords

Roadside, Supply Chain , Bioeconomy, Impact Analysis , Modelling , Sustainability

Subject details

The current context, marked by accelerated climate change, resource scarcity, and geopolitical tensions, necessitates a re-assessment of France's energy strategy, prioritizing biomass energy as a primary source of renewable energy (Robert 2021). Roadside are narrow artificial strips along road infrastructures, typically dominated by spontaneous or planted vegetation (Johnson 2008). Stretching nearly 5,000 km² along French roads, these spaces are ecologically significant, hosting diverse biodiversity and providing ecosystem services to society (Phillips, Bullock, et al. 2020). This extensive land capital, distributed across the country, requires maintenance to ensure road user safety and the proper functioning of roadways. Maintaining these spaces involves primarily mowing herbaceous vegetation and pruning woody vegetation along the roadsides, representing a substantial and partially utilized biomass potential. Therefore, it appears interesting to consider roadside green spaces as a potential source for a sustainable bioeconomy supply chain. Bioeconomy is defined as 'the set of activities related to the production, use, and transformation of bioresources aimed at sustainably meeting society's food needs and a portion of its material and energy needs, while providing ecosystem services' (ADEME 2018). This entails addressing the multifunctional challenges of biomass production (Tritz 2012) to reconcile the ecology and economy of human activities (Madelrieux et al. 2017). Consequently, it becomes necessary to assess and provide tools for decision-makers to implement practice changes capable of better capitalizing on this potential. Thesis Objective : Conducted under the ERPI laboratory at the University of Lorraine, this thesis is proposed within the framework of the SAGID+ industrial chair (Support for Accoroutist Professions through Integrated and Sustainable Management of Roadside). It is funded by the ACTIBAC group, FEDER fund, and the Metropole du Grand Nancy. The SAGID+ project contributes to the collective ambition 'Des Hommes et Des Arbres, les racines de demain' (Men and Trees, the Roots of Tomorrow), recognized as an Innovation Territory. Building on previous research within the laboratory (MARCHE 2024; Marche et al. 2022; Bautista Rodriguez et al. 2020; Bautista et al. 2019; Espinoza et al. 2017), this thesis aims to assess the sustainability of biomass valorization pathways from roadside by combining life cycle analysis, systems dynamics, and ecosystem services evaluation. The integrated assessment framework will lead to the development of a decision support tool to guide territorial decision-makers in choosing valorization pathways aligned with the specificities of their region and territorial policies. Through feasibility studies and consultations with local stakeholders, the thesis aims to create innovative supply chains and organizational models that provide new services to decision-makers, ensure value chain completeness in the region, and integrate Accoroutist professions into emerging bioeconomy supply chains.

Profil du candidat

Une formation en génie industrielle est attendue. Des compétences en modélisation, notamment en dynamique des systèmes sont attendues. Des notions et/ou expériences en analyse de cycle de vie et en services écosystémiques seront appréciées.
D'excellentes qualités relationnelles ainsi qu'une très bonne capacité à travailler en équipes pluridisciplinaires sont indispensables.

Pour toute thèse proposée au sein de l'Ecole Doctorale, le futur doctorant devra bien être titulaire d'un master (diplôme de master ou d'ingénieur français ou étranger, …) avec au moins une mention AB.
Dans tous les cas (diplôme de master ou d'ingénieur français ou étranger, …) le dossier doit comporter :
• le CV du candidat et lettre de motivation
• les notes obtenues au diplôme conférant le grade de master, mention 'Assez Bien' requise au minimum et copie du diplôme s'il est disponible
• 2 lettres de recommandations émanant du Responsable de la filière de formation et du tuteur de stage de fin d'études
• des éléments tangibles sur l'initiation à la recherche (mémoire de recherche, publication, ...).
Le dossier complet de candidature doit être envoyé à la direction de thèse par les adresses messageries des directeurs de thèses : mauricio.camargo@univ-lorraine.fr et brunelle.marche@univ-lorraine.fr.

Candidate profile

Applicants must have completed an engineering or scientific master's degree by October 2024 at the latest.
A background in industrial engineering is expected, with skills in modeling, particularly in systems dynamics. Knowledge and/or experience in life cycle analysis and ecosystem services will be appreciated.
Excellent interpersonal skills and the ability to work effectively in multidisciplinary teams are essential.

All applicants to the Doctoral School SIMPPÉ must have successfully completed a Master degree or its equivalent with a grade comparable to or better than the French grade AB (corresponding roughly to the upper half of a graduating class). In all cases (French or foreign Master degree, engineering degree, etc.) the counsel of the doctoral school will examine the candidate's dossier, which must include:
• CV and letter of motivation
• the grades obtained for the Master (or equivalent) degree and a copy of the diploma if it is available
• 2 letters of recommendation, preferably from the director of the Master program and the supervisor of the candidate's research project
• written material (publications, Master thesis or report, etc.) related to the candidate's research project.
The complete application file must be sent to the thesis supervisors by email : mauricio.camargo@univ-lorraine.fr et brunelle.marche@univ-lorraine.fr.

Référence biblio

ADEME. 2018. « Stratégie de l'ADEME pour une bioéconomie durable - 2017-2022 ». ADEME.
Bautista Rodriguez, Sandra, Brunelle Marche, Fatima Ezzahra Hamdani, Mauricio Camargo, Frédérique Mayer, Christophe Bachmann, et Davy Monticolo. 2020. « Towards smart and suitable management of roadsides: System Dynamics in the era of Industry 4.0 ». Sustainable Operations and Computers 1: 13‑27.
Bautista, Sandra, Andrea Espinoza, Paulo Narvaez, Mauricio Camargo, et Laure Morel. 2019. « A system dynamics approach for sustainability assessment of biodiesel production in Colombia. Baseline simulation ». Journal of Cleaner Production 213: 1‑20.
Brunelle MARCHE, Mauricio CAMARGO. 2024. « Valorisation de la biomasse des bords de route : les apports des démonstrateurs pour le déploiement d'une filière durable ». Journal. https://www.openscience.fr. OpenScience. 8 janvier 2024. https://www.openscience.fr/Valorisation-de-la-biomasse-des-bords-de-route-les-apports-des-demonstrateurs.
Espinoza, A., S. Bautista, P.C. Narvaez, M. Alfaro, et M. Camargo. 2017. « Sustainability Assessment to Support Governmental Biodiesel Policy in Colombia: A System Dynamics Model ». Journal of Cleaner Production 141: 1145‑63. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2016.09.168.
Johnson, Ann M. 2008. « Best practices handbook for roadside vegetation management ». Minnesota. Dept. of Transportation. Office of Research Services.
Madelrieux, Sophie, Nicolas Buclet, Philippe Lescoat, et Marc Moraine. 2017. « Écologie et économie des interactions entre filières agricoles et territoire: quels concepts et cadre d'analyse? » Cahiers Agricultures 26 (2): 24001.
Marche, Brunelle, Mauricio Camargo, Sandra Cecilia Bautista Rodriguez, Clémence Chaudron, Frédérique Mayer, et Christophe Bachmann. 2022. « Qualitative Sustainability Assessment of Road Verge Management in France: An Approach from Causal Diagrams to Seize the Importance of Impact Pathways ». Environmental Impact Assessment Review 97 (novembre): 106911. https://doi.org/10.1016/j.eiar.2022.106911.
Phillips, Benjamin B., James M. Bullock, Juliet L. Osborne, et Kevin J. Gaston. 2020. « Ecosystem service provision by road verges ». Journal of Applied Ecology 57 (3): 488‑501.
Robert, Nicolas. 2021. « Énergie issue de la biomasse: un véritable outil pour la transition énergétique? » Hors les murs 506 (5): 34‑37.
Tritz, Yvan. 2012. « Le Système énergétique agri-territorial: les bioénergies comme outil de développement local ». Géographie, économie, société 14 (1): 31‑52.