Et si le sable et le gravier dont on nettoie nos rues au printemps servaient d’abrasif en hiver et qu’en plus ça générait des économies? Les professeurs Jean-François Audy et Amina Lamghari, accompagné de leur équipe de recherche, ont étudié le potentiel de circularité des balayures de rues pour la fabrication d’abrasifs hivernaux. Découvrez le résumé de leurs travaux.
Résumé
Chaque printemps, des milliers de tonnes de matériaux sont collectées sur les routes du Québec lors d’opérations de balayage gérées par les autorités routières publiques. Ces balayures de rue, qui consistent principalement en sable et en gravier utilisés comme abrasifs lors de l’entretien hivernal des routes, représentent une ressource précieuse qui peut, par exemple, être réutilisée dans la production d’abrasifs hivernaux à base de résidus. L’économie circulaire appliquée à ces résidus saisonniers présente deux avantages majeurs. Premièrement, elle réduit la nécessité d’extraire des matériaux vierges non renouvelables des carrières. Ensuite, elle diminue les coûts de transport et d’élimination, ce qui réduit les émissions de gaz à effet de serre.
Pour appliquer l’économie circulaire à la chaîne d’approvisionnement linéaire actuelle, il faut concevoir une chaîne d’approvisionnement en boucle fermée, comme le montre la figure 1. S’appuyant sur un modèle d’optimisation, le projet vise à concevoir une chaine d’approvisionnement à grande échelle dans la province de Québec selon les quatre scénarios détaillés ci-dessous. Plus précisément, la zone d’étude couvre 11 régions administratives (environ 123 500 km²) dans lesquelles 80 autorités routières gèrent un réseau routier divisé en environ 4 000 zones de service qui émettent des résidus et consomment des abrasifs. La zone d’étude comprend également 1 052 carrières produisant des abrasifs vierges, 36 centres de recyclage pour le tri des résidus et le mélange d’abrasifs à base de résidus, 316 centres d’entretien hivernal pour le stockage et la distribution d’abrasifs, et 39 sites d’enfouissement.
Afin de construire un cas réaliste à grande échelle, nous avons d’abord extrait de nombreuses données spatiales et opérationnelles provenant de différentes sources et bases de données ouvertes. Ces données ont ensuite été filtrées, complétées et cartographiées afin d’identifier les différentes infrastructures. Après avoir organisé le réseau, nous avons distingué les installations partagées par les deux autorités de celles qui sont spécifiques à chacune d’elles, ainsi que leur tonnage respectif émis (résidus) et consommé (abrasifs) dans chaque zone de service. Sur cette base, nous avons développé les scénarios ci-dessous qui définissent comment les matériaux circulent dans un tel système circulaire.
Malgré ce potentiel, les pratiques circulaires et la gestion des matériaux ne seront probablement pas coordonnées à l’échelle de la province. En effet, il existe deux principaux types d’autorités routières responsables de l’entretien des routes en hiver : les centres régionaux du ministère provincial des Transports et les municipalités, regroupées dans des municipalités régionales de comté dans le cadre de ce projet. Les premières s’occupent du réseau routier supérieur (par exemple, les autoroutes interurbaines et les corridors régionaux), tandis que les secondes s’occupent du réseau routier local dans les zones urbaines et suburbaines. Les autorités routières fonctionnent souvent de manière indépendante, chacune s’appuyant sur sa propre chaîne d’approvisionnement linéaire avec des installations, des capacités et des procédures qui lui sont propres. Cette approche fragmentée peut entraîner des inefficacités et des coûts plus élevés dans leur transition vers une chaine d’approvisionnement en boucle fermée. L’amélioration de la collaboration entre ces autorités lors de la phase de conception du système circulaire pourrait considérablement améliorer les performances économiques et environnementales de la transition circulaire proposée. Afin d’évaluer cette opportunité de logistique collaborative, deux scénarios sont définis :
- S1 – Aucune collaboration : chaque autorité traite et gère ses propres résidus de balayage de manière indépendante.
- S2 – Collaboration totale : Tous les résidus de balayage sont mis en commun et les produits abrasifs à base de résidus peuvent être distribués librement entre les autorités sans restriction.
De plus, une autre décision structurelle clé dans la conception de la chaine d’approvisionnement concerne l’emplacement de l’opération de mélange, une nouvelle activité de traitement des matériaux nécessaire pour permettre la transition circulaire. Dans la gestion de la chaîne d’approvisionnement, le report désigne le fait de retarder une activité de transformation à un stade en aval afin d’améliorer la flexibilité, de réduire les transports inutiles ou d’améliorer l’efficacité à l’échelle du système. Deux scénarios différents concernant l’emplacement de l’opération de mélange sont donc envisagés, et leurs impacts sur les flux de matériaux et les coûts globaux du système circulaire sont évalués :
- S3 : Le tri et le mélange sont tous deux effectués dans un centre de recyclage. Les résidus collectés sont ainsi entièrement traités avant d’être transportés sous forme d’abrasifs à base de résidus vers un centre d’entretien hivernal.
- S4 : Le tri est effectué dans un centre de recyclage, mais le mélange est reporté à un centre d’entretien hivernal. Il s’agit d’une stratégie classique de report dans une chaîne d’approvisionnement circulaire, où la transformation à valeur ajoutée est reportée à un stade ultérieur afin de réduire potentiellement les traitements et les transports inutiles.
Les résultats soulignent l’ampleur des réductions de coûts qui peuvent être réalisées grâce à la collaboration entre les autorités (S1 vs S2) et au report de l’opération de mélange (S3 vs S4). La stratégie de report restructure considérablement les flux de matériaux en éliminant les expéditions inutiles d’abrasifs vierges entre les carrières et les centres de recyclage. À elle seule, cette stratégie génère des réductions de coûts de l’ordre de 6 % à 13 % selon l’autorité routière publique. Lorsque la collaboration entre les autorités est introduite dans le cadre de la stratégie de report, on observe une économie supplémentaire de 4 %. Ces économies résultent d’une répartition spatialement optimisée des résidus triés vers les centres d’entretien hivernaux situés plus près des centres de recyclage, tandis que les centres d’entretien hivernaux situés plus près des carrières dépendent davantage des abrasifs vierges. Dans l’ensemble, ces deux bonnes pratiques permettent de réduire les coûts cumulés jusqu’à environ 16-17 %. Ces résultats démontrent l’importance de telles décisions stratégiques dans la phase de conception d’un nouveau système circulaire.
