DÉVELOPPEMENT D'UN OUTIL D'AIDE À LA DÉCISION DANS LA GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES

Si le groupement de prestataires de services s'est donné une structure organisée, les règles relatives au pouvoir de signature peuvent varier selon que le prestataire de services est une personne morale ou une société en nom collectif ou en commandite : cependant, le Ministère traite avec un et un seul prestataire de services. Si le groupement de prestataires de services n'est pas juridiquement organisé, chacun des membres du groupement doit autoriser la signature du contrat par l'un ou l'autre des membres du groupement. Les prestataires de services faisant partie d'un tel regroupement, non juridiquement organisé, sont conjointement et solidairement responsables de l'exécution du contrat et des obligations qu'il contient. L'offre de service devra présenter l'expérience et l'expertise de tous les intervenants. 1 DESCRIPTION DES BESOINS Titre du projet DÉVELOPPEMENT D'UN OUTIL D'AIDE À LA DÉCISION DANS LA GESTION DES MATIÈRES RÉSIDUELLES 1.1 CONTEXTE DE RÉALISATION DU MANDAT Le ministère du Développement économique, de l'Innovation et de l'Exportation (MDEIE) a pour mission de soutenir le développement économique du Québec, notamment en appuyant les investissements reliés à l'acquisition de nouvelles technologies. Dans un tel contexte, le MDEIE désire promouvoir le développement de l'industrie de l'environnement en facilitant l'analyse des diverses filières de traitement des matières résiduelles. Plusieurs filières de traitement des matières résiduelles récentes sont encore mal connues au Québec et nécessitent une quantification de leurs paramètres d'utilisation afin de devenir plus accessibles; on peut citer en exemple la gazéification, la méthanisation et l'estérification (biodiesel). Les conditions minimales afin d'atteindre le seuil de rentabilité, de même qu'une analyse comparative des avantages environnementaux et agronomiques de chacune de ces filières, sont souvent difficiles à déterminer. Malgré le fait que ces technologies sont en usage ailleurs dans le monde, il existe un besoin au Québec de faire la démonstration du bien-fondé de l'implantation de ces filières de traitement. Afin d'appuyer le développement de ces filières non conventionnelles de traitement des matières résiduelles, le MDEIE croit qu'un outil d'aide à la décision disponible gratuitement sur Internet est une bonne façon de promouvoir l'implantation de ces nouvelles technologies. De tels outils d'aide à la décision existent déjà; malgré le fait qu'ils ne répondent pas à l'ensemble des besoins précis exprimés par le MDEIE, ils peuvent néanmoins servir de référence : · RETScreen International : développé par Ressources naturelles Canada, cet outil est très complet notamment pour l'analyse des projets d'efficacité énergétique ou d'énergie éolienne, mais n'est pas suffisamment développé pour la gestion des matières résiduelles. Il s'adresse surtout aux utilisateurs récurrents (experts). Son module d'analyse financière ainsi que la fonction d'aide à l'utilisateur (le point d'interrogation jaune) sont ses principales forces. Disponible en ligne au www.retscreen.net . · MATTEUS : développé par Hydro-Québec, cet outil vise principalement la gestion des matières résiduelles. Cependant, il ne possède pas d'interface pour permettre une utilisation conviviale. Des ajouts ainsi que des modifications seraient nécessaires pour combler tous les besoins du MDEIE. Sa principale force est le suivi du bilan de masse. Disponible sur demande au MDEIE , il serait envisageable de s'en servir comme base de travail (la disponibilité et la possibilité de s'en servir comme base de travail sont conditionnelles à une entente entre Hydro-Québec et le MDEIE). · AgSTAR : développé aux États-Unis par la Environmental Protection Agency (EPA), cet outil se restreint à l'analyse de projets de digestion anaérobique pour les propriétaires de fermes. Malgré plusieurs lacunes, cet outil possède quelques bons concepts, notamment au niveau de l'interface et du rapport final que l'utilisateur peut imprimer. Disponible en ligne au www.epa.gov/agstar/index.html . 1.1.1 Cadre organisationnel du donneur d’ouvrage La Direction de l'environnement et des servies aux entreprises (DESE), sous la responsabilité de la Direction générale de l'industrie et du commerce (DGIC), est responsable de la réalisation du présent mandat. 1.1.2 Structure administrative de l’unité responsable du mandat M. Maxime Alexandre et M. Alain Lavoie, conseillers en développement industriel à la DESE, sont les responsables de la réalisation du mandat. 1.1.3 Identification du domaine visé par le mandat Outil d'aide à la décision quantitatif, disponible en ligne, portant sur la gestion des matières résiduelles 1.1.4 Problématique Les différents gestionnaires de matières résiduelles (municipalités, MRC, gouvernement, abattoirs, papetières, fermes, fromageries, etc.) éprouvent de la difficulté à chiffrer les avantages de changer leur mode de traitement des matières résiduelles actuel pour un autre potentiellement plus performant. À ce jour, il n'existe aucun outil d'aide à la décision provenant de source objective permettant de calculer efficacement toutes les implications économiques et environnementales d'un tel changement. 1.1.5 Objectifs et orientations de mise en œuvre L'outil d'aide à la décision doit être développé sous forme de logiciel. N'importe quel support informatique peut être employé; peu importe l'avenue choisie, il faut retenir que la facilité avec laquelle il sera possible de faire des ajouts ou des modifications à l'outil ultérieurement, par le prestataire de services ou le MDEIE, sera considérée lors de l'évaluation des offres. De plus, l'utilisation doit être conviviale et la plus simple possible. Les utilisateurs potentiels de l'outil vont du néophyte (qui utilisera le logiciel une seule fois) à l'expert (qui pourrait utiliser le logiciel quotidiennement dans le cadre de son travail, notamment dans le cas d'un consultant ou d'une firme d'ingénierie). À cet effet, il est souhaité que le logiciel soit suffisamment simple d'utilisation pour qu'une personne possédant seulement des connaissances de base soit en environnement, en économie ou en informatique puisse s'en servir. Il apparaît donc important que des données de références, représentant une valeur moyenne pour un paramètre donné, soient incluses par défaut pour ce type d'utilisateur. D'autre part, un utilisateur expert pourrait avoir besoin de changer ces données de référence afin d'évaluer un projet avec plus de précision et il sera important que le logiciel offre cette souplesse. À l'aide de cet outil d'aide à la décision, les utilisateurs devront être en mesure de : · Évaluer les impacts économiques et environnementaux de l'implantation d'une nouvelle filière de traitement des matières résiduelles, incluant les émissions de gaz à effet de serre, le suivi des éléments fertilisants (NPK) et la disposition des extrants finaux (eaux usées, digestat, etc.). · Comparer entre elles diverses filières de traitement (ex. : gazéification vs incinération) ou encore une combinaison de plusieurs filières de traitement (ex. : méthanisation + incinération vs gazéification + enfouissement) afin de déterminer la filière ou la combinaison de filières la plus avantageuse sur les plans économique et environnemental pour un contexte donné. · Comparer entre elles diverses technologies de traitement (ex. : gazéification assistée par plasma vs gazéification sans plasma) ou encore une combinaison de plusieurs technologies et filières de traitement (ex. : gazéification sans plasma + méthanisation psychrophile vs gazéification assistée par plasma + enfouissement avec captage des gaz) afin de déterminer la filière/technologie ou la combinaison de filières/technologies la plus avantageuse sur les plans économique et environnemental pour un contexte donné. · Connaître le degré de précision des résultats obtenus. · Juger s'il est justifié de commander une étude de faisabilité pour mettre de l'avant le projet. Les filières de traitement des matières résiduelles devant être analysées par l'outil sont :

1. 1.
   La gazéification (à basse et à haute température, assistée par plasma, etc.).
2. 2.
   La digestion anaérobie (mésophile, psychrophile, etc.).
3. 3.
   L'estérification (dans le cas des graisses, pour la fabrication de biodiesel).
4. 4.
   L'incinération (de l'ensemble des matières résiduelles ou seulement d'une fraction, telles la biomasse résiduelle granulée ou les matières résiduelles non putrescibles).
5. 5.
   Le compostage (en andain, aire ouverte ou fermée, silo-couloir, etc.).
6. 6.
   L'enfouissement [1] (avec ou sans captage des gaz).

Il faudra s'assurer que lors de l'analyse d'une filière de traitement (ex. : digestion anaérobie) par l'outil d'aide à la décision, les différentes technologies de cette filière (ex. : digestion anaérobie mésophile, digestion anaérobie psychrophile, digestion anaérobie thermophile, etc.) puissent être comparées entre elles et avec les diverses technologies des autres filières également. 1.1.6 Structure de réalisation Le prestataire de services est responsable de mener à bien toutes les étapes du mandat. Le MDEIE agira seulement en tant que superviseur afin de s'assurer que le cheminement est conforme à ses attentes et restera disponible pour toutes questions relatives à l'exécution du mandat. La collaboration de divers intervenants (fournisseurs de technologies de traitement des matières résiduelles, gestionnaires de matières résiduelles ayant déjà adopté une telle technologie, etc.) reste sous la responsabilité du prestataire de services. Le MDEIE pourrait s'impliquer afin d'aider à obtenir des ententes de collaboration si ce dernier le juge nécessaire. Lorsque l'outil d'aide à la décision sera complété, il sera hébergé sur un serveur du MDEIE. Ce dernier prendra en charge la gestion des demandes provenant des utilisateurs. 1.2 DESCRIPTION DÉTAILLÉE DES TRAVAUX À RÉALISER 1.2.1 Biens livrables à produire ou type de services à fournir A) Description des équations utilisées Afin de calculer les impacts économiques et environnementaux de l'adoption d'une nouvelle filière/technologie de traitement des matières résiduelles, divers paramètres devront être mis en relation à travers plusieurs équations. Le MDEIE désire obtenir ces équations sur papier avant de les intégrer dans un logiciel afin d'en faciliter la validation. Les paramètres qui devront être considérés sont notamment : · Volume et masse des matières résiduelles à traiter ainsi que la fréquence (récurrence), le débit et la composition de celles-ci (siccité, % matière organique, pH, azote, carbone, phosphore, hydrogène, oxygène, souffre, etc.). · Ces paramètres devront également pouvoir être calculés par le logiciel à l'aide d'informations indirectes fournies par l'utilisateur. Par exemple, le logiciel pourra donner une valeur moyenne de masse, de composition, de fréquence et de débit des matières résiduelles générées si l'utilisateur indique seulement qu'il possède 2 000 porcs ou qu'il fait la gestion des matières résiduelles de 10 000 citoyens; ce calcul fera alors appel aux données de référence mentionnées au point 2.2.1 B). · Effets croisés possibles résultant de la combinaison de plusieurs intrants; par exemple, potentiel méthanogène (intrant A) + potentiel méthanogène (intrant B)? potentiel méthanogène (intrant A + intrant B). · Conditions d'opérations de la filière de traitement des matières résiduelles qu'il est projeté d'utiliser : température, pression, mode de collecte et transport nécessaire des matières résiduelles jusqu'au point de traitement, prétraitement des matières résiduelles (ex. : granulation de biomasse pour incinération), stockage des matières résiduelles ou des extrants. · Équipements requis : considérer la taille des installations de traitement requise en fonction du type, du débit et de la quantité d'intrants, de même que les équipements secondaires requis (torchère, stockage, purification, groupe électrogène, etc.). · Conditions climatiques et géographiques : température, précipitation et distance des plus proches voisins au site de traitement des matières résiduelles. · Gestion des extrants à la suite du traitement des matières résiduelles : disposition (ex. : eaux usées), purification (ex. : biogaz de digestion anaérobie), valorisation (ex. : digestat digestion anaérobie). · Conditions initiales dans le scénario de référence; quel est le coût de traitement actuel des matières résiduelles, quantité et type d'énergie consommée, estimation des émissions atmosphériques. · Critères économiques reliés au projet : investissement, opération, entretien, réparation, durée de vie, subvention, intérêts payés sur emprunt, taxes, impôts, gains indirects, coût de traitement en $/tonne de matières résiduelles, période de retour sur investissement (PRI), taux de rentabilité interne (TRI), valeur actualisée nette (VAN), délai de récupération, flux monétaires, crédits carbone. · Analyse de sensibilité et de risque : permettre d'évaluer l'impact de divers degrés de fluctuation d'un paramètre unique et de plusieurs paramètres simultanément sur la rentabilité du projet. Cette analyse pourrait prendre une forme similaire à celle que l'on retrouve dans RETScreen. Également, une simulation avec une méthode de Monte-Carlo doit être envisagée afin de permettre un pronostic sur la réussite du projet. · Critères environnementaux, énergétiques et agronomiques : diminution des émissions de gaz à effet de serre (GES) reliées à l'implantation du projet, suivi des émissions de polluants atmosphériques, suivi des éléments fertilisants (NPK), traitement des extrants, potentiel calorifique et bilan énergétique du traitement. B) Implantation des équations et des données de références dans un logiciel Il faudra par la suite que les équations élaborées au point A) soient mises en relation à travers un logiciel. Le choix du logiciel ou du langage de programmation devra être fait en considérant que certaines modifications pourraient survenir dans le futur, par exemple si une nouvelle filière/technologie de traitement des matières résiduelles devait être évaluée. L'interface devra être conviviale et rendre l'utilisation du logiciel la plus simple possible. Le prestataire de services devra soumettre pour approbation par le MDEIE une ébauche de concept architecturale démontrant l'aspect et la séquençage du logiciel. Comme mentionné dans la section 2.1.5, le logiciel devra être assez souple pour servir les fins de tous les types d'utilisateurs, autant néophytes qu'experts. Il faut donc que soient incluses par défaut des données de références représentant des valeurs moyennes pour un paramètre donné et que ces valeurs puissent être modifiables. À titre d'exemple, si le paramètre considéré est le pH du lisier de porcelet, une valeur de 6.8 pourrait être attribuée par défaut afin que l'usager néophyte puisse procéder à un calcul sans se procurer la valeur exacte du pH de ses porcelets. Un utilisateur plus expérimenté pourrait cependant avoir le loisir de changer la valeur du pH pour 7.0 s'il juge que cette valeur reflète mieux la réalité du cas étudié. Le MDEIE désire obtenir sur papier une liste de toutes les données de références utilisées avant de les implanter dans le logiciel afin d'en faciliter la validation. Les sources de ces données de référence devront être crédibles et intégrées au guide de l'utilisateur et/ou au logiciel afin de permettre à l'utilisateur de juger si une donnée de référence est pertinente pour son cas précis. Le logiciel devra également comporter une fonction d'aide qui permettra à l'utilisateur de bien comprendre les étapes ainsi que la signification des paramètres à remplir. Cette fonction d'aide devra être similaire ou de qualité supérieure à celle que l'on retrouve dans RETScreen (la fonction d'aide dans RETScreen est accessible à l'aide du point d'interrogation jaune). C) Mise à l'essai du logiciel avec des cas réels et corrections nécessaires (validation) Une série de jeux d'essais (plan de test) devra être remise au MDEIE et exécutée afin de déceler les bogues potentiels dans le logiciel (ex.: tester le fonctionnement avec une valeur négative ou nulle pour les divers paramètres, rechercher la présence de références circulaires, etc.). De plus, une série de projets en cours ou ayant déjà été implantés seront analysés à l'aide de l'outil d'aide à la décision afin de déceler les manques éventuels et apporter des corrections le cas échéant. Ces projets seront désignés par le MDEIE. D) Guide de l'utilisateur Un guide de l'utilisateur (disponible pour téléchargement sur Internet en format PDF) présentant tous les aspects de l'outil d'aide à la décision devra être disponible pour orienter les utilisateurs. Les différentes étapes pour utiliser l'outil d'aide à la décision y seront présentées. E) Suivi de l'outil d'aide à la décision Il est à prévoir au mandat que quelques ajustements au logiciel ou au guide de l'utilisateur devront être faits au fur à mesure que des projets réels seront évalués. Le prestataire de services doit demeurer disponible pour répondre aux demandes du MDEIE une fois l'outil d'aide à la décision en ligne. Les modalités exactes entourant ces ajustements, tels que les sommes d'argent devant être versées au prestataire de services, devront être déterminées conjointement entre ce dernier et le MDEIE lorsque les besoins seront connus. Les fonds proviendront du budget provisionnel additionnel prévu à l'article 2.2.3. POINTS IMPORTANTS À CONSIDÉRER · L'outil d'aide à la décision doit comporter une base de données de projets incluant des études de cas qui permettront à l'utilisateur de se faire une idée du potentiel et du fonctionnement de l'outil d'aide à la décision. · L'aspect graphique de l'outil ne doit pas être sous-estimé puisque la facilité d'utilisation en découlera. Le cheminement que doit emprunter l'utilisateur pour entrer les données et obtenir les résultats doit être clair et sans ambiguïté. Une présentation graphique des résultats principaux est nécessaire (flux monétaires cumulatifs, émissions de GES, etc.). · Lorsqu'un paramètre non quantifiable doit être considéré (ex. : « présence d'odeur nauséabonde ») ou qu'une instruction pour l'utilisateur est de mise (ex. : « Vous devez vous procurer un certificat d'autorisation du ministère du Développement durable, de l'Environnement et de Parcs pour cette installation afin d'être conforme aux normes et réglementations en vigueur »), une bulle (pop-up) contenant les informations pertinentes doit apparaître à l'écran. Ces bulles seront très utiles afin de fournir une vue d'ensemble complète à l'utilisateur des implications de chacune des filières de traitement de matières résiduelles, notamment à l'égard de la réglementation en vigueur. · Les paramètres quantifiables (ex. : inflation, coût du diesel, taxes pour l'enfouissement d'une tonne de matières résiduelles, etc.) doivent pouvoir être modulés dans le temps. À titre d'exemple, considérons les paramètres suivants pour l'implantation d'une unité de gazéification prévue en 2010 : durée de vie du projet évaluée à 20 ans inflation prévue de 2% de 2010 à 2018, puis de 3% de 2019 à 2030 taxe pour l'enfouissement de 10$/tonne de 2010 à 2014, puis augmentation à 25$/tonne de 2015 à 2030 Il est important que l'outil d'aide à la décision puisse refléter le changement de ces valeurs dans le temps (une base incrémentale annuelle est suffisante) afin d'obtenir des résultats reflétant l'ensemble de la durée de vie du projet. · L'outil d'aide à la décision sera disponible en ligne gratuitement. Il doit être facile à télécharger et nécessiter une configuration d'ordinateur disponible couramment. · Si un bogue dans l'outil d'aide à la décision (dans sa version finale approuvée par le MDEIE) ayant échappé à l'attention du prestataire de services et du MDEIE devait être découvert après la mise en ligne de l'outil d'aide à la décision, le prestataire de services s'engage, pour une période de six (6) mois, à effectuer les modifications nécessaires pour corriger la situation. 1.2.2 Étapes du projet et échéancier des travaux (Peut être sujet à changements de la part du MDEIE) Étapes à réaliser Date Rencontre avec le prestataire de services choisi pour préciser le mandat et convenir du plan de travail. 29 janvier 2009 Dépôt pour validation des équations qui serviront aux calculs dans le logiciel. 23 mars 2009 Dépôt pour validation des données de référence. 6 avril 2009 Rencontre au MDEIE. 13 avril 2009 Dépôt de la conceptualisation architecturale du logiciel et d'une ébauche du logiciel (sans interface). 25 mai 2009 Jeux d'essais et mise à l'essai avec des cas réels. 8 juin 2009 Rencontre MDEIE. 15 juin 2009 Dépôt d'une ébauche du logiciel (avec interface). 13 juillet 2009 Dépôt d'une ébauche du guide de l'utilisateur. 20 juillet 2009 Rencontre au MDEIE. 27 juillet 2009 Dépôt de la version finale du logiciel testée intégralement. 17 août 2009 Dépôt de la version finale du guide de l'utilisateur. 24 août 2009 Rencontre au MDEIE pour formation sur l'outil d'aide à la décision. 31 août 2009 Lancement en ligne de l'outil d'aide à la décision par le MDEIE. 7 septembre 2009 [1] Dans le présent texte, l'enfouissement est considéré comme une filière de traitement des matières résiduelles.