Évaluer l'empreinte d'un système ferroviaire par la seule phase d'exploitation donne une image incomplète. Une Analyse de Cycle de Vie (ACV) multicritère (ISO 14040/44) intègre aussi l'infrastructure, la fabrication des matériels et le taux de remplissage, puis identifie où les impacts se concentrent et sur quoi agir. Voici comment situer l'enjeu, les impacts marquants au-delà du CO₂, les hotspots et les leviers, et l'intérêt de mesurer.
Un mode peu intensif en énergie rapporté au trafic
Les ordres de grandeur situent l'enjeu. Selon l'Agence internationale de l'énergie (The Future of Rail, 2019), le rail assure de l'ordre de 8 % des déplacements motorisés de voyageurs dans le monde (et environ 7 % du fret) pour seulement 2 % de l'énergie consommée par le secteur des transports. Cette efficacité en exploitation a une conséquence directe pour l'analyse : la mesure d'un service ferroviaire suppose d'élargir le périmètre au-delà de la seule traction, vers l'infrastructure, la fabrication des matériels et les hypothèses de trafic.
Pour un industriel du secteur (matériel roulant, équipements de voie, travaux d'infrastructure), cet enjeu se traduit concrètement : critères environnementaux dans les marchés, notamment publics, attentes des donneurs d'ordre sur leur Scope 3, et déclarations environnementales de produit de plus en plus demandées. Autant de raisons de disposer d'une empreinte chiffrée et défendable, propre à un produit ou à un ouvrage, plutôt que d'un ordre de grandeur générique.
Des impacts marquants au-delà du CO₂
Sur un système ferroviaire, une part importante de l'empreinte ne provient pas de la traction. La littérature d'ACV situe deux postes majeurs au-delà du CO₂ d'exploitation : les matériaux d'infrastructure (béton et acier des voies, ponts, viaducs et tunnels) et l'occupation des sols par les emprises. Ces postes portent des impacts (épuisement de ressources, énergie grise, effets sur les milieux) qu'un simple bilan de la phase d'usage ne fait pas apparaître.
Un point mérite l'attention : l'impact rapporté au voyageur dépend fortement du taux de remplissage et du trafic. À faible remplissage, un matériel léger peut afficher une empreinte par voyageur.kilomètre supérieure à celle d'une voiture bien occupée (Chester et Horvath, Environmental Research Letters, 2009). Autrement dit, la performance d'un service ne se déduit pas du mode seul : elle se mesure, occupation et infrastructure comprises.
Hotspots et leviers d'éco-conception
Le premier déterminant du résultat est le taux d'utilisation. Selon la nature de la ligne, un second hotspot pèse lourd : la construction de l'infrastructure. Dans les ACV d'infrastructure à grande vitesse, rails, plateforme et ouvrages d'art constituent les principaux postes (de Bortoli et al., International Journal of Life Cycle Assessment, 2020) ; pour les tunnels et ouvrages d'art en particulier, le béton et l'acier dominent l'empreinte matériaux de leur construction (de Bortoli et al., 2020). De ces hotspots découlent quatre leviers, tous mesurables.
Le remplissage et le report modal
C'est le levier dominant, parce que l'infrastructure est amortie par le trafic qu'elle porte. Le nombre de voyageurs transportés, et la part détournée de la route et de l'avion, conditionnent le bilan net d'une ligne (Westin et Kågeson, Transportation Research Part D, 2012). Concrètement, l'empreinte d'un trajet à grande vitesse est de quelques grammes de CO₂ par voyageur.kilomètre (de l'ordre de 3,5 g pour un train à grande vitesse, selon l'ADEME, Base Empreinte) contre plus de cent grammes pour une voiture individuelle. Ce contraste tient d'abord au remplissage et à l'électricité utilisée, non au seul mode.
Les matériaux d'infrastructure bas-carbone
Puisque le béton et l'acier dominent l'empreinte de construction des ouvrages, les leviers matériaux comptent : ciments bas-carbone, taux d'acier recyclé, optimisation des quantités et réemploi. Sur les tunnels et ouvrages d'art, où ces deux matériaux concentrent l'essentiel de l'empreinte matériaux, l'effet d'un choix de matériaux se mesure directement, et se documente.
L'électricité de traction décarbonée
La traction électrique reportant l'essentiel de l'impact d'usage sur le mix électrique, la nature de l'électricité qui alimente la ligne pèse directement sur le résultat (Agence internationale de l'énergie). Un approvisionnement décarboné améliore l'empreinte d'exploitation, et se mesure sans ambiguïté ; à l'inverse, une électricité très carbonée dégrade le bilan d'usage.
La durée de vie des matériels et des ouvrages
Enfin, l'infrastructure et les matériels s'amortissent sur des décennies. Allonger la durée de vie utile, par la maintenance, la rénovation plutôt que le remplacement, et la conception pour la durabilité, répartit les impacts de fabrication sur davantage de voyageurs.kilomètres. C'est un levier de conception, inscrit dans le produit, et non une intention.
Un point de méthode : l'unité fonctionnelle et le taux de remplissage
En ACV d'un service de transport, le résultat s'exprime le plus souvent par voyageur.kilomètre. Or ce ratio dépend entièrement d'une hypothèse de remplissage et d'une durée d'amortissement de l'infrastructure sur un trafic supposé. Deux études peuvent afficher des chiffres très différents pour un même matériel selon ces choix. Les normes ISO 14040/44 imposent d'expliciter l'unité fonctionnelle et ces hypothèses : c'est ce qui rend un chiffre comparable et opposable.
L'intérêt de mesurer
Une ACV multicritère (ISO 14040/44), à partir des données réelles d'un produit ou d'un ouvrage (matériel roulant, composant, section d'infrastructure), chiffre simultanément le carbone d'exploitation, les matériaux d'infrastructure, l'énergie grise et les ressources, en fonction d'un trafic et d'un remplissage explicites. Elle rend les leviers pilotables (on sait quoi améliorer, et de combien) et les résultats opposables : ils répondent aux critères environnementaux des marchés et alimentent le Scope 3 des donneurs d'ordre avec des chiffres spécifiques, plutôt qu'un facteur par défaut souvent pénalisant. Mesurer, ici, ne relève pas de la contrainte : c'est ce qui transforme une performance en argument défendable.
Sources & références
- Agence internationale de l'énergie (IEA), The Future of Rail (2019) : le rail assure ≈ 8 % des déplacements motorisés de voyageurs (et ≈ 7 % du fret) pour ≈ 2 % de l'énergie du secteur des transports ; rôle du mix électrique dans l'impact d'usage. iea.org
- Chester M. & Horvath A., Environmental assessment of passenger transportation should include infrastructure and supply chains, Environmental Research Letters, 4(2), 024008 (2009) : l'infrastructure et les chaînes d'approvisionnement ajoutent de l'ordre de 150 % aux émissions d'exploitation ; à faible remplissage, un mode ferroviaire léger peut dépasser une voiture bien occupée. iopscience.iop.org
- ADEME, Base Empreinte : empreinte d'un train à grande vitesse ≈ 3,5 g CO₂e/voyageur.kilomètre ; voiture thermique ≈ 112 g CO₂e/voyageur.kilomètre (longue distance, 2,2 occupants). base-empreinte.ademe.fr
- de Bortoli A., Bouhaya L. & Feraille A., A life cycle model for high-speed rail infrastructure, International Journal of Life Cycle Assessment, 25(4), 814-830 (2020) : ACV d'infrastructure à grande vitesse, rails, plateforme et ouvrages d'art comme principaux postes. link.springer.com
- Études d'ACV d'infrastructure ferroviaire (International Journal of Life Cycle Assessment) : sur les tunnels et ouvrages d'art, béton et acier dominent l'empreinte matériaux de la construction.
- Westin J. & Kågeson P., Can high speed rail offset its embedded emissions?, Transportation Research Part D, 17(1), 1-7 (2012) : le volume de trafic détourné des autres modes conditionne la compensation des émissions de construction et de fabrication.
- ISO 14040 et 14044 : principes, cadre, unité fonctionnelle et règles d'analyse en Analyse de Cycle de Vie.
Les ordres de grandeur cités illustrent des tendances documentées à l'échelle du secteur ; appliqués à un produit ou à un ouvrage précis, ils doivent être recalculés à partir de données spécifiques et d'hypothèses de trafic explicites. Cet article a une vocation informative et ne constitue pas un avis normatif.