Assessing food consumption vulnerability through the criticality framework within a life cycle perspective | Evaluer la vulnérabilité de la consommation alimentaire à travers le cadre de la criticité dans une perspective de cycle de vie

إنجليزي. Food systems today have to face up to a number of challenges while ensuring food security for the populations. Global food consumption is responsible for a number of environmental impacts, for example on climate change, pollution or biodiversity. Furthermore, food consumption relies on natural resources (land, water, certain mineral resources such as phosphate) and is vulnerable to the increasing scarcity of these resources. These trends will be exacerbated by the increase in global food demand in 2050 due to population growth. Solutions have been proposed to meet these challenges, such as changes in diets or agricultural practices. To assess whether these solutions effectively reduce the environmental impact and vulnerability of food systems, quantitative assessment tools are required. Life Cycle Assessment (LCA) is a benchmark method for assessing the environmental performance of systems and has been applied at many levels in the food sector, from the food product to the agricultural territory, via diets and food consumption. However, it does not currently include metrics for characterising the vulnerability of systems. The resource criticality framework, which assesses technical and economic dependences on resources, has recently been incorporated into LCA to assess the vulnerability of systems to the inaccessibility of resources. However, these developments have not been applied to the food sector. Based on these elements, the research question of the thesis is as follows: Can the criticality framework be applied in a life cycle perspective to characterize the vulnerability of food consumption? The first step is to develop Supply Risk indexes for key natural resources of food systems, i.e. land and water. These indexes were developed by adapting the criticality framework to the specific characteristics of these resources. These indexes were then integrated into the LCA of a food product, bread, and highlighted potential trade-offs between environmental impacts and resource vulnerability. Supply Risk indexes are then developed for agricultural products, by combining the criticality framework with food security literature. The Supply Risk indexes for mineral resources and those developed in the thesis are then applied to the LCA of prospective food consumption in France in 2050, according to five contrasting scenarios. These scenarios are taken from ADEME's "Transition(s)" scenarios. Particular attention is paid to the regionalisation of the LCAs, both in terms of the life cycle inventory and the impact assessment. The results underscore that diet change can reduce both the environmental impacts and the resource vulnerability of food consumption, while agricultural practices changes can increase impacts but reduce vulnerability, or conversely reduce impacts but increase vulnerability, highlighting the trade-offs between these two dimensions. The main results of the thesis demonstrate the value of extending the concept of criticality to the food system and propose an initial approach to assessing the vulnerability of food consumption in LCA.

فرنسي. Les systèmes alimentaires doivent aujourd’hui faire face à de nombreux enjeux tout en assurant la sécurité alimentaire des populations. La consommation alimentaire mondiale est à l’origine de nombreux impacts environnementaux, sur le changement climatique, les pollutions ou encore la biodiversité. En outre, la consommation alimentaire repose sur des ressources naturelles (les terres, l’eau, certaines ressources minérales comme le phosphate) et est vulnérable à la raréfaction de ces ressources. Ces tendances vont s’exacerber avec l’augmentation de la demande alimentaire mondiale en 2050 dû à l’augmentation de la population. Des solutions sont proposées pour répondre à ces enjeux tels les changements de régimes ou de pratiques agricoles. Afin d’évaluer si ces solutions réduisent effectivement les impacts environnementaux et la vulnérabilité des systèmes alimentaires, des outils d’évaluation quantitatifs sont requis. L’Analyse de Cycle de Vie (ACV) est une méthode de référence pour évaluer la performance environnementale des systèmes et a été appliquée à de nombreuses échelles dans le secteur alimentaire, du produit au territoire agricole, en passant par les régimes et consommations alimentaires. Cependant, elle n’intègre pas aujourd’hui de métriques pour caractériser la vulnérabilité des systèmes. Le cadre de la criticité des ressources, qui évalue les dépendances techniques et économiques aux ressources, à récemment été intégré en ACV pour évaluer la vulnérabilité des systèmes à l’inaccessibilité des ressources. Ces développements n’ont cependant pas été appliqués au secteur alimentaire. A partir de ces éléments, la question de recherche de la thèse est la suivante : Le cadre de la criticité peut-il être mobilisé pour évaluer la vulnérabilité de la consommation alimentaire dans une perspective cycle de vie ? Dans un premier temps, des index de Supply Risk (risque d’approvisionnement) pour les ressources naturelles clefs des systèmes alimentaires sont développés, les terres et l’eau. Ces développements sont réalisés en adaptant le cadre de la criticité aux particularités de ces ressources. Ces index sont ensuite intégrés à l’ACV d’un produit alimentaire de base, le pain, et permettent d’observer de potentiels compromis entre impacts environnementaux et vulnérabilité aux ressources. Des index de Supply Risk sont ensuite développés pour les produits agricoles, en combinant le cadre de criticité avec la littérature sur la sécurité alimentaire. Les index de Supply Risk pour les ressources minérales et ceux proposés dans la thèse sont alors appliqués à l’ACV de la consommation alimentaire prospective en France en 2050, selon cinq scenarios contrastés. Ces scenarios proviennent des scenarios « Transition(s) » de l’ADEME. Une attention particulière est portée à la régionalisation des ACV, tant au niveau de l’inventaire du cycle de vie que de l’évaluation des impacts. Les résultats montrent que le changement de régime peut permettre à la fois de diminuer les impacts environnementaux et la vulnérabilité aux ressources de la consommation alimentaire, alors que le changement de pratiques agricoles peut augmenter les impacts mais réduire la vulnérabilité, ou au contraire diminuer les impacts mais augmenter la vulnérabilité, soulignant les compromis entre ces deux dimensions. Les résultats principaux de la thèse montrent l’intérêt d’étendre le concept de criticité au système alimentaire et proposent une première piste pour évaluer la vulnérabilité de la consommation alimentaire en ACV.