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La Ville de Roulers a prouvé que le béton est une alternative entièrement durable à la construction en bois. La structure en bois du futur hôtel de ville a été transformée en une structure en béton préfabriqué, sans perdre l'ambition de devenir l'hôtel de ville le plus durable de Flandre avec le label de durabilité BREEAM "Excellent". Il est donc logique que le béton ait obtenu de bons résultats dans une étude récente de la KU Leuven.

En 2018, l'interface TOTEM, qui permet aux concepteurs et aux maîtres d'ouvrage d'estimer l'impact environnemental des bâtiments, a été lancée.  La KU Leuven a réalisé la même année une étude ACV (Analyse du cycle de vie) comparative d'une maison mitoyenne et d'un immeuble d'habitation de 8 étages. En 2020, l'étude sur l'immeuble d'habitation a été mise à jour [1]. Trois types de construction ont été comparés ici à l'aide de TOTEM : le béton, l'acier et le bois (CLT, "Cross Laminated Timber"), tous ayant les mêmes exigences fonctionnelles. Les planchers porteurs de la variante en béton sont constitués de dalles alvéolées précontraintes, les murs porteurs intérieurs et extérieurs sont des murs de maçonnerie en blocs de béton creux, les murs intérieurs non porteurs et les façades sont constitués de briques de maçonnerie en terre cuite. L'étude montre que l'impact environnemental du bois n'est inférieur que de +/- 5% à celui du béton. Pour le béton et le bois, les matériaux représentent +/- 70 % de l'impact total, tandis que +/- 30 % proviennent de la consommation d'énergie pendant la phase d'utilisation. La catégorie "Réchauffement climatique" représente +/- 50 % de l'impact total pour la variante en béton, et +/- 44 % pour la variante en bois. Ces résultats doivent être nuancés.

Premièrement, il y a la marge d'inexactitude des impacts environnementaux calculés. La version appliquée de TOTEM utilise principalement des données environnementales génériques provenant de la base de données Ecoinvent. Ceux-ci sont basés sur des hypothèses générales et des valeurs moyennes, de sorte que le résultat présente une certaine variabilité. Une différence de 5 % ne devrait certainement pas être considérée comme significative à cet égard. De plus, la base de données Ecoinvent contient des données sur des matériaux n'ont qui n'ont pas fait l'objet d'un examen approfondi depuis le début des années 2000 et le carbone biogénique des produits du bois est distribué sur la base d'une allocation économique. Un prix plus élevé pour le produit principal par rapport aux sous-produits se traduit alors par un impact environnemental moindre pour les produits fabriqués avec ces sous-produits. De plus, les données économiques, sur lesquelles les allocations sont basées, semblent être obsolètes, ce qui peut également entraîner des impacts environnementaux erronés. Enfin, elle ne tient pas compte de l'absorption et des émissions du bois non commercialisable laissé dans la forêt et de la variation du carbone stocké dans le sol. [2]

Deuxièmement, la durée de vie supposée des bâtiments dans TOTEM est fixée à 60 ans. Idem pour les éléments structurels et les murs et planchers porteurs en béton, bois et acier. L'impact environnemental des bâtiments peut être réduit en prolongeant la durée de vie du bâtiment [1]. La longue durée de vie du béton préfabriqué est un avantage majeur par rapport au bois. Si l'on tient compte de la durée de vie réelle des matériaux utilisés, la différence entre l'impact environnemental des variantes en béton et en bois se réduit. Pour garantir une longue durée de vie, outre une qualité et une durabilité élevée, une grande adaptabilité du bâtiment est également importante. Les dalles alvéolées précontraintes sont ici indispensables, car elles permettent de créer de grands espaces ouverts qui peuvent être divisés librement et de manière adaptable. L'analyse de Christopher Kämereit [3] prouve l'effet positif des concepts modulaires adaptables sur les impacts environnementaux. La construction d'un bâtiment adaptable en béton préfabriqué entraîne plus d'émissions de gaz à effet de serre, principalement en raison des besoins en matériaux plus importants liés à l'augmentation de la capacité de charge des éléments porteurs. Pour la construction étudiée, les émissions de gaz à effet de serre sont environ 16 à 27% plus élevées (selon le degré d'adaptabilité) qu'une construction conventionnelle en béton coulé sur place. Mais ces charges écologiques supplémentaires sont déjà amorties avec une prolongation de la durée de vie de 8 à 14 ans. Pour une durée de vie prévue de 100 ans, les émissions de gaz à effet de serre sont réduites de 42 à 36 % par rapport à une construction conventionnelle en béton coulé sur place avec une durée de vie de 50 ans. Même les structures en béton préfabriqué avec une durée de vie de plus de 100 ans sont possibles. [3]

Troisièmement, les résultats ne doivent pas être généralisés. En effet, outre les matières premières utilisées et le site de construction, la structure et la morphologie d'un bâtiment ont une influence majeure sur le résultat des calculs d'ACV.  Par exemple, les auteurs de l'étude TOTEM [1] indiquent que l'impact de la variante de construction en bois est plus important si la structure porteuse de l'immeuble d'habitation est constituée de poutres et de colonnes. Une étude norvégienne [4], dans laquelle est comparée la phase de construction d'une structure en béton préfabriqué d'un immeuble de bureaux de 4, 8 et 16 étages avec celle d'une structure en bois ayant les mêmes exigences fonctionnelles, montre qu'à partir de 8 étages, la structure en béton préfabriqué avec une composition de béton optimisée (en termes de liants et de granulats) a des émissions de gaz à effet de serre plus faibles que la structure en bois.

Quatrièmement, le module D (réutilisation et recyclage après la vie du bâtiment) des analyses du cycle de vie est ignoré dans TOTEM. Cependant, l'impact environnemental d'un bâtiment peut être réduit en assurant que les matériaux/produits utilisés peuvent être retirés du bâtiment à la fin de leur vie pour être réutilisés ou recyclés [1]. Les experts s'attendent à une augmentation de l'activité de construction mondiale jusqu'à 70 % et à une forte hausse des prix des matières premières nécessaires. Outre l'aspect écologique, il est donc également intéressant, d'un point de vue économique, de développer des concepts de construction où les matériaux/produits peuvent être réutilisés dans de nouveaux bâtiments après démolition. Il est techniquement possible de démonter un plancher porteur composé de dalles alvéolées préfabriquées en béton armé ou précontraint en éléments individuels réutilisables. La Circle House au Danemark, le projet ReDeMaM à l'Université technique de Dresde et la tour résidentielle "Moringa" à Hambourg sont quelques exemples. [5] Un peu plus près, aux Pays-Bas, le tribunal temporaire d'Amsterdam a été construit en 2015. Depuis, il a également été démonté et transformé en éléments de construction, qui trouveront une nouvelle utilité à Enschede.  Un autre projet néerlandais est Agro NRG à Ootmarsum, qui prévoit également la possibilité de démonter les dalles alvéolées. À Oslo, en Norvège, les dalles alvéolées ont même été retirés d'un ancien bâtiment gouvernemental et réutilisés dans deux projets de construction. Il ne faudra pas attendre longtemps avant que des projets similaires soient réalisés en Belgique. Si la réutilisation n'est pas possible, nous en arrivons à la dernière option dans un secteur de construction circulaire, à savoir le recyclage. Le béton peut être recyclé à 100%, encore et encore. La plus grande partie est utilisée dans les fondations des routes, une petite partie comme agrégat dans le béton. Pour beaucoup, l'application dans les fondations est injustement considérée comme de qualité inférieure. Cependant, l'application de granulat de béton concassé en tant que granulat pour le nouveau béton n'est pas meilleure que leur application en tant que matériau de fondation. En effet, dans les deux cas, des matières premières primaires similaires sont substituées. [6] Récemment, pour le projet ZIN à Bruxelles (le projet de réaménagement des deux tours du WTC), 30 000 tonnes de débris des bâtiments existants ont été triés et broyés en 3 500 tonnes de granulats de béton concassé (type A+) utilisés pour produire 30 000 tonnes de nouveau béton préfabriqué [7]. De cette manière, il est possible de réaliser des teneurs élevées en granulats de béton de concassé dans le secteur du béton préfabriqué.

Cinquièmement, TOTEM ne tient pas compte de l'inertie thermique du bâtiment. Pourtant, il s'agit d'une caractéristique importante qui affecte la performance énergétique d'un bâtiment. Selon les auteurs de l'étude de la KU Leuven [1], les futures mises à jour de TOTEM permettront de quantifier plus précisément la consommation d'énergie opérationnelle pour le chauffage et le refroidissement, afin que l'utilité de l'inertie thermique soit correctement prise en compte. Cela joue en faveur du béton, permettant de réduire encore plus l'impact environnemental.

Sixièmement et enfin, il n'y a pas de consensus sur la façon dont le carbone biogénique des produits du bois, libéré ou absorbé au cours du cycle de vie, devrait être modélisé dans l'analyse du cycle de vie. Néanmoins, il est impératif que les calculs des émissions de gaz à effet de serre soient effectués de manière transparente et comparable afin d'éviter les informations trompeuses. La principale critique adressée aux approches traditionnelles de l'ACV est qu'elles ne tiennent pas compte de l'effet du moment des émissions de carbone et de l'influence des périodes de rotation liées à la croissance de la biomasse. En particulier, les produits du bois ont une période de rotation plus longue en raison de la lenteur de la croissance des forêts, de sorte qu'ils ne peuvent pas être considérés comme neutres en carbone, dans un court laps de temps. Plus la période de rotation est longue, plus le séjour moyen du CO2 dans l'atmosphère est long et donc plus le score du potentiel de réchauffement planétaire (PRP) biogénique est élevé. Une étude de cas montre que le score PRP du bâtiment calculé à l'aide d'une approche dynamique avec absorption de carbone après la construction est supérieur de 29 % au score obtenu à l'aide de l'approche statique traditionnelle. En tenant compte des aspects temporels et de la durée de rotation des forêts, l'approche dynamique peut être considérée comme la méthode la plus fiable pour évaluer la teneur en carbone biogénique des éléments de construction en bois. En outre, ce scénario est préférable du point de vue de la durabilité pour encourager la croissance future des forêts. [8]
Les concepteurs et les architectes jouent un rôle crucial dans la transition vers un secteur de la construction circulaire. Outre l'allongement de la durée de vie et la possibilité de réutilisation, ils peuvent également apporter leur contribution en se concentrant sur l'efficacité des matériaux [9]. Dans sa thèse de doctorat, Sven Wünschmann a évalué l'impact environnemental de différents systèmes de revêtement de sol pour un immeuble de bureaux [10]. Il y a comparé un plancher-dalle en béton coulé sur place, un plancher-dalle à prédalles avec des blocs d'élégissement et un plancher porteur constitué de dalles alvéolées précontraintes avec des poutres intégrées en acier-béton.  Les résultats montrent que le choix de dalles alvéolées précontraints, au lieu d'un plancher-dalle en béton coulé sur place, peut réduire les émissions de gaz à effet de serre d'environ 12 %. Mais ils sont également plus performants en ce qui concerne tous les autres indicateurs environnementaux étudiés : ODP (appauvrissement de la couche d'ozone), AP (acidification des sols et des eaux), EP (enrichissement des sols et des eaux en nutriments) et POCP (formation photochimique d'ozone).  Les émissions liées à l'ODP sont à peu près 33 % inférieures à celles d'un plancher coulé sur place. Pour le EP, les émissions sont environ 15 % moindres. Il est donc important de ne pas se concentrer uniquement sur les émissions de gaz à effet de serre dans la recherche de solutions offrant une meilleure efficacité matérielle. L'étude a également analysé la consommation d'acier et de béton. Le processus de production industrielle des dalles alvéolées précontraintes permet de réduire la consommation de béton d'environ 54 % et la consommation d'acier d'environ 86 % par rapport à un plancher coulé sur place. [10]

Les arguments ci-dessus montrent que le béton préfabriqué peut être utilisé dans les bâtiments durables. En outre, les efforts actuellement réalisés par l'industrie du ciment et du béton, en termes d'utilisation des matières premières et d'efficacité énergétique, permettront de réduire encore l'impact environnemental total du béton [11]. Entre-temps, les premiers pas vers l'utilisation de liants alternatifs dans le béton ont également été faits, ce qui rend réaliste la poursuite de la durabilité de l'industrie du béton [12].

Références:
[1] Study on the environmental impact of concrete and cement based products applied in buildings – evaluation with TOTEM – update 2020, KU Leuven for FEBELCEM (2020)
[2] Carbon Accounting for Building Materials-An assessment of Global Warming Potential of biobased construction products, LBPSIGHT, version 03, June 8th, 2022
[3] Prinzipien des nachhaltigen Konstruierens bei Geschossbauten, auf Grundlage der Dissertation von Dr.-Ing. Christopher Kämereit (2019), Bundesverband Spannbeton-Fertigdecken
[4] Anne Rønning et al., Greenhouse gas accounting of wooden and concrete structures, 2019, OR-26-19
[5] Kreislaufwirtschaft in der Baubranche, Bundesverband Spannbeton-Fertigdecken
[6] Kan beton nog circulairder?, Cement, 2018/4
[7] https://www.ergon.be/nl/project/zin-project/
[8] Hoxha E. et al., Biogenic carbon in buildings: a critical overview of LCA methods, Building and Cities, 2020
[9] Decarbonisation Pathways for the Australian Cement and Concrete Sector, 2021
[10] Sven Wünschmann, Gebäudestrukturen und deren Einfluss auf die ökologische Lebenszyklusqualität, HafenCity Universität Hamburg, 2018
[11] Cementing the European Green Deal, Reaching climate neutrality along the cement and concrete value chain by 2050, CEMBUREAU
[12] Het Gentse duurzaamheidsrapport 2022 - focus op Prosperity, Stad Gent