BÉTON Préfabriqué – Circularité et Green Deal – Comment le béton préfabriqué peut contribuer à améliorer le climat et l’environnement

Par le biais du Green Deal, l’Europe veut se doter d’une économie durable d’ici 2050 en transformant les problèmes climatiques et environnementaux en opportunités. Pour atteindre ses objectifs, la circularité (l’utilisation efficace de nos matières premières) et la réduction des émissions de CO2 jouent un rôle crucial. En conséquence, le secteur de la construction est confronté à des défis majeurs. En prenant des mesures appropriées, ce secteur peut gagner gros sur les deux tableaux.

En utilisant par exemple de nouveaux types de béton qui absorbent le CO2, le secteur de la construction pourrait passer du statut d’un des plus grands émetteurs de gaz à effet de serre à celui d’un des plus grands contributeurs à la solution. La commercialisation de ce type d’inno­va­­tions n’est qu’une question de temps. Mais aujourd’hui encore, en dehors de ces nouveaux développements, le béton dispose de solides atouts pour contribuer à l’amélioration du climat et de l’environnement. Le climat et l’environnement vont souvent de pair, mais ils peuvent aussi être contradictoires.

Les piliers de la construction circulaire

Les matières premières sont à la base de tout processus de production et de construction. La manière dont nous traitons les matières premières ne doit pas conduire à ce que les générations futures ne puissent plus subvenir à leurs propres besoins. La circularité vise à maximiser le rendement des matières premières déjà extraites en évitant que les produits fabriqués à partir de celles-ci deviennent des déchets. Cela a un impact direct sur l’environnement et sur le climat. La construction circulaire est un concept sur lequel chaque fabricant de matériaux de construction, chaque concepteur et chaque constructeur ont un impact direct.

La construction circulaire repose sur trois piliers :

1. Une longue durée de vie (techniquement, fonctionnellement et économiquement) grâce à une conception et une construction dynamiques, orientées vers le changement, adaptables et polyvalentes ;
2. Une construction démontable, soutenue par une industrialisation ouverte (modulation) pour favoriser l’interchangeabilité des éléments de construction ;
3. Le recyclage sous forme de réutilisation, de recyclage des matériaux ou de récupération.

Les outils de soutien sont la numérisation et le BIM (Building Information Modelling), les modèles d’apprentissage adaptés, les banques (de données) et les passeports de matériaux. Des concepts qui nous sont déjà familiers aujourd’hui.

Longue durée de vie

Le premier pilier ou critère, la très longue durée de vie, s’applique déjà au béton préfabriqué. La structure préfabriquée en béton d’un bâtiment peut - si elle est conçue correctement - traverser plusieurs générations. Les exemples de conversions de constructions industrielles du XIXe siècle en immeubles d’habitation (lofts ou appartements), où la structure en béton a été préservée, sont nombreux. Les façades, contrairement à la structure portante, sont soumises aux tendances de la mode et sont souvent remplacées avant d’avoir atteint leur durée de vie théorique. Le montage de la façade de manière “démontable” permet de le faire sans endommager la structure portante. Le concepteur peut concevoir des infrastructures ou des bâtiments préfabriqués en béton par “couches de cycle de vie”, de sorte que les différentes couches peuvent être adaptées séparément à l’évolution des besoins.

La fonctionnalité et la longévité d’un bâtiment sont principalement l’affaire du concepteur. Cela implique que les bâtiments et les infrastructures soient conçus de manière à être adaptables et à permettre une réutilisation ultérieure (cycle de vie social). Le concepteur doit simuler à l’avance les rénovations futures possibles, sur la base de scénarios bien pensés qui soutiennent les choix de conception, et soumettre sa conception à un test de flexibilité ou de changement. Les poutres en béton précontraint, les dalles alvéolées ou les prédalles permettent une modulation grossière. Cela permet de créer de grands dégagements sans obstruction pour une conception libre et adaptable à l’évolution des besoins. La conception modulaire n’est pas une nécessité pour construire avec du béton préfabriqué, mais la grille facilite l’application et la réutilisation après le démantèlement des éléments et structures en béton préfabriqué.

Longévité de l’infrastructure

La longue durée de vie s’applique également aux produits d’infrastructure. Sur un soutènement correctement conçu et exécuté, les pavés en béton peuvent résister pendant plusieurs générations. Les pavés peuvent toujours être réutilisés après de légers travaux (raccordement d’une maison) ou des travaux plus conséquents (séparation des égouts). Une réparation locale nécessaire peut être réalisée sans effet permanent gênant et visible, à condition qu’elle soit effectuée correctement.

Les canalisations d’égout en béton ont également une longue durée de vie, mais il convient d’être attentif à 2 points :

• Les systèmes d’égouts doivent être conçus de manière à pouvoir s’adapter facilement à la croissance démographique future et à l’expansion des villes ou des villages.
• La conception du système d’assainissement en soi ne doit pas conduire à la création d’un environnement qui ne permette pas aux matériaux utilisés d’atteindre leur durée de vie théorique ou d’être réutilisables ou recyclables.

Construction démontable

Nous ne disposons pas d’une boule de cristal pour prédire l’avenir. Même les bâtiments conçus pour le changement finiront par être démolis. Nous essayons ici de récupérer les éléments dans leur intégralité. C’est pourquoi la conception circulaire est également synonyme de conception démontable. Il est parfaitement possible de réaliser des constructions en béton préfabriqué qui soient démontables. Mais un bâtiment ne se limite pas à la partie en béton préfabriqué. La mesure dans laquelle un bâtiment complet peut être démantelé dépend de la quantité et de la nature des techniques intégrées et donc aussi du type de bâtiment. Récemment, certains parkings et bâtiments industriels ont été construits de manière à pouvoir être démontés. Pour les immeubles de bureaux et d’habitation démontables, des systèmes innovants sont encore à trouver, principalement pour l’installation et le démontage des équipements techniques parfois très complexes du bâtiment.

Recyclage des matières premières

Même si la plupart des composants du béton abondent, le sable naturel adapté à la fabrication du béton sera le premier à être épuisé. La recherche d’alternatives de qualité nous conduit rapidement au recyclage. Bien que le béton soit généralement broyé sous forme de granulats, des fractions de sable peuvent également être extraites et une “preuve de concept” est fournie pour le broyage jusqu’au niveau de la fraction de ciment. Plus le béton à recycler est pur, plus la qualité à laquelle il peut être destiné est élevée. L’attention portée à la démolition pendant la phase de conception est payante.

Le béton peut être cassé et réutilisé plusieurs fois. Il est cependant nécessaire de poursuivre les recherches pour déterminer dans quelle mesure les règles de calcul pour le béton “original” restent applicables au béton fabriqué avec des granulats qui ont été recyclés plusieurs fois. Si la recherche montre que le nombre de fois qu’un granulat peut être réutilisé dans la même application est limité, il peut néanmoins contribuer à réduire l’utilisation des ressources naturelles. De nombreuses stratégies peuvent être envisagées pour faire en sorte que les granulats restent le plus longtemps possible dans la chaîne de construction. Il n’y a donc aucune raison de ne pas recycler le béton dans l’une ou l’autre application.

Le rôle du secteur du ciment

Une autre piste alternative de substitution des matières premières est l’utilisation de granulats issus de processus de production industrielle d’autres secteurs, tant pour la fabrication de ciment que pour la fabrication de béton. L’ajout de cendres volantes, un sous-produit de la production d’électricité dans les centrales au charbon, a permis d’améliorer la qualité et la résistance du béton pendant de nombreuses années. Avec la disparition de ces usines, les cendres volantes se font rares. Les scories de haut fourneau, un sous-produit de l’industrie métallurgique, sont un autre exemple. Elles ont des propriétés hydrauliques et peuvent donc être utilisées comme substitut du ciment. Il s’agit de la matière première pour la production de CEMIII, le type de ciment le plus écologique. Mais l’industrie sidérurgique s’efforce également d’utiliser moins de minerai brut et plus de ferraille, ce qui réduit la disponibilité des scories.

Le secteur du béton est demandeur de la récupération et donc de la valorisation des sous-produits du processus de production d’autres industries, mais avec quelques conditions essentielles. Le béton produit doit être de qualité égale ou supérieure et ne doit pas avoir d’impact négatif sur l’utilisateur. Le produit final doit à son tour être tout aussi recyclable et le nouveau matériau broyé doit pouvoir être réutilisé aux mêmes fins. Si la transformation, par exemple, de 100 kg de caoutchouc en 1 m³ de béton donne lieu à 2.400 kg de béton non recyclable en fin de vie (et donc à des déchets), cela ne correspond pas à la philosophie de l’économie circulaire.

Le ciment est et demeure responsable d’une grande partie des émissions de CO2 liées aux produits en béton. L’industrie du ciment s’est engagée à assurer une production totalement neutre sur le plan climatique d’ici 2050 et contribuera donc de manière substantielle à la réalisation de l’objectif européen du Green Deal.

La chaîne logistique

La réutilisation, le recyclage et la récupération des matériaux auront un impact important sur les processus logistiques des usines de béton. Qu’est-ce qui est disponible ? Quand ? Á quel moment ce matériau peut-il être livré ? Comment les réserves disponibles peuvent-elles être réparties sur la production afin de maintenir celle-ci au même niveau… Cela ne sera possible qu’en s’appuyant sur des bases de données détaillées et une numérisation poussée de l’approvisionnement et du processus de production, afin de pouvoir réagir de manière flexible à l’offre disponible de matières premières.

Le recyclage dans la conception

Concevoir signifie faire des choix, y compris dans le domaine des matériaux de construction. Dans ce contexte, la durabilité a deux significations : “longue vie” d’une part, et “respect de la capacité de charge de la terre” d’autre part. La durée de vie de la plupart des matériaux de construction est plus ou moins connue, l’impact sur la capacité de charge de la terre est bien moindre. Cette dernière est souvent réduite à l’impact environnemental, qui est ensuite réduit à une empreinte de CO2. Il n’est pas étonnant que l’on assiste à une prolifération de labels verts, auxquels différents secteurs tentent d’avoir droit. Bon nombre des labels actuels ne prennent en compte que les émissions de CO2. Une certification objective basée sur les normes européennes est possible sur la base des fiches EPD, qui fournissent des informations transparentes concernant les performances environnementales des produits de construction. A l’initiative du Gouvernement fédéral, une base de données de ces fiches est en cours de constitution. Elle pourra être utilisée dans des outils de calcul au niveau des bâtiments, tels que TOTEM, développé par l’OVAM (l’Agence publique des déchets de Flandre), Bruxelles Environnement et le Service public wallon.

Le rôle des fiches EPD

Les fiches EPD, les déclarations environnementales de produits, examinent un produit “cradle to cradle” (du “berceau au berceau” en français qui signifie en fait de la matière première à la matière première). Ces fiches se limitent aux aspects environnementaux basés sur les indicateurs CEN+, mais ne donnent pas une image globale de la durabilité. Elles constituent un outil utile pour aider un fabricant à rechercher des moyens de rendre son produit plus respectueux de l’environnement. Il ne faut pas commettre l’erreur de comparer l’impact environnemental de différents matériaux sur la base des fiches EPD. Lors du choix des matériaux de construction, il convient d’examiner la situation dans son ensemble : un calcul de l’impact environnemental de la structure entière pendant toute la durée de son cycle de vie. Une telle simulation dans TOTEM a montré que l’empreinte écologique d’un bâtiment en bois et d’un bâtiment en béton est pratiquement identique.

Le béton est une production locale

L’un des avantages du béton est qu’il apporte un soutien maximal à l’économie locale. Les produits en béton figurent parmi les rares matériaux de construction qui sont “locaux” tout au long de la chaîne de production. Les matières premières sont disponibles localement. La plupart des centrales à béton sont implantées à proximité des sites d’extraction des granulats. Elles offrent des emplois aux travailleurs des environs. Ceux-ci ne doivent généralement pas parcourir de longues distances pour se rendre sur des sites éloignés. Si l’on ajoute à cela la distance des livraisons, qui est limitée par le poids des produits, il apparaît clairement que le transport nécessaire à la production et à la livraison des produits en béton est minimal, de même que les émissions de CO2 y associées.

Un autre indice que le secteur souhaite donner aux décideurs politiques est l’importance de la capacité de stockage thermique du béton, grâce à laquelle il fonctionne comme une batterie thermique qui stocke la chaleur pendant la période la plus chaude de la journée (et réduit ainsi les besoins en énergie pour le refroidissement en été) et la restitue lorsqu’elle se refroidit. La combinaison de l’activation du noyau en béton avec un système géothermique permet de réaliser des économies d’énergie de 80 % dans les bâtiments ayant des besoins de refroidissement élevés.

Cela nous amène directement aux avantages intrinsèques et déjà connus du béton. Le béton préfabriqué est un matériau multifonctionnel qui peut être utilisé dans tous les domaines de la construction (de la construction de routes et de fondations à la structure de toitures et à l’aménagement paysager) et qui répond en même temps à la plupart des besoins de la physique du bâtiment (sécurité incendie, acoustique, résistance au vent et à l’eau (façades), résistance aux chocs). Plus la durabilité dans sa totalité devient gérable et mesurable, plus il devient clair que le béton préfabriqué est également polyvalent à ce niveau et affiche un score positif à tous points de vue. Le béton n’est pas renouvelable, mais il est réutilisable ou recyclable à l’infini tout en restant identique au produit d’origine. Sur le plan écologique, c’est au moins équivalent. Il ne faut pas non plus perdre de vue que le renouvellement est souvent un processus lent et qu’il entraînera donc rapidement une pénurie et/ou de grandes distances de transport.

Note finale : sécurité incendie

Un bel avenir attend le béton préfabriqué. L’évolution en matière de politique et d’urbanisme affiche une tendance en faveur d’un mode de construction plus dense. Si nous voulons préserver les espaces verts extérieurs pour maintenir notre qualité de vie malgré l’évolution démographique, nous devrons développer des immeubles plus hauts, de qualité (voir également l’interview d’Erik Wieërs). Lorsque de nombreuses personnes vivent ensemble, l’acoustique et la sécurité incendie pèsent lourd dans les décisions de conception et le choix des matériaux.

Les progrès technologiques permettront principalement de réduire les émissions de CO2 liées à la production et de neutraliser ce qui reste. Des projets innovateurs ont déjà montré que la capacité du béton à stocker le CO2 peut être considérablement augmentée en modifiant la composition du béton. Le béton préfabriqué sera le matériau de construction qui contribuera de manière importante à la réalisation des objectifs européens du Green Deal. C’est l’objectif que nous poursuivons tous. (JM)