Le béton fait sa révolution pour contribuer aux immenses mutations nécessaires au monde de la construction, fortement émetteur de CO². En considérant les impacts environnementaux de façon globale, ce matériau peut répondre aux problématiques de construction durable. L’utilisation de combustibles alternatifs pour sa production ou le développement de produits innovants permet au béton de se révéler économe en énergie, à l’usage.

Etats ou entreprises, nous avons tous un rôle à jouer face aux enjeux qui attendent la planète : 9 milliards d’êtres humains en 2050, la raréfaction des énergies fossiles, mais aussi de l’eau, et les désordres climatiques. Après l’eau, le béton est le produit le plus consommé dans le monde. On en fabrique 10 milliards de m³ chaque année, soit plus d’1,5 m³ par personne. A l’image du ciment, son constituant principal, environ 80 % du béton est produit dans les pays en développement.

Indispensable au progrès économique et humain, en particulier dans les pays en développement, plus que n’importe quel autre matériau, il réunit un très grand nombre de qualités recherchées dans la construction. Sa résistance au feu, aux intempéries, aux chocs, à l’humidité… est un gage de grande durabilité, allant jusqu’à garantir des ouvrages sur plus de 100 ans. De par sa forte densité, sa grande inertie thermique lui permet de stocker les flux thermiques et de les restituer plus tard. Ce matériau s’adapte à toutes les formes architecturales et s’utilise aussi bien pour les fondations, les logements, les routes, les ponts, les tunnels, les réseaux de traitement et de distribution d’eau. Enfin, le béton peut-être produit localement, ce qui permet de réduire les transports et de créer des emplois locaux. Mais fortement émetteur de CO², le béton fait sa révolution, en réduisant sa propre consommation d’énergie, mais aussi celle des bâtiments en améliorant ses propriétés.

Mesurer l’impact environnemental tout au long de la vie des produits

Ces qualités n’empêchent évidemment pas le béton d’avoir un impact sur l’environnement. Au cours des différentes étapes de la fabrication de certains de ses constituants, une grande quantité de CO² est émise. À la fin du processus de fabrication, l’empreinte carbone du béton est d’environ 80 kg de CO² par tonne. La majeure partie provient du ciment, la “colle hydraulique” faite de sables et de graviers qui le composent par ailleurs.

Il est important de souligner ici les limites des comparaisons des empreintes carbone des différents matériaux de construction. Ainsi celle de l’acier – 2 tonnes de CO² par tonne produite – ne peut se comparer, dans son usage, à celle du béton. De même, le bois n’est plus neutre en CO² si l’on inclut le poids carbone de sa transformation, des traitements chimiques et de son transport. Des travaux sont menés sur une définition plus large et plus comparable de la notion d’empreinte environnementale globale. Cette définition permettra d’apprécier l’empreinte carbone mais aussi les autres impacts environnementaux, tout au long de la vie des produits : la contribution aux économies d’énergie du bâtiment, les impacts du recyclage et de la mise en décharge éventuelle de chaque produit, en fin de vie. C’est une tâche fondamentale pour identifier les matériaux les plus performants tout au long de leur cycle de vie, mais aussi pour positionner les nouvelles solutions innovantes à venir.
Avec un peu plus de 2 milliards de tonnes de ciment produites par an, l’industrie cimentière provoque environ 5 % des émissions mondiales de CO² d’origine anthropique. Selon les prévisions de croissance, notamment dans les pays en développement, les volumes de béton – et donc de ciment – consommés dans le monde, devraient doubler d’ici à 2030.

Des émissions de CO2 en baisse

Pour un groupe comme Lafarge, qui produit à la fois du béton et du ciment, réduire ses émissions de CO² consiste d’abord à réduire le contenu carbone de ses ciments. La production du clinker¹, composant de base du ciment, implique une transformation à haute température dans des fours – la décarbonatation du calcaire –, qui contribue à hauteur de 60 % des émissions. Les 40 % restants sont dus aux combustibles d’origine fossile brûlés pour porter la matière autour de 1 500°C.

Lafarge s’est engagé il y a 10 ans, en partenariat avec le WWF, à réduire ses émissions mondiales de CO² de 20 % par tonne de ciment produite sur la période 1990-2010. Une partie du clinker utilisé pour fabriquer les ciments a ainsi été remplacée par des coproduits industriels aux propriétés compatibles, comme les cendres volantes issues des centrales thermiques au charbon ou encore les résidus dits “laitiers” issus des hauts-fourneaux de la sidérurgie.
le beton 1Quant aux combustibles d’origine fossile brûlés dans les fours, les processus de production ont été optimisés. Lafarge a ainsi lancé un programme de substitution par des combustibles alternatifs, pour l’essentiel des déchets d’origine industrielle, ménagère ou végétale. Ils représentent aujourd’hui près de 13 % du mix énergétique du groupe avec de fortes variations par pays en fonction des possibilités d’approvisionnement (Figure 1).

 

Aux Philippines par exemple, les fours tournent avec 30 % de cosses de riz et en Ouganda, avec des cosses de café. En Malaisie enfin, les deux usines consomment des coques de noix de palmiers à huile : ce projet a été enregistré au titre du Mécanisme de développement propre² en 2006 et génère 60 000 tonnes de crédits carbone par an.
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Avec un an d’avance, l’objectif de 20 % de réduction des émissions par tonne de ciment entre 1990 et 2010 a été atteint : – 20,7 % à fin 2009 et – 21,7 % à fin 2010 (Figure 2).

 

 

 

 

Au-delà de réduire nos propres émissions, nous voulons aussi offrir des solutions innovatrices qui touchent aux propriétés du béton. Ainsi de nouvelles pistes vers des ciments à basse empreinte carbone sont explorées, en agissant sur le composant clinker lui-même et en intensifiant les ajouts issus de l’écologie industrielle.
Par ailleurs, les recherches menées par Lafarge dans le domaine de l’empilement granulaire, ouvrent de nouvelles voies pour produire des bétons de plus en plus durables. Le principe consiste à remplacer une partie de l’eau utilisée dans la composition du béton par des grains fins et ultrafins venant s’intercaler entre les grains plus volumineux. Avec ce procédé, le béton est alors plus compact, plus résistant et plus durable, moins gourmand en eau et avec une empreinte carbone plus faible.

Réduire la consommation d’énergie des bâtiments

Les bâtiments consomment aujourd’hui près de 40 % de l’offre énergétique mondiale sous forme de chauffage, de ventilation, d’air conditionné, d’éclairage, de production d’eau chaude, etc. Plus que les émissions liées à la production des matériaux, le défi du changement climatique dans la construction réside dans la réduction de la consommation d’énergie du bâtiment pendant sa phase d’utilisation. L’amélioration de l’efficacité énergétique des bâtiments est l’enjeu principal de ce que l’on appelle la construction durable. Ce concept doit s’articuler sur la base de politiques raisonnées d’aménagement des territoires, des villes et des quartiers.

Cette approche très large pousse à réfléchir au-delà du cœur de métier : de l’extraction des matières premières jusqu’au recyclage après démolition, de l’efficacité thermique des structures jusqu’à la production d’énergie renouvelable programmée dès la conception, du confort de vie des occupants jusqu’à la réduction des nuisances pendant le chantier. Sans oublier bien sûr la responsabilité sociale et environnementale de l’entreprise elle-même.

Aujourd’hui, la mise en œuvre de la construction durable se manifeste notamment par la création de certifications et de labels (HQE – Haute qualité environnementale, Habitat et environnement, Minergie, LEED – Leadership in energy and environmental design, BREEAM – BRE Environmental assessment method…) dont le nombre n’a cessé de se multiplier ces dernières années dans le monde, incitant tous les acteurs de la chaîne de la construction à répondre aux nouveaux enjeux.

Les solutions de demain

Pour s’assurer que ses nouveaux produits répondent aux enjeux de la construction durable, Lafarge utilise la méthode de l’analyse du cycle de vie (ACV). Elle consiste à quantifier l’impact environnemental selon plusieurs critères (consommation d’énergie primaire, émissions de gaz à effet de serre, pollution de l’air, consommation d’eau, transport, production de déchets…) et tient compte du cycle de vie complet d’un matériau, depuis l’extraction des matières premières jusqu’au recyclage ou sa mise en décharge.

L’ACV est la seule méthode qui permet une véritable approche scientifique de la question. C’est aussi la plus objective, car elle s’appuie sur une méthodologie normalisée – ISO 14040 – et prend en compte l’ensemble des indicateurs environnementaux importants. Sa pertinence tient aussi au fait qu’elle s’applique à toute la durée de vie du produit ou du bâtiment étudié.

Le but visé est d’améliorer le bilan environnemental des produits, mais aussi de proposer des systèmes constructifs plus performants. Dès lors que l’on parle de construction durable, prendre chaque matériau de façon isolée n’a pas grand sens. Il faut raisonner en considérant les liens très étroits qui existent entre eux, mais aussi tenir compte des besoins et tendances en architecture et des paramètres liés aux politiques d’urbanisme.

À cela s’ajoutent les spécificités géographiques et les habitudes locales. On ne construit pas de la même manière en Europe, en Asie, en Amérique ou en Afrique : climat (plus ou moins froid ou humide), type de construction (bois, acier, béton, brique), disponibilités des ressources naturelles et niveau de développement du pays ont aussi un impact très important sur le comportement des bâtiments ou la performance de tel ou tel mode constructif. Il n’existe pas de solution unique applicable à tous et partout.

L’approche systématique de l’ACV ainsi que les recherches sur les systèmes constructifs remettent en cause bon nombre d’idées reçues. Le béton peut améliorer l’inertie thermique, l’étanchéité à l’air et la compacité, trois facteurs fondamentaux de l’efficacité énergétique du bâtiment, tout en lui assurant une durée de vie et une résistance supérieure. Les économies d’énergie pendant la phase d’usage compensent en deux ans l’éventuel surcoût pour une isolation et une étanchéité à l’air supérieures à la norme.

Conséquence directe de cette approche globale et intégrée de la construction durable, Lafarge développe des solutions béton nouvelle génération. Le groupe vient notamment de mettre au point, en collaboration avec Bouygues, un béton structurel prêt à l’emploi, qui diminue les déperditions thermiques ou encore un nouveau rupteur thermique à base de béton fibré ultra-hautes performances réduisant les ponts thermiques jusqu’à 70 %. Ceux-ci représentent à eux seuls 10 % à 20 % de la déperdition énergétique d’un bâtiment.

Si le béton a une empreinte carbone importante, du fait de son mode de production, il peut s’inscrire, grâce à des propriétés qui réduisent les émissions de CO² liées à l’utilisation des habitations, dans la démarche globale de construction durable.

Notes de bas de page :

¹ Constituant principal des ciments industriels actuels, le clinker, mot anglais signifiant “scorie”, est obtenu en cuisant des mélanges de calcaire et d’argile.
² Le Mécanisme de développement propre (MDP) du protocole de Kyoto permet à un pays industrialisé de financer des projets permettant de réduire dans un pays du Sud ses émissions de gaz à effet de serre. En contrepartie, l’investisseur obtient des crédits d’émissions.

Références / Lafarge, 2011, Rapport annuel