Limiter son empreinte carbone dans le secteur de la construction

Par Aloïs Fournier et Olivier Papin, ingénieurs E6 consulting – Groupe NEPSEN

Limiter son empreinte carbone dans le bâtiment est une action globale qui s’étend au quartier et à tous nos usages. La composante carbone nous oblige vertueusement à voir à plus grande échelle et à voir plus loin sur le cycle de vie du bâtiment.

Soit une projection inhabituelle pour les concepteurs et investisseurs du bâtiment, à minima jusqu’en 2050 ; année où nous devons atteindre la neutralité carbone. Cette chronique nous ouvre la voie à raisonner sur le long terme. Bravo aux auteurs pour leur éclairage !

Meilleur bilan carbone avec les mobilités douces

Neutralité carbone en 2050, à l’échelle du bâtiment

L'objectif de neutralité carbone en 2050 que la France s'est fixée demande une réduction des émissions de gaz à effet de serre en 2050 par rapport à 1990 d'une réduction par 6. Cela implique donc une des carbonation majeure des secteurs de l'énergie , des transports et du bâtiment dans son ensemble que ce soit le secteur résidentiel et tertiaire. L'objectif de neutralité carbone la Stratégie Nationale Bas Carbone (SNBC)

Pour le secteur du bâtiment, la Stratégie Nationale Bas Carbone (SNBC) pointe plusieurs actions bas carbone pour atteindre ces objectifs :

• Rénovation importante du parc existant pour réduire les consommations énergétiques ;
• Sobriété des usages pour limiter les consommations énergétiques ;
• Décarbonation des consommations résiduelles ;
• Pour la construction neuve, réduction énergétique drastique, utilisation des énergies renouvelables et réduction carbone. C’est tout l’objet de la RE 2020 et du prochain label à venir. Le niveau de performance carbone visé pour la construction neuve en 2050 étant proche de 0 kgCO2e/m².

Empreinte carbone à l’échelle du quartier : impact de réduction jusqu’à 30%

L’empreinte carbone actuelle de la France représente en moyenne de l’ordre de 11,5 tonnes d’équivalent CO2 par français et par an¹.
Cette empreinte carbone doit être réduite à 2 tonnes en 2050 pour cadrer avec la Stratégie Nationale Bas Carbone (SNBC).
Les changements de comportements à l’échelle individuelle peuvent permettre une réduction de l’empreinte carbone de l’ordre de 20%.
Cependant, les objectifs climatiques ne sauraient être atteints sans une transformation systémique à l’échelle collective et donc du quartier, voire du territoire.

Les choix d’aménagement à l’échelle collective du quartier sont donc un enjeu fort de la réduction de l’empreinte carbone.

Empreinte carbone des Français et ordres de grandeurs des impacts directs que peut avoir le quartier - source BBCA

Une approche uniquement sectorielle et technique à l’échelle du bâtiment ne peut suffire pour atteindre ces objectifs de réduction.
Un bâtiment s’inscrit dans un quartier au sens d’un sous écosystème de la ville, voire d’un territoire tout entier.
Près de 40% de l’empreinte carbone des français relève des choix techniques d’aménagement du quartier (construction des bâtiments et infrastructures, choix énergétiques, systèmes de mobilités, etc…).

En résumé, et c’est le potentiel qui est important estimé que des mesures techniques à l’échelle du quartier peuvent permettre de réduire jusqu’à 30% l’empreinte carbone globale des français.

Liste d’actions concrètes pour réduire l'empreinte carbone de chacun – source BBCA

^{1. L’empreinte carbone est à différencier des émissions nationales. Les émissions nationales comptabilisent toutes les émissions de GES générées sur le territoire de la France. En revanche l’empreinte carbone fait correspondre les émissions à un cycle de vie indépendamment d’un périmètre géographique. En résumé, l’empreinte carbone nationale correspond aux émissions nationales corrigées des émissions induites hors du territoire par des produits importés et des émissions territoriales associées à des produits exportés. Le tout est ramené au nombre d’habitants.}

Impact carbone de la construction neuve et RE 2020

Cycle de vie du bâtiment – source E6

L’impact carbone des nouvelles constructions est à prendre sur l’ensemble du cycle de vie du bâtiment : construction – exploitation – fin de vie. Soit une durée de vie d’au moins 50 ans ; chiffre conventionnel, et beaucoup plus dans la réalité.

Contrairement à une approche uniquement focalisée sur la performance thermique, une prise en compte de l’impact carbone impose un changement important d’approche sur le long terme dans le secteur du bâtiment.

Pour la phase de la construction neuve, l’impact carbone est estimé avec une empreinte de 60%.

La phase exploitation contribuant à 40% de l’empreinte carbone d’un bâtiment neuf.

Répartition de l'empreinte carbone sur une construction neuve - source : BBCA

Pour la phase de construction : les émissions de GES sont principalement dues aux produits de construction et équipements installés, notamment en raison de l’extraction des matières premières, de la fabrication des produits et de leur traitement en fin de vie.

Ainsi, deux produits utilisés pour la même finalité, par exemple un isolant thermique de paroi, peuvent avoir des émissions induites allant du simple au triple pour une résistance thermique équivalente.

Depuis que les réglementations thermiques de succèdent, l’efficacité énergétique du bâtiment a nettement été améliorée pour atteindre la valeur conventionnelle de l’actuelle RT 2012 de  50 kWh/m².

D’un autre côté la composante carbone n’ayant pas été traitée, nous pouvions avoir un bâtiment très vertueux sur le plan énergétique, voire BEPOS, mais avec une empreinte carbone beaucoup moins vertueuse, tant ont été ajoutés de matériaux et d’équipements émissifs, non recyclables, pour les construire.

Bilan carbone d’un bâtiment, les postes d’émissions

En moyenne, la construction d’un m² de bâtiment neuf représente l’émissions de 1500 kg équivalent CO2 sur une durée de 50 ans.
60% est lié à la construction et 40% à l’exploitation du bâtiment.
L’ensemble du cycle de vie du bâtiment est couvert par le bilan carbone. 

Les différents lots de construction ne représentent pas la même part de l’empreinte carbone induite par les produits de construction et équipements neufs, cf. tableau ci-dessous, exemple de bâtiments de bureaux.

Construction neuve ou réhabilitation lourde, que choisir ?

Dans le cas d’une construction neuve, certains lots de la construction sont prépondérants dans l’empreinte carbone de la construction. Dans de nombreux cas, la structure globale et l’enveloppe du bâtiment représentent la part la plus significative de l’empreinte carbone. Pour des bâtiments de bureaux, cette contribution s’élève à près de 60% de l’impact total. Cette prépondérance s’explique notamment par l’utilisation d’une grande quantité de matière dont notamment du béton.

Ainsi, la réhabilitation/rénovation de bâtiments existants plutôt que la reconstruction est un enjeu fort pour limiter les émissions. En effet, le réemploi d’une partie d’un bâtiment existant (comme son enveloppe extérieure) permet d’éviter des émissions par rapport à un scénario de reconstruction. En ordre de grandeur, la démolition des fondations, structures et maçonneries peuvent être de 300 kgCO2 par m² de surface de plancher.

Quels que soient les standards de reconstruction, une réhabilitation sera presque toujours moins impactante qu’une reconstruction. En ordre de grandeur, une rénovation lourde représente 2 fois moins d’émissions qu’une reconstruction.

Pour aller plus loin : élargir le périmètre de l’étude carbone

Déplacements entre bâtiments avec la mobilité douce bas carbone

Une nouvelle construction s’inscrit dans un écosystème comprenant de nombreuses autres activités.

Élargir le périmètre d’étude peut permettre de limiter l’impact carbone d’un quartier en dehors du simple volet « bâtiment ». Un élargissement du périmètre peut comprendre :

1. Les déplacements (et modes de transports associés) : Par exemple, un nouveau bâtiment de bureaux génèrera de futurs déplacements domicile-travail et professionnels. La localisation à proximité d’une desserte de transport en commun ou la mise en place d’infrastructures incitant aux mobilités douces, présentera un potentiel de limitation des émissions.
2. Les activités/usages prenant place dans le bâtiment : il est intéressant de ramener l’impact carbone à un usage pour pouvoir réaliser des comparaisons. Cela peut permettre d’éviter des situations qui peuvent paraître peu cohérentes entre elles (un parc de bâtiment très performants sur le carbone pour n’accueillir que des entreprises très émettrices de GES) mais surtout pour valoriser des initiatives de « sobriété carbone » : mutualisation d’espaces, optimisation, etc… Par exemple il peut s’agir de ramener l’impact au nombre de travailleurs. Bien sûr la métrique de comparaison doit être choisie avec précaution pour avoir une comparaison juste et pertinente.

Limiter l’empreinte carbone d’un bâtiment

Immeuble en structure bois Hyperion à Bordeaux – Source architecte Viguier

Limiter le carbone dès la conception du bâtiment

Lors de la phase de conception d’un bâtiment, un certain nombre de leviers peuvent être actionnés pour limiter l’empreinte carbone :

1. Penser mutualisation : la mutualisation des espaces et des infrastructures permet de limiter les dépenses carbones en évitant une multiplication des installations et donc des impacts.
2. L’éco-conception : l’écoconception est une prise en compte des impacts environnementaux tout au long de son cycle de vie dans la conception et le développement d’une infrastructure. Une installation sobre en carbone doit aussi bien prendre en compte les impacts à la construction qu’à l’utilisation.
3. La sobriété ou frugalité : elle peut passer par diverses actions comme : la conservation au maximum de l’existant et en évitant la dépose prématurée ainsi qu’en limitant les quantités de produits et équipement neufs utilisés.
4. Matériaux bas carbone : bien que partie intégrante de l’éco-conception, l’utilisation des matériaux bas carbone est à encourager fortement (matériaux bois et biosourcés, métaux recyclés, béton bas-carbone). Des comparaisons à unités fonctionnelles équivalentes doivent être utilisées pour tendre vers les matériaux induisant les émissions les plus faibles.

Focus sur les produits bois

La forêt a la particularité de pouvoir séquestrer le CO2 de l'atmosphère via la photosynthèse. La biomasse en forêt est un stock ou réservoir de carbone. Lorsque ce stock de carbone est en augmentation, on parle de puits de carbone. Le puits de carbone est la résultante de l'accroissement biologique net et des prélèvements. Le secteur forêt-bois est donc stratégique pour la neutralité carbone.

Utilisés en tant que bois-énergie, ou en tant que ressource renouvelable (dans des produits à courte durée de vie), les produits bois peuvent permettre un effet de « substitution » en remplacement d’un usage carboné.

Les produits à longue durée de vie permettent de prolonger les puits de carbone dans le temps. On parle d’effet de « séquestration ». Ainsi, l’usage du bois comme matériau de construction ou rénovation est donc très fortement encouragé par rapport à l’usage énergétique pour le bois sortant de forêt.

Attention : ce mécanisme de séquestration ne peut être considéré que si le bois est géré durablement (FSC, PEFC, etc…) et si le produit bois persiste pendant une longue période (50 à 100 ans minimum).

Focus sur le ciment et empreinte carbone du béton

Développement de nouveaux bétons bas carbone

Dans de nombreux projets de construction, le béton représente une part importante de l’empreinte carbone liée aux produits de construction en raison des grandes quantités de béton utilisées et des émissions associées à la production du ciment. En effet, la fabrication du ciment (élément constitutif essentiel du béton) est une activité fortement émettrice de GES.

A l’échelle de la France, l’industrie cimentière représente 2,9% des émissions de GES pour seulement une quarantaine de sites de production[5]. Cela s’explique par la nature même du processus de fabrication (la réaction chimique de production du ciment génère du CO2) et par l’énergie consommée pour réaliser cette transformation chimique.

Bien entendu l’objectif n’est pas de chercher à faire porter toute la responsabilité sur la production de ciment, mais simplement de montrer que son impact n’est pas négligeable surtout pour un matériau aussi abondamment utilisé.

Les impacts des autres matériaux sont également significatifs par unité de volume ou de masse, mais à l’échelle d’un chantier, c’est le ciment / béton qui présente généralement les émissions les plus fortes.

La filière béton se mobilise et développe des bétons bas carbone, ce qui laisse présager des solutions béton également de plus en plus vertueuse sur le plan bas carbone.

Limiter le carbone pendant le chantier du bâtiment

L’impact carbone de la phase de travaux peut être également limité par diverses actions :

1. Décarbonation des engins : utilisation au maximum d’engins électriques.
2. Réduction et valorisation des déchets : minimiser les déchets générer et valoriser les déchets restants. Les cadres règlementaires fixent un objectif de 70% des déchets de chantier valorisés en matière en 2020.
3. Réduire le fret entrant et sortant : optimiser les acheminements de matières (mutualisation) et réduire les distances de transports via un approvisionnement de proximité.
4. Organiser le déplacement des ouvriers : proposer des alternatives aux déplacements domicile-travail en voiture.

Focus sur la  labellisation « Chantier Zér0 Carbone »

Le label Chantier Zér0 Carbone est une certification environnementale crée et délivrée par l’association RQE (www.rqe-france.org).

Elle valorise les chantiers qui se veulent très ambitieux sur la limitation des émissions de GES et leur permet de devenir neutre en carbone via des actions de séquestration des émissions restantes.

La labellisation chantier zéro carbone se déroule en 7 étapes :

1. Construire l’environnement « Développement Durable » : réunion de présentation de la démarche, obtention de la labellisation R.Q.E ou un équivalent, etc…
2. Calculer les émissions du CO2 du chantier, lot par lot (mission réalisée par une AMO)
3. Affiner la valorisation par type de chantier (mission réalisée par l’Association RQE)
4. Mettre en place des mesures spécifiques par chantier pour une forte réduction des émissions de G.E.S. (proposition AMO et Association RQE)
5. Utiliser des solutions innovantes de la filière R.Q.E pour réduire les émissions de GES.
6. Faire financer une action d’équilibrage volontaire en vue de s’assurer que l’empreinte carbone du chantier sera nulle
7. Valoriser et communiquer ses actions et sa Responsabilité Sociale d’Entreprise (RSE)
    

Limiter le carbone durant toute l’exploitation du bâtiment

Limiter l’empreinte carbone en phase d’exploitation passe avant tout par une maîtrise de la consommation énergétique :

A. Réduction des besoins (sobriété, mutualisation et efficacité énergétique) ;

B. Utilisation d’énergie bas carbone (biomasse, géothermie, électricité bas-carbone, …) ;

C. Production d’énergie renouvelable, de récupération.

Comme illustré dans le paragraphe introductif sur les enjeux carbones, un bâtiment s’inscrit dans un périmètre plus large à considérer : le quartier. La prise en compte des déplacements domicile-travail et la mise en place d’actions pour minimiser l’empreinte carbone de ce poste est fortement souhaitable pour limiter globalement l’impact du projet.

Aller plus loin dans la réduction carbone : la compensation carbone certifiée

Compensation carbone neutralisée par la séquestration carbone

Le principe sous-jacent de la compensation carbone est que les impacts d’une tonne de carbone émise quelque part peuvent être « neutralisés » par la séquestration (stockage à long terme du CO2 hors de l'atmosphère (forêt, océan, etc.)) ou la réduction nette d’une autre tonne de carbone ailleurs.

Chaque tonne de GES évitée par un projet de compensation est certifiée par la délivrance d’un crédit carbone. Les particuliers, entreprises, collectivités, ou évènements peuvent volontairement compenser tout ou une partie des émissions qu’ils n’ont pas pu réduire en achetant ces crédits carbones.

La compensation carbone doit répondre à certaines règles :

A. La mesurabilité : les émissions de GES évitées doivent être comptabilisées sur la base d’une méthodologie validée par un tiers indépendant.

B. La vérifiabilité : un auditeur indépendant vérifie annuellement les économies de GES réalisée sur le projet.

C. La permanence : les émissions de GES doivent être évitées pendant au moins 7 ans.

D. L’additionnalité : le projet doit permettre d’éviter des émissions de GES par rapport à une situation de référence qui doit être choisie avec soin et pertinence. Le porteur du projet doit également prouver que sans le revenu issu de la vente des crédits carbone, son projet n’aurait pas pu être mis en œuvre.

Il est bien sur important de rappeler qu’une opération de compensation ne saurait être pertinente sans une ambitieuse réduction préalable des émissions.

A cause de la prédominance historique du mécanisme de compensation MDP (Mécanisme de Développement Propre), beaucoup de projets sont menés dans les pays en développement. Ces projets concernent l’énergie (remplacement de combustibles fossiles, amélioration de l’efficacité énergétique, développement d’énergie renouvelables, etc.) et la foresterie.

Il existe également des projets de compensation situés en France et approuvés le Ministère de la Transition écologique et solidaire. Ces projets peuvent concerner :

• Chimie, Agrochimie et Industrie : destruction de rejets de N2O lors de la production industrielle d’acides (adipiques et nitriques dont ceux à usage médical)
• Élevage et Agriculture : réduction de la fermentation entérique des vaches laitières, dénitrification des sols par l’insertion des légumineuses dans les rotations agricoles.
• Consommation d’énergie et transport : substitution d’énergie fossile par une source renouvelable, covoiturage ou substitution de carburant de bus de ville

Par Aloïs Fournier et Olivier Papin, ingénieurs E6 consulting – Groupe NEPSEN
 

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Source et lien

Chronique réalisée à partir du document établi dans le cadre de l’opération d’aménagement de Bordeaux Aéroparc pour Bordeaux Métropole - Document complet à retrouver sur le site ci-dessous.