Pourquoi les matériaux bas carbone ne sont qu’un levier parmi d’autres

Plus de 2 mil­liards de tonnes¹ de gaz à effet de serre sont lar­guées dans l’atmosphère chaque année lors de la fabri­ca­tion du ciment, l’un des ingré­dients de base du béton. Com­ment réduire signi­fi­ca­ti­ve­ment ces émissions ?

Il n’existe pas une solu­tion, mais un ensemble de leviers qui per­mettent de réduire les émis­sions de gaz à effet de serre (GES) du sec­teur de la construc­tion. Il est essen­tiel d’agir sur l’ensemble de la chaine de valeur. La RE2020 [ndlr : la der­nière régle­men­ta­tion éner­gé­tique et envi­ron­ne­men­tale qui s’applique aux construc­tions neuves] œuvre dans ce sens : elle est l’une des pre­mières régle­men­ta­tions mon­diales à intro­duire la per­for­mance envi­ron­ne­men­tale grâce à l’analyse du cycle de vie pour quan­ti­fier l’impact du bâti­ment sur le réchauf­fe­ment cli­ma­tique².

Le pre­mier est la sobrié­té. En pra­tique, il s’agit de ques­tion­ner l’opportunité d’une construc­tion ou de pen­ser à la réha­bi­li­ta­tion en priorité.

Un autre levier impor­tant est celui de la concep­tion de la struc­ture. Par exemple, une com­pa­rai­son de plu­sieurs grands stades³ montre que, par siège, les quan­ti­tés de béton et acier uti­li­sées peuvent être réduites d’un fac­teur 10 – rédui­sant ain­si l’empreinte envi­ron­ne­men­tale liée aux maté­riaux. Il est éga­le­ment pos­sible de conce­voir un bâti­ment en pen­sant à sa décons­truc­tion et au réem­ploi d’éléments struc­tu­rels en fin de vie.

Enfin, des construc­tions évo­lu­tives qui s’adaptent aux évo­lu­tions des usages luttent contre l’obsolescence pro­gram­ma­tique. Pour les bâti­ments hors loge­ment, l’usage devient sou­vent obso­lète avant que le bâti­ment n’arrive en fin de vie pour des rai­sons struc­tu­relles. Depuis l’essor du télé­tra­vail, la super­fi­cie de bureau néces­saire a dimi­nué : même si ce n’est pas tou­jours fai­sable tech­ni­que­ment, cer­tains bâti­ments de bureaux exis­tants pour­raient être trans­for­més en loge­ments plu­tôt que détruits et reconstruits.

En France, l’intensité car­bone du ciment est pas­sée de 640 kilos de CO2e [ndlr : une uni­té inté­grant l’ensemble des gaz à effet de serre] par tonne de ciment en 2015 à 560 kg CO2e/t ciment en 2021. Cette baisse témoigne des efforts des indus­triels pour res­pec­ter la Stra­té­gie natio­nale bas car­bone et des pro­grès de la recherche et l’innovation. À l’échelle mon­diale en revanche, l’intensité car­bone du ciment stagne depuis plu­sieurs années⁴. La baisse fran­çaise s’explique prin­ci­pa­le­ment par l’utilisation de com­bus­tibles de sub­sti­tu­tion dans les cimen­te­ries et la baisse du taux moyen de clin­ker dans le ciment (75% en 2021).

Le clin­ker est le consti­tuant majeur du ciment, lui-même entrant dans la com­po­si­tion du béton – avec les gra­nu­lats et l’eau – pour son rôle de liant. L’empreinte car­bone du ciment est prin­ci­pa­le­ment due à la pro­duc­tion de clin­ker : un mélange de cal­caire et d’argile chauf­fé à 1450°C. L’énergie néces­saire pour la chauffe ain­si que la décar­bo­na­ta­tion du cal­caire au cours de la réac­tion entraînent d’importants rejets de CO2.

Comme la fabri­ca­tion de clin­ker émet intrin­sè­que­ment du CO2, la seule solu­tion est donc de réduire sa quan­ti­té dans le ciment. Une par­tie du clin­ker peut être sub­sti­tuée par des addi­tions miné­rales, notam­ment des copro­duits d’autres indus­tries, comme les lai­tiers des hauts-four­neaux [ndlr : un sous-pro­duit de la fabri­ca­tion de fonte]. Mais la dis­po­ni­bi­li­té de ces sub­sti­tuts peut être limi­tée. L’autre dif­fi­cul­té est de réus­sir à mettre au point des ciments à faible teneur en clin­ker ne dégra­dant pas les pro­prié­tés méca­niques des bétons à court et long terme. L’un des ciments se déve­lop­pant le plus rapi­de­ment actuel­le­ment est le LC3, qui contient du cal­caire et de l’argile cal­ci­née. Il affiche des taux de clin­ker de seule­ment 50%, contre envi­ron 75% dans les ciments traditionnels.

Oui, dimi­nuer les teneurs en ciment des bétons, en évi­tant sim­ple­ment de sur­do­ser en ciment, il est pos­sible d’économiser de 30% à 50% de ciment⁵. À résis­tance égale, un béton dont la for­mu­la­tion a été mal pen­sée émet quatre fois plus de CO2 qu’un béton opti­mi­sé⁶. Enfin, la sub­sti­tu­tion d’une par­tie des gra­nu­lats par du béton recy­clé peut per­mettre éga­le­ment de limi­ter les émissions.

Les ana­lyses de cycle de vie sont indis­pen­sables pour éva­luer l’intérêt envi­ron­ne­men­tal et cli­ma­tique de ces nou­veaux maté­riaux. L’empreinte envi­ron­ne­men­tale doit être cal­cu­lée à l’échelle de la struc­ture, et non du maté­riau, car c’est à cette échelle que la fonc­tion­na­li­té est recherchée.

Le béton est le maté­riau le plus pro­duit au monde. Pour­quoi ? Il pré­sente de nom­breux avan­tages : les matières pre­mières – cal­caire, argile, gra­nu­lats, eau – sont omni­pré­sentes sur le globe ; c’est un maté­riau éco­no­mique ; son pro­cé­dé de fabri­ca­tion est simple ; il est facile à uti­li­ser et peut prendre n’importe quelle forme. Il est impos­sible de répondre aux besoins vitaux de loge­ment des popu­la­tions sans béton.

Il est en revanche tout à fait pos­sible d’augmenter la part de maté­riaux de construc­tion alter­na­tifs – bois, pierre, terre crue, etc. – qui pré­sentent des pro­prié­tés spé­ci­fiques et par­fois com­plé­men­taires. On peut aus­si conce­voir des struc­tures mixant les maté­riaux, comme le béton et le bois. Mais ces construc­tions hybrides peuvent com­por­ter leur propre com­plexi­té de concep­tion et de mise en œuvre.

Ce levier n’est pas encore mature ni opé­ra­tion­nel à court terme. Aujourd’hui, nous sommes en mesure de cap­ter et séques­trer envi­ron 50 mil­lions de tonnes de CO2 par an, alors que les émis­sions des cimen­te­ries s’élèvent à plus de 2 mil­liards de tonnes de CO2 par an. De plus, l’Ademe estime que seules 20% des cimen­te­ries fran­çaises pour­raient être connec­tées à un site de séques­tra­tion. La cap­ture et la séques­tra­tion du CO2 ne doivent être mises en œuvre qu’en der­nier recours, une fois que l’ensemble des autres leviers de décar­bo­na­tion auront été mobilisés.

Enfin, le béton est lui-même un puits de CO2. Le CO2 atmo­sphé­rique réagit en effet chi­mi­que­ment avec le béton et mor­tier des bâti­ments et des ouvrages : cette réac­tion crée du car­bo­nate de cal­cium solide qui s’accumule dans le maté­riau. Or, il a été récem­ment mon­tré que, entre 1930 et 2023, ce phé­no­mène de car­bo­na­ta­tion a per­mis de cap­tu­rer 52% des émis­sions de CO2 liées à la pro­duc­tion de ciment sur la même période⁹. Même si cela ne com­pense pas les émis­sions ini­tiales, c’est signi­fi­ca­tif. Ce sto­ckage du CO2 par le maté­riau lui-même ouvre de nou­velles pers­pec­tives pour la filière¹⁰.

Anaïs Marechal