L’économie circulaire comme solution contre l’effet de serre

Dans la lutte contre le réchauffement climatique, le secteur du bâtiment est particulièrement sollicité : il faut bien sûr des systèmes de chauffage sans énergie fossile, mais aussi des matériaux de construction qui émettent le moins possible de gaz à effet de serre lors de leur fabrication. Une équipe de chercheurs de la Haute école d'ingénierie et de Gestion du Canton de Vaud (HEIG-VD) à Yverdon-les-Bains a analysé huit projets de construction, dans lesquels des matériaux de bâtiments existants ont été réutilisés. Cela a permis de réduire en moyenne d'environ 20 % les émissions de gaz à effet de serre des nouvelles constructions et des rénovations.

Crédit image: Beat Ernst

Le bâtiment Kosmos à Münchenstein (BL) abrite le musée d'un fournisseur d'énergie. Des profilés en acier provenant d'anciens pylônes électriques ont notamment été réutilisés comme exosquelette, un élément décoratif qui rappelle une cage de Faraday.

Si les constructions bien isolées sont chauffées à l'aide de pompes à chaleur, les émissions de gaz à effet de serre peuvent être réduites au minimum. Mais pour atteindre l'objectif de zéro émission nette avec un bâtiment, il faut notamment utiliser des matériaux de construction qui génèrent le moins possible de gaz à effet de serre lors de leur production. Une alternative consiste à utiliser des éléments encore fonctionnels provenant d’édifices déconstruits à la place de nouveaux composants.

Un projet de recherche a évalué cette approche pour la ville de Baden en Argovie. Grâce à la réutilisation (en anglais « reuse ») de matériaux de construction, environ 3,2 % d’émissions de gaz à effet de serre générés par le secteur de bâtiment pourraient être évitées à Baden d'ici 2050, selon les conclusions du projet financé par l'OFEN, qui s'est achevé l'année dernière (« Réutiliser les éléments de construction », disponible sur https ://pubdb.bfe.admin.ch/fr/publication/download/12200).

Potentiel et limites de la réutilisation
Une nouvelle étude, également soutenue par l'OFEN, a approfondi la thématique en adoptant une approche différente. Le projet, baptisé « Reuse-LCA », a analysé huit projets de construction et de rénovation réalisés ces dernières années, qui misaient spécifiquement sur la réutilisation d'éléments de construction (voir encadré page 26). Le projet a été principalement mené à l'Institut des énergies de la Haute école d'ingénierie et de Gestion du Canton de Vaud (HEIG-VD) à Yverdon-les-Bains. Il a bénéficié du soutien d'experts de l'EPFZ et du baubüro in situ (Bâle), ainsi que de l'architecte Katrin Pfäffli, spécialiste des analyses du cycle de vie (ACV).

L'évaluation de ces huit projets de construction innovants met en évidence le potentiel ainsi que les limites de la réutilisation. La réutilisation a permis de réduire les émissions de gaz à effet de serre de 20 % en moyenne sur l'ensemble du cycle de vie du bâtiment (phase d’exploitation exclue) par rapport à une variante avec des matériaux neufs. « Il s'agit d'une réduction substantielle, mais qui montre aussi que le levier du réemploi doit être associé à d’autres mesures pour viser la zéro émission nette de CO2 pour les bâtiments », explique Sébastien Lasvaux, chef de projet.

Les matériaux de construction provenaient soit du bâtiment précédent situé au même endroit, soit d'éléments de bâtiments déconstruits et transportés depuis leur emplacement initial vers le chantier. Les calculs montrent que pour certains éléments (par exemple les modules photovoltaïques ou les radiateurs), les émissions de gaz à effet de serre peuvent être pratiquement réduites à zéro (plus de 99 % de réduction par rapport à l'élément neuf). Dans de nombreux cas (par exemple les portes, les fenêtres ou l'isolation thermique), des réductions de 70 à 90 % sont possibles. « Ces résultats peuvent aider les architectes et les planificateurs à réutiliser au mieux les éléments de construction de manière à contribuer autant que possible à la décarbonation des bâtiments », souligne M. Lasvaux.

Crédit image: baubüro in situ/Martin Zeller

Construit en 1982, l’édifice commercial ELYS, à Bâle, a été rénové en 2021. Une nouvelle façade composée de modules préfabriqués a été posée, composée de tôles d’acier réutilisées, de poutres en bois lamellé-collé et d’une isolation en laine de roche.

Dans les bâtiments étudiés, la proportion de matériaux de construction réutilisés (mesurée par rapport au poids total du bâtiment) variait entre environ 2 % (PPN Tower 107) et environ 20 % (Chauchy). Selon Mija Frossard, collaborateur du projet, le potentiel de décarbonation du réemploi dans une construction dépend autant de la quantité que des éléments spécifiques réutilisés : « Les avantages sont très significatifs si l'on récupère, par exemple, une poutre en acier, car le même matériau neuf consomme beaucoup d'énergie lors de sa production et est donc responsable d'émissions de CO2 considérables. Les avantages sont moindres lorsqu'il s'agit de recycler des matériaux biogéniques et géogènes tels que le bois ou les produits en pierre. Ces derniers émettent généralement moins de carbone fossile. »

La péjoration kilométrique
Le bilan final dépend également fortement de la distance à parcourir pour acheminer les matériaux déconstruits. Les chercheurs ont comparé les émissions de gaz à effet de serre des nouveaux composants à celles des composants réutilisés équivalents, en tenant compte, pour ces derniers, des émissions liées au transport entre le bâtiment d'origine et le nouveau lieu d'utilisation. L'analyse de la distance limite confirme que plus un matériau (neuf) est émetteur en gaz à effet de serre pour sa fabrication, plus le matériau (réemployé) reste avantageux sur les émissions de gaz à effet de serre même pour une distance de transport très élevée. Les chercheurs soulignent toutefois que, dans la pratique, le plus important est de décarboner la construction ou la rénovation d'un bâtiment par le choix de variantes bas-carbone de matériaux. Les éléments de réemploi doivent jouer un rôle et leur écobilan être aussi faible que possible en valeur absolue.

Pour donner un exemple : une poutre en acier réutilisée génère moins d'émissions de gaz à effet de serre qu'une poutre en acier neuf. Si une telle pièce est effectivement disponible, son utilisation est donc avantageuse. Cependant, l'architecte peut avoir une autre option : il peut, par exemple, installer une poutre en bois à la place d'une nouvelle poutre en acier. Dans ce contexte, les chercheurs de Reuse-LCA considèrent qu’il n’est pas toujours pertinent de comparer l’élément réemployé à son équivalent neuf, comme le propose la SIA 390/1 en considérant 20 % du CO2 du matériau neuf pour le matériau réemployé. L’équivalent neuf reste une notion théorique.

En pratique, un architecte et les différents mandataires vont arbitrer et choisir des matériaux « bas carbone » sur leur valeur CO2. Pour le réemploi, la réduction d’émissions à 20 % de l’équivalent neuf, est une première approche, mais insuffisante pour évaluer le CO2 de ces matériaux. Elle doit donc être suivie d’un calcul du CO2 uniquement lié au matériau réemployé et son transport, sans considération à un éventuel équivalent « neuf » comme base de calcul. Sur ce dernier point, les travaux se poursuivent dans le cadre du projet OFEN Mat-Loop.

Potentiel maximum du réemploi: 13%
Les éléments de construction réutilisables ne sont pas disponibles à volonté. Et tous les maîtres d'ouvrage ne disposent pas de la motivation et de la volonté de compromis nécessaires à la planification avec des éléments de construction réutilisés. Malgré ces obstacles, les auteurs du projet Reuse-LCA plaident en faveur de la réutilisation : « Il s’agit d'une des nombreuses mesures visant à décarboner le secteur de la construction. Pour atteindre l'objectif de zéro émission nette, nous devons combiner différents moyens dans la construction et la rénovation des bâtiments. » Sébastien Lasvaux renvoie aux résultats d'une étude récente sur les bâtiments à zéro émission nette, à laquelle son institution a participé. Celle-ci a répertorié toute une série de mesures qui mènent à un secteur du bâtiment durable, dont le réemploi avec un potentiel estimé à 13 %, pour minimiser les émissions de GES de la construction des bâtiments. (Benedikt Vogel, sur mandat de l’Office fédéral de l’énergie).

Huit projets phare passés au crible des étudiants du Nord vaudois

Quelle: Julien Pathé

A Renens, pour faire place au complexe MixCity, un ancien immeuble de bureaux a été démoli en 2023. 433 t de dalles et de piliers en béton, représentant 25 % de la masse structurelle du bâtiment, ont pu être récupérées.

Le projet de recherche « Reuse-LCA » s'est appuyé sur huit constructions réalisées ces dernières années. Des projets qui Ils ont tous fait l’objet de communications sur leur ambition écologique ou circulaire.

K.118 (rénovation en 2021)
Lors de la surélévation d'une ancienne usine Sulzer à Winterthur, des poutres en acier, des dalles en granit naturel et des éléments en bois ont été réutilisés. Ces éléments, d'un poids total de 430 t, ont été récupérés dans un rayon de 90 km.

Hobelwerk Haus D(nouvelle construction en 2023)
Pour cet immeuble résidentiel de quatre étages à Winterthour, des panneaux de placage en ipé ont été réutilisés pour le revêtement extérieur et les carreaux de pierre, mais aussi pour les portes, les fenêtres et les volets.

Kosmos(nouvelle construction en 2022
Pour le bâtiment de trois étages abritant le musée d'un fournisseur d'énergie à Münchenstein (BL), des profilés en acier provenant d'anciens pylônes électriques ont notamment été réutilisés comme un exosquelette décoratif qui rappelle une cage de Faraday. Ils ont été acheminés depuis un site situé à 150 km.

ELYS (rénovation en 2021)
Lors de sa rénovation, ce bâtiment commercial à Bâle a été doté d'une nouvelle façade composée de modules préfabriqués. Ces derniers, assemblés à Frick (AG) puis transportés, contiennent des tôles d'acier réutilisées, des poutres en bois lamellé-collé, une isolation en laine de roche et des fenêtres.

Chauchy (rénovation en 2024)
A Denens (VD), une grange du XIXe siècle a été transformée en immeuble résidentiel de six appartements. La construction en moellons et la charpente en bois du toit de la grange ont été conservées. ainsi que les tuiles en terre cuite et les volets. Des poutres en bois provenant d'un bâtiment genevois ont servi pour le plancher. Des équipements sanitaires d'occasion, tels que des toilettes, des lavabos, des douches et des baignoires, ont été récupérés.

PPN Tower 107 (rénovation en 2023)
La structure en béton vieille de 60 ans et pesant 10 000 tonnes a été conservée pour cet immeuble de bureaux de 17 étages. En outre, 75 portes et 690 m² de plafonds suspendus en métal microperforé ont été réutilisés.

Fayard (projet)
Lors de la rénovation de cinq immeubles d'habitation à Versoix (GE), construits entre 1990 et 1995, les cadres de fenêtres en bois et métal ont été conservés et complétés par un nouveau vitrage.

MixCity (démolition en 2023)
Lors de la démolition d’un immeuble de bureaux, datant des années 1980, 433 t de dalles et de piliers en béton, représentant 25 % de la masse structurelle du bâtiment, ont pu être récupérées. Les éléments en béton ont notamment été utilisés sur place pour la construction d'un mur de soutènement.