«L’argile a un grand potentiel»

Membre de la direction de WaltGalmarini, l’ingénieur civil et en énergie Wolfram Kübler explique le lien entre construction et climat.

 

Lorsqu’il est question de réchauffement climatique, il est fréquent de parler du fait de renoncer aux voyages en avion ou à la consommation de viande. La construction est moins souvent dans le viseur. Dans la pratique, qu’en est-il du principe de zéro émission nette dans la construction?

Il n’en est encore rien. Nous commençons seulement à nous pencher sérieusement sur la question – même si, entre-temps, presque tous les matériaux et solutions sont vantés comme durables! Nous avons ainsi supprimé toute possibilité de réel développement durable, à savoir permettre aux générations futures de bénéficier des mêmes conditions. Nous ne pouvons que réparer ou régénérer les écosystèmes et essayer d’éviter les conséquences les plus désastreuses.

Le béton est – avec l’eau – le matériau le plus utilisé sur notre planète. À elle seule, l’industrie du ciment produit avec l’acier quatre fois plus d’émissions que le trafic aérien mondial et se classe au troisième rang derrière la Chine et les États-Unis si elle était un pays.

Dans le même temps, le changement climatique est probablement déjà en train de s’accélérer, de sorte qu’il apparaît de plus en plus clairement que nous n’avons plus jusqu’en 2050 pour tenter de réduire les conséquences dramatiques pour les populations des pays les plus affectés, mais aussi pour nous en Europe. La pénurie d’eau dans le sud de l’Europe affecte également notre approvisionnement alimentaire.

Nous devrions dès maintenant adopter une approche stratégique et nous concentrer sur les principales émissions. Il s’agit notamment de réduire le gaspillage de ciment, d’utiliser des liants de substitution et des additifs et de commencer le plus rapidement possible à isoler les émissions lors de la fabrication de ciment. Nous devons stocker ce CO2 de manière contrôlée, ce qui se passe désormais en très faibles quantités également dans les granulés recyclés, par exemple avec des solutions telles que neustark, Zirkulit ou reCO2ver de Sika ou comme matière première pour l’industrie chimique. Il en va de même pour le chauffage à distance par incinération de déchets.

 

Quelques projets phares de construction respectueuse du climat ont déjà été réalisés en Suisse. Il s’agit toutefois d’exemples isolés. Selon des études, 10 000 à 15 000 logements de plus devraient être construits chaque année en Suisse. Il faut donc augmenter l’activité de construction. Est-ce possible avec de nouveaux procédés respectueux de l’environnement?

La surface occupée par personne a nettement augmenté au fil des ans. Nous sommes confrontés à d’importants défis démographiques et construire est devenu plus complexe, notamment en raison d’exigences plus élevées, des lois et des normes. Les discussions vont souvent déjà dans le bon sens: il est important de densifier le parc existant, de le réaffecter ou d’ajouter des étages. Le quartier Toni à Zurich, où une laiterie industrielle a donné naissance à un campus universitaire ainsi qu’à des appartements dans un immeuble de 40 mètres de haut, est un exemple à suivre.

Là aussi, il faut nuancer et mettre en œuvre des concepts pour l’aménagement du territoire qui soient respectueux de l’environnement et efficients à plusieurs niveaux. Nous savons qu’une densification planifiée et coordonnée – surtout en hauteur – permet de réduire considérablement les émissions par personne tout en influençant positivement la mobilité. Nous devons donc veiller à ce que les lieux de résidence et de travail soient moins éloignés et à ce qu’ils soient bien desservis par des transports publics suffisamment performants. Le projet de gratte-ciel Pi ne dispose que de 35 places de stationnement pour 199 appartements. Des postes de travail seront créés dans le cluster technique voisin de Metall Zug. Le projet Volta Nord Baufeld 5 du canton de Bâle-Ville ne prévoit aucune place de stationnement pour 150 appartements. Les sous-sols en béton causent généralement la plus grande part des émissions, et de loin. Notre mobilité actuelle génère donc des émissions considérables non seulement sur et par les routes, mais aussi à l’arrêt sous terre. Ou à l’inverse: notre future mobilité déterminera très probablement la réalisation de l’objectif zéro émission nette.

 

Quelles mesures voyez-vous pour atteindre la neutralité carbone nette dans la construction? Quel est le rôle des matériaux de construction, des lois et normes de construction et des processus de construction?

Là encore, nous n’en sommes qu’au début de notre apprentissage de ce que peut être un véritable système circulaire: du point de vue des émissions, le béton recyclé, qui consomme autant, voire plus de ciment, n’est pas meilleur que le béton conventionnel. Grâce à notre soutien, la start-up Oxara développe actuellement un matériau de construction similaire au béton à base de granulats de démolition non triés, appelé Oulesse, qui ne nécessite pas de ciment supplémentaire. L’évolution des rigidités correspond approximativement à celle des bétons d’il y a 100 ans. De nombreux bâtiments de cette époque sont encore debout et le seront encore longtemps, avec peut-être quelques travaux d’assainissement parasismique.

En parallèle, nous développons déjà des matériaux de construction massifs à faibles émissions, tels que le béton d’argile. Et nous facilitons leur utilisation. Nous devons maximiser l’utilisation du bois dans la construction afin de fixer le plus longtemps possible dans le bâtiment le CO2 qu’il contient. Le vieux bois doit être réutilisé et aucun bois forestier adapté à la construction ne doit être brûlé directement.

Des explications et une communication claire sont indispensables. Des adaptations ciblées des normes et des lois sont nécessaires pour favoriser les collaborations entre la recherche, l’industrie de la construction et les planificateurs grâce à des innovations qui donnent envie. Ce que fait par exemple l’EMPA avec NEST. Nous y sommes partenaires de planification pour un système de revêtement en béton préfabriqué, plus efficace et à faibles émissions, en collaboration avec la société Stahlton dans l’unité Step2, qui sera inaugurée en août.

Comme les cantons doivent maintenant fixer des valeurs limites d’émissions, ils pourraient délibérément définir une trajectoire de réduction jusqu’en 2040 afin d’atteindre le zéro émission nette au plus tard à cette date. Ceux qui seront en mesure de proposer d’ici là des solutions affichant des émissions nettement plus faibles devraient gagner des points supplémentaires pour l’adjudication des marchés publics. Dans le cas de procédés de construction spéciaux et de sites, les émissions devraient être nettement inférieures à celles prescrites par la loi. En augmentant la masse de construction sur des sites stratégiquement attrayants, il est possible de financer ces investissements dans des constructions à faibles émissions et dans l’innovation.

En janvier, un projet Flagship d’innosuisse sur 5 ans a été lancé avec 10 sous-projets dans différentes hautes écoles dans le but de repositionner favorablement sur le marché les constructions hybrides à base de bois et d'argile. Nous sommes l’un des quelque 40 partenaires industriels et de planification et co-initiateurs. Pendant des siècles, toute l’Europe a construit presque sans émissions, jusqu’à l’industrialisation. Au niveau mondial, 30% de la population vit dans des bâtiments dont le matériau de construction est l’argile. En parallèle, les normes correspondantes doivent être élaborées avec la SIA. L’argile a un grand potentiel dans le domaine de la protection incendie et de l’isolation acoustique lorsqu’elle n’exige pas une rigidité élevée, ainsi que pour les éléments de construction non porteurs. La matière première se trouve dans nos décharges sous forme de fouilles.

 

Comment évaluez-vous le rôle des normes énergétiques telles que le Site 2000 watts ou Minergie en termes de besoins en matériaux et d’émissions?

Ils sont très importants comme modèles et servent à l’orientation. En principe, les maîtres d’ouvrage et les investisseurs apprécient la structure lors de la planification. Les labels ne doivent toutefois pas empêcher l’innovation, mais rester ciblés et ne pas être liés à un produit ou à une technologie. À l’heure actuelle, de telles exigences et normes empêchent souvent la réduction possible de la technique du bâtiment. Nous continuons à alimenter de nombreuses conduites simplement dans des revêtements en béton épais qui ne sont pas nécessaires sur le plan statique, car cela demande le moins de coordination et représente une solution bon marché. La séparation des systèmes est une condition préalable à la construction durable et à l’économie circulaire!

La norme SIA 390-1 «La voie climatique – bilan des émissions de gaz à effet de serre et de l’énergie dans les bâtiments», attendue prochainement, devrait être reconnue et utilisée par tous les intervenants comme un fil rouge et une base pour dresser un bilan. La numérisation et les outils à développer pour un écobilan basé sur le BIM peuvent apporter de précieuses informations dès les premières phases de l’étude de variantes.

Minergie a pris son essor grâce à l’accent mis sur la minimisation de l’énergie d’exploitation pour le chauffage. L’association a accompli beaucoup de choses et obtenu de nombreux résultats: aujourd’hui, les sources d’énergie fossiles ne sont pratiquement plus possibles!

Mais la physique nous rappelle que les émissions liées à la construction et à l’exploitation ne peuvent pas être considérées séparément. Des corrections s’imposent dans la philosophie des labels. Il est important de penser et d’optimiser de manière systémique et interdisciplinaire. Il est pratiquement impossible et souvent inutile d’obtenir la meilleure note pour des dizaines de critères en même temps. Sinon, cela conduit inévitablement à une médiocrité inopportune. De ce fait, nous sommes constamment confrontés à des conflits d’objectifs dans la planification et nous nous occupons surtout d’obtenir un certificat et non de réaliser les objectifs et de répondre aux besoins de nos clients en étant conscients des coûts. C’est inefficace et souvent frustrant pour toutes les parties concernées. La nouvelle Association suisse pour la simulation du bâtiment veut et peut apporter ici les compétences nécessaires pour se concentrer intégralement sur les objectifs et les atteindre plus efficacement.

Il est décisif d’identifier la réduction maximale des émissions pouvant être obtenue à moindres coûts. Il est inefficace de dépenser des sommes importantes pour plus de 20 cm d’isolation thermique et des détails de pont thermique si la plus-value en termes de réduction de l’énergie de chauffage, déjà renouvelable, est proche de zéro. Surtout si l’on considère que le réchauffement augmentera sensiblement ces prochaines décennies, avec une baisse attendue d’environ 30% des degrés-jours de chauffe. Les 50% d’émissions supplémentaires dues à cette isolation inutile sont désormais générés par la construction.

 

Avec Implenia, votre entreprise construit l’immeuble Rocket à Winterthour. Vous misez là sur la construction hybride, en associant le bois, l’acier et le béton. Quels sont les avantages économiques et écologiques de cette combinaison?

Dans le cas de structures porteuses fortement sollicitées telles que les bâtiments élevés, la réduction des émissions est également liée à la performance. Les matériaux très résistants peuvent entraîner une réduction du volume qui génère au final moins d’émissions qu’un matériau apparemment écologique de faible résistance. Le système de dalles développé avec Implenia Construction en bois est environ 35% plus léger qu’un plancher plat en béton équivalent. Si l’on inclut la structure de stabilisation pour les tempêtes à une hauteur de 100 mètres, la différence par rapport à la construction conventionnelle – grâce à un cadre en bois intégré dans la façade – peut même atteindre 60% des charges propres pour les fondations. Les pieux forés de grand diamètre génèrent des émissions particulièrement élevées en raison des machines à moteur diesel qui consomment beaucoup d’énergie. Actuellement, la plupart des labels et normes ne tiennent même pas compte des fondations dans l’écobilan. Nous devrions enfin établir des comparaisons et des déclarations honnêtes, en particulier pour des bâtiments aussi volumineux. À l’avenir, nous aurons de plus en plus besoin de gratte-ciel.

C’est une nouvelle mission exigeante, mais aussi passionnante: grâce à des structures porteuses plus efficaces, une surface de rendement supplémentaire obtenue peut aider à compenser les surcoûts actuels subsistants par rapport au gaspillage de ciment avec des émissions irresponsables.

 

Pouvez-vous citer des exemples de bâtiments ou de projets d’infrastructure qui montrent comment s’écarter des normes de construction peut avoir un impact positif sur le plan économique et environnemental grâce à la collaboration entre le maître d’ouvrage et l’ingénieur? Quels sont les risques?

Dans le cadre du projet Burkwil d’une fondation privée à Meilen, nous avons réussi à convaincre le maître d’ouvrage et l’entrepreneur d’utiliser des formules de béton spécifiques au projet, contenant nettement moins de ciment que la teneur minimale selon la norme. Elles ont malgré tout les caractéristiques requises. Pour le moment, la responsabilité des caractéristiques incombe à l’ingénieur ou à l’ingénieur civil responsable de l’appel d’offres et non plus à la centrale à béton. Il a ainsi été possible de réduire de moitié les émissions totales du sous-sol de six grands immeubles collectifs, y compris 120 places de stationnement, sans incidence sur les coûts. Concrètement, cela représente 540 tonnes de ciment pour ce projet de 100 appartements. L’entrepreneur Marti Zurich est très satisfait du traitement du béton sur le chantier. Les risques habituels des éléments de construction étanches à l’eau diminuent même et il faut moins d’armatures en acier pour limiter la largeur des fissures. Les bétons contenant seulement 150 kg/m3 de ciment peuvent déjà atteindre la résistance requise à la pénétration d’eau. La norme exige actuellement encore 280 kg/m3 pour cette caractéristique.

Après huit ans de discussions au sein de la commission compétente, de telles formules à émissions réduites deviendront bientôt possibles dans une annexe à la norme sur le béton.

Dans la construction d’infrastructures aussi, les services des ponts et chaussées utilisent désormais des procédures d’adjudication innovantes avec des critères de réduction des émissions qui doivent être prouvés par les entrepreneurs pendant l’exécution sous peine de pénalités financières.

Nous sommes heureux et reconnaissants qu’un nombre croissant de maîtres d’ouvrage veuillent assumer leurs responsabilités et recherchent des solutions allant nettement plus loin que la moyenne. Outre le Techcluster Zug, il s’agit par exemple du promoteur immobilier Senn, des villes de Bâle et de Zurich, d’autres communes, de clients du secteur de la construction industrielle et de maîtres d’ouvrage privés. De plus en plus de nos collègues ingénieurs civils sont conscients de leur responsabilité. Ils établissent eux-mêmes le bilan des émissions de leurs structures porteuses et agissent ensuite en conséquence.