L’environnement bâti offre une occasion unique de passer à une économie circulaire. La normalisation et la conception intelligente seront essentielles pour permettre ce changement.
Notre environnement bâti – des maisons aux bureaux, en passant par les écoles et les magasins – n’est pas sans danger pour l’environnement. Les bâtiments et l’industrie de la construction sont, en fait, les plus gros consommateurs de matières premières au monde et contribuent à 25-40% des émissions mondiales de dioxyde de carbone. Intégrer les bâtiments dans une économie circulaire qui minimise le gaspillage de matériaux pourrait donc apporter d’énormes bénéfices environnementaux. À l’inverse, un échec sur ce front pourrait avoir des conséquences désastreuses.
“Les bâtiments peuvent, et doivent, fonctionner de manière circulaire”, déclare Francesco Pomponi, qui étudie l’environnement bâti à l’université Napier d’Édimbourg, au Royaume-Uni. “Sinon, il n’y a pas d’issue à la crise climatique”.
Prenez le béton, fabriqué en mélangeant du gravier, du ciment et de l’eau. C’est le matériau de construction le plus utilisé au monde, mais c’est aussi une énorme source de carbone, qui représente jusqu’à 8 % des émissions mondiales de carbone d’origine humaine. Le ciment, dont plus de quatre milliards de tonnes sont fabriquées chaque année, est le principal responsable. Pour le produire, il faut chauffer du calcaire (principalement composé de carbonate de calcium) pour obtenir de la chaux (oxyde de calcium). Cette réaction libère du CO2, et d’autres émissions de CO2 sont produites par la combustion de combustibles pour générer la chaleur.
Les bâtiments comme force positive
Dans le monde entier, les ingénieurs, les entreprises de construction et les architectes commencent à adopter et à appliquer le modèle circulaire. Il existe de nombreuses possibilités d’améliorer les matériaux utilisés dans la construction, d’introduire des principes de conception circulaire afin que ces matériaux puissent être correctement réutilisés et, plus ambitieux encore, de créer des bâtiments qui apportent une contribution positive au climat et à la biodiversité. Mais il reste encore beaucoup à faire pour que ces énormes contributions aux émissions diminuent. Et elles doivent baisser, et vite.
Des innovations dans les matériaux pourraient contribuer à faire du béton une option plus durable. L’ajout de graphène – une forme de carbone en 2D – dans le mélange, par exemple, pourrait améliorer l’empreinte écologique en renforçant le béton et en réduisant ainsi la quantité nécessaire pour une application particulière. Le saupoudrer dans le béton pourrait apporter d’énormes avantages, selon Nationwide Engineering, une entreprise basée à Amesbury, au Royaume-Uni, qui a mis au point ce mélange, appelé Concretene, en collaboration avec des chercheurs de l’université de Manchester, au Royaume-Uni. Le premier bâtiment à bénéficier de Concretene a été un gymnase à Amesbury en mai 2021, dont le nouveau sol a été posé à l’aide de ce matériau.
Le béton pourrait même devenir un puits de carbone. CarbonCure, une entreprise basée à Halifax, au Canada, a mis au point une technologie qui ajoute du CO2 capté dans le béton. Le CO2 réagit avec le calcium du mélange pour former du carbonate de calcium, un minéral qui, selon l’entreprise, renforce le béton tout en retenant le carbone.
Le béton est déjà couramment réutilisé : les déchets de béton sont broyés pour former des granulats de béton recyclés (RCA), qui peuvent ensuite être utilisés pour fabriquer de nouveaux granulats. Mais les granulats de béton recyclé sont généralement utilisés dans des applications de faible technicité, comme le remplissage des routes. Cette réduction de la qualité et de la valeur du béton ne va pas dans le sens d’une économie entièrement circulaire.
CarbonCure développe un nouveau type de RCA qui peut être utilisé dans les bâtiments. Sean Monkman, qui dirige le développement technologique de l’entreprise, affirme que la même technologie d’injection de CO2, et la minéralisation qui s’ensuit, peuvent être appliquées à l’ACR ainsi qu’au béton frais. Une autre société, Blue Planet Systems, basée à Los Gatos, en Californie, a mis au point un RCA fabriqué à partir de béton de déchets recyclés et incorporant du CO2 capté.
Au Georgia Institute of Technology d’Atlanta, le Kendeda Building for Innovative Sustainable Design utilise du béton stockant le CO2 dans le cadre d’une série d’innovations durables. Le projet Kendeda a été construit dans le cadre du Living Building Challenge (LBC), un programme qui permet d’appliquer la désignation “bâtiment vivant” aux projets de construction qui répondent à une série de critères, de l’utilisation responsable de l’eau à l’approvisionnement en matériaux qui éliminent les déchets. Le programme vise à inciter les bâtiments à générer de l’énergie, à produire leur propre eau et à rendre à la nature plus qu’ils n’en prennent, explique Shan Arora, directeur de Kendeda Building. Il existe 83 projets certifiés Living Building dans le monde, et 241 autres projets sont enregistrés pour obtenir la certification.
En essayant de répondre aux critères LBC, l’équipe de construction de Kendeda a récupéré des matériaux en faisant appel à la main-d’œuvre locale pour les intercepter alors qu’ils étaient sur le point d’atteindre les sites d’enfouissement, puis les a transformés en matières premières appropriées. “Au cours du processus de construction, le bâtiment Kendeda a détourné plus de déchets de la décharge qu’il n’en a envoyé à la décharge”, déclare Arora.
Le projet LBC est extrêmement ambitieux. “Je considère le LBC comme une sorte de Saint-Graal de la conception de bâtiments régénératifs”, déclare Nick Jeffries, spécialiste des innovations en matière de construction à la Fondation Ellen MacArthur, une organisation caritative basée à Cowes, au Royaume-Uni, qui se consacre à la promotion de l’économie circulaire.
Il existe des mesures moins ambitieuses, mais néanmoins utiles, qui peuvent être prises parallèlement à des projets plus globaux et plus exigeants. Dans un climat qui se réchauffe rapidement, même les fenêtres peuvent faire la différence. En 2010, l’emblématique Empire State Building, à New York, a fait l’objet d’un réaménagement radical, comprenant la modernisation de l’ensemble des 6514 fenêtres du gratte-ciel. Les vitres existantes ont été retirées et l’espace entre le double vitrage a été rempli d’un gaz isolant, un mélange d’argon et de krypton. En outre, chaque vitre a été recouverte d’un film transparent filtrant la lumière. Ces films, mis au point par des scientifiques du laboratoire Lincoln de l’Institut de technologie du Massachusetts à Lexington dans les années 1970 et désormais commercialisés par la Eastman Chemical Company, dont le siège est à Kingsport, dans le Tennessee, utilisent des particules métalliques de taille nanométrique pour réfléchir la chaleur. Les fenêtres rénovées ont permis à l’Empire State Building de consommer 40 % d’énergie en moins. Selon M. Jeffries, des rénovations similaires dans d’autres bâtiments seront cruciales pour la transition vers la construction circulaire.
Démantèlement du problème
Dans une économie circulaire, dit Jeffries, “les bâtiments devraient être construits comme des Lego. Vous devriez être en mesure de les désassembler et de réutiliser les éléments structurels.”
Pomponi convient que la conception est essentielle, et que l’application réfléchie des techniques existantes peut permettre aux bâtiments d’intégrer cette flexibilité. Par exemple, plutôt que de souder des cadres en acier pour former le squelette d’un bâtiment, on peut utiliser des boulons. “Cela permet un démontage beaucoup plus facile lorsque la vie utile arrive à son terme, et une réutilisation beaucoup plus facile de la section structurelle”, explique M. Pomponi.
“Même lorsque des matériaux à faible impact environnemental sont utilisés, un bâtiment peut être conçu de manière non circulaire”, explique Caroline Henrotay, ancienne coordinatrice du projet “Buildings as Materials Banks” (BAMB), un projet d’innovation Horizon 2020 financé par l’Union européenne. Si les matériaux sont, par exemple, collés ensemble, explique Caroline Henrotay, “il sera plus difficile de créer des fractions propres pour un recyclage de haute qualité en fin de vie”.
De telles approches de construction mécanique sont la clé de Wikihouse, un projet britannique soutenu par BAMB qui fournit la conception en source ouverte de blocs qui peuvent être découpés localement dans du contreplaqué de bouleau, permettant aux bâtiments d’être assemblés en glissant les pièces en place comme dans un puzzle, et d’être démontés facilement. Cette approche a été utilisée pour construire des lieux tels que des bibliothèques dans le monde entier et des maisons à Almere, aux Pays-Bas.
Selon M. Jeffries, ce type de réutilisation a un héritage ancien. “Le théâtre de Marcellus [à Rome] est toujours en activité après 2 000 ans”, explique-t-il. “Il a même été utilisé comme carrière pour construire des ponts et des routes locales. C’était vraiment une banque de matériaux pour les bâtiments futurs.”
Un outil moderne pour garder une trace des composants d’un bâtiment – et s’assurer qu’ils peuvent être réutilisés de manière significative – est un “passeport des matériaux”. Ce document contient un inventaire détaillé des matériaux utilisés, ainsi que toute donnée relative à la sécurité ou à l’origine du matériau. Une fois toutes ces données rassemblées, les composants deviennent un bien utile à la fin de la vie du bâtiment. Un passeport des matériaux facilite la conception d’un bâtiment de suivi, car les spécifications des composants sont connues exactement à l’avance. Selon M. Jeffries, le passeport “reconnaît que le matériau existe dans une structure particulière, puis identifie la destination future la plus utile”. Il cite un exemple de bâtiment doté d’un tel passeport qui a déjà été démantelé pour être réutilisé : le palais de justice temporaire d’Amsterdam, qui a été déplacé vers un parc d’affaires à l’extérieur de la ville d’Enschede au début de 2022 pour devenir un immeuble de bureaux.
Traçage coordonné des matériaux
Un certain nombre de start-ups apparaissent pour offrir des services de passeport des matériaux, mais cela pourrait entraîner une certaine confusion à l’avenir. Le LBC a une vision plus large que le simple fait d’avoir un passeport des matériaux, dit Arora. Le LBC dispose également d’une liste croissante de matériaux dangereux, la liste rouge, qui doivent être évités, tels que l’amiante, le formaldéhyde et les polymères chlorés, car ils nuisent à la santé humaine et environnementale. Pour être autorisés dans un bâtiment LBC, les matériaux doivent être répertoriés et comptabilisés et répondre également à des critères spécifiques. Compte tenu de l’éventail des projets en cours, des ambitions et des définitions autour de l’économie circulaire pour les bâtiments, son adoption mondiale prendra du temps. “Je ne sais pas encore qui est responsable de la transition vers l’économie circulaire”, déclare M. Pomponi.
Pour que les pratiques de l’économie circulaire soient adoptées en masse, il faudra que suffisamment de décideurs pensent non seulement que ces mesures aideront la planète, mais aussi qu’elles seront économiquement réalisables. “Nous avons besoin de tout le monde. Nous avons besoin des Apple, des Google et des Microsoft du monde entier pour prouver que c’est possible”, déclare M. Jeffries. Avec plus de 200 entreprises dans le réseau de la Fondation Ellen MacArthur, Jeffries veut les voir aller au-delà des objectifs à court terme. “Nous pouvons aller au-delà du fait de faire moins de mal”, dit-il, et progresser vers l’objectif plus affirmatif de “réduire les matériaux que nous utilisons, réduire les émissions, réduire les déchets générés, jusqu’aux bâtiments nettoyant activement l’air, fournissant des habitats pour la faune”.
Des avancées aussi ambitieuses dans la conception et la construction des bâtiments seront essentielles pour une économie mondiale durable. En fin de compte, les bâtiments qui abritent et protègent l’humanité devront faire plus qu’offrir un toit au-dessus de nos têtes : en adoptant des méthodes et des matériaux innovants, les bâtiments pourraient devenir une solution à la catastrophe climatique que les humains ont provoquée.
