Béton écologique : quand les matériaux se mettent au vert

• La durabilité du béton est difficile à battre. Cependant, les architectes, les ingénieurs et les professionnels de la construction sont de plus en plus conscients de son impact sur l'environnement et se tournent vers des alternatives plus écologiques. 
• La production de ces matériaux ne requiert pas autant d'énergie que celle du béton traditionnel, ce qui les rend moins nocifs pour l'environnement. Ces nouvelles alternatives ouvrent la voie pour l’avenir.
• Les chercheurs explorent les moyens de rendre le béton plus écologique. Le béton imprimé en 3D est encore en cours d'évolution, il devient progressivement une réalité.

Des trottoirs aux comptoirs, le béton est partout, il existe sous une forme ou une autre depuis l'Antiquité. L'utilisation la plus ancienne d'un matériau semblable au béton remonte à 6 500 avant J.-C., lorsqu'un groupe de commerçants du Moyen-Orient a découvert comment utiliser du sable, du calcaire, de l'eau et du ciment pour construire des systèmes de gestion de l'eau dans le désert. Cela a fonctionné à l'époque, et cela fonctionne encore aujourd'hui. Bien que le processus de fabrication ait évolué, les ingrédients premiers et les liants sont restés les mêmes. 

L'impact du béton sur l'environnement

Le béton présente des inconvénients, il est difficile à transporter et sa production a un coût environnemental, mais sa durabilité est inégalable. Le béton a inspiré des alternatives remarquablement innovantes aujourd'hui utilisées, qui sont solides, esthétiques, légères et neutres en carbone. Il s'agit notamment de briques organiques auto-cicatrisantes fabriquées à partir de champignons, d'un matériau de construction comparable au béton créé à partir de chanvre, et de poutres en bois massif élégantes qui peuvent conserver une quantité importante de dioxyde de carbone. De plus, grâce aux nouvelles technologies, le béton peut désormais être imprimé en 3D, ce qui permet de réduire considérablement l'empreinte carbone. 

8 alternatives plus écologiques au béton traditionnel

1. Le béton vert 

Le béton vert est un terme générique désignant un type de béton dont au moins un des composants est issu de déchets. Sa production ne nécessite pas autant d'énergie que celle du béton traditionnel et émet donc beaucoup moins de dioxydes de carbone. Le béton vert peut être tout aussi durable que le béton traditionnel, mais son cycle de vie est beaucoup plus durable. Comme le béton traditionnel, il peut être utilisé efficacement pour construire des chaussées, des toits, des murs, des sols et des ponts. Il permet également l'isolation, l'amélioration de la qualité de l'air et le renforcement de la biodiversité. 

2. Béton de cendres

Une autre alternative populaire au béton traditionnel est le béton de cendres, un matériau composé de cendres volantes, un résidu de la combustion du charbon, qui était autrefois jeté dans les décharges. Mais, les cendres volantes ont trouvé leur place dans la construction : mélangées à de la chaux et à de l'eau, elles se transforment en un matériau étonnamment solide et durable qui ressemble beaucoup au ciment ordinaire, réduisant ainsi la demande de nouveaux matériaux. La présence de cendres volantes améliore la fluidité du béton de cendres, ce qui le rend plus facile à manipuler que le béton traditionnel, avec une meilleure maniabilité pour la construction de formes complexes. Comme 25 % du ciment peut être remplacé par des cendres volantes en grande quantité, l'utilisation du béton de cendres entraîne une réduction significative des émissions de dioxyde de carbone.

3. Béton de chanvre

Le béton de chanvre est une alternative au béton qui obtient cinq étoiles pour son caractère écologique. Comme son nom l'indique, il est fabriqué à partir de chanvre, une plante dont la croissance prend environ quatre mois et qui peut être récoltée à vie. Les plantes de chanvre n'ont pas besoin de beaucoup d'eau, ni de produits chimiques ou de carburant pour pousser. Elles sont étonnamment simples à récolter.  

Le béton de chanvre est fabriqué en mélangeant de la chaux et de l'eau avec des fibres de chanvre pour produire un matériau semblable au béton traditionnel, mais beaucoup plus léger. La chaux libère approximativement 80 % de carbone en moins que le béton traditionnel. Le béton de chanvre a également la capacité unique de garder le carbone tout au long de son cycle de vie. Il s'agit donc d'un autre matériau neutre en carbone. De plus, il est non toxique, sans allergène et peut absorber et libérer l'humidité, ce qui aide à prévenir l'accumulation de moisissures. Bien que le béton de chanvre ne puisse pas être utilisé dans les murs porteurs en raison du temps nécessaire à son durcissement, il peut fournir une isolation naturelle et apporter de la flexibilité à la plupart des structures. 

4. Bois massif 

Le bois massif arrive en tête de liste des alternatives au béton pour son esthétique contemporaine. Il est fabriqué à partir de systèmes de bois composite qui combinent plusieurs pièces de bois dans des éléments structurels plus grands pour créer un matériau souvent plus résistant que le béton ou l'acier. Le bois massif est le plus souvent utilisé pour fabriquer des panneaux structurels, des poteaux et des poutres, mais sa capacité à résister à un trafic intense fait de lui une option durable pour les grands planchers. Léger, il est beaucoup plus facile à transporter que le béton traditionnel. De plus, la construction en bois massif fonctionne également comme une forme d'élimination du carbone grâce à sa capacité à garder une tonne de dioxyde de carbone par mètre cube de bois massif.

5. CLT 

Le CLT, ou bois lamellé-croisé, est un type de bois massif. Il s'agit d'un panneau de bois d'ingénierie composé d'au moins trois couches de bois séché au four qui, lorsqu'il est correctement installé et entretenu, ne pourrit pas et ne moisit pas. Il est aussi résistant au feu et se carbonise lorsqu'il est brûlé. Cette carbonisation forme une couche protectrice sur l'extérieur du matériau, qui conserve sa résistance. Le CLT est couramment utilisé pour des applications structurelles préfabriquées telles que les murs, les planchers et les toitures.  

6. Polymères coulés

Les polymères coulés sont un terme général désignant la production de produits synthétiques coulés pour toute une série d'utilisations. Les polymères coulés employés dans la construction comprennent des produits qui peuvent facilement être transportés et manœuvrés sans équipement aérien dangereux et coûteux. Ils peuvent également être spécifiquement conçus pour répondre aux exigences de résistance d'une application donnée, ce qui constitue un excellent choix pour les projets hautement personnalisés. Leur résistance aux bactéries et aux moisissures les rend par ailleurs idéaux pour les projets de construction de cuisines et de salles de bains. 

7. Matériaux de récupération

Jusqu'à présent, les constructeurs ne disposaient pas des informations nécessaires sur l'histoire de la construction des bâtiments anciens, ce qui rendait risquée la réutilisation des matériaux de construction usagés pour créer de nouvelles structures. Les progrès technologiques ont changé la donne. Des programmes tels qu'Autodesk Tandem peuvent désormais être utilisés pour relier les données du cycle de vie d'un bâtiment au sein d'une réplique numérique, tandis que les passeports de matériaux peuvent fournir des données sur les matériaux utilisés dans le cadre d'un projet. Plus on en sait sur ce qui a servi à la construction d'un bâtiment, plus il est sûr de réutiliser ou de réaffecter de vieux matériaux. Les matériaux de récupération qui sont encore en bon état ne doivent jamais être jetés. Il s'agit d'une méthode de construction respectueuse de l'environnement et rentable, pouvant également ajouter un attrait esthétique et un charme à la structure finale. 

8. Le mycélium

Il s'avère que les champignons ont une valeur qui va bien au-delà de leurs avantages nutritionnels. Les fibres des champignons qui ressemblent à des racines, appelées mycélium, peuvent être séchées et traitées, puis transformées en porte-monnaie, en vêtements et même en matériaux de construction lorsqu'on les incite à se développer en une substance solide comme un roc. Le mycélium est remarquablement résistant. Les briques fabriquées à partir de ce matériau sont plus légères et plus résistantes au feu que le béton traditionnel. Parce qu'elles sont techniquement toujours « vivantes » après leur fabrication, les briques de mycélium sont aussi auto-réparatrices. Une brique de mycélium endommagée peut facilement se réparer d'elle-même lorsqu'un champignon supplémentaire est introduit dans ses fissures.

Comme matériau de construction durable, les briques de mycélium sont encore en cours de développement. Pourtant, l'idée que la construction puisse un jour inclure des structures fabriquées à partir de champignons biodégradables est passionnante. En 2014, une exposition au Musée d'art moderne de New York a présenté une installation architecturale appelée Hy-Fi, entièrement fabriquée à partir de mycélium et de déchets agricoles. Hy-Fi n'existe plus, mais des ingénieurs expérimentent le potentiel du mycélium pour de futures structures plus permanentes. 

Les alternatives au béton présentent des avantages concrets 

Les alternatives au béton offrent des bénéfices qui vont au-delà des avantages environnementaux. Le fait d'avoir accès à tant de nouveaux matériaux de construction durables donne aux architectes et aux ingénieurs beaucoup plus de flexibilité en matière de conception. Les alternatives au béton offrent également des temps de construction plus courts, des coûts de main-d'œuvre réduits, une durabilité accrue et même une réduction du bruit. Aujourd'hui, de plus en plus d'entreprises profitent des avantages offerts par les alternatives au béton. L'adoption de ces innovations permet aux entreprises de répondre à l'évolution des demandes du marché tout en contribuant à un avenir plus vert et plus durable.

Les alternatives au béton en action

Advantic est une start-up basée dans l'Ohio qui développe des matériaux composites personnalisés afin d'offrir aux ingénieurs et aux constructeurs de nouvelles options pour lutter contre les conditions climatiques difficiles et la corrosion. Le premier grand projet de l'entreprise, achevé en 2014, consistait à aider le système de métro de la ville de New York à répondre aux nouvelles exigences du code incendie en matière de ventilation. Le matériau de construction devait également être non corrosif et perméable aux fréquences radio. Cet objectif a été atteint en utilisant des composites en polymère coulé, qui sont 75 % plus légers que le béton tout en conservant la même résistance à la compression. 

« Nous sommes le « bouton facile », si cela existe, dans l'industrie de la construction, déclare Brad Doudican, président d'Advantic. Si les composites sont la bonne solution, nous trouverons le matériau adéquat pour résoudre le problème spécifique. »

Les matériaux d'Advantic ont de nouveau été mis à l'épreuve lorsque l'entreprise a été contactée par le zoo de Cleveland Metropark pour modifier l'enclos des gorilles. Le zoo s'apprêtait à introduire un nouveau gorille dans l'environnement et souhaitait donner plus d'espace à tous les animaux, c'est pourquoi Advantic a conçu un couloir pour gorilles. La goulotte est un tunnel surélevé qui offre aux gorilles une vue à 360 degrés de leur habitat. Il est fabriqué à partir de poutres composites et non d'acier afin de réduire les perturbations pour les gorilles et les autres animaux voisins. 

« Avec la fabrication de l'acier, il y a des gaz toxiques lors du soudage, une installation bruyante et intrusive, et généralement un environnement plus caustique », explique Luke Sideras, technicien en ingénierie CAO chez Advantic. « Nous avons pu couper et percer toutes nos poutres dans notre entrepôt avant même qu'elles n'arrivent au zoo. Cela réduit considérablement les temps d'arrêt pendant lesquels les gorilles doivent être déplacés, ce qui peut être une source de stress pour les animaux. C'était un projet très amusant à réaliser et qui a très bien fonctionné pour tous. »

Les nouveaux matériaux peuvent être risqués pour les propriétaires et les entrepreneurs, mais Advantic et des entreprises comparables utilisent des outils tels qu'Autodesk Fusion 360 pour suivre les changements de projet en temps réel. Ce processus permet d'optimiser leur livraison et de renforcer la confiance des clients dans les alternatives au béton. De tels succès aident Advantic et d'autres fabricants de bâtiments durables à gagner du terrain dans le secteur de la construction.

Rendre le béton écologique

Les alternatives plus écologiques au béton peuvent représenter une part importante de l'avenir de la construction durable, mais le béton traditionnel n'est pas complètement démodé. Heureusement pour les nombreux défenseurs du béton traditionnel, de nouvelles méthodes de construction rendent son utilisation beaucoup plus durable. Grâce aux nouvelles technologies, le béton imprimé en 3D ne tardera pas à devenir un procédé courant. 

Le domaine est encore en pleine évolution, mais il devient progressivement une réalité. En offrant une plus grande liberté de conception, des délais de construction plus courts et une meilleure durabilité, il a le potentiel de révolutionner les pratiques de construction. Il commence déjà à ouvrir de nouvelles possibilités de conception, en permettant la fabrication des pièces souhaitées par les architectes sans coûts indirects prohibitifs. Le béton imprimé en 3D permettra également d'économiser beaucoup de temps et de matériaux, ce qui se traduira par une empreinte écologique beaucoup plus faible. 

L'avenir des matériaux de construction écologiques

Le béton a changé le monde, et ce n'est pas pour rien que l'on continue à l'utiliser : c'est parce qu'il fonctionne. Mais, les professionnels de l'architecture, de l'ingénierie et de la construction (AEC) sont de plus en plus conscients de l'impact du béton et d'autres activités humaines sur la planète. Le chemin à parcourir est encore long, mais le passage à des pratiques de construction durables a déjà contribué à une réduction significative des émissions mondiales de CO2. Elle inspire ainsi de nouvelles possibilités de conception passionnantes. 

« Les gouvernements du monde entier mettront en place des politiques draconiennes et infligeront d'énormes pénalités à ceux qui contribuent au changement climatique », déclare Charles Kibert, directeur du Powell Center for Construction and Environment de l'université de Floride et auteur de Sustainable Construction : Green Building Design and Delivery. « Les entreprises qui ont appris à fonctionner avec un faible impact et à fabriquer des produits et des bâtiments à faible impact prospéreront dans cet avenir. »

Aujourd'hui, la construction s'appuie sur des solutions innovantes pour créer des structures plus durables, des matériaux de construction plus écologiques et des processus plus efficaces. La population mondiale est beaucoup plus importante qu'elle ne l'était en 6 500 av. J.-C., mais de nouvelles alternatives au béton traditionnel donnent à l'industrie AEC l'occasion d'accueillir plus d'êtres humains de manière responsable. Ces solutions révolutionnent la façon dont les bâtiments, les villes et les communautés sont construits, aidant les générations actuelles et futures à avoir un impact important.

Cet article a été mis à jour. Il a été publié à l'origine en avril 2018.