Le BTP et l’architecture à l’épreuve de la stratégie bas carbone
- Les enjeux de la stratégie bas carbone
- Les éléments d’une stratégie bas carbone
- Les avantages d’une stratégie bas carbone
- À quoi ressemble une architecture bas carbone ?
- L’avenir de la stratégie bas carbone
La stratégie bas carbone désigne l’approche holistique de toutes les phases d’un projet de conception et de construction qui englobe les pratiques évolutives, écoénergétiques et respectueuses de l’environnement visant à construire un avenir meilleur. Grosso modo, selon le Rapport Brundtland (PDF, p. 37), il s’agit d’un développement « qui s’efforce de répondre aux besoins actuels sans compromettre la capacité de satisfaire ceux des générations futures. » Ce rapport est issu d’une conférence internationale du milieu des années 1980, qui définit pour la première fois le concept clé de renouvelable, dont le principe est désormais acquis par les leaders industriels du monde entier.
Au fur et à mesure qu’évolue la technologie et que le changement climatique renforce le besoin urgent en solutions durables, la stratégie bas carbone ne représente plus seulement l’avenir, mais le présent. Il ne sera tout simplement pas possible de réussir la réalisation d’un modèle durable dans le secteur de l’architecture, de l’ingénierie et de la construction (AIC) sans changer de façon radicale la manière dont les projets sont conçus et construits. Le secteur du bâtiment génère 38 % des émissions annuelles de carbone dans le monde : 28 % des émissions proviennent du chauffage, de la climatisation et de l’électricité, et 10 % des matériaux et de la construction. Et la vague d’urbanisation qui s’annonce va encore compliquer les efforts pour réduire ces chiffres.
Les enjeux de la stratégie bas carbone
Selon les estimations, d’ici 2060, chaque mètre carré bâti aura doublé, ce qui équivaut à construire l’équivalent de la ville de New York tous les mois pendant les quarante prochaines années. La décarbonation des bâtiments nouveaux et existants devrait donc être une priorité immédiate. Dans cette optique, deux des 17 objectifs de développement durable pour 2030 des Nations Unies concernent le bâti : construire des infrastructures résilientes et créer des villes et des collectivités durables.
Aller de l’avant, c’est faire face à un grand nombre d’enjeux interdépendants. Le bâtiment doit évoluer au même rythme que le réseau électrique, tout en éliminant progressivement les infrastructures reposant sur les énergies fossiles et en lançant des options de transport électriques. La technologie et la créativité nécessaires pour réussir existent bel et bien, même si certains manquements, comme une mauvaise coordination et une manière obsolète de concevoir les choses, ont pu freiner les transformations.
Ces évolutions représentent une opportunité incroyable pour ceux qui sont prêts à adopter une nouvelle approche. Le développement bas carbone pourrait aussi s’avérer une manne financière : si l’on en croit l’International Finance Corporation, les bâtiments écologiques représenteront 24,7 mille milliards de dollars américains d’ici 2030.
Les éléments d’une stratégie bas carbone
La stratégie bas carbone implique une approche globale axée sur l’environnement, faisant principalement appel à la décarbonation, à la résilience, à l’économie circulaire et à l’équité. Pour qu’elle soit menée à bien, il faut une coordination entre architecture, ingénierie et construction. Ce qui implique quetoutes les équipes partagent dès le départ les outils numériques afin d’éliminer le gaspillage de leur propre travail et du produit fini.
Le rendu initial du processus est susceptible d’être pauvre en données, et même de ressembler à une photo basse résolution. Il est toutefois important d’avoir une vue d’ensemble, quand bien même peu affinée, des différents éléments qui se préciseront petit à petit. Dans tout projet, la vision partagée et les outils numériques doivent prendre en compte toutes les étapes de la vie d’un bâtiment, y compris l’énergie grise et les impacts de fin de vie du projet. Munies de ces informations, les équipes peuvent s’accorder sur un cahier des charges complet concernant les matériaux et les pratiques de construction durables.
Ne pas négliger le choix du site
Avant de poser la première pierre, le choix éclairé d’un site peut réduire les émissions de manière considérable. En matière d’architecture écologique, l’emplacement, principe roi de l’immobilier, vaut double.
Selon le Guide de la conception durable du Los Alamos National Laboratory, pour bien choisir son site il faut :
- Se baser sur la topographie, la lumière du soleil, l’ombrage du site et la direction des vents pour favoriser les économies d’énergie ;
- Préserver la végétation existante ;
- Intégrer l’architecture du bâtiment au paysage environnant.
Le choix d’un bon emplacement aide à minimiser les perturbations : envisagez la rénovation de structures existantes ou l’utilisation de friches industrielles pour réduire l’empreinte écologique, évitez les interactions avec des cours d’eau et corridors fauniques, et aménagez les extérieurs de végétation locale. Ces mesures vont maximiser la valeur du site relativement à ses émissions de carbone. Le choix d’un site urbain accessible à pied, proche des commerces et des transports publics peut également réduire les émissions imputables aux déplacements.
Les outils comme le logiciel Insight d’Autodesk aident les architectes à intégrer l’efficacité énergétique et l’optimisation environnementale dès les premières phases de la conception d’un projet. Spacemaker d’Autodesk, un outil basé sur l’intelligence artificielle et utilisé dans les phases d’avant-projet, permet même aux professionnels de l’immobilier de penser à l’impact de l’emplacement et de l’orientation de leur bâtiment en utilisant une analyse fondée sur des données en temps réel des vents et de la lumière du jour.
Cette organisation devient particulièrement importante pour les infrastructures d’énergie renouvelable, comme les éoliennes et les installations photovoltaïques. On estime que les investissements dans la production d’énergie propre vont doubler d’ici cinq ans, et qu’une planification intelligente éviterait les dommages écologiques, notamment pour les habitats fauniques.
Il est important d’harmoniser les objectifs et les plans avec la sélection de matériaux. Réussir la mise en place d’une stratégie à faible émission de carbone dépend en grande partie des méthodes utilisées dans les procédés de fabrication. Les promoteurs repensent la gestion de leur portefeuille de bâtiments afin d’en augmenter le rendement, tout en réduisant l’impact sur l’environnement. Avec la rénovation et le réaménagement des parcs bâtis existants, ils peuvent plus facilement s’adapter aux exigences fluctuantes des occupants, et même s’aventurer sur de nouveaux marchés au fur et à mesure des transformations.
L’architecture, la conception et l’ingénierie en mode créatif et durable
Il est important d’harmoniser les objectifs avec la sélection de matériaux. Réussir la mise en place d’une stratégie à faible émission de carbone dépend en grande partie des méthodes utilisées dans les procédés de fabrication. Par exemple, en faisant appel aux chaînes d’approvisionnement locales, on élimine les coûts de transport et d’expédition, ce qui pourrait réduire le carbone incorporé. Une phase de construction faible en carbone suppose d’identifier et d’appliquer les bonnes procédures.
L’approvisionnement devrait réduire, renouveler, sinon au moins compenser le carbone associé à la fabrication, à l’expédition et à l’utilisation des matériaux. Dans certains exemples, la construction en bois lamellé-collé peut aider à réduire l’empreinte carbone d’un bâtiment en stockant le carbone dans sa structure. Suivre les recommandations en amont, par exemple, en s’assurant que l’acier utilisé provient d’une chaîne d’approvisionnement bas carbone et qu’il peut être complètement recyclé s’avérera rentable sur le cycle de vie du bâtiment. Les architectes et les ingénieurs devront aussi inclure au cahier des charges des matériaux de construction bas carbone, qui exigent moins d’eau, moins d’énergie, moins de produits chimiques toxiques et de nettoyants. Cette approche réduira également les frais de maintenance au fil du temps.
Les matériaux de construction à faible émission de carbone
Sachant que pratiquement 80 % du carbone incorporé d’un bâtiment provient des matériaux de structure, le développement durable doit s’appuyer sur des options à faible émission de carbone. Le choix de matériaux de construction bas carbone pourra aussi inclure des matériaux transformés comme le bois et l’acier recyclés (le BTP a la fâcheuse réputation de jeter des matériaux inutilisés). Le béton traditionnel produit à lui seul pratiquement 8 % des émissions de CO2 annuelles dans le monde. Alors que les nouveaux matériaux présentent des solutions plus écologiques, notamment :
- Les briques fabriquées avec des matériaux récupérés ;
- Le béton recyclé ;
- Les mélanges de béton qui réduisent l’empreinte carbone.
Le recours à de nouvelles techniques et à des approches minimalistes de la conception (lignes épurées, plafonds exposés et sols en béton lissé) réduit aussi la quantité totale de matériaux utilisés.
Le calculateur de carbone, ou EC3, qui fonctionne avec l’outil BIM (Building Information Modeling), inventorie les matériaux à un niveau élémentaire une fois que les plans du bâtiment sont détaillés. Cela permet d’avoir une idée des chiffres importants comme ceux de de l’énergie grise, des estimations de gaz à effet de serre de tous les matériaux fabriqués, transportés et assemblés pour un projet, de l’entretien des matériaux, ainsi que des coûts de fin de vie.
Une gestion attentive du chantier
Une fois réunis les meilleurs matériaux possibles, le même soin doit être apporté à leur assemblage. Avec une bonne gestion BIM et une collaboration numérique, on économise sur tout : l’argent, l’énergie, le temps et les matériaux. L’adoption de méthodes plus efficientes, comme la construction sans gaspillage, élimine les déchets et réduit le carbone incorporé grâce à une meilleure gestion de projet. Selon le Lean Construction Institute, 70 % des projets de construction font l’objet de dépassements de délais et de budget.
La construction préfabriquée, modulaire et industrialisée peut aussi accélérer les étapes d’un projet, codifier la construction et éliminer le gaspillage. Dans la ville néerlandaise de Venlo, par exemple, l’hôtel de ville peut être démonté et réassemblé ailleurs dans une configuration complètement différente. La société BamCore a mis au point une solution sur mesure pour concevoir et fabriquer des panneaux en bambou hybride et proposer des matériaux renouvelables pour la construction de bâtiments de faible hauteur, à usage résidentiel et commercial. Enfin, une nouvelle génération d’équipements lourds et de camions tout-électrique est en train d’ouvrir la voie aux chantiers de construction fonctionnant avec des énergies renouvelables.
Une exploitation et un entretien des bâtiments à faible émission de carbone
Les bâtiments intelligents et durables ne se terminent pas lorsque les équipes démolissent leur chantier. L’exploitation et l’entretien d’un bâtiment se poursuivent à vie et offrent des moyens de réduire les factures énergétiques et, en fin de compte, la pollution. Selon des chercheurs des Nations Unies, les émissions dues à l’exploitation des bâtiments ont atteint un niveau record en 2019 ; des bâtiments désormais mieux construits et une technologie d’exploitation plus intelligente sont en train de devenir la nouvelle norme. Si l’on veut respecter les engagements de l’Accord de Paris, il faut rapidement faire baisser les émissions provenant de l’exploitation des bâtiments.
Grâce à la technologie et aux données pour l’exploitation des bâtiments, les maîtres d’ouvrage peuvent maximiser l’efficacité du chauffage, de la climatisation et de la ventilation (CVC) avec des capteurs sophistiqués et des jumeaux numériques. Ce dernier estun modèle de simulation numérique constamment mis à jour, alimenté par l’intelligence artificielle et l’apprentissage automatique, qui peut surveiller, entretenir et optimiser la performance du bâtiment physique. On y trouve aussi de la maintenance prédictive, qui détecte les anomalies à l’aide de capteurs et d’une surveillance en temps réel de certains seuils. Le système met alors en œuvre des corrections qui font gagner de l’énergie, du temps et de l’argent, avant que la panne ne se produise. Munies de ces outils, les installations fonctionnent de manière optimale.
Le démantèlement et le recyclage des bâtiments
Pour les entrepreneurs qui ont une vision globale des choses, les bâtiments prêts à être démolis ou démantelés ont une valeur durable. Le paradigme du XXe siècle consistant à vendre ou à démolir un site, et à appeler les entreprises de récupération des matériaux pour qu’elles viennent chercher ce qui les intéresse fonctionne plus ou moins bien. Les solutions numériques, elles, offrent de meilleures solutions de recyclage et de récupération et une approche plus raisonnée.
En tirant parti des jumeaux numériques par l’intermédiaire de programmes comme Autodesk Tandem et les passeports matériaux (une base de données qui recense tous les matériaux utilisés pour un projet), les vieux bâtiments deviennent des banques de matériaux. De cette manière, les poutres en acier ou les briques utilisées, qui sont tracées depuis leur installation, peuvent être récupérées et servir à la construction d’une autre façade de bâtiment. Plus on sait de choses sur la constitution du bâtiment avant qu’il ne soit démantelé, plus il sera facile et peu coûteux de réutiliser ses matériaux. En l’absence d’une feuille de route pour la déconstruction, la plus grande partie du bâtiment part directement en site d’enfouissement des déchets.
Lorsque le parcours de conception fondé sur des données culmine dans un jumeau numérique, les architectes et les ingénieurs sont bien placés pour poursuivre la réutilisation adaptative. À l’aide de la conception générative, les architectes peuvent repenser et revoir les plans afin d’utiliser au mieux l’espace disponible. Les passeports matériaux peuvent également encourager les conceptions créatives destinées aux bâtiments en fin de vie. Une meilleure compréhension des sites anciens ou patrimoniaux, permet aux architectes, ingénieurs et entrepreneurs de réutiliser les structures centrales ou existantes ou de placer les matériaux recyclés au coeur de la conception d’un nouveau projet. À Sidney, la toute nouvelle Quay Quarter Tower a été construite en réutilisant 68 % d’un ancien bâtiment des années 1970, ce qui représente une économie d’énergie grise, l’équivalent de10 000 vols de Sydney à Melbourne.
Les avantages d’une stratégie à faible émission de carbone
Savez-vous qu’en sauvant la planète, on économise de l’argent, surtout dans le cadre d’une stratégie à faible émission de carbone ? En effet, cCes stratégies accélèrent un grand nombre d’étapes de construction, ce qui peut réduire les coûts d’un projet de façon spectaculaire. Et qui dit grande efficacité énergétique dans un projet de construction, dit aussi réduction considérable de la facture énergétique sur le cycle de vie complet d’un projet. Selon le Three Percent Club, un groupe consacré à cette problématique, en donnant la priorité à l’efficacité énergétique via la décarbonation, l’électrification, l’efficience et la numérisation, vous dégagez 2,50 € pour chaque euro dépensé. Un grand nombre de bâtiments universitaires et administratifs du monde entier sont parvenus à économiser des millions grâce à une architecture sophistiquée et durable ; l’université de Stanford a constaté que la rénovation de l’ensemble du bâtiment générait une économie moyenne de 24 % par an.
Des recherches approfondies montrent aussi que les bâtiments durables aident les employés à donner le meilleur d’eux-mêmes. La conception biophilique et le biomimétisme illustrent comment certains architectes font entrer la nature à l’intérieur d’un bâtiment, pour le plus grand bonheur de leurs occupants. L’utilisation des bons matériaux, une meilleure circulation de l’air et de la lumière du jour, l’élimination des carburants fossiles et des produits chimiques nocifs représentent un argumentaire de vente imparable pour les propriétaires d’immeubles de bureau : vous payerez moins pour vous chauffer et vous serez plus productifs. L’U.S. Green Building Council a constaté que les employés qui travaillent dans des bâtiments écologiques sont plus heureux, en meilleure santé et plus productifs.
En fin de compte, les bâtiments représentent un capital. Même si la baisse des coûts et l’augmentation de la satisfaction des occupants les rendent plus attractifs, l’investissement ESG (les investisseurs donnent la priorité aux aspects environnementaux, sociaux et de gouvernance qui exigent une construction et des plans d’exploitation durables) signifie que les projets écologiques deviennent un véritable aimant pour les investissements de capitaux. Le développement durable est devenu la norme dans les systèmes financiers, ce qui conduit à une planification des chantiers plus réfléchie, au carbone incorporé, et des seuils climatiques très stricts. Des milliers de milliards de dollars de capitaux avec leurs exigences de développement durable sont en jeu. En conséquence, les pratiques de durabilité dans l’écosystème de l’AIC deviennent un impératif à la fois financier et environnemental.
À quoi ressemble une architecture à faible émission de carbone ?
Dans la pratique, les bâtiments à faible émission de carbone ont créé une architecture de pointe à valeur ajoutée. Les contraintes d’efficacité énergétique ou de réutilisation des anciens bâtiments stimulent la créativité des architectes et des concepteurs, et produisent des résultats étonnants.
À Épernay en France, la société d’architecture OuyOut a conçu un nouvel espace pour l’association de gestion et de comptabilité CDER, et, au lieu de démolir une verrue des années soixante, elle a suggéré une éco-rénovation et une transformation de la façade. L’extérieur saisissant, et une façade à doubles parois faites de courbes avec des plantations évoquant les pergolas, apportent une esthétique parfaitement adaptée à la région champenoise. Cette même façade a également fourni un extérieur plus épais et mieux isolé qui permet de réduire considérablement la facture énergétique.
À Miami, un projet de rénovation résidentielle récemment terminé, Grove Central, exhibe fièrement ses matériaux de construction durables et son toit recouvert de panneaux solaires. L’emplacement du complexe et son raccordement aux transports représentent sans doute l’impact environnemental le plus durable du projet. Situé à proximité d’une station de tramway, Grove Central permet de se déplacer de façon multimodale, sans voiture. Il dispose également d’un supermarché sur place et des commodités telles qu’un espace de rencontres, aidant à réduire les émissions de carbone des trajets domicile-travail et des courses. Tout comme le projet d’OuyOut, ce complexe résidentiel durable n’exige pas de sacrifices des modes de vie. L’architecture créative et responsable ajoute indéniablement une valeur esthétique et des avantages pour les utilisateurs que les conceptions traditionnelles.
En Thaïlande, le conglomérat immobilier Magnolia Quality Development Corporation a lancé un projet similaire, à plus grande échelle, avec la conception de WHIZDOM 101. Ce campus et cette ville intelligente de presque sept hectares représentent un l’idéal de l’intégration du travail, avec la vie et les loisirs. Les aménagements des résidences de luxe comprennent un parcours de jogging, une piste cyclable, une bibliothèque, et quantité d’espaces verts. Le complexe a été créé en s’appuyant sur la conception numérique pour réduire la quantité de matériaux nécessaires, et intègre des microclimats extérieurs pour réduire la chaleur. Il utilise aussi des commandes de système connectés pour surveiller et diminuer la consommation d’énergie en temps réel. Globalement, on a réduit la consommation d’énergie de 30 % et celle de l’eau de 40 %.
À Atlanta, aux États-Unis, le Kendela Building for Innovative Sustainable Design, actuellement reconnu comme l’un des bâtiments les plus innovants et durables du Sud-Est du pays, cherche à être entièrement homologué par le Living Building Challenge. Situé au sein du Georgia Institute of Technology, le Kendeda Building est un espace pédagogique de 3437 mètres carrés construit en bois lamellé-collé ; il possède un toit végétal, des réservoirs pour la collecte et la réutilisation de l’eau de pluie, et un auvent solaire, pour ne citer que quelques-uns des éléments de cette construction durable. Le bâtiment s’autorégénère, c’est-à-dire qu’il rend à la planète plus qu’il ne lui prend.
L’avenir de la stratégie bas carbone
La voie à suivre pour une stratégie bas carbone est circulaire. L’entreprise de conseil Accenture a étudié cette économie circulaire, et a estimé qu’au plan mondial, beaucoup d’économies pouvaient être réalisées en réutilisant les déchets. Les opérations de réutilisation et de recyclage mieux informées, axées sur la réduction radicale des émissions de carbone aideraient les promoteurs à trouver des moyens créatifs et rentables pour recycler les matériaux de construction. Les villes qui, selon la Fondation Ellen MacArthur, produisent 50 % des déchets mondiaux peuvent devenir des lieux d’expérimentation pour un mouvement architectural plus évolué, inspiré par la nature.
L’avenir ressemblera peut-être à White Arkitekter, une entreprise suédoise qui, en 2020, a créé le processus White ReCapture. En scannant une structure existante au laser, le système s’appuie sur les logiciels BIM 360, Revit et ReCap d’Autodesk pour déterminer la valeur de chaque élément et comment le réutiliser. L’entreprise a récemment fait appel à ce processus pour économiser plus de 800 000 d’euros, uniquement sur l’ameublement d’un nouveau bâtiment municipal.
Chaque étape de la construction durable utilise des données et la technologie pour faire le lien entre les architectes, les ingénieurs et les ouvriers, mais aussi pour gérer les flux de matériaux : l’approvisionnement, l’assemblage et à terme, la fin de vie et le recyclage. À mesure qu’il devient plus facile et moins coûteux de réutiliser les briques et les poutres d’anciens bâtiments, ces éléments constitueront un capital précieux. Tandis que lde nouveaux horizons d’urbanisation émergent dans le monde entier, le développement durable à faible émission de carbone garantira qu’ils résistent véritablement à l’épreuve du temps.