L'ère du béton bas-carbone et innovant ne fait que commencer

Elle représente 67.000 emplois directs, répartis sur 4.400 sites en France, et 200.000 emplois indirects. Par son ancrage territorial, elle participe à l’équilibre social et économique des régions.

Que ce soit pour les logements, les équipements, les infrastructures ou encore les ouvrages du génie civil, le béton est un matériau clé de la construction. Loin de l’image de produit dépassé et producteur de CO2 que certains lui prêtent, il est à même de faire face aux enjeux du 21ème siècle ! En effet, son usage répond aux problématiques environnementales, démographiques, sociétales ou encore énergétiques et économiques. Construire en béton aujourd’hui, c’est utiliser des ressources locales, des matériaux recyclés issus, notamment, de la déconstruction et permettre ainsi la production de bâtiments à faible empreinte carbone.

Le béton est un maillon fondamental du paysage industriel français. L’ensemble de la filière s’est mis en ordre de marche pour relever les défis qui s’imposent à notre société, notamment en proposant des solutions concrètes et innovantes qui s’inscrivent dans la prochaine réglementation environnementale 2020 (RE 2020). Demain, les bétons - recyclables - seront « puits » de carbone ; ils stockeront le carbone. Toujours plus « intelligents », ils contribueront à construire la ville du futur.

1. Le béton aujourd’hui : c’est construire local, circulaire et bas carbone

1.1 La Filière Béton : une filière vertueuse en matière de recyclage

Dans la Filière Béton, l’économie circulaire est déjà une réalité. Les granulats issus du recyclage des déchets inertes des chantiers du BTP couvrent 28 % des besoins pour la construction et l’entretien des infrastructures et ouvrages. En 2018, 80 à 90 % des déchets inertes sont recyclés dès leur sortie de chantier. Les matériaux produits par la Filière Béton se distinguent très nettement des autres produits du bâtiment que sont les produits du second œuvre (comme les déchets de plâtre, par exemple).

Pour l’avenir, la Filière Béton s’engage à aller encore plus loin. Pour cela, elle est prête à signer avec le gouvernement un engagement de croissance verte pour améliorer encore sa contribution à l’économie circulaire à l’horizon 2025-2030. Ce qu’elle propose ? Fixer des garanties relatives à la construction et à la déconstruction des ouvrages, en vue de faciliter le recyclage et la valorisation des déchets en rendant obligatoire l’allotissement de la gestion des déchets dans la commande publique et privée. L’objectif est aussi, à terme, d’accompagner la structuration de la filière de la déconstruction sélective.

1.2 La preuve par l’exemple : la résidence « Le Onze » à Chartres

Ce projet est une belle illustration de la façon d’optimiser les performances du béton pour construire à faible empreinte carbone et au même prix. Il a été mis en œuvre à Chartres, avec la construction d’une résidence baptisée « Le Onze ». Développée par le promoteur Pierres et Territoire Eure et Loir (Réseau Procivis), elle s’inscrit pleinement dans la perspective de la réglementation environnementale RE 2020.

Le projet entend être un démonstrateur de l’expérimentation E+C- qui analyse les impacts environnementaux d’un ouvrage sur l’ensemble de son cycle de vie, de sa mise en chantier jusqu’à sa démolition, avec comme objectif supplémentaire d’utiliser des granulats de béton recyclés issus de la déconstruction.

Appliquée à la résidence « Le Onze », la réflexion du maitre d’ouvrage Pierres et Territoires a porté sur une période de référence qui commence dès la conception, deux ans avant sa livraison, tout en anticipant un chantier sans déchet, une rénovation lourde dans 50 ans et une déconstruction par affectations d’ici 100 ans. Cet immeuble de quatre étages, dont la livraison est prévue en mars 2020, proposera 12 logements du T2 au T4. Dans cette opération, le promoteur s’est attaché à une démarche exigente et vertueuse privilégiant l’économie circulaire, les circuits courts et la maîtrise des coûts de production et donc de vente, tout en respectant la future législation relative aux enjeux environnementaux avec l’objectif d’atteindre le niveau E2C1.

Les principes de l’économie circulaire ont été intégrés très en amont dans une démarche
collaborative, avec l’ensemble des acteurs, afin de déterminer de quelle manière, avec quels
outils et quels matériaux ce projet démonstrateur pouvait prendre toute sa légitimité pour
préfigurer les futurs standards des constructions. Dès le début de l’opération « Le Onze »,
l’usage d’un béton recyclé, issu de chantiers de déconstructions locaux, a été pensé ; une
démarche optimisée par la volonté d’opérer en circuit court avec des acteurs de proximité.
Les granulats de béton recyclés utilisés pour la construction du Onze sont ainsi issus de la
démolition, à Chartres, d’anciens immeubles du quartier de Beaulieu en cours de rénovation
urbaine et d’un bâtiment du Collège Hélène Boucher qui fait l’objet d’une vaste
restructuration. Ces bétons de déconstruction, blocs et gravats, ont ensuite été recyclés par
l’entreprise Granudem, plateforme spécialisée dans le traitement des déchets de construction et de démolition (DCD) implantée à Poisvilliers, à 10 kilomètres de Chartres.

Ainsi valorisés, ils sont ensuite réinjectés dans le processus de fabrication de nouveaux bétons prêt-à-l’emploi et autres solutions préfabriquées tels que les Prémurs et escaliers en béton, tous produits localement et destinés au chantier « Le Onze ».

Grâce aux options retenues, « Le Onze » s’intègre dans une demarche d’économie circulaire et répond aux exigences de la future réglementation environnementale RE 2020 qui vise la généralisation des bâtiments à énergie positive et à faible impact environnemental. Il témoigne ainsi, entre autres, de la performance carbone des bétons modernes.

2. Construire en béton demain : des bâtiments, recyclables, puits de carbone

Parce que les défis de demain s’anticipent dès aujourd’hui, les acteurs de la Filière Béton placent depuis plusieurs années la Recherche et Développement au cœur de leurs réflexions et de leurs travaux. Ainsi, d’ici un à deux ans, seront mises sur le marché des solutions constructives encore plus innovantes et vertueuses, optimisant la transition numérique et
écologique, le recyclage des matériaux et la décarbonation du béton.

En 2019, le BIM et le CIM : la digitalisation au service des bâtiments et de l’environnement (urbain)

Présent depuis quelques années dans les process de construction, allant de la conception architecturale, jusqu’à l’analyse du cycle de vie d’un bâtiment, en passant par sa phase d’étude et sa mise en chantier, le BIM (pour Building Information Modeling) est, en résumé, un outil numérique qui permet la modélisation des informations et des données d’un ouvrage.
C’est aussi une façon de partager connaissances et méthodes de travail.
Couplé au BIM, le CIM (City Information Modeling) apporte une nouvelle dimension en élargissant la modélisation non plus au seul bâtiment, mais à son environnement urbain et s’impose progressivement dans les projets de villes intelligentes, les « Smart Cities ». Le CIM permet de mettre en évidence, à l’échelle d’un quartier, la cohérence entre infrastructures, équipements publics, réseaux souterrains, services de proximité, accessibilité, mobilité… et de visualiser ainsi les interactions entre les espaces pour mieux repenser la ville.

Appliqués au béton le BIM et le CIM permettent une optimisation du matériau et du procédé constructif. Quel type de béton mettre en œuvre ? Quelles caractéristiques structurelles appliquer en fonction des spécificités et contraintes de l’ouvrage lié à son environnement ?

C’est aussi avoir accès à un béton connecté, assurant sa traçabilité et la collecte de toute une série d’informations utiles dans une logique de recyclage.

En 2020, le béton recyclable généralisé dans la construction – Zoom sur le Projet National

Lancé en 2012 par les acteurs de la filière béton, le Projet National Recybéton a permis, au travers des travaux menés, des études et chantiers expérimentaux, de définir les conditions dans lesquelles il est possible de réutiliser le béton déconstruit pour en fabriquer un nouveau, tout en conservant des performances techniques, économiques et environnementales satisfaisantes. Les conclusions de ce programme ont été présentées en novembre 2018. Elles démontrent que l’utilisation de granulats recyclés pour fabriquer de nouveaux bétons est possible à un taux bien supérieur que celui fixé par les normes actuelles qui, rappelons-le, n’autorisent que 20 % de substitution dans les ouvrages soumis à des classes d'expositions courantes (types d’agressions auxquels le béton peut être confronté). Ces travaux de recherche laissent donc envisager que, d’ici un an, le béton recyclé sera normé et généralisé dans la construction des bâtiments.

En 2021, de nouveaux ciments bas carbone, en cours de normalisation, seront mis sur le marché

L’empreinte environnementale du ciment est directement proportionnelle à sa teneur en «clinker», le principe actif hydraulique nécessaire à la résistance du matériau et donc à la solidité et à la durabilité des constructions. Pour réduire l’impact carbone du ciment, sans modifier ses propriétés mécaniques, certaines combinaisons alliant clinker et d’autres composés cimentaires tels que le calcaire, le laitier, les cendres volantes, les pouzzolanes ou encore les argiles calcinées, se révèlent très pertinentes et prometteuses. Des ciments à basse empreinte carbone, avec de nouveaux ajouts, ont ainsi fait l’objet de recherches et sont en cours de normalisation pour garantir leurs performances et leur durabilité.

Ces nouveaux ciments, aux noms de code CEM II/C-M, CEM VI et LC3, permettront de réduire les émissions CO2 :

• de - 50% comparé à un CEM I (le ciment pur, sans ajout)
• de - 35% comparé à la moyenne actuelle de tous les ciments

En 2022, les propriétés naturelles « puits de carbone » du béton seront optimisées - Le projet FastCarb ou comment valoriser le béton déconstruit et stocker du CO2

Depuis 2018, la piste de la recarbonatation des bétons est explorée par la communauté scientifique. Les déchets inertes issus de la déconstruction des bâtiments retrouvent aujourd’hui une seconde vie.

Parmi eux, ceux à base de béton font l’objet d’un intérêt particulier des scientifiques car le béton stocke naturellement le CO2 atmosphérique (le béton, au contact de l’eau (pluie ou humidité de l’air), fixe le carbone présent dans l’atmosphère). Pour aller plus loin, un projet de recherche et développement, soutenu par le Ministère de la transition écologique et solidaire, a été lancé en 2018 par l’ensemble de la filière. Il s’agit du projet FastCarb dont l’objectif est d’accélérer par la voie industrielle le phénomène de carbonatation naturelle des granulats de bétons recyclés (GBR). Selon les premières évaluations, 10 à 15 % des émissions de gaz carbonique liées à la production du béton pourraient ainsi être captées par le matériau lui-même. D’ici trois ans, le Projet National de recherche FastCarb permettra de reconstituer industriellement et d’accélérer le processus de carbonatation naturelle du béton. Les constructions béton deviendront puits de carbone. ® En 2030, le béton à l’heure de l’économie de la fonctionnalité

D’ici 10 ans, le béton permettra la construction d’ouvrages adaptés à la vie quotidienne dans le concept de « ville monde » (ville qui exerce des fonctions stratégiques).

Par ses portances, sa résistance et sa durabilité, le béton facilite la conception de bâtiments aux fonctions multiples durant leur vie. Par exemple, dans un seul bâtiment, des lots pourront voir leur usage modifié au cours d’une même journée (des chambres d’hôtel transformées en salle de réunion) ou dans la durée (une cité universitaire devient une maison de retraite). Un ouvrage pourra également voir cohabiter des activités plurielles : logements dans les étages, agriculture urbaine en toiture, terrasses…

De plus, le béton pourra être recyclé - par l’entreprise qui l’aura mis en œuvre - lors de sa déconstruction, la propriété du matériau restant celle de la maitrise d’œuvre ou de ses ayantdroits. Le BIM, en intégrant la simulation énergétique, facilitera cette déconstruction et contribuera, de fait, à l’augmentation des gisements de granulas recyclés.

Le béton ne cesse de s’adapter aux évolutions sociétales et écologiques. Sa longévité est éprouvée à plus de 100 ans, ce qui en fait un matériau exceptionnellement durable. Autre avantage majeur, à fortiori dans un contexte où les équilibres sécuritaires et naturels sont fragilisés, il est résistant aux catastrophes telles que les incendies, les séismes ou les inondations. S'il ne brûle pas, il ne rouille pas non plus et ne pourrit pas. Sans parler de l’excellente isolation acoustique à laquelle il contribue et de ses capacités liées à l’inertie thermique qui permettent, notamment, de réduire les consommations énergétiques.

Parce qu’il est issu d’une filière de proximité et de matériaux locaux, son empreinte carbone liée aux transports est presque nulle. Le béton n’émet pas de composés organiques volatils (COV) et est recyclable dans sa quasi-totalité. Bas carbone aujourd’hui, il sera puits de carbone demain. Polyvalent, il épouse toutes les formes, couleurs, motifs et cohabite harmonieusement avec les autres matériaux. De quoi séduire les architectes et promoteurs qui réfléchissent dès à présent au visage des villes de demain.

3. Le béton jouera un rôle déterminant dans les villes du futur

3.1 Repenser l’espace urbain

Imaginer la ville du futur, c’est libérer l’espace tout en limitant l’étalement urbain. C’est construire dans, sur et sous la cité. C’est faire face aux aléas climatiques, à une démographie urbaine croissante, au besoin d’un retour à la nature dans nos villes… et c’est sans nul doute compter sur le béton. Ce matériau bas carbone, recyclé, intelligent, à même de stocker l’énergie, servira de support à notre futur urbain. Il conjuguera optimisation de l’espace et qualité de vie.

Le travail des architectes et des professionnels du bâtiment évolue dans le sens de repenser intelligemment l’espace urbain. Le BIM et le CIM, comme évoqués précédemment, ont considérablement fait avancer les technologies pour dessiner une ville durable - avec des infrastructures moins énergivores, des bâtiments modulables, des espaces végétalisés - soucieuse du bien-être des concitoyens.

Dans ces prospectives, le béton ne s’oppose pas aux différents systèmes constructifs, au contraire, il se veut fédérateur : il rend possible la complémentarité et l’assemblage vertueux des matériaux tout en optimisant l’empreinte carbone des ouvrages.

Loin d’être de la science-fiction, les bétons intelligents sont déjà bien réels. Ils révèlent de multiples solutions concrètes pour répondre aux défis de la ville de demain.

3.2 Projetons nous en 2050, dans la ville du futur !

Nous sommes en 2050. Paul vit à Paris, dans le quartier de Beaugrenelle. Dans un contexte où la population a augmenté de 20 % en l’espace de 30 ans, il est conscient de l’intérêt de la verticalité. Il vit dans une tour en béton intelligent, autrement dit, un béton sensible, adaptatif et évolutif. Ce dernier est capable de modifier ses propriétés en réaction à des stimuli intérieurs et extérieurs. Révolutionnaire, ce béton répond aux exigences accrues de performance, de sécurité et d’esthétisme qui ne font que croître à mesure que les villes se densifient.

Sur la façade de son immeuble de 45 étages, il perçoit une humidité matinale, mais elle est immédiatement régulée par les capacités du béton auto-ajustable utilisé pour la structure. Quel plaisir pour lui de constater que sa ville a renoué avec la nature et la biodiversité, à l’image des fermes disséminées sur les toits des bâtiments urbains. Le smog parisien s’est dissipé sous l’effet des bétons dépolluants qui contiennent un principe actif spécifique capable, sous les effets des rayons du soleil, de réduire la pollution atmosphérique. Également auto-nettoyants, ils permettent de préserver l’esthétique de la partie visible du bâti. Atout indéniable pour lutter contre les ilots de chaleur, les tours « vertes » dominent et il peut les admirer depuis sa fenêtre. Associé au végétal et aux surfaces perméables, le béton clair, aux pouvoirs réflecteurs, contribue aussi à intensifier l’effet Albedo (quantité de rayonnement solaire réfléchi par la surface terrestre).

L’utilisation courante du béton auto-refroidissant, capable de stocker la chaleur l’été et de la restituer en hiver, a rendu l’usage de la climatisation et des appareils de chauffage quasi accessoire. Quel changement par rapport à ce qu’il a connu quelques années auparavant. Quelles économies d’énergie aussi !

Dans ces immeubles de grande hauteur, les espaces intérieurs sont modulables ; le procédé constructif et les possibilités d’aménagements ont été pensés en amont. Les propriétés structurelles du béton et ses nombreuses solutions d’application permettent des adaptations. Paul est, par exemple, en mesure de transformer son appartement en plateau de bureaux.

L’espace associatif du rez-de-chaussée a, quant à lui, été converti en maison d’accueil pour personnes âgées.

Sous l’effet de la combinaison optimisée du bon matériau au bon endroit et d’un mix adapté entre les différents types de béton, les constructions sont devenues des bâtiments à énergie positive et leur empreinte carbone a été réduite à zéro.

Au pied des immeubles, la ville aussi a changé puisque repensée dans sa globalité. Paul reconnaît à peine le Paris qu’il a connu. Dans les rues, le béton a, également, toute sa légitimité. De l’impression 3D pour le mobilier urbain et les petites infrastructures, sans parler des ouvrages du Génie civil, il trouve de nombreuses applications. Composant essentiel dans la réalisation de la voirie, conjugué à d’autres technologies, il devient plus qu’un enrobé : luminescent pour le marquage au sol ou transmetteur d’informations aux usagers sur l’état de la chaussée. Au volant de sa voiture, Paul sort de son parking de beau matin. Grâce à des capteurs qui ont été placés dans la chaussée, il apprend que la route est verglacée…. Il sait aussi que le béton, grâce à ses propriétés drainantes, va servir à la gestion des eaux pluviales et jouer un rôle non négligeable face aux risques d’inondation qui menacent de plus en plus. C’est d’autant plus important pour lui qu’il habite non loin de la Seine. Face aux aléas stimuli intérieurs et extérieurs. Révolutionnaire, ce béton répond aux exigences accrues de performance, de sécurité et d’esthétisme qui ne font que croître à mesure que les villes se densifient.

Sur la façade de son immeuble de 45 étages, il perçoit une humidité matinale, mais elle est immédiatement régulée par les capacités du béton auto-ajustable utilisé pour la structure. Quel plaisir pour lui de constater que sa ville a renoué avec la nature et la biodiversité, à l’image des fermes disséminées sur les toits des bâtiments urbains. Le smog parisien s’est dissipé sous l’effet des bétons dépolluants qui contiennent un principe actif spécifique capable, sous les effets des rayons du soleil, de réduire la pollution atmosphérique. Également auto-nettoyants, ils permettent de préserver l’esthétique de la partie visible du bâti. Atout indéniable pour lutter contre les ilots de chaleur, les tours « vertes » dominent et il peut les admirer depuis sa fenêtre. Associé au végétal et aux surfaces perméables, le béton clair, aux pouvoirs réflecteurs, contribue aussi à intensifier l’effet Albedo (quantité de rayonnement solaire réfléchi par la surface terrestre).

L’utilisation courante du béton auto-refroidissant, capable de stocker la chaleur l’été et de la restituer en hiver, a rendu l’usage de la climatisation et des appareils de chauffage quasi accessoire. Quel changement par rapport à ce qu’il a connu quelques années auparavant. Quelles économies d’énergie aussi !

Dans ces immeubles de grande hauteur, les espaces intérieurs sont modulables ; le procédé constructif et les possibilités d’aménagements ont été pensés en amont. Les propriétés structurelles du béton et ses nombreuses solutions d’application permettent des adaptations. Paul est, par exemple, en mesure de transformer son appartement en plateau de bureaux.

L’espace associatif du rez-de-chaussée a, quant à lui, été converti en maison d’accueil pour personnes âgées.

Sous l’effet de la combinaison optimisée du bon matériau au bon endroit et d’un mix adapté entre les différents types de béton, les constructions sont devenues des bâtiments à énergie positive et leur empreinte carbone a été réduite à zéro.

Au pied des immeubles, la ville aussi a changé puisque repensée dans sa globalité. Paul reconnaît à peine le Paris qu’il a connu. Dans les rues, le béton a, également, toute sa légitimité. De l’impression 3D pour le mobilier urbain et les petites infrastructures, sans parler des ouvrages du Génie civil, il trouve de nombreuses applications. Composant essentiel dans la réalisation de la voirie, conjugué à d’autres technologies, il devient plus qu’un enrobé : luminescent pour le marquage au sol ou transmetteur d’informations aux usagers sur l’état de la chaussée. Au volant de sa voiture, Paul sort de son parking de beau matin. Grâce à des capteurs qui ont été placés dans la chaussée, il apprend que la route est verglacée….

Il sait aussi que le béton, grâce à ses propriétés drainantes, va servir à la gestion des eaux pluviales et jouer un rôle non négligeable face aux risques d’inondation qui menacent de plus en plus. C’est d’autant plus important pour lui qu’il habite non loin de la Seine. Face aux aléas climatiques et aux épisodes pluvieux violents, le béton drainant permet de limiter les conséquences de potentielles crues.

2050, c’est dans une trentaine d’années. L’avenir se prépare aujourd’hui. Et le béton, par sa capacité à s’adapter aux évolutions climatiques, démographiques et écologiques, montre chaque jour davantage à quel point il est vecteur de solutions.

Véritable laboratoire de la construction de demain, le village olympique prévu pour les JO de 2024, constitue une occasion unique de tester les solutions innovantes de la Filière Béton.