Structures en bois, acier et béton : comparaison de leur empreinte carbone

Le bois, l'acier et le béton possèdent chacun des avantages structurels spécifiques et des caractéristiques propres. Ce qui suit est une comparaison de leur cycle de vie, réalisée par l'Institut Athena Sustainable Materials (ASMI), portant uniquement sur les matériaux. Elle n'inclut aucune considération sur la manière dont chacun affecte la performance thermique, ou les mouvements d'air et de vapeur à travers les assemblages de murs.

• Le béton permet de concevoir des bâtiments très robustes et durables. Profiter de sa masse thermique en le conservant à l'intérieur de l'enveloppe du bâtiment peut aider à réguler les températures intérieures. L'utilisation de béton préfabriqué est également croissante dans l'industrie, offrant des avantages en termes d'impact environnemental, de coût et de rapidité de construction – surtout en choisissant des blocs de béton à carbone négatif utilisant Carbicrete et le béton bas-carbone de CarbonCure.
• L'acier se distingue par sa rapidité et son efficacité de mise en œuvre. Sa légèreté relative et sa facilité de construction permettent de réduire la main-d'œuvre de 10 à 20 % par rapport à une structure similaire en béton. Les structures en acier ont également une excellente durabilité.
• Le bois est beaucoup plus léger en volume que le béton et l'acier, il est facile à travailler et très adaptable sur le chantier. Il est durable, génère moins de ponts thermiques que ses homologues et intègre facilement des éléments préfabriqués. Sa performance structurelle est très élevée et sa résistance à la compression est similaire à celle du béton.

Étant donné la variété de produits et de dimensions de bois de construction disponibles (incluant les murs à colombages 2x4 et 2x6, les structures à poteaux et poutres, et le bois lamellé), le bois offre une excellente flexibilité de conception architecturale. Bien qu'on le trouve principalement dans le secteur résidentiel (maisons unifamiliales et immeubles collectifs de faible hauteur), il y a un intérêt croissant pour l'exploration de bâtiments de plus grande hauteur. Par exemple, la tour Oakwood, proposée pour la ville de Londres au Royaume-Uni, atteindrait 80 étages et 300 mètres de haut.

L'impact environnemental des matériaux de structure :

Les produits structuraux sont de plus en plus examinés en raison de leurs impacts environnementaux potentiellement importants, incluant les émissions de CO2 lors de la fabrication et l'énergie grise des matériaux, aussi appelée carbone intrinsèque ou empreinte carbone.

Les fabricants ont différentes méthodes pour atténuer ces impacts, et tous ces matériaux ont des cycles de vie complexes. Pour une comparaison significative, les matériaux devraient être évalués dans le cadre d'une analyse du cycle de vie (ACV) à un niveau global. Une ACV considère l'impact environnemental des matériaux du berceau à la tombe.

Un exemple concret :

Le Conseil canadien du bois a mandaté l'Institut Athena Sustainable Materials pour comparer l'impact environnemental des structures en bois, en acier et en béton. Le bâtiment témoin étudié était une maison unifamiliale typique de 2 300 pieds carrés en Amérique du Nord. Seule la structure portante différait dans l'étude ; tous les autres composants de l'enveloppe du bâtiment étaient constants et basés sur les pratiques de construction canadiennes typiques.

Les résultats ont été clairs : le bois s'acquitte excellemment de sa tâche pour pratiquement tous les composants d'un bâtiment et a le moins d'impact sur l'environnement. Certainement, lorsqu'il provient de forêts gérées durablement, le bois est le meilleur choix en termes d'impact environnemental. Il utilise moins de ressources naturelles et libère moins de contaminants dans l'air et l'eau que le métal ou le béton.

L'impact du béton et de l'acier comparé au bois :

Qu'en est-il du contenu recyclé ?

L'inclusion de matériaux recyclés dans les nouveaux produits est une variable significative dans une ACV, en particulier dans le cas de produits issus de ressources non renouvelables. Dans de nombreux cas, cela réduira l'énergie intrinsèque d'un matériau et lui donnera une crédibilité supplémentaire dans le monde de la construction écologique. Par exemple, l'acier peut marquer des points dans le système d'évaluation LEED car il contient des pourcentages élevés de contenu recyclé. Cela dit, la fabrication de l'acier, même avec des niveaux élevés de contenu recyclé, reste l'un des secteurs industriels les plus énergivores.

Oui, mais le bois signifie détruire les forêts !

Cet argument est légitime. En effet, un arbre coupé ne produira plus d'oxygène. C'est là que la gestion durable des forêts devient très importante. Le bois est une ressource abondante et renouvelable, surtout ici au Canada, mais il est important de savoir l'utiliser intelligemment.

La norme FSC (Forest Stewardship Council) est là pour identifier les produits du bois provenant de sources gérées durablement, et la plupart des fournisseurs de produits du bois offrent maintenant une large gamme de produits certifiés FSC. Le bois se distingue comme un produit écologiquement responsable, encore plus s'il provient de forêts bien gérées et locales.

Mais le bois ne doit-il pas être traité ?

Si vous comparez une structure en bois imprégné de borate à une structure en acier galvanisé, l'acier aurait des émissions de gaz à effet de serre 1,8 fois plus élevées que le bois. La galvanisation de l'acier nécessite également 83 fois plus d'eau que le traitement du bois au borate.

Approfondissez votre expertise en construction durable

Maîtriser une technique comme l'analyse de l'empreinte carbone des matériaux de structure est une étape. L'adapter aux différents climats et normes de construction, que ce soit en Europe ou en Amérique du Nord, en est une autre. Explorez ces guides essentiels pour des projets réussis, peu importe votre région :

• Alternatives végétales : Découvrez l'isolant en chanvre pour votre projet de maison écologique.
• Panneaux de structure : Panneaux OSB ou contreplaqué : lequel est le meilleur pour les toits, les murs et les planchers ?
• Choix de l'ossature : Quels bois et matériaux sont les meilleurs pour l'ossature des maisons ?

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Sources:

• Durabilité et analyse du cycle de vie des structures résidentielles
• Comparaison des structures en bois, béton et acier
• Building Green : déclaration environnementale de produit (DEP) du bois, du béton et de l'acier
• Green Building Advisor : le bois comme substitut au béton et à l'acier dans les gratte-ciels