Selon les Nations unies, plus de 70 pays et 1 200 entreprises se sont engagés à réduire leurs émissions à zéro d’ici à 2050. L’objectif du zéro net est de réduire les émissions de carbone pour freiner le changement climatique et protéger notre planète et les générations futures. Les émissions de dioxyde de carbone et d’autres gaz à effet de serre imputables à l’homme sont l’un des principaux moteurs du changement climatique. Si l’homme veut atténuer les effets du changement climatique sur l’écosystème, il doit s’attaquer à ce problème à tous les niveaux et dans tous les secteurs.
Qu’est-ce que le carbone incorporé ?
Dans le contexte de l’industrie AEC, le carbone incorporé fait référence aux émissions de GES libérées dans l’atmosphère au cours des activités initiales nécessaires à la construction ou à la rénovation des bâtiments et des infrastructures. Exprimée en émissions d’équivalent carbone (CO2e), la comptabilisation totale des GES émis pendant la phase de construction est appelée « carbone incorporé » comme les impacts environnementaux associés à l’activité de construction sont bloqués en place avant l’exploitation.
Le carbone incorporé comprend toutes les activités initiales qui font partie de la construction, ainsi que tout type de rénovation (remplacement d’un toit, aménagement d’un espace locatif, ou simplement remplacement de la moquette ou de la peinture), activités qui génèrent également des émissions de gaz à effet de serre. Avant que les systèmes du bâtiment ne fonctionnent, une empreinte carbone a été formée.
Carbone opérationnel
L’énergie provenant des activités de combustion pendant l’exploitation d’un bâtiment peut être convertie en carbone opérationnel. Le carbone opérationnel désigne donc la quantité d’émissions de GES libérées pendant la phase opérationnelle ou d’utilisation d’un bâtiment. Par exemple, il peut être calculé à partir des factures d’énergie et faire l’objet d’un rapport annuel. Le carbone opérationnel correspond aux émissions d’équivalent carbone (CO2e) associées à la phase d’exploitation du bâtiment, y compris le chauffage, la climatisation, l’éclairage et l’électricité.
Carbone incorporé vs. carbone opérationnel
De nombreux professionnels de l’AEC – qu’il s’agisse de concepteurs, d’entrepreneurs, d’exploitants ou de propriétaires – comprennent la nécessité de réduire les coûts énergétiques opérationnels liés à la consommation de combustibles tels que le pétrole, le gaz naturel ou l’électricité, et se concentrent sur cette question. Les émissions de CO2e générées par l’utilisation, la gestion et la maintenance des opérations annuelles des bâtiments représentent actuellement environ 28 % des émissions annuelles mondiales de gaz à effet de serre.
Par rapport aux opérations, les émissions de CO2e générées par les activités de construction sont accumulées et considérées comme « bloquées » en tant que carbone incorporé avant la phase opérationnelle. Chaque année, le carbone incorporé représente environ 11 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre, attribuées à l’activité de construction en cours dans le monde entier. D’une année sur l’autre, il s’agit d’une empreinte carbone importante et d’une grande opportunité pour l’industrie AEC de s’attaquer aux GES associés au-delà de l’énergie opérationnelle.
Des codes de construction plus stricts, des équipements et des éclairages plus efficaces sur le plan énergétique et davantage de sources d’énergie renouvelables contribueront à réduire le carbone opérationnel des bâtiments. Au fur et à mesure que les bâtiments deviendront plus efficaces sur le plan énergétique, le carbone incorporé initial représentera un pourcentage relatif plus important de l’impact total du CO2e d’un bâtiment. Dans le cadre du processus de conception et de rénovation, les professionnels de l’AEC ont la possibilité d’influencer et de réduire l’impact du carbone dans l’environnement bâti. Reconnaître le rôle que joue le carbone incorporé par rapport au CO2e total est essentiel pour déterminer comment l’industrie AEC peut contribuer à atténuer la crise climatique en réduisant son empreinte carbone.
Carbone total
La mesure de l’impact du carbone incorporé et de l’impact opérationnel prévu d’un bâtiment est un moyen pour l’industrie AEC d’estimer et de quantifier l’impact environnemental potentiel d’un bâtiment ou d’un autre aspect de l’environnement bâti, dans les phases de planification et de conception, bien avant qu’il ne soit construit.
L’un des avantages est la possibilité de comparer et de faire des compromis éclairés entre le carbone incorporé et le carbone opérationnel associés aux décisions de conception. Par exemple, imaginez que vous souhaitiez comparer le carbone total d’un type de fenêtre pour la conception d’un nouveau bâtiment ; vous pourriez évaluer les compromis entre les vitrages isolants à double ou triple vitrage et comparer les économies d’énergie et de carbone opérationnelles à long terme de la fenêtre à triple vitrage la plus performante par rapport au carbone intrinsèque initial de l’approvisionnement en verre et autres matières premières nécessaires à l’installation d’une fenêtre à triple vitrage. Dans certains cas, les économies d’énergie réalisées grâce à la fenêtre la plus performante sur la durée de vie estimée du bâtiment peuvent ne pas compenser le carbone incorporé de la fenêtre elle-même. La capacité d’évaluer l’impact total du carbone, tant intrinsèque qu’opérationnel, au cours du processus de conception, peut permettre d’optimiser et de réduire les contributions potentielles aux émissions de gaz à effet de serre.
Carbone tout au long de la vie
Le carbone sur toute la durée de vie développe le concept de carbone total. Outre le carbone intrinsèque initial, il inclut les impacts des émissions de gaz à effet de serre d’une année sur l’autre, associés aux activités de la phase d’utilisation d’un actif (consommation annuelle d’énergie, entretien, réparation) ainsi qu’aux activités de remise en état, de démantèlement, de récupération, de réutilisation et de démolition au cours de la phase de fin de vie d’un actif. Cette évaluation de l’ensemble du cycle de vie est souvent appelée « du berceau au tombeau », en tant que comptabilisation cumulative de tous les impacts environnementaux sur l’ensemble du cycle de vie du bien.
Comment l’industrie AEC contribue aux émissions de GES
Le monde bâti comprend les espaces de vie, de travail et de loisirs, constitués de bâtiments, de routes, de ponts et de systèmes de transport et de distribution (par exemple, les services publics). Le fonctionnement quotidien de ces systèmes construits par l’homme affecte l’écosystème mondial et contribue au changement climatique. L’industrie de l’architecture, de l’ingénierie et de la construction (AEC) exerce une influence considérable sur la planification, la conception, la construction et l’exploitation de l’environnement bâti. En particulier, le secteur du bâtiment est l’un des principaux responsables des émissions mondiales de gaz à effet de serre (GES), qui sont à l’origine du réchauffement de la planète. Compte tenu de cette influence, l’industrie AEC est prête à adopter des pratiques plus durables et à mener des efforts de décarbonisation intersectoriels afin de réduire son impact sur le changement climatique.
Pour bien comprendre comment l’industrie AEC contribue aux émissions de gaz à effet de serre, il est utile de commencer par réfléchir aux phases du cycle de vie d’un bien construit, tel qu’un bâtiment, et aux activités liées à chacune d’entre elles.
Les émissions de gaz à effet de serre ont principalement lieu pendant les phases de construction et d’exploitation d’un bâtiment, et sont généralement dues à des activités de combustion de combustibles telles que les processus d’extraction de matières premières (par exemple, l’extraction de minerai de fer pour fabriquer de l’acier), la fabrication et le transport de matériaux de construction, de produits et de systèmes, ainsi que les activités de construction sur site.
Une fois en fonctionnement, les GES sont émis en tant que sous-produits du chauffage et de la climatisation d’un bâtiment. Ces activités de construction libèrent divers gaz – principalement de l’oxyde nitreux (N2O), du dioxyde de carbone (CO2) et des gaz fluorés – dont l’accumulation renforce l’effet de serre. La majorité étant du CO2, les autres gaz sont souvent assimilés aux impacts associés au CO2 pour être plus simplement décrits comme des émissions d’équivalent carbone (CO2e).
Comment les gouvernements et les entreprises d’AEC peuvent-ils contribuer à réduire le carbone incorporé ?
La population mondiale devrait atteindre 9,7 milliards d’habitants en 2050, ce qui entraînera naturellement une augmentation de la construction de logements, d’infrastructures et de services pour faire face à cette croissance. D’ici 2060, la surface de plancher des bâtiments devrait doubler. Et avec cette augmentation estimée de la construction, il y aura une augmentation des émissions mondiales de gaz à effet de serre attribuables à l’industrie de l’AEC.
Engagements et réglementations des pouvoirs publics
Pour atténuer le changement climatique et atteindre les objectifs climatiques de 1,5°C mis en avant dans l’Accord de Paris, les émissions de CO2 doivent être éliminées de l’environnement bâti d’ici 2040. Un effort concerté de la part de tous les gouvernements est nécessaire, ainsi que d’autres parties prenantes – travaillant à la fois en interne et en coopération avec d’autres pays – ainsi qu’une augmentation des engagements et des actions significatives des entreprises.
Partout dans le monde, les gouvernements s’engagent à atteindre des objectifs environnementaux, tels que des émissions nettes nulles. Pour respecter ces engagements, les gouvernements mettent en place des programmes et des réglementations qui obligeront les professionnels de l’AEC à agir et à rendre compte des impacts carbone associés à la conception, à la construction ou à la rénovation de l’environnement bâti.
Par exemple, le gouvernement du Canada s’est engagé à réduire ses émissions à zéro d’ici 2050, ce qui signifie que des politiques seront mises en place pour décarboniser les opérations des biens appartenant au gouvernement, la mobilité et d’autres programmes. Un autre exemple est celui du Danemark, qui a mis en place un ensemble de politiques pour l’échelonnement des objectifs de carbone incorporé afin de réduire les émissions de CO2 incorporées et les émissions de CO2 opérationnelles pour les bâtiments. Certaines juridictions mettent en place des réglementations locales pour décarboniser, comme le comté de Marin, en Californie, qui impose le respect d’exigences en matière de béton à faible teneur en carbone dans le domaine de la construction. Ces exemples ne sont que quelques-uns des efforts croissants déployés par les organismes de réglementation et les organisations gouvernementales du monde entier pour décarboniser l’industrie AEC.
Loi sur la réduction de l’inflation
Une politique qui aura une influence significative aux États-Unis est la loi sur la réduction de l’inflation (IRA). Il s’agit de l’investissement fédéral le plus important de l’histoire des États-Unis dans le domaine du climat, qui a été promulgué le 16 août 2022 par le président Joe Biden. Les investissements de l’IRA dans le domaine du climat et de l’énergie propre peuvent réduire les émissions de gaz à effet de serre aux États-Unis de 40 % par rapport aux niveaux de 2005 d’ici à 2030. Ce qui, combiné à l’action des États et aux réglementations fédérales à venir, met les États-Unis à portée de leur engagement de réduire les émissions de 50 % à 52 % selon l’Accord de Paris sur le climat d’ici à 2030. L’IRA alloue notamment près de 4,5 milliards de dollars à la mesure du carbone incorporé dans les matériaux de construction et à l’installation de produits à faible teneur en carbone dans les infrastructures publiques et les bâtiments du gouvernement fédéral.
5 façons pour l’industrie AEC de contribuer à la réduction du carbone incorporé
La contribution de l’industrie AEC aux émissions de gaz à effet de serre est indéniable, et le secteur s’oriente vers des pratiques de construction plus respectueuses de l’environnement. L’innovation joue un rôle clé dans cette évolution. En privilégiant les bonnes stratégies de conception et en adoptant des méthodes de construction plus durables, les entreprises peuvent transformer leurs bonnes intentions en actions positives.
1. Rendre les données plus transparentes
La transparence de l’impact environnemental des matériaux et des processus utilisés dans toutes les activités en amont est essentielle pour mieux comprendre le rôle du carbone incorporé dans le monde de la construction. La fourniture de données transparentes, avec un impact environnemental mesuré et vérifié, donne aux professionnels de l’AEC la possibilité de prendre de meilleures décisions sur la manière dont ils construisent et sur ce qu’ils utilisent. Par exemple, il est possible de réduire le carbone incorporé en comparant les données relatives aux produits de construction et en choisissant des produits à faible teneur en carbone incorporé ou des matériaux séquestrant le carbone. En outre, si les professionnels de l’AEC exigent des données plus transparentes – en demandant aux fabricants de communiquer des paramètres et des mesures de l’impact environnemental, par exemple – ils pourraient susciter des changements et favoriser la transformation de l’industrie, accélérant ainsi la décarbonisation de l’industrie de l’AEC.
2. Mettre en œuvre des outils d’optimisation de la conception
De nombreuses ressources sont disponibles pour aider les professionnels de la construction à comprendre l’impact environnemental des matériaux de construction et à comparer les sources de données sur les matériaux afin de prendre des décisions éclairées. Il existe des outils d’optimisation de la conception spécifiques aux données sur les produits et les matériaux, qui peuvent aider les professionnels de l’AEC à explorer, comparer et sélectionner les matériaux de construction. Ces outils permettent de donner un sens aux données disponibles et peuvent être utilisés pour évaluer divers facteurs environnementaux associés aux produits et matériaux de construction, dans le cadre de l’évaluation globale d’autres critères de conception, tels que la performance, la durabilité, l’entretien et l’esthétique. En tant qu’élément de la boîte à outils du concepteur, les outils d’optimisation peuvent tirer parti de la transparence des données sur les matériaux pour permettre des décisions de conception éclairées, permettant ainsi à l’industrie AEC de prendre en compte la durabilité dans le cadre du processus de conception et de construction.
Par exemple, en comparant les données sur les matériaux, les concepteurs et les entrepreneurs peuvent choisir des matériaux plus durables pour leurs projets, tels que des mélanges de béton à faible teneur en carbone intrinsèque, de l’acier fabriqué de manière plus durable et des matériaux recyclés ou séquestrant le carbone, tels que le bois. De nombreux outils d’optimisation de la conception permettent ce processus en quantifiant le CO2e des matériaux et des produits. Deux outils, actuellement gérés par l’organisation américaine Building Transparency, transforment la boîte à outils utilisée par les professionnels de l’architecture et de la construction pour permettre l’optimisation de la conception des matériaux de construction durables.
Calculateur de carbone incorporé dans la construction (EC3)
EC3 est l’acronyme de « Embodied Carbon in Construction Calculator », un outil gratuit et en libre accès qui permet de mesurer le carbone incorporé dans les matériaux de construction, un facteur caché d’émissions de carbone. L’outil basé sur le cloud comprend une base de données mondiale consultable de milliers de produits de construction, tirant des données vérifiées par des tiers à partir des déclarations environnementales de produits (EPD – plus d’informations à ce sujet ci-dessous). En s’appuyant sur cette base de données, EC3 peut évaluer et comparer le carbone incorporé des quantités de matériaux de construction à partir de devis de construction et/ou de modèles d’information du bâtiment (BIM). Les architectes, les ingénieurs et les entrepreneurs peuvent saisir les données spécifiques à leur projet, puis comparer l’intensité en carbone des matériaux disponibles. Cette base de données ouverte et transparente s’améliorera continuellement au fur et à mesure que les utilisateurs de Building Transparency et de l’EC3 continueront d’ajouter des EPD à l’ensemble des données. Grâce aux données de l’EC3, les professionnels de l’AEC peuvent faire des choix plus éclairés, en optant pour des matériaux ayant un impact environnemental plus faible.
TallyLCA
TallyLCA est un plug-in Autodesk Revit qui permet aux architectes de réaliser des évaluations du cycle de vie (ACV – une analyse des impacts environnementaux potentiels des produits ou des services tout au long de leur cycle de vie) à partir de leurs données BIM. Destiné à être utilisé dès les premières phases de la conception pour prendre des décisions concernant le système de construction, Tally permet d’effectuer des comparaisons d’ACV entre catégories et entre systèmes sur la base d’un ensemble de données personnalisées. Les architectes peuvent ainsi réaliser des ACV pour prendre des décisions importantes concernant les systèmes de construction pendant la phase de conception et de planification et, plus tard, pendant la phase d’approvisionnement, optimiser le carbone incorporé du système en comparant des produits spécifiques d’une catégorie ou d’un système à l’aide de l’EC3. Alors que TallyLCA évalue le carbone sur toute la durée de vie des systèmes de construction, EC3 calcule les impacts du carbone incorporé associés à des produits spécifiques, une décision qui peut être prise plus tard au cours de la phase d’approvisionnement.
TallyCAT
Tally Climate Action Tool, actuellement en version bêta, est un plug-in Autodesk Revit qui permet de connecter des données en temps réel entre un modèle Revit et l’outil EC3. Cela permet d’évaluer le carbone incorporé des produits et matériaux de construction lors de la conception avec BIM, et de soutenir la spécification de matériaux à faible teneur en carbone lors de l’approvisionnement.
3. Utiliser une déclaration environnementale de produit (DEP)
Toutes les données relatives aux produits et aux matériaux ne sont pas équivalentes. Par conséquent, pour garantir la qualité et l’équité de la comparaison de deux matériaux, il est essentiel de se référer à des données vérifiées par une tierce partie selon une méthodologie scientifiquement fondée et mondialement acceptée. Une DEP (Déclaration Environnementale de Produit, de l’anglais EPD pour Environmental Product Declaration) présente des données environnementales basées sur une analyse du cycle de vie (ACV) du matériau individuel qui a été vérifiée de manière indépendante conformément aux normes ISO 14040 et ISO 14044 de l’Organisation internationale de normalisation (ISO). L’ISO constitue la référence mondiale pour les données DEP, non seulement pour l’industrie AEC, mais aussi pour toutes les données relatives aux matériaux. Une DEP fournit des données transparentes sur l’impact environnemental associé à la fabrication, et parfois à l’utilisation, d’un matériau ou d’un produit. Lorsqu’il s’agit de comprendre l’impact et de faire des choix, la DEP des matériaux est similaire à l’étiquette nutritionnelle d’un produit alimentaire, qui indique les ingrédients et les effets sur la santé de ce produit. Ces informations peuvent être utilisées pour éclairer les décisions relatives à la conception de ce matériau.
4. Garantir la collaboration en matière de conception et l’accès aux données
En facilitant la collaboration et l’accès à des données communes au cours des premières phases de planification, jusqu’à la conception détaillée et à la passation des marchés, l’industrie AEC contribue également à réduire les émissions de carbone intrinsèques. Par exemple, lorsque toutes les parties prenantes travaillent dans le nuage et utilisent un outil tel que le BIM pour leurs projets, tout le monde a accès aux mêmes informations et en est informé. Le carbone incorporé associé aux matériaux et produits de construction est l’une des nombreuses formes de données qui peuvent être intégrées dans le BIM et éclairer le processus de prise de décision. A la clé, les résultats sont plus durables lorsque les parties prenantes évaluent et comparent les produits et les sélections de matériaux avant la passation des marchés afin de déterminer les meilleures pratiques de construction et les meilleurs matériaux pour l’environnement.
5. Réutiliser, réaffecter et moderniser le parc immobilier existant
Les bâtiments existants constituent une ressource importante car les émissions de carbone incorporées sont déjà intégrées et bloquées pendant de nombreuses années. Éviter de demander davantage de matières premières et de ressources n’est qu’une partie de la solution. La recherche de possibilités de réaffectation et de réutilisation du parc immobilier existant permet de réduire les déchets mis en décharge et la demande de nouvelles ressources. Cela permet de réduire le carbone incorporé qui aurait autrement été attribué à la construction de nouvelles structures.
2 exemples de réduction du carbone incorporé dans le monde bâti
Un nombre croissant d’entreprises d’architecture et de construction (AEC) s’efforcent de compenser les émissions mondiales de carbone, et cela commence par la manière dont elles conçoivent et construisent leurs bâtiments. En utilisant diverses méthodes pour décarboniser leurs bâtiments, ces entreprises comprennent que le carbone incorporé est un paramètre clé qui doit être mesuré et réduit.
Le bois de masse pour un usage multiple et créatif à San Francisco
1 De Haro est le premier bâtiment de San Francisco, aux Etats-Unis, à utiliser le bois lamellé-croisé (BLC) et le premier bâtiment à plusieurs étages de ce type en Californie. Ce qui rend ce projet de 40 000 mètres carrés unique, c’est sa structure en bois massif. En combinant le CLT et le bois lamellé-collé (GLT), le cabinet de design international Perkins&Will a créé un bâtiment plus léger, plus durable et plus esthétique qu’un bâtiment traditionnel en acier ou en béton.
Perkins&Will a utilisé TallyLCA pour mesurer le carbone incorporé et a découvert que le système CLT permettait de réaliser d’énormes économies par rapport à un bâtiment comparable en béton et en acier – plus de 3 500 tonnes métriques de CO2, pour être exact. De plus, grâce à l’utilisation de méthodes de préfabrication du bois de masse, le carbone incorporé séquestré dans la structure compensera 15 à 20 ans de consommation d’énergie opérationnelle.
Réduire l’empreinte de Microsoft à Redmond aux Etats-Unis
Lorsque Microsoft a réaménagé son siège social de 500 acres à Redmond dans la région de Washington, elle s’est engagée à aller au-delà de la conception pour l’efficacité énergétique des bâtiments. Elle a cherché des moyens de réduire l’empreinte carbone associée à chaque matériau de construction. L’entreprise savait que la construction de nouveaux bâtiments avait un impact environnemental caché : le carbone incorporé.
Avec 17 nouveaux bâtiments et 2,5 millions de mètres carrés de nouveaux espaces de travail, les parties prenantes du projet ont compris l’importance de réduire le carbone incorporé pour atteindre les objectifs environnementaux déclarés de Microsoft. À cette fin, ils ont utilisé l’outil EC3 pour réduire le carbone incorporé de 30 %. L’outil EC3 a permis à Microsoft de donner la priorité aux réductions dans les domaines clés où les nouveaux matériaux de construction auraient autrement eu des émissions de carbone incorporées élevées.
Quel est l’avenir de l’industrie AEC et du carbone incorporé ?
Un changement de paradigme est en train de s’opérer dans l’industrie AEC : les professionnels de la conception assument un nouveau rôle qui donne la priorité aux initiatives en matière de changement climatique et assument une plus grande responsabilité quant à l’impact de leurs projets sur la planète.
Heureusement, les architectes et les concepteurs ont accès à davantage de données et d’outils d’optimisation de la conception pour prendre des décisions éclairées sur les matériaux et les produits entrant dans la composition de nos bâtiments et de nos infrastructures. Aujourd’hui, l’industrie AEC peut plus que jamais évaluer et choisir des matériaux de construction respectueux de l’environnement. Grâce à cette nouvelle méthode de travail et à l’accès à des données communes, les professionnels de l’AEC peuvent faire preuve de plus de discernement dans le choix des fabricants avec lesquels ils travaillent et des matériaux qu’ils utilisent, en privilégiant par exemple ceux qui font preuve de la plus grande transparence en matière de produits.
En travaillant avec des entreprises qui divulguent les impacts environnementaux de leurs produits, les professionnels de la conception peuvent faire des choix judicieux qui contribuent à réduire le carbone incorporé ainsi que d’autres considérations environnementales. Une meilleure compréhension de la manière dont les produits de construction interagissent avec l’environnement, grâce à des données transparentes, leur permet d’aller plus loin en éliminant complètement les substances et les pratiques nocives. Une planification et une évaluation précoces des matériaux en fonction de leurs caractéristiques environnementales, telles que le carbone incorporé, peuvent avoir un impact maximal sur le développement durable.
Les gouvernements du monde entier commencent à encourager ou à mettre en œuvre des réglementations en matière de construction afin de contribuer à la réduction du carbone incorporé. Les professionnels de l’AEC et les entreprises commencent à s’engager plus fermement à réduire leur empreinte carbone dans l’environnement bâti. Les effets du changement climatique affectent tout le monde et tout ce qui existe sur Terre, et le mouvement en faveur de la construction d’un avenir plus durable et plus propre prend de l’ampleur. Les données sont essentielles pour comprendre les effets du carbone incorporé dans l’environnement bâti, mais il ne s’agit pas seulement de recueillir des données ; il faut aussi comprendre ce qu’elles signifient et comment elles affectent chaque structure et chaque produit.
Avec ces forces de changement, l’industrie AEC est prête à normaliser et à relier les données sur les matériaux et les produits pour le carbone incorporé avec des données provenant d’outils de création tels que le BIM. En combinant ainsi les données relatives à l’environnement bâti, les professionnels de l’AEC peuvent prendre des décisions éclairées en matière de conception et choisir des matériaux plus durables.
La technologie est déjà un élément clé de l’atténuation du changement climatique et, lorsqu’elle est correctement exploitée, elle a le pouvoir de conduire la planète vers une économie nette zéro. Et cela pourrait se produire encore plus tôt que prévu. Avec les outils puissants appropriés et une prise de conscience croissante du carbone incorporé dans la construction, un avenir plus durable est à portée de main.