Historique et utilisation raisonnée des données ACV appliquées à la construction

Par Vincent Rigassi, architecte

Plan de la présentation
1) base historique (norme suisse sia 493)
2) éco-bilans suisse actuels
3) structure et exemple des fiches de déclarations environnementales françaises selon NF-P 01-010 (... à laquelle le réseau écobâtir a participé)
4) exemples de comparatifs: - énergie grise mur agglo+isolant/monomur 37,5 - énergie grise et énergie d'usages sur 100 ans entre parpaings laine de verre/monomur et pisé - comparaisons entre menuiseries bois et PVC (cf. débats sur liste de décembre 2008) - enveloppes projets logements sociaux bois

Résumé succinct:

1 Historique Les premières valeurs d'analyse de cycle de vie de matériaux de construction étaient diffusées par des labos de recherches des Écoles Polytechniques Fédérales, puis ensuite dans la norme SIA 493 indiquant comment faire des déclarations des caractéristiques écologiques des matériaux de construction. Cette norme a été publiée en 1997 et elle donnait des "fuseaux de valeurs génériques" pour les principales familles de matériaux (base minérale, végétale, métaux, plastiques, ...), permettant ainsi d'avoir une première approche rapide et moyenne. Ces tableaux restent d'une certaine manière un outil de contrôle rapide des données "auto-déclaratives" que l'on trouve fréquemment (voir exemple ci-dessous).



2 Écobilans suisses Les valeurs des éco-bilans suisses ont été élaborées à la suite des ces précédents travaux dans le cadre du programme Ecoinvent 2000. Le grand intérêt de ce programme est qu'il regroupe les principales partie prenantes (fabricants, usagers: maîtres d'ouvrages, maîtrise d'œuvre, entreprises, laboratoires de recherches, etc.) aboutissant ainsi à des valeurs définies par débat contradictoires, correspondant donc ainsi à une moyenne réaliste.
Les éco-bilans suisses sont gérés par 3 associations:

• KBOB: Conférence de coordination des services de la construction et des immeubles des maîtres d'ouvrages publics
• eco-bau: Durabilité et constructions publiques
• IPB: Communauté d'intérêts des maîtres d'ouvrage professionnels privés

Les données ont été mises à jour en janvier 2009 sont téléchargeables sur le site www.kbob.ch ou www.ecobau.ch
3 Structure et exemples de FDES françaises A la différence des éco-bilans suisses qui ont fait l'objet de dabt et de contrôle consensuel, les FDES françaises ne font l'objet d'aucun contrôle. On trouve notamment les FDES dans la base de données INIES qui, bien que gérée par le CSTB, compile des fiches qui sont des auto-déclarations fournies directement par les fabricants et ne faisant l'objet d'aucun contrôle ou débats contradictoires. Les FDES sont volontairement conçues comme des outils réalisés par des spécialistes pour des spécialistes (business to business) ce qui, outre leur fiabilité non garantie, a l'inconvénient d'une utilisation difficile pour des personnes non spécialisées dans les analyses environnementales, et ce même pour des professionnels du bâtiment. La conséquence en est donc que personne ne les lit vraiment et qu'il suffit qu'un fabricant ait réalisé une FDES sur l'un de ses produits pour que celui soit catalogué hache-ku-heuh, même si les valeurs données dans la FDES ont un fort impact environnemental...
Les principaux écueils à déjouer pour utiliser une FDES:

• toutes les valeurs sont données pour une "unité fonctionnelle" [UF] laquelle est généralement définie en début de FDES dans la caractérisation du produit. Généralement cette UF est assez logique en regard du domaine d'emploi du produit, généralement le m² de mur pour un matériau d'isolation ou de maçonnerie ou de revêtement

• les valeurs des impacts environnementaux sont ramenés à une annuité d'utilisation du produit...En partant de l'hypothèse par exemple, qu'un matériau énergivore mais ayant une grande durée de vie peut sur le long terme s'avérer avoir un impact plus faible qu'un matériau à priori moins énergivore lors de sa fabrication mais avec une faible durée de vie. Le principe est pertinent... mais l'évaluation réelle de la durée de vie nettement plus sujette à discussion: en effet la durée de vie d'un bâtiment est elle la somme de la durée de vie des ses parties... assurément non...les questions d'exposition, d'entretien, de modes de pose peuvent varier énormément. Quelques exemples: durée de vie totale (DVT) d'un m² de laine de verre de 20 cm: 50 ans (j'imagine que plusieurs d'entre nous ont pu apprécier la vitalité d'une laine de verre après une vingtaine d'années...) DVT d'un m² de monomur: 100 ans, etc. Bref les données environnementales totales pour l'ensemble du cycle de vie sont donc divisée par cette DVT du produit. Il semble néanmoins recommandé de comparer non seulement la durée par annuité mais totale pour comparer deux produits

• Les données d'énergie grise sont généralement données au total puis détaillées en parts d'énergies non renouvelables et renouvelables, là aussi en cas de comparaisons, il semble judicieux de comparer avant tout la part non renouvelable et non le seul total

• idem pour les déchets qui sont différenciés en inertes, dangereux, non dangereux, radioactifs, comparer seulement le total ne signifie rien, il faut surtout comparer les déchets dangereux (DIS) et radioactifs)

4 Exemples de comparatifs:
- énergie grise mur agglo+isolant/monomur 37,5 Ce comparatif montre que les impacts environnementaux d'un mur en monomur de 37,5 sont plus élevés que ceux d'un mur parpaing de 20 cm avec 10 cm de laine de verre pour la majorité des critères, notamment 766 MJ/m² pour le monomur contre 592 pour le parpaing laine de verre en énergie non renouvelable, 68 éq kg CO2 contre 32 kg éq CO2, etc. Les seuls critères où le monomur a un impact plus faible sont la consommation d'eau, les déchets dangereux ou les déchets radioactifs. Se pose donc ensuite la question de la hiérarchisation des critères de choix... (voir tableau ci-dessous ou en téléchargeant la présentation.)



- énergie grise et énergie d'usages sur 100 ans entre parpaings laine de verre/monomur et pisé Cet exemple cherche à montrer le comparatif en fonction de l'usage à long terme de trois types de murs. Autrement dire de voir à partir de quel moment telle solution ayant une énergie grise importante peut s'avérer rentable par rapport à une solution à l'énergie grise plus faible grâce par exemple à l'énergie de chauffage qu'elle va permettre d'économiser. On voit que pour une durée de vie allant jusqu'à 40 ans le bilan énergie grise + énergie de chauffage le plus faible est celui d'un mur pisé de 50 cm. A partir de 50 ans c'est le bilan global du mur parpaing de 20 + laine de verre de 10 qui s'avère le plus rentable... à condition que ce mur ne nécessite pas d'entretien donc de "réincorporation" d'énergie grise... Quant au mur en monomur de 37,5 cm, son bilan énergétique global est toujours plus élevé que celui du mur parpaing - laine de verre et devient plus rentable que celui du mur pisé qu'à partir de 90 ans...
Cet exemple montre donc que la part d'énergie grise est loin d'être négligeable et qu'il n'est pas si évident que ça que des matériaux énergivores permettent de rentabiliser rapidement leur énergie grise grâce à l'énergie qu'ils permettent d'économiser en usage (chauffage). Cet exemple se base sur des calculs réglementaires classiques en sans tenir compte de l'orientation des parois, de l'inertie, des apports solaires par les baies, etc, mais on peut supposer qu'un comparatif de ce type calculant l'énergie d'usage à partir d'un bâtiment donné et des simulations dynamiques accroîtrait encore le différentiel. (voir tableau ci-dessous ou en téléchargeant la présentation.)


- comparaisons entre menuiseries bois et PVC (cf. débats sur liste de décembre 2008) Lors des débats qui ont lieu sur la liste de discussion du réseau écobâtir au sujet des menuiseries PVC et de leur comparaison avec des menuiseries bois, voici les principales observations que l'on peut faire en comparant de manière détaillée les FDES fenêtres en pin, en chêne et en PVC:

• Comparaisons des énergies incorporées

Les analyses de cylce de vie concernant le bois prennent en compte l'énergie solaire consommée par la croissance de l'arbre (photosynthèse) tant pour le bois utilisé dans la menuiserie (44%) que pour le bois utilisé comme combustible pour la fabrication de la menuiserie (32%). Si l'on ne compare donc que les énergies non renouvelables utilisées le PIN ne consomme que 59,7% de l'énergie utilisée pour le PVC et le CHÊNE que 83%.

• Comparaisons de la nature des énergies incorporées

Si l'on compare donc 4 ressources connues pour leurs impacts environnementaux et leur rareté croissant, le charbon, la lignite, le gaz naturel et le pétrole, on arrive à un total de 26,5 kg pour le PVC, de 18,9 kg pour le Chêne et de 14,3 kg pour le pin sylvestre, soit près de la moitié (54%) de ressources énergétiques non renouvelables. Cet aspect peut d'ailleurs s'illustrer si l'on compare l'impact au changement climatique qui montre que la fenêtre en pin de représente que 36,9% des émissions de gaz à effet de serre en éq kg de CO2 de la fenêtre PVC et la fenêtre chêne que 40%

• Comparaisons de la consommation d'énergie aux différentes étapes du cycle de vie

En comparant la répartition selon les étapes du cycle de vie, on constate:

•  
  • l'énergie non renouvelable nécessaire à la production du PVC est près du double de l'énergie nécessaire à la production de la fenêtre en pin et 1,43 fois plus que pour le chêne
  • l'énergie non renouvelable nécessaire au transport des fenêtres PVC est 17,8 fois plus importante que l'énergie nécessaire au transport des fenêtres en pin et 16,8 fois plus importante que pour les fenêtres en chêne...
  • l'énergie non renouvelable nécessaire à la mise en œuvre des fenêtres en pin est 1,5 fois supérieure à l'énergie nécessaire à la mise en œuvre des fenêtres en PVC, alors que les fenêtres en chêne nécessitent le double d'énergie... dans une période où la question de l'emploi dans le bâtiment va vers une crise, consommer de l'énergie lors de la mise en œuvre implique utilisation de main d'œuvre ... cet impact négatif du point de vue énergétique est donc positif en terme d'emplois... Ceci dit on peut aussi s'interroger sur la fiabilité de ces valeurs car pour une fenêtre de taille et de mode de pose (tunnel, applique, ...) donné le temps de pose semble être le même quel que soit la nature du matériau ????
  • l'énergie non renouvelable nécessaire à la vie en œuvre des fenêtre pin est 6 fois supérieure à celles des fenêtre PVC et celle des fenêtres chênes 10 fois supérieure...montrant par là que l'entretien des menuiseries bois est plus important que celles de fenêtres PVC... toutefois il est surprenant de constater que les fenêtres chêne pourtant considérées comme de meilleure qualité que le pin, nécessitent davantage d'énergie ? donc là aussi on peut s'interroger sur la pertinence de ces valeurs????
  • l'énergie non renouvelable nécessaire à la fin de vie du PVC, autrement dit à son recyclage est 2,3 fois plus important que l'énergie nécessaire au recyclage des fenêtres en pin et de 1,9 fois plus que pour les fenêtres en chêne.

En conclusion l'on voit que le comparatif est nettement défavorable au PVC pour la production, le transport et le recyclage.
- enveloppes projets logements sociaux bois Un comparatif sur la nature des enveloppes pour un projet de 6 logements sociaux, permet de montrer que le fait d'avoir utilisé des matériaux à base végétale (ossature bois et isolation en fibre de bois) permet de faire un gain en énergie grise par rapport à une enveloppe à matériaux "pétro-sourcés" (béton et isolation extérieure en polystyrène) qui correspond à l'énergie d'usage (ventilation, chauffage, ...) de plus d'un siècle (111 ans) de ces 6 logements et le gain en émission de CO2 est de près de 106 tonnes, correspondant aux émissions d'une petite voiture (type Renault Clio) pendant 7,6 millions de km (ou 190 tours du monde). Ceci simplement pour 6 logements. Cet exemple montre également que dès lors que l'on réduit drastiquement l'énergie d'usage ou de vie en œuvre d'un bâtiment (chauffage, ventilation, ...), en atteignant en l'occurrence les exigences du passif, la question de l'énergie grise nécessite une attention particulière dès le choix des matériaux et des systèmes constructifs. (voir tableau ci-dessous ou en téléchargeant la présentation.)