Pourquoi l'avenir de la construction est durable

La construction a toujours été une industrie massive, fournissant des millions d'emplois, permettant la mise en place d'infrastructures cruciales et soutenant d'innombrables industries dans le monde entier - et elle ne fait que s'accroître. La construction devrait dépasser l'industrie manufacturière au cours de la prochaine décennie, atteignant une valeur de 15,2 milliards de dollars et représentant 13,5 % de notre PIB mondial.

Compte tenu de la taille de l'industrie, il n'est pas surprenant que son impact sur l'environnement soit considérable :

  • Environ 50 % des matières premières que nous extrayons de la terre sont utilisées pour la construction.
  • La construction est responsable de ⅓ des déchets dans le monde
  • Environ 40 % des émissions de CO2 dans le monde proviennent du secteur de la construction.
  • Le secteur de la construction représente 36 % de la consommation mondiale d'énergie.

Cependant, le vent tourne rapidement. La crise climatique mondiale étant de plus en plus présente dans les esprits, les gouvernements et les entreprises du monde entier prennent des engagements significatifs pour réduire leurs émissions et travailler de manière plus durable. Le secteur de la construction n'échappe pas à la règle et a fait de grands progrès pour construire un avenir plus vert au cours des dernières années. 

Examinons quelques-unes des innovations et des pratiques qui rendent le secteur de la construction plus durable que jamais.

Du béton et de l'acier au bois massif

Le béton, l'acier et le bois comptent parmi les matériaux de construction les plus couramment utilisés aujourd'hui, chacun ayant ses propres avantages et inconvénients. Le bois est généralement considéré comme un matériau de soutien ou secondaire par rapport au béton et à l'acier. Cela s'explique par le fait que traditionnellement :

  • Le béton et l'acier étaient considérés comme plus solides
  • Son utilisation était considérée comme une taxe sur les forêts
  • Il a été considéré comme un risque d'incendie

Si ces craintes ont pu être fondées dans le passé, les produits en bois massif d'aujourd'hui sont tout aussi résistants que l'acier et le béton, ce qui permet de construire des structures entières en bois. Les produits de bois massif sont d'abord des planches de bois ordinaires, qui sont ensuite transformées pour devenir plus solides et plus résistantes. Le bois lamellé-collé et le bois lamellé-collé sont les formes les plus courantes de bois massif.

Bois lamellé-croisé (CLT)

Le CLT colle des planches de bois en couches alternées, chacune étant placée à quatre-vingt-dix degrés par rapport à la suivante. Cela permet de créer de grandes dalles dont la structure est rigide dans toutes les directions, ce qui leur confère une résistance à la compression comparable à celle du béton.

Bois lamellé-collé (Glulam)

Le bois lamellé-collé consiste essentiellement à "coller" des planches de bois dans la même direction pour former des poutres massives. Chaque planche est sélectionnée et positionnée en fonction de ses défauts et de la structure de son grain afin de maximiser son intégrité structurelle. 

Les possibilités offertes par les produits en bois massif tels que le CLT et le bois lamellé-collé vont bien au-delà des petites maisons et s'étendent aux gratte-ciel de plus de 80 mètres de haut (mais nous y reviendrons plus tard). Maintenant que vous en savez un peu plus sur le fonctionnement du bois de construction, comparons-le à l'acier et au béton.

Différences entre le CLT et le lamellé-collé

Avantages et inconvénients de l'acier

Les avantages de l'acier comme matériau de construction :

  • Durabilité - Les structures en acier peuvent durer des années avec peu d'entretien. 
  • Solidité - L'acier est un matériau solide qui peut être rendu encore plus solide grâce à des alliages.
  • Réutilisable et recyclable - Vous pouvez l'utiliser à plusieurs reprises sans perte de qualité.
  • Peu encombrant - Il est possible d'utiliser des colonnes de soutien minces sans perdre en solidité.
  • Préfabriqué - Facilite le travail et le contrôle.
  • Prévisible - Le matériau est hautement réglementé, ce qui le rend cohérent et prévisible.

Les inconvénients de l'acier comme matériau de construction :

  • Susceptible de rouiller et de se corroder.
  • Il conduit la chaleur et il faut donc l'ignifuger pour éviter les incendies. Cela augmente le coût.
  • Il est fabriqué hors site, ce qui laisse peu de place aux modifications sur place.
  • Il peut être coûteux par rapport au bois ou au béton. Les coûts d'entretien s'y ajoutent.
  • Il est susceptible de se déformer au fil du temps s'il n'est pas correctement soutenu.
  • Doivent être transportés sur place, parfois depuis de longues distances, ce qui entraîne des émissions supplémentaires.

Avantages et inconvénients du béton

Les avantages du béton comme matériau de construction :

  • Il est relativement peu coûteux et largement disponible.
  • Sa production est économe en énergie par rapport à l'acier (mélange sur place).
  • Il n'est pas imperméable à l'eau, mais il est plus performant que le bois et l'acier.
  • Il supporte des températures plus élevées que le bois ou l'acier.
  • Les coûts d'entretien sont faibles par rapport au bois ou à l'acier (moins de revêtement nécessaire).
  • Il peut être moulé sur place dans n'importe quelle forme (il est facile de combler les fissures ou d'ajouter des couches).
  • Faible risque de détérioration biotique (par exemple, insectes, champignons) par rapport au bois. 

Les inconvénients du béton en tant que matériau de construction :

  • Il doit être renforcé en raison de sa faible résistance à la traction.
  • Il peut se rétracter sous l'effet de la sécheresse ou se dilater sous l'effet de l'humidité, ce qui provoque des fissures. 
  • Elle repose sur des processus à haute énergie tels que l'extraction minière, le chauffage des hauts fourneaux et la calcination.
  • Il est moins ductile que l'acier. 
  • Son poids est élevé par rapport à sa résistance.
  • Les coffrages pour le moulage peuvent être coûteux et prendre beaucoup de temps.
  • Le mélange du béton n'est pas aussi contrôlé que la production d'acier ou de bois stratifié.

Avantages et inconvénients du bois de masse

Les avantages du bois de masse comme matériau de construction :

  • Il est produit naturellement et séquestre le CO2 de l'atmosphère pendant sa croissance. Il s'agit d'une amélioration par rapport à l'acier et au béton, qui créent du CO2 lors de leur production. Si nous remplacions globalement l'acier par du bois de construction, nous pourrions réduire les émissions de CO2 de 15 à 20 %.
  • Consommation d'énergie réduite par rapport à la production de béton et d'acier.
  • Bonne isolation thermique par rapport au béton et à l'acier. Le bois a une faible conductivité thermique et retient donc la chaleur, ce qui le rend plus efficace sur le plan énergétique.
  • Les bâtiments en bois sont environ 20 % plus légers que les bâtiments en béton, ce qui signifie qu'ils nécessitent des fondations plus petites, ce qui les rend plus résistants aux forces sismiques.
  • Il est produit en usine, assisté par ordinateur, ce qui réduit les erreurs et permet une utilisation plus efficace des matériaux (moins de déchets). 
  • La nature multicouche des produits en bois massif les rend plus résistants aux incendies, car seules les couches extérieures exposées sont brûlées ou "carbonisées". 
  • Il peut réduire la main-d'œuvre sur site jusqu'à 50 % (production hors site). 
  • Elle permet de réaliser des économies de temps et d'argent grâce à la production hors site. Elle peut accélérer le calendrier du projet de 25 % ou plus.
  • Ses performances structurelles sont de plus en plus prévisibles.
  • Il présente d'excellentes performances à long terme, avec une probabilité moindre de dommages ou d'effondrement.
  • L'utilisation de produits en bois de masse entraîne des investissements plus importants pour préserver la sécurité, la santé et l'abondance de nos forêts.

Les inconvénients du bois de masse en tant que matériau de construction :

  • Il peut être plus cher que l'acier ou le béton.
  • En raison de son expérience limitée, il peut être difficile à utiliser pour de nombreux concepteurs, ce qui entraîne des coûts d'architecture et de conception plus élevés.
  • Il est plus sensible aux moisissures ou aux infestations d'insectes que le béton ou l'acier. 
  • Il se peut qu'il ne soit pas disponible dans toutes les régions en dehors de l'Europe et de l'Amérique du Nord. 
  • Les coûts de transport des matériaux peuvent être plus élevés car les usines de fabrication sont encore relativement peu nombreuses.
  • Les propriétés de résistance peuvent varier, en particulier la résistance à la traction et à la flexion.
  • La rigidité des fixations et des connexions peut rendre le travail plus difficile.
  • Son module d'élasticité est relativement faible. 

Quel est le matériau le plus durable ?

Bien que chacun des matériaux que nous avons examinés jusqu'à présent ait ses propres avantages et inconvénients, il y a un grand gagnant en matière de durabilité et de réduction des émissions de carbone. Selon Architect Magazine:

  • La production d'acier est responsable de plus de 10 % des émissions mondiales de CO2.
  • Le béton contribue à hauteur de 6 à 11 % à nos émissions globales de CO2.

D'autre part, les produits en bois de masse comme le CLT et le lamellé-collé permettent à l'industrie de la construction de réduire considérablement son empreinte carbone. En effet, le bois séquestre le CO2, le retire de notre environnement et le stocke. Comme l'industrie du bois continue de remplacer les arbres qu'elle utilise par de nouveaux arbres, elle élimine encore plus de CO2 de notre atmosphère. Cela peut potentiellement couvrir les émissions produites au cours des processus de fabrication, de transport et de construction des produits en bois de masse. 

Éléments en bois, photo de Holzbau Vorholz Hawran

Examinons de plus près comment cela pourrait fonctionner dans la pratique. 

Les forêts durables : Comment fonctionnent-elles ?

Les forêts sont essentielles à la santé de notre planète, car elles absorbent le CO2 nocif et produisent en retour de l'oxygène indispensable à la vie. Elles constituent également un havre de paix pour d'innombrables espèces végétales et animales dont l'existence dépend d'elles. Dès lors, comment l'abattage d'arbres pour la construction peut-il être autre chose que nuisible ?

C'est là qu'intervient la sylviculture durable.

Alors que les pratiques traditionnelles consistent à récolter des arbres sans stratégie préalable de renouvellement ou de remplacement, la sylviculture durable adopte une approche plus douce et plus durable. Le principe de base est que tout arbre récolté pour la construction est remplacé, imitant ainsi le cycle de renouvellement naturel d'une forêt. Voici comment cela fonctionne :

Évaluer les besoins de la forêt

Les forêts ont des besoins différents en fonction de leur environnement et de leur biodiversité. La première étape pour les maintenir en bonne santé est donc de comprendre l'environnement. À cette fin, les forestiers durables commencent par dresser un inventaire des espèces d'arbres, de la faune et de la flore et de toute espèce menacée dans la région. Ils prennent également note des bassins versants de la forêt, de sa proximité avec les zones urbaines et de la fréquence de son utilisation récréative par l'homme. 

Déterminer le potentiel de récolte et encourager le renouvellement 

L'étape suivante consiste à déterminer exactement ce qui peut être récolté en toute sécurité dans la forêt et en quelles quantités. L'objectif est de récolter le bois efficacement sans nuire à la santé générale de la forêt. Cela peut se faire de plusieurs manières :

  • L'élagage, au lieu de l'abattage d'arbres entiers
  • Récolte des vieux arbres pour faire de la place aux nouvelles pousses (plus d'informations à ce sujet ci-dessous)
  • L'éclaircissement de la population d'arbres dans certaines zones pour favoriser une croissance plus saine
  • Dans certains cas, un brûlage contrôlé est utilisé pour encourager la régénération.

Plus important encore, de nouveaux arbres sont plantés à la place de ceux qui ont été récoltés, ce qui garantit la croissance continue et la santé de la forêt. Les nouveaux arbres resteront protégés pendant des années jusqu'à ce qu'ils soient suffisamment mûrs pour être récoltés.

Récolte d'arbres plus âgés

Au fur et à mesure que les arbres vieillissent, leur capacité à absorber le CO2 commence à diminuer. Il en va de même pour leur production d'oxygène. La récolte et l'utilisation des arbres à des fins de construction garantissent que l'oxygène reste séquestré et stocké dans le bois. En revanche, si on les laisse tomber et se décomposer d'eux-mêmes, le CO2 sera libéré dans l'environnement.

Le remplacement de ces arbres par de nouveaux contribue non seulement à restaurer la forêt, mais aussi à poursuivre l'absorption du CO2 de l'atmosphère.  

Gestion et suivi

La santé de la forêt est continuellement surveillée afin d'assurer sa croissance et son renouvellement. En effet, il est dans l'intérêt des entreprises qui vendent le bois de disposer d'une source d'activité renouvelable. 

Concevoir un avenir durable : Construction en bois hybride et DfMA

Voici quelques exemples de la façon dont la phase de conception de la construction devient plus durable :

Construction en bois hybride

Nous avons déjà établi les avantages de la construction en bois de masse et les avantages du bois en tant que matériau de construction durable et renouvelable. Cependant, pour des raisons de coût, d'approvisionnement limité et de propriétés physiques, il n'est pas toujours possible de concevoir des structures sans ajouter de matériaux tels que le béton et l'acier. Cette approche est connue sous le nom de construction hybride. 

La construction en bois hybride associe le bois de masse à des matériaux tels que le verre, l'acier et le béton, en tirant le meilleur de chacun d'eux et en les intégrant pour optimiser les performances de la structure et du bâtiment. Elle offre également aux concepteurs la liberté et la flexibilité nécessaires pour exploiter les avantages de chaque matériau, ce qui permet de créer des structures solides, sûres, durables et visuellement étonnantes.    

Conception pour la fabrication et l'assemblage (DfMA)

Alors que les pratiques de construction traditionnelles se caractérisent par une faible productivité, des coûts élevés, des déchets inutiles et une utilisation excessive de l'énergie, le projet vise à améliorer ces problèmes grâce à l'efficacité. Au cours de la phase de conception, elle prend en considération chaque partie de la structure finale et trouve la manière la plus efficace et la plus rentable de la fabriquer. Combinée à la modélisation des données du bâtiment (BIM), elle peut maximiser de manière significative les avantages de la construction hors site (CSP), ce qui se traduit par :  

  • Réduction du temps de construction 
  • Diminution des coûts
  • Qualité et productivité accrues
  • Augmentation de l'efficacité globale 
  • Réduction des déchets et de la consommation d'énergie

Voici quelques-unes des autres façons dont la DfMA peut contribuer à la construction durable :

  • Le fait de disposer de données BIM détaillées pour les pièces produites par la DfMA dans votre structure facilite le suivi et la gestion de vos actifs tout au long de leur cycle de vie. Cela permet de réduire les déchets et d'améliorer l'efficacité des ressources et de l'énergie. 
  • Tout au long du processus de DfMA, la BIM peut être utilisée pour concevoir des composants moins gourmands en matériaux, ce qui permet de réduire l'empreinte carbone.

L'application d'une approche DfMA dès la phase de conception permet de réduire la marge d'erreur des projets, d'éviter les retouches inutiles et coûteuses et de n'utiliser que les ressources nécessaires. Tous ces avantages rendent le processus plus durable. 

Fabrication durable

Si la durabilité dans l'industrie de la construction commence dès la phase de conception (avec une planification minutieuse), les meilleurs résultats peuvent sans doute être obtenus au cours de la phase de fabrication. Par exemple, la fabrication de composants DfMA dans une usine contrôlée (par exemple, construction hors site) est beaucoup plus efficace et moins génératrice de déchets que l'acheminement des matières premières sur le site.  

À ce stade, la modélisation numérique (BIM) facilite la visualisation de la conception, de ses connexions et de la manière dont les pièces s'assemblent, ce qui permet d'améliorer l'efficacité du processus de fabrication. 

Cela se traduit par des avantages tels que :

  • Diminution des déchets
  • Efficacité énergétique et des ressources
  • Marge d'erreur réduite, d'où une diminution des retouches

La clé de tous ces avantages ? La fabrication hors site dans un environnement contrôlé.

Bâtiments en bois durables

Lorsque l'on pense à des structures en bois construites de manière durable, l'image d'un gratte-ciel n'est pas la première qui nous vient à l'esprit. Pourtant, grâce à des produits en bois de masse comme le CLT et le lamellé-collé, c'est possible. C'est pourtant possible grâce à des produits en bois de masse comme le CLT et le bois lamellé-collé : Le Holz High-rise, alias "HoHo Vienna", qui compte 24 étages et abrite un hôtel, un centre de bien-être et de nombreux bureaux et appartements.

HoHo Wien par Hasslacher Norica Timber

Qu'est-ce qui rend ce bâtiment durable ? Tout d'abord, 75 % de sa structure extérieure est en bois, la plupart des poutres et des murs intérieurs étant en lamellé-collé et en CLT. Selon les concepteurs, le bois utilisé dans cette structure contribuera à réduire les émissions de CO2 dans l'atmosphère d'environ 2 800 tonnes métriques.

Ce projet a été partiellement réalisé en utilisant les technologies hsbStickFrame et hsbCLT de hsbcad pour AutoCAD. Cliquez ici pour d'autres exemples inspirants de structures en bois durables.

Une fin de vie plus durable pour les bâtiments 

Dans le secteur de la construction, le passage d'un modèle linéaire à un modèle circulaire n'en est qu'à ses débuts. Cela signifie que chaque année, dans le monde entier, d'innombrables bâtiments vieillissants ou obsolètes sont démolis :

  • 37% des déchets mis en décharge 
  • 33% se font ouvertement larguer 
  • 11% sont traités par incinération moderne

Seuls 19 % environ sont récupérés par le biais du recyclage ou du compostage. En fait, les estimations montrent que les déchets de construction mondiaux pourraient atteindre 2,2 milliards de tonnes d'ici 2025. Selon Construction Dive, davantage de politiques de "réduction, réutilisation et recyclage" sont nécessaires pour maîtriser les déchets, mais les efforts ont été entravés par l'insuffisance des ressources, le manque de normalisation, la faiblesse des marges bénéficiaires, l'apathie des politiques et le manque de prise de conscience de la gravité de la situation. 

Toutefois, ces dernières années, nous avons observé un changement de cette tendance, sous l'effet de plusieurs facteurs :

  • La mise en décharge est devenue plus coûteuse, ce qui encourage les entrepreneurs à opter pour des sociétés de gestion des déchets qui peuvent recycler et réutiliser des matériaux tels que le béton, le bois et l'acier. 
  • La prise de conscience de l'importance de la durabilité a conduit les designers et les architectes à travailler avec des matériaux recyclés et réutilisés.
  • De nouvelles avancées permettent aux usines de recyclage de traiter plus de matériaux, plus rapidement et à moindre coût.
  • Les pratiques de démolition évoluent, optant pour un tri minutieux plutôt que pour la pulvérisation des matériaux de construction, comme c'était le cas dans le passé. 

Bien qu'il reste encore beaucoup à faire, les roues du changement sont déjà en mouvement, avec de nouvelles études comme celle-ci qui examine de nouvelles façons de réutiliser les matériaux de construction.

Un cycle de construction entièrement durable

Bien que le processus ait été lent, le secteur de la construction a fait de grands progrès ces dernières années, en construisant avec des matériaux durables, en devenant plus efficace sur le plan énergétique et en adoptant des pratiques de construction moins génératrices de déchets. Plus important encore peut-être, le secteur dans son ensemble s'est engagé à adopter une vision plus durable. Dans un récent sondage réalisé par Mckinsey:

  • 85 % des participants ont déclaré que leur organisation s'était engagée à ancrer la culture et le modèle d'entreprise dans les principes du développement durable.
  • Plus de 75 % d'entre eux ont déclaré être motivés par les possibilités de création de valeur, l'augmentation de la demande et la sensibilisation générale des parties prenantes.

La tendance à la durabilité continuera d'être alimentée par des réglementations favorables, une demande accrue de la part des clients et l'accès à des subventions et à des capitaux pour stimuler les innovations technologiques. Ces facteurs, associés à une plus grande efficacité, à des économies de coûts et à une réduction des marges d'erreur, contribueront tous à un avenir plus vert dans la construction. 

Bien qu'il reste encore beaucoup de chemin à parcourir, ces efforts font déjà la différence et préparent le terrain pour un secteur de la construction neutre en carbone dans les années à venir.

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Auteur :
Keith Cotter
Responsable du développement commercial