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La construction bas carbone : Comment concilier efficacité énergétique, sobriété environnementale et confort des bâtiments

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Avec l’accord de Paris sur le climat, la France s’est positionnée aux avant-postes de la lutte mondiale contre le réchauffement climatique. Le secteur de la construction, responsable de 25 % des émissions de gaz à effet de serre, a un rôle majeur à jouer dans ce combat pour la décarbonation de la société. Bouygues Construction développe une stratégie climat ambitieuse, responsable et engageante.

Le 4 novembre 2016, l’accord de Paris sur le climat, signé par 195 pays à travers le monde, est entré en vigueur. Historique par son ambition, ce traité international prévoit notamment de limiter à 2°C maximum le réchauffement climatique d’ici à 2100. Si certains observateurs regrettent que le texte soit insuffisamment contraignant, la dynamique qu’il a amorcée en faveur d’une atténuation du changement climatique et d’une adaptation à ses effets est néanmoins incontestable. Les réglementations environnementales se durcissent ainsi partout dans le monde, afin notamment de réduire globalement les émissions de gaz à effet de serre.

La France s’est fortement engagée dans la lutte contre le changement climatique, à travers plusieurs lois. La loi Énergie-Climat votée en 2019, prévoit d’atteindre la neutralité carbone en 2050 et nécessite pour cela de diviser les émissions de gaz au moins par 6 d’ici à cette échéance. Tous les secteurs économiques doivent prendre leur part à cet effort. En particulier le secteur de la construction qui, avec plus de 25 % des émissions nationales (2019), est en deuxième position derrière les transports. Plusieurs leviers législatifs et réglementaires fixent des orientations pour que les filières puissent atteindre la neutralité carbone d’ici 2050.

Un cadre législatif et réglementaire ambitieux

Afin de participer à l’objectif national de neutralité carbone d’ici 2050, l’ensemble du parc français de bâtiments – logements ou bureaux, neufs ou anciens – est concerné par une obligation de l’amélioration de ses performances énergétiques et carbone.

Le logement neuf

Le 1er janvier 2022, la nouvelle réglementation environnementale, dite RE2020, est entrée en vigueur. Elle poursuit les objectifs d’amélioration de la performance énergétique instaurée par la RT2012, qu’elle remplace, tout en introduisant les notions de confort d’été et de bâtiment bas carbone. Sur ce dernier point, il s’agit notamment de prendre en compte et de limiter l’ensemble des émissions d’un bâtiment sur son cycle de vie, de la phase de construction (matériaux et équipements employés…) à sa fin de vie en passant par la phase exploitation (chauffage, climatisation, éclairage…). Dans ce cadre, une plus grande diversité des modes constructifs et un recours accru aux matériaux biosourcés, dont le bois, seront privilégiés. Dans un premier temps limitée aux logements neufs, la RE2020 sera étendue, le 1er juillet 2022, aux bureaux et aux bâtiments scolaires neufs.

Le logement ancien

Afin de résorber progressivement les quelque 4,8 millions de « passoires » énergétiques répertoriées sur le territoire, le gouvernement a mis en place un échéancier basé sur le classement énergétique établi par les nouveaux diagnostics de performance énergétique entrés en vigueur le 1er juillet 2021. Entre autres mesures fortes, il sera progressivement interdit de mettre en location des logements dont la rénovation énergétique n’aura pas été faite. Première échéance en 2025, avec l’impossibilité de louer les logements classés G.

La rénovation des bâtiments tertiaires

Le « décret tertiaire » du 23 juillet 2019 fixe des objectifs ambitieux en matière de réduction des consommations énergétiques des bâtiments tertiaires. Afin de participer à la lutte contre le réchauffement climatique, celles-ci devront avoir diminué de 40 % en 2030, et de 60 % à horizon 2050 par rapport à une année de référence prise entre 2010 et 2019.

Une stratégie climatique pragmatique et mondiale

Au-delà de ces nécessaires directives institutionnelles, les acteurs majeurs de la construction doivent montrer la voie. Bouygues Construction, avec plus de 52 000 collaborateurs présents dans 60 pays, s’est engagée très tôt dans le déploiement de projets et de solutions sobres en énergie et en carbone. Consciente de sa responsabilité sociétale, l’entreprise a traduit ses engagements dans une stratégie climat fondée sur des actions concrètes et des objectifs chiffrés, cette stratégie vise à réduire non seulement les émissions directes et indirectes de ses activités, mais également les émissions liées à la phase d’exploitation des ouvrages livrés, qui représentent environ 50 % de l’empreinte carbone globale d’un bâtiment.

ABC (Autonomous Building for Citizens) est le 1er concept de résidence autonome de France, livré en septembre 2020.
Le bâtiment ABC vise une autonomie à 70 % en électricité, une réduction de 2/3 de sa consommation d’eau par rapport
à une résidence classique et de 40 % des déchets d’ordures ménagères.
Conception : R&D Bouygues Construction/Valode & Pistre – © Nicolas Grosmond

Construction : entre béton bas carbone, matériaux biosourcés et économie circulaire

En phase de construction, une part importante de l’empreinte carbone est liée aux matériaux employés, dont l’acier et le béton. Le premier axe de travail des équipes innovation et R&D du groupe consiste donc à diminuer leur impact, en promouvant notamment les bétons bas et ultra bas carbone, dont l’empreinte peut être réduite de 70 % par rapport à un béton classique.

Des trois constituants du béton – le ciment, les granulats, l’eau – c’est le premier, le ciment, qui porte 98 % de l’empreinte carbone totale. La formulation d’un béton bas carbone passe donc nécessairement par l’intégration d’un ciment bas carbone. On peut ainsi remplacer une partie du ciment industriel traditionnel, appelé clinker, dont le processus de fabrication dégage une forte quantité de CO2, par des matériaux aux propriétés techniques équivalentes, mais dont les émissions sont plus faibles. Le plus courant d’entre eux est le laitier de hauts-fourneaux, coproduit de la fabrication de la fonte. Un premier axe de diminution de l’empreinte carbone des chantiers de Bouygues Construction consiste à augmenter significativement son taux d’utilisation dans les formulations. Les enjeux en termes d’empreinte carbone sont significatifs puisque ces bétons permettent de réduire de 70 % les émissions de CO2 en comparaison d’un béton classique au clinker.

Le laboratoire de Bouygues Construction dédié à la R&D sur le béton entre en jeu sur le deuxième axe : élaborer un béton ultra bas carbone, sans clinker, grâce à un type de laitier très particulier. À cet effet, un travail expérimental est mené depuis 2019 en partenariat avec l’industriel Hoffmann Green Cement Technologies (HGCT) pour concevoir des formulations adaptées aux besoins des chantiers de construction.

D’autres voies de substitution au clinker ne reposant pas sur les laitiers dont le gisement est limité sont aussi explorées comme les argiles calcinées ou les fillers calcaires. Ces matériaux, disponibles en grande quantité et disposant d’une empreinte carbone très favorable, seront sans doute les constituants principaux du béton de demain !

Mais la voie du futur, portée notamment par la nouvelle réglementation environnementale RE2020, sera celle de la mixité des matériaux, favorisant l’association des grands classiques historiques – le béton et l’acier – avec les matériaux biosourcés, au premier rang desquels figure le bois. Bouygues Construction a déjà réalisé plus de 120 projets en bois en France – la Tour Commune à Paris et ses 50 m de hauteur, la résidence Épicéa à Issy-les- Moulineaux, ou le Wonder Building à Bagnolet – et partout dans le monde. Et le groupe s’est fixé pour objectif d’atteindre 30 % de projets de bâtiments en bois en Europe en 2030.

Le bâtiment 4.0 au service d’une rénovation énergétique frugale

Créée en 2021 et incubée au sein de Bouygues Construction, la start-up SMALT propose une offre de services dédiée aux Smart Buildings. De la conception à la maintenance en passant par la configuration et l’installation, elle intervient sur toute la chaîne de valeur des bâtiments intelligents. À travers une plate-forme digitale ouverte, regroupant l’ensemble des fonctionnalités et des services du bâtiment (gestion des consommations, pilotage à distance des équipements connectés…), elle permet aux résidents, aux exploitants et aux bailleurs d’en améliorer l’usage tout en réduisant son empreinte carbone. Le pilotage numérique du bâtiment est particulièrement efficace et en particulier dans les projets de rénovation. Il s’avère ainsi que la simple instrumentation d’un bâtiment au travers de capteurs et d’actionneurs pilotés par une application permet de réaliser en moyenne 25 % d’économies d’énergie, sans en changer les équipements (radiateurs, fenêtres…), mais uniquement en régulant de manière optimale la consommation et en asservissant l’éclairage ou le chauffage à la présence des usagers et à l’ouverture des fenêtres. Le bâtiment 4.0 permet ainsi de réaliser des économies énergétiques et carbone substantielles de manière frugale et à moindre coût.

Depuis sa création, SMALT a connecté plus de 5 000 logements et 35 000 m² de bureaux à travers la France.

Puisqu’écologiquement parlant, le meilleur matériau est celui que l’on ne produit pas, l’économie circulaire et le recyclage ou la réutilisation des éléments existants insufflent une vraie dynamique bas carbone au monde de la construction. Dans le cadre d’une restructuration lourde ou d’une démolition/ reconstruction, il peut s’agir de récupérer les gravats pour reconstituer des bétons, de réutiliser des matériaux, des matériels et des équipements sur site, en circuit extra-court. C’est à ce type d’exercice que se sont prêtées les équipes de Linkcity et Bouygues Bâtiment Nord-Est sur l’opération de la Maillerie, à Villeneuve-d’Ascq.

Si la réduction de l’empreinte carbone des matériaux employés est nécessaire, elle n’est pas suffisante : il faut également déployer des efforts pour optimiser les quantités mises en oeuvre dans les ouvrages. Autrement dit : il s’agit de mettre le bon matériau au bon endroit. Par exemple, le coulage de béton dans des coffrages crée des murs pleins qui ne sont souvent pas optimisés du point de vue structurel : au coeur de la matière demeurent des zones « neutres », qui ne jouent pas de rôle particulier du point de vue de la reprise de charges. Optimiser la structure revient alors à éliminer toute cette matière superflue.

Bâtiment intelligent et industrialisation des procédés pour des rénovations massives et économes

La stratégie bas carbone de Bouygues Construction ne se limite pas aux enjeux environnementaux de la phase constructive. Elle vise également à livrer des ouvrages performants du point de vue énergétique et peu émissifs en phase exploitation. Comment mieux isoler l’enveloppe avec des matériaux vertueux, comment optimiser la consommation énergétique des bâtiments, comment mettre à profit les énergies décarbonées ? Pour répondre à ces questions, les solutions déployées par le groupe sont elles aussi innovantes, dans le neuf comme dans les projets de rénovation. La réhabilitation complète de Challenger, le siège de Bouygues Construction à Guyancourt (Yvelines), devenu en 2014 l’un des tout premiers bâtiments tertiaires bas carbone et à énergie positive au monde, en est un exemple, de même que la construction du bâtiment ABC (Autonomous Building for Citizens) à Grenoble.

L’industrialisation de la rénovation des passoires énergétiques pour en faire des bâtiments neutres en carbone est un enjeu-clé pour tenir les objectifs que s’est fixés l’Union européenne. C’est l’objet du mouvement EnergieSprong, né au Pays-Bas en 2012 et que Bouygues Construction a adapté sous le nom de BYSprong. Pour tenir ces objectifs ambitieux, ce programme fait notamment appel à l’industrialisation des procédés constructifs, en préfabriquant les éléments d’enveloppe, en installant des modules énergétiques tout-en-un consommant une énergie locale et renouvelable. Douze logements ont déjà été livrés en 2018, 32 devraient l’être en 2022 et plus de 4 000 projets sont en cours d’étude. Il peut aussi s’appuyer, pour améliorer facilement la performance des bâtiments existants, sur l’offre de Smart Buildings développée par SMALT.

Enfin, les bonnes pratiques à l’échelle d’un bâtiment peuvent être également appliquées à l’échelle d’un quartier, à l’exemple de l’écoquartier suisse Greencity, conçu selon les préceptes de la Société 2 000 watts.

La Société 2 000 watts, la performance environnementale à l’échelle d’un quartier
Avoir le confort du XXIe siècle avec les consommations énergétiques des années 1960 ! C’est en résumé l’objectif du concept de la Société 2 000 watts, développé par l’École polytechnique fédérale de Lausanne depuis plusieurs années et adopté par les équipes de Losinger Marazzi, filiale suisse de Bouygues Construction. Il s’agit de faire évoluer le mode de vie, en particulier dans le logement pour cibler une consommation énergétique moyenne de 2 000 watts par habitant tout au long de l’année (1 750 kWh/an), soit une division par trois de la puissance aujourd’hui appelée. Le premier projet respectant ce très strict cahier des charges est sorti de terre au sud de Zurich. Baptisé Greencity, le quartier qui s’étend sur 8 ha est constitué de huit immeubles d’habitation, de trois bâtiments de bureaux, d’une école primaire, d’un hôtel, de commerces, de restaurants.

Autonome en énergie 100 % renouvelable, accessible sans voiture, disposant de bâtiments ultra-sobres, Greencity promeut le vivre- ensemble et la convivialité. À travers une appli dédiée, la communication est facilitée entre les habitants (entraides, programmes d’activités…) et avec les habitations. Les habitants peuvent ainsi contrôler à tout moment leur consommation d’énergie et piloter à distance le système de chauffage et d’éclairage, les stores ou les équipements techniques.
Thiébault Clément
Thiébault Clément
directeur de la R&D de Bouygues Construction

Christian Crémona
Christian Crémona
directeur du pôle Ingénierie matériaux de Bouygues Construction
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