Réduire radicalement le bilan carbone d’un bâtiment

« Les matériaux naturels sont écologiques », « Les besoins en énergies sont hyper bas », autant de phrases que nous avons entendues ou que nous avons dites. Mais, elles ne donnent aucune information en soit. Oui, les besoins en énergies dans notre projet de maison s’avèrent être très faibles : 14 kWh/m2·an, ce qui est 2.5 fois moins que ce que demandent les labels Minergie. C’est déjà un espoir pour l’avenir du bâtiment en soit. Mais qu’en est-il de l’impact écologique ? Nous avons choisi le bois, la paille, la terre, parce que ce sont des matériaux naturels et nous espérions de bons résultats sur les émissions de gaz à effet de serre notamment. Il est l’heure de faire le calcul pour voir concrètement où ce projet se situe !

Nous allons parler très rapidement de l’analyse du cycle de vie et préciser où nous avons trouver toutes les données. Ensuite nous allons présenter le résultat avec une rapide discussion sur le sujet du photovoltaïque. Enfin, nous allons comparer le résultat avec les bâtiments existants. Avant de conclure, nous aborderons rapidement le sujet de la compensation carbone.

Analyse du cycle de vie

Pour réaliser un « écobilan », il faut faire l’analyse du cycle de vie (ACV) de chaque matériau utilisé dans la maison. Nous n’allons pas détailler ce qu’est une ACV, mais plutôt donner l’intuition de ce qu’elle implique. Pour un produit donné, nous analysons son impact lors de toutes ses étapes de vie : extraction, fabrication, transformation, transport, utilisation, et fin de vie. À chaque étape, plusieurs données sont collectées, comme par exemple : bilan environnemental, bilan financier, bilan climatique etc.

Des groupes de travail nous ont pré-machés le travail en fournissant directement des tableaux de données pour réaliser des « écobilans » pour le bâtiment. En Suisse, nous avons la chance d’avoir l’Office Fédéral des Constructions et de la Logistique (OFCL, ou KBOB en Suisse-Allemand) qui fournit la Recommandation de la KBOB 2009/1:2016 «Données des écobilans dans la construction». Le document qui nous intéresse est le Liste Oekobilanzdaten im Baubereich 2009-1-2016-gerundet-kW. Il existe la version 2022 de ce même document, sur le site d’EcoBau (il sera sur le site de l’OFCL une fois traduit, c’est tout frais !). Le document qui nous intéresse est Données des écobilans dans la construction.

Nous l’ouvrons. Nous respirons un bon coup. Et c’est parti.

Ce document fournit beaucoup de données. Beaucoup. Des écopoints UBP (Frischknecht, R., & Knöpfel, S. B. (2013). “Swiss Eco-Factors 2013 according to the Ecological Scarcity Method”. Methodological fundamentals and their application in Switzerland. Environmental studies, 1330), de l’énergie primaire renouvelable, énergie primaire grise non-renouvelable, des émissions de gaz à effet de serre etc. Et c’est précisément sur les émissions de gaz à effet de serre que nous allons nous pencher aujourd’hui :

L’effet de serre évalue les effets cumulés de différents gaz à effet de serre par rapport à la substance principale qu’est le CO2. L’effet de serre est quantifié sur la base du potentiel de réchauffement évoqué dans le cinquième rapport d’évaluation (2013) du GIEC.

Cette valeur permet d’évaluer la consommation totale d’un bâtiment selon la fiche technique SIA 2031 « Certificat énergétique des bâtiments », les émissions de gaz à effet de serre des matériaux selon la fiche technique SIA 2032 « Énergie grise des bâtiments » ainsi que la consommation d’énergie selon la fiche technique SIA 2040 « La voie SIA vers l’efficacité énergétique ».

KBOB / ecobau / IPB 2009/1:2022

L’unité que nous allons manipuler est le kg CO2 eq. Pourquoi CO2 eq ? Il n’y a pas un unique gaz à effet de serre, il y en a plusieurs : le dioxide de carbone (CO2), le méthane (CH4), le protoxyde d’azote (N2O), le chlorodifluorométhane (CHCIF2) etc. Nous parlons ici de CO2 eq, c’est à dire des gaz équivalents au CO2 en terme d’impact. C’est plus simple d’utiliser la même mesure pour tous les gaz.

Dans la litérature scientifique, l’unité utilisée est le kg CO2 eq/m2a, c’est à dire la quantité de gaz à effet de serre équivalent au CO2 par surface au sol du bâtiment sur une durée de temps « a », en général 50 ans (et c’est la valeur que nous avons utilisé). En effet, toutes les études ne considèrent pas la même durée de vie pour les bâtiments, il y a un besoin d’uniformiser les valeurs pour pouvoir les comparer.

Grosso modo, les unités kg CO2 eq ou kg CO2 eq/m2 représentent un impact carbone pour un événement (par exemple construction et destruction), et l’unité kg CO2 eq/m2a représente un impact carbone pour une durée (par exemple construction, utilisation sur 50 ans, et destruction).

Nous avons mis à jour l’article pour inclure la durée de vie des matériaux dans le calcul de l’analyse du cycle de vie.

Résultats

C’est parti ! Nous mesurons la maison. Les volumes de tous les matériaux utilisés : béton, bois de construction, verre cellulaire, fibre de bois, laine de bois, sous-couverture, tuile, vitre, aluminium, gypse, diverses membranes, câbles électriques, panneaux photovoltaïques, équipement électrique, équipement sanitaire… tout ! Nous excluons en revanche l’électroménager et le mobilier, ça ne rentre pas dans ce type de calculs et ça fausserait les résultats.

Une fois que nous avons toutes ses données, nous pouvons calculer le total, et nous obtenons :

  • Construction et destruction seules : 296.37 kg CO2 eq/m2 ;
  • Utilisation seule : 87.96 kg CO2 eq/m2.

Soit 384.32 kg CO2 eq/m2 sur tout le cycle de vie complet du bâtiment. Attention à ce résultat qui comprend une dimension non-conventionnelle : parce que nous sommes totalement autonome pour la maison et aussi partiellement autonome en transport 9-10 mois de l’année (car nous chargeons la voiture électrique à domicile tant que c’est possible), ce résultat inclut donc le déplacement en voiture sur 750’000 km. Nous revenons sur ce point après.

Si nous convertissons ce résultat en kg CO2 eq/m2a, nous obtenons le résultat suivant :

Construction, utilisation et destruction du bâtiment (avec transport) :
7.69 kg CO2 eq/m2a

Pour la construction et destruction seules, les résultats (en kg CO2 eq, ça n’est pas divisé par la surface du bâtiment, c’est la valeur absolue) par matériaux et usages se répartissent comme suit :

Nous voyons que le poste le plus gourmand est le photovoltaïque (analyse de ce point ci-après). Ensuite, les batteries. Suivi par la fondation, en béton recyclé et l’électricité. Le cinquième poste nous surprend en revanche beaucoup, la chape sèche en fibres de bois (la fibre de bois reste cependant un des isolants les moins polluants — voir le document de KBOB). Ensuite, les tuiles, ce qui n’a rien de surprenant (elles sont cuitent dans des fours à gaz). L’isolation pour les fondations en verre cellulaire, l’étanchéïté de la toiture (une bête membrane) etc. puis la paille pour les murs arrive en 11ème position avec 529 kg CO2 eq.

Tout ce qui est en bois ou en paille devrait avoir un impact négatif au lieu de quasiment neutre, mais si et seulement si ces matériaux sont enfouis dans le sol à la destruction, ce qui n’est pas le cas : en Suisse, ils sont brûlés, donc le bois et la paille libèrent le CO2 qu’ils ont capturé durant leur croissance, c’est dommage.

Le poste le plus polluant entièrement lié à la construction de la maison est le béton. C’est un facteur 5.7 comparé à la paille. Alors autant réduire l’utilisation du béton au maximum ! La paille joue un rôle aussi bien structurel qu’isolant, combo, elle évite la pollution du béton ou de la brique, et évite l’usage d’un autre matériau isolant comme l’XPS par exemple.

Détaillons le sujet du photovoltaïque

Nous voyons que les panneaux photovoltaïques ont le plus gros impact. Ce n’est pas parce qu’un poste émet beaucoup de gaz à effet de serre qu’il est mauvais en soit, c’est à étudier au cas par cas.

Premièrement, dans toute cette liste, c’est le seul matériel qui n’est pas lié à la construction de la maison (elle tient debout sans ça) mais ils permettent de produire notre énergie pour que la maison (hors-grille, rappelons-le) fonctionne.

Deuxièmement, en plus de fournir de l’électricité pour la maison, ils assurent notre transport une grande partie de l’année. Nous roulons environ 15’000 km en totale autonomie par année, soit 750’000 km sur 50 ans. Osons un calcul d’ordre de grandeur rapidement, pour comparer uniquement l’utilisation de la voiture (hors construction et destruction, ça sera le sujet d’un autre article). Avec une voiture à essence, une consommation de 6.5L/100km, une émission CO2 constructeur de 130 g/km (et elles sont souvent sous-évaluées…), avec 750’000 km, nous aurions émis 97’500 kg CO2 pour le transport seul. C’est 4 fois plus que les émissions CO2 eq pour les panneaux photovoltaïques, alors que ceux-ci alimentent notre maison en plus du transport. C’est donc une économie de gaz à effet de serre. Nous aurions pu réduire la surface de panneaux photovoltaïques, mais étant hors-grille, nous sommes obligés de couvrir la période la plus creuse, à savoir du 15 novembre au 15 janvier. C’est peut-être critiquable, et c’est intéressant d’en discuter (nous discutons déjà de pourquoi l’autarcie sur ce projet), mais dans tous les cas, nous essayons d’imaginer comment utiliser nos panneaux photovoltaïques au mieux : plus ils produisent, plus ils diminuent leur impact carbone. Mais c’est un autre sujet.

Troisièmement, pour une maison reliée à la grille électrique, il faut comparer le bilan carbone de l’électricité provenant des panneaux photovoltaïques face à l’électricité provenant de la grille. Avec les crises énergétiques actuelles, les guerres, la crise du pétrole, la crise du gaz, la production d’électricité n’a pas toujours le même impact carbone selon les périodes et les régions : plutôt nucléaire en France, plutôt basée sur l’hydroélectricité et le gaz en Suisse, plutôt basée sur le gaz en Allemagne, plutôt basée sur le charbon en Pologne etc. En fonction de ça, il faut trouver le juste-milieu, peser le pour et le contre en fonction de ses convictions, de ses finances etc.

Voyons le bilan carbone de la maison sans le transport.

Notre véhicule consomme en moyenne 147 Wh/km, soit 110’250 kWh sur 50 ans, soit équivalent à 4’410 kg CO2 eq. Cela nous fait un total de :

Construction, utilisation, et destruction du bâtiment (hors transport) :
7.09 kg CO2 eq/m2a

Nous n’allons pas utiliser ce résultat, mais il était intéressant à calculer. Restons avec le premier total de 7.69 kg CO2 eq/m2a pour la suite de l’article.

Comparaison avec l’existant

Est-ce que le résultat obtenu est bien ? Moins bien ? Voyons ce que dit la litérature scientifique sur le sujet. Nous avons retenu l’article Embodied GHG emissions of buildings – The hidden challenge for effective climate change mitigation, parce qu’il utilise les données de plus de 650 bâtiments, sur plusieurs continents (Europe, Asie, Océanie, Amérique du Nord, Amérique du Sud etc.).

L’article classe les bâtiments en deux catégories : bâtiments récents « standards », et bâtiments récents « avancés ». Les bâtiments « standards » sont de moins bonnes qualités : moins avancés dans la réalisation, moins efficaces sur les plans énergétique et environnemental, mais probablement moins chers à réaliser.

Notre maison se classe dans la catégorie bâtiments récents « avancés ».

Construction et destruction seules

Pour des bâtiments récents « standards », le bilan carbone est de 253 kg CO2 eq/m2, et pour des bâtiments récents « avancés », le bilan est de 377 kg CO2 eq/m2. Pourquoi est-ce que les bâtiments « avancés » émettent plus de gaz à effet de serre à la construction et à la destruction ? Parce qu’ils demandent plus de matériaux pour permettent une meilleure isolation et un meilleur fonctionnement général. Nous devrions voir une nette différence à l’utilisation sur 50 ans (voir la section suivante), sinon cela voudrait dire que ces efforts sont inefficaces, voire contre-productifs.

Où se situe notre maison ? Avec ses 296 kg CO2 eq/m2, nous sommes 21.5% inférieur à la moyenne des bâtiments « avancés », et 17% supérieur à la moyenne des bâtiments récents « standards ».

Que pouvons-nous conclure ? Que nous avons réussi à construire un bâtiment récent « avancé » avec une empreinte carbone (construction et destruction) inférieur à un bâtiment récent « avancé ». C’est en soit une excellente nouvelle !

Bilan carbone total : construction, utilisation, et destruction

Pour des bâtiments récents « standards », le bilan carbone total est de 26 kg CO2 eq/m2a, et pour des bâtiments récents « avancés », le bilan carbone total est de 15 kg CO2 eq/m2a. Ces chiffres confirment notre intuition de la section précédente : les bâtiments récents « avancés » ont un bilan carbone nettement inférieur sur toute leur durée de vie.

Où se situe notre maison ? Avec ses 7.69 kg CO2 eq/m2a, nous sommes 48.7% inférieur à la moyenne des bâtiments « avancés », et 70.4% inférieur à la moyenne des bâtiments « standards ». Dit plus simplement, c’est 2 fois mieux que les bâtiments « avancés ». C’est une super nouvelle ! Et ça inclut en bonus le transport sur 750’000 km en voiture électrique !

L’usage des matériaux naturels y est pour quelque chose, et ça démontre les avantages du bois et de la paille (ou d’autres matériaux naturels, comme le chanvre, le lin etc.) pour la construction et l’isolation de la maison : non seulement l’isolation est exceptionnelle, ce qui réduit les besoins en énergie pour la chauffer, la faire fonctionner etc., mais la réduction de gaz à effet de serre est très importante par rapport à des matériaux « non-naturels ».

Sur un graphique, c’est encore plus beau.

Notre maison (La Maison Vivante) a un bilan carbone nettement inférieur sur sa durée de vie de 50 ans que les bâtiments récents dits « avancés », avec un bilan carbone à la construction et destruction inférieur à des bâtiments dits « avancés ».

Ces résultats nous remplissent de joie et d’espoir !

Un mot sur la rénovation d’un bâtiment existant

L’utilisation d’un bâtiment a un impact carbone qui n’est pas négligeable du tout. Dans notre cas, nous avons une maison neuve, mais l’isolation, le chauffage, les fenêtres, la récupération de calories dans l’eau chaude ou dans la ventilation… tout ceci s’intègre parfaitement dans une rénovation de bâtiment et aura un impact non-négligeable à court et long terme. Il est important de l’envisager sérieusement.

Comment compenser ?

C’est super d’avoir un bon bilan carbone, mais s’il est supérieur à zéro, il n’est pas neutre. Et c’est un problème. Que faire ? Premièrement, il est nécessaire d’avoir le bilan carbone le plus faible possible, et deuxièmement, il est possible de « compenser ». Est-ce vraiment un bon calcul ?

Tant que nous sommes dans les calculs, nous pouvons regarder quelle quantité de CO2 est capturée par un arbre lors de sa croissance. Bien sûr, cela dépend des arbres, des régions, du climat (plus il fait chaud, moins ils peuvent en absorber par exemple), mais nous pouvons tabler sur une moyenne de 30 kg CO2/an dans notre région. Sur une durée de 50 ans (durée de vie de l’arbre copiée sur la durée de vie de notre bâtiment), cela fait 1’500 kg CO2 capturé par arbre. Il faut donc planter 38 arbres pour compenser tout ça. À l’heure actuelle, nous en avons déjà planter 15 sur notre terrain, et nous prévoyons d’en replanter 15 dans quelques mois. L’année suivante, 8 de plus, et le compte sera bon.

L’impact carbone est compensable en plantant des arbres seulement sur notre terrain. Super ! Vraiment ? Attention avec cette idée de compenser en plantant des arbres : ça ne solutionne pas tout. Déjà parce que la pollution liée à la construction est actuelle — elle apparaît maintenant — alors que les arbres vont capturer du dioxide de carbone durant leur croissance sur 50 ans : ce ne sont pas les mêmes échelles de temps ! Ensuite, il faut que les arbres survivent : dans ce cas précis, ils sont sur notre terrain, et nous allons les bichonner, mais quand il est question de larges campagnes de compensation carbone, il est quasiment certain que ça n’aura aucun impact (nous écrirons un jour sur ce sujet tant il est vaste et intéressant ; par exemple la regénération naturelle des sols et des forêts est plus efficace que de planter des arbres massivement [voir la synthèse en français]). Enfin, les arbres ne capturent pas tous les gaz à effet de serre, nous avons vu qu’il n’y en pas qu’un seul.

C’est un argument majeur en faveur des matériaux naturels pour la construction. Le bois, la paille, le chanvre, le lin… capturent tous du dioxide de carbone et l’emprisonnent lors de leur croissance. Ce dioxide de carbone n’est libéré qu’à la destruction si les matériaux sont brûlés. Dans ce cas, planter des arbres pour compenser peut faire du sens : en effet, nous anticipons les rejets de dioxide de carbone à la destruction des matériaux. C’est une différence énorme avec le béton, la brique, l’XPS et autres produits de synthèse, qui eux émettent des gaz à effet de serre en amont, lors de leur fabrication.

Conclusion

Construire une maison a un impact fort sur le climat. La bonne nouvelle est qu’il est possible de le réduire fortement. Les techniques et les matériaux que nous avons utilisé pour notre projet de maison se révèlent être extrêmement intéressants, et offrent un bilan carbone encourageant :

  • le bilan carbone à la construction et destruction de notre maison — qui se classe dans la catégorie bâtiments récents « avancés » — est inférieur au bilan carbone moyen des nouveaux bâtiments récents « avancés » ;
  • le bilan carbone à la construction, utilisation et destruction de notre maison est 2 fois inférieur aux bâtiments récents « avancés », et 3.4 fois inférieur aux bâtiments récents « standards ».

Ce sont des résultats au-delà de nos espérances !

Ce bilan carbone comprend l’ensemble du cycle de vie du bâtiment. Mais il faut noter qu’à la construction seule, la différence est très importante car les matériaux naturels tels que le bois, la paille, le chanvre etc., permettent de capturer du dioxide de carbone dès leur croissance, là où les matériaux comme le béton, l’XPS, le PUR etc., émettent du dioxide de carbone à la fabrication, en plus de la destruction.

Construire une maison individuelle n’est pas le plus économique ni le plus écologique des projets. Cet article ne vous encourage pas à construire. Nous essayons à travers ce projet de montrer qu’il est possible de faire autrement (lire pourquoi ce projet de maison autarcique pour plus de détails). Cet article souhaite encourager les collectivités, les responsables politiques, les décideuses et décideurs, les artisans, la personne qui veut construire ou rénover son logement… à envisager d’appliquer les techniques et matériaux de construction que nous avons démontré, d’inclure des concepts comme construire avec des matériaux naturels, une serre intégrée, la récupération d’eau, la récupération de calories dans l’eau chaude usagée, limiter voire supprimer l’usage du chauffage etc. Ça fonctionne. C’est urgent.

Remerciements spéciaux à Pierryves Padey et Kako Naït Ali (son site web, son compte Twitter) pour tous les documents et données fournis, et pour les discussions.

2 réflexions sur “Réduire radicalement le bilan carbone d’un bâtiment

  1. Un détail à corriger plusieurs fois (j’en ai compté trois) :
    matériaux naturelles -> matériaux naturels

    Merci pour cette lecture !

    J’aime

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