Bois, béton, brique... Quel est le matériau le plus écologique ?

lundi 11 janvier 2010 Écrit par  Yves Heuillard

construction d'un bâtiment

Une étude comparative portant sur la qualité environnementale des matériaux de construction (béton, parpaings, briques, béton cellulaire, monomur de terre cuite, ossature bois) a été menée à l’initiative du Centre d’Information sur le ciment et ses applications (CIMBETON), et en collaboration avec l’ensemble des filières de matériaux de construction concernées. émanant d'un organisme de promotion du béton, l'étude se devait d'être inattaquable. Il en résulte des conclusions peu tranchées.

L'étude QEB ( pour qualité environnementale du béton) compare les empreintes environnementales liées à la construction et à l’occupation d’habitats BBC dans 3 régions, pour deux maisons (une de plein pied avec comble, l'autre avec toiture terrasse) et un logement collectiftypes de construction normalisée, avec 6 systèmes constructifs différents (parpaing, béton banché, béton cellulaire, brique monomur, brique creuse, et ossature bois ), deux types d'isolation (le polystyrène et la laine de verre),  deux systèmes de chauffage (la pompe à chaleur et la chaudière à gaz à condensation), soit en tout une bonne centaine de cas différents, sachant que ossature bois et brique monomur n'ont été testées que dans le cas des maisons individuelles. Par ailleurs la brique monomur n'a pas pu être retenue dans la région la plus continentale, car ne permettant pas d'atteindre les performances énergétiques requises. Les trois types de logement sont des modèles normalisés pour le calage des niveaux d’exigences réglementaires (RT 2005). 

Objectifs et méthode

lFrance : les 3 zones climatiques traitées.Il s'agit de construire virtuellement toutes ces habitations avec un objectif énergétique de 50 kWh/m².an d'énergie primaire, selon la norme BBC - Effinergie. Rappelons que cet objectif inclut le chauffage et la climatisation, l’eau chaude sanitaire, les auxiliaires, l’éclairage et la ventilation. Rappelons ausi que la consommation maximale pour obtenir le label est modulée selon les zones climatiques. Par ailleurs, en maison individuelle, la valeur de perméabilité à l'air doit être inférieure 0,6 m3 / h.m² sous une différence de pression entre extérieur et intérieur de 4 pascals.

L’étude se fonde sur l’analyse des différentes étapes du cycle de vie des matériaux - depuis l’extraction des matières premières jusqu’à leur recyclage en fin de vie, en passant par toutes les étapes intermédiaires : production, transport, mise en oeuvre - et sur l'hypothèse d'une durée de vie des logements de 100 ans. Elle mesure 10 impacts environnementaux. La durée de vie de 100 ans peut sembler longue, mais dans un contexte de développement durable, elle nous semble réaliste. 

chalet suisse et durabilité des vieux boisCette durée implique que les coûts d'entretien des différentes constructions soient pris en compte et elle avantage probablement le béton, par rapport au bois, mais elle nous semble loyale sauf à considérer qu'une maison est faite pour être jetée après 30 ans (ci-contre une ouverture dans un chalet suisse construit en 1890 montre qu'un bois de construction d'un siècle peut être en parfait état). Cette durée de 100 ans donne toutefois une prépondérance à la consommation d'énergie pendant un siècle d'habitation (la même pour toutes les maisons d'une région donnée) et tend donc à lisser fortement les résultats, rendant marginal le choix du matériau. 

L'étude a été réalisée par le cabinet Tribu Energie pour l’aspect thermique, et par la société Ecobilan pour l’impact environnemental, sur la base de FDES (Fiches de déclarations environnementales et sanitaires) fournies par toutes les professions. Elle a donné lieu à une revue critique menée par des experts indépendants comme le Centre scientifique et technique du bâtiment (CSTB). 

Les limites de l'étude

immeuble suisse en bois.Pour l'immeuble collectif, seuls les matériaux de façades changent. Les planchers et les murs de refend sont en béton. Il aurait été intéressant de comparer le même immeuble, tout en bois d'un côté, et tout en béton d'un autre côté (ci-contre un immeuble en bois de 6 étages en Suisse, cliquez pour visiter). Pour les maisons individuelles, les planchers bas, les fondations, et les couvertures sont invariants. Les matériaux d'isloation se limitent à la laine de verre (LDV) et au polystyrène (PSE).

Nous aurions souhaité voir opposer une solution bois + laine de bois, ou bois + ouate de cellulose, souvent défendues par les tenants d'une architecture écologique à une solution traditionnelle en dur doublé de laine minérale ou de polystyrène. Les outils de calcul utilisés pour la réalisation de l'étude, et les référentiels des habitations sont ceux de la RT 2005.  Dans le cas du bois, la durée de vie des pare-vapeur, bardages, pare-pluie et contreventements a été considérée de 100 ans, ce qui n'est probablement pas le cas - loin de là.

Résultats

materiaux de construction et chantiers L'étude montre qu'il est possible, dans le cadre des standards de la construction actuelle, mais en effectuant des choix constructifs raisonnables, d’atteindre les niveaux BBC quelles que soient les régions et pour presque tous les systèmes constructifs. L'option monomur de terre Cuite sans isolant ne « passe pas » pour les maisons individuelles en zone H1 b dans les conditions de l’étude comparative.

Coupe de plancher bas avec vide sanitaireIl faut cependant veiller à : une bonne isolation du plancher bas en maison Individuelle (plancher sur vide sanitaire avec dalle flottante illustré ci-contre) ; utiliser des planchers intermédiaires en béton (ou bois plus chape béton) qui apporte l’inertie indispensable ; en collectif, privilégier l’isolation thermique par l’extérieur qui limite considérablement l’emploi des rupteurs de ponts thermiques.

Les différences tant en termes de consommation d'énergie primaire que d'émissions de CO2 sur un cycle de vie complet de 100 ans sont très faibles. Ce qui fait nous fait dire que les critères économiques, esthétiques, et les autres critères liés aux matériaux (impact sur la qualité de l'air et confort notamment) peuvent être déterminants. On notera également qu'il s'agit là d'un calcul théorique et que l'impact de la mise en oeuvre réelle des solutions constructives fera bien plus que ruiner l'avantage de tel choix sur un autre. En particulier les percements dans l'isolant pour les passages des réseaux, et la mauvaise pose des fenêtres sont très pénalisants (voir par exemple notre reportage sur une maison passive à Paris).

Nous présentons ci-dessous quelques résultats pour la maison de plain pied dite maison Mozart. La présentation de l'étude faite par la filière béton lors du salon Batimat* est accessible ici en pdf.  

Consommation d'énergie primaire totale 

Nous présentons ci-dessous les résultats pour la seule maison de type Mozart, de 100 m² habitable de plain-pied avec comble. Le graphique ci-dessous montre des différences d'énergie primaire consommée entre les différentes options pour les trois zones climatiques traitées.

graphique performance énergétique des matériaux de construction
De gauche à droite pour chaque région : béton banché + laine de verre, béton banché + polystyrène, parpaings + laine de verre, parpains + polystyrène, bois + laine de verre, brique creuse + laine de verre, béton cellulaire, et monomur  (sauf en zone H1B, où le monomur ne permet pas d'arriver au résultat).

Le fonctionnement de la maison (50 kWh/m2/an pondérés selon les régions) est en moyenne 2,5 à 3 fois plus impactant que les constituants de la solution constructive. Si on tient compte des incertitudes, les différences relatives au matériau de construction peinent à être significatives. L'écart maximal entre les solutions les plus consommatrice d'énergie (brique + polystyrène, bois + laine de verre) avec la moins consommatrice (parpaing  + laine de verre) est de l'ordre de 50 000 mégajoules (13 889 kWh) sur cent ans, soit 139 kWh par an, soit de l'ordre de la consommation d'une ampoule de 15 watts allumée en permanence.  Ci-desous l'énergie primaire rapportée à une année pour 6 des cas étudiés (sur les 26 ci-dessus).

materiau-construction-energie.jpg
Energie Primaire Totale pour la Maison Mozart avec laine de verre ou isolation répartie en région H2B : rapportée à une annnée, la consommation d'énergie primaire est du même ordre de grandeur qu’un aller et retour quotidien en voiture de 54 Km. Les différences sont minimes.

Emissions de CO2

Les auteurs de l'étude rappellent que pour chaque élément des solutions constructives, les bilans environnementaux (FDES) ou les modélisations ad hoc présentent des incertitudes (liées notamment aux sources des données). Par conséquent, les impacts environnementaux présentés ne doivent être considérés que comme des ordres de grandeur. Pour chaque indicateur retenu, des écarts dans les valeurs d’impacts inférieurs à 10% ne doivent pas être considérés comme significatifs. Ci-dessous les émissions de gaz à effet de serre pour les mêmes 6 cas de la maison Mozart.

graphique des émissions de CO2 selon les matériaux de construction
La différence entre le système le plus impactant et le système le moins impactant (rapporté à un an) est inférieur à l’impact d’un aller-retour Paris Marseille en voiture.

Aspects économiques

Le graphique ci-dessous représente une estimation de prix de construction de la maison Mozart de 100 m² habitable (119,4 m² SHON). Les écarts de prix maximaux sont de 15% selon les solutions choisies, la maison à ossature bois étant la plus chères , et le parpaing de béton le moins cher.

prix de la maison type selon le matériau

Conclusion

La conclusion générale de l'étude QEB de Cimbéton est la suivante : "l'analyse des résultats fait apparaître, pour la plupart des critères retenus, l'influence première de la localisation. En effet c'est ce paramètre qui détermine les niveaux d'empreintes environnementales des différentes solutions étudiées". Fallait-il une étude d'une telle complexité pour en arriver là ? Probablement pas. Mais, l'engouement pour des systèmes constructifs considérés comme environnementalement corrects, au premier rang desquels la maison à ossature bois, et à l'inverse un a priori souvent défavorable au béton, justifiait certainement cette remise des pendules à l'heure. Une étude comparative sur l'inertie des maisons en béton, et le confort d'été qui en résulte, par rapport à celui des autres systèmes constructifs aurait probablement été plus percutante.

Note :  l’ensemble des résultats de l'étude QEB a été présenté à Batimat du 2 au 7 novembre 2009 sur le stand de la filière ciments/bétons représentée par le Centre d’Information sur le ciment et ses applications (CIMBETON), le Centre d’Etudes et de Recherches de l’Industrie du Béton (CERIB), la Fédération de l’Industrie du Béton (FIB), le Syndicat National du Béton Prêt à l'Emploi (SNBPE), le Syndicat National du Pompage du Béton (SNBP) et le Syndicat National des Adjuvants pour Bétons et Mortiers (SYNAD). La présentation est disponible ici.

4 Commentaires

  • Lien vers le commentaire lundi 03 janvier 2011 Posté par anonyme

    Que d'énergies pour rien.....nous sommes en 2011...il est plus que temps de sortir du monde du béton...et d'utiliser le bois pour tous les projets simples ( R+2 max..).Concernant l'inertie n'oubliez jamais qu'une fois la chaleur accumulée dans une masse il faut penser à  l'évacuer.....

  • Lien vers le commentaire dimanche 31 janvier 2010 Posté par Namiro

    M'etant coltiné la lecture de cet article truffé de terme pseudo-scientifique, et ayant constaté les financiers en bas de page, je me dis que cette étude ressemble aux etudes sur les ondes electro-magnetiques menés par Nokia, Sony, Motorola, etc.
    Cependant, ça permet de remettre "les pendules à  l'heure" comme vous dites.

  • Lien vers le commentaire jeudi 14 janvier 2010 Posté par manolo

    un ami a construit sa maison en béton de chanvre banché

    un autre en paille

    toutes deux sur ossature poteaux poutre

    pour moi la solution c'est la paille , ne serais-ce qu'à  cause de la MO nécessaire à  la mise en oeuvre du béton banché, et au coeff de conductivité de ces deux materiaux

    sinon, si vous êtes toujours fan de béton chaux chanvre, balthazar et cotte a développé un outillage permettant la projection du béton de chanvre. super rapide, peu de MO mais tarif restant élevé compte tenu de l'outillage spécifique développé

  • Lien vers le commentaire mercredi 13 janvier 2010 Posté par Laurent

    Bonjour,
    Il serait interessant de savoir comment se situent les techniques de construction utilisant le béton de chanvre combiné avec des maisons ossature type poutres qui pourraient être en bois ou en béton. J'ai découvert ce système constructif récemment, il semble interessant car on pourrait très bien imaginer la culture du chanvre proche du lieu de construction ainsi que sa transformation. La culture du chanvre nécessite peu d'intrants et permet d'absorber du CO2.
    Fausse bonne idée ?
    Connaissez-vous des fabricants dans la région Sud Ouest?
    amicalement
    Laurent

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