-          Valorisation sous forme de granulats

-           Recyclage des matières hydrauliques (fines de béton) issues de démolition pour constituer de nouveaux liants hydrauliques (substitut au clinker très énergivore et émissif de GES) : recycler du béton pour faire du béton.

Je vais m’intéresser dans cet article au premier point : la valorisation sous forme de granulats et les émissions de GES[2] et la dépendance énergétique en découlant.

Environ 250 million de tonnes de déchets de chantier BTP sont « produites » par an en France (38 millions de tonnes pour le bâtiment) :

Ces chiffres sont à mettre en parallèle avec les problèmes de plus en plus importants concernant la fourniture d’agrégats et les difficultés d’ouvrir de nouvelles carrières. La production de l’ensemble des matériaux minéraux a progressé de 7.7% en 2011 (380 millions de tonnes pour les granulats). Un kilomètre d’autoroute nécessite 20 à 30 000 tonnes de granulats. Un kilomètre de ligne ferroviaire à grande vitesse (deux voies) requiert 15 à 20 000 tonnes de granulats et 9 000 tonnes de ballast. Le président de l’UNICEM[3] évoque « la nécessité de mettre en œuvre, avec les collectivités locales et l’État, une stratégie nationale pour la gestion durable des matériaux de carrières, afin de préserver l’approvisionnement des territoires. ». Selon l’UNPG[4] «Si les réserves autorisées à l’exploitation ne sont pas renouvelées, les matériaux seront transportés sur de plus longues distances, avec un impact négatif sur l’environnement et une augmentation notable du coût des matériaux»

L’utilisation de granulats recyclés issus de béton pose des questions quant à leur incorporation dans la formulation de nouveaux bétons : (fissuration, absorption d’eau plus importante, alcali-réaction et tolérances chimiques), c’est l’un des sujets d’étude du projet RECYBETON.

Les granulats et les émissions de CO2 (ou dépendance énergétique)

1 – Extraction de carrière (granulats naturels)

Contrairement au béton, les émissions de CO2 des granulats reflètent une utilisation d’hydrocarbures (carburant pour engins de chantier ou énergie primaire pour l’électricité).

-          Les émissions données dans la (récente) Base Carbone de l’ADEME, donne une valeur générique de 11 kg éq. CO2/tonne hors transport ( 3 kg éq. C/t).

-          Le guide des facteurs d’émissions du Bilan Carbone V6 précisait :

5.7.3.1 Pierres de carrière

Selon le CEREN, les consommations énergétiques liées à l’extraction des pierres sont faibles par unité de poids. Les émissions de filière sont essentiellement dues au transport, or les matériaux de construction sont classiquement des matériaux qui circulent assez peu (sauf exception pour des matériaux très rares). Compte tenu des valeurs obtenues pour les matériaux routiers de type graves (voir § 9.2.1) qui sont de l’ordre de 5 kg équivalent carbone par tonne hors transport, et compte tenu du fait que les granulats nécessitent normalement plus de traitement que la pierre, on retiendra de manière provisoire 3 kg équivalent carbone par tonne hors transport.

Comme les valeurs absolues sont faibles, cette valeur est affectée d’une incertitude de 80%.

-          Une étude réalisée par Laure GERARD, pour l’UNICEM, l’ADEME et l’ARPE (2004) sur 11 carrières en Midi Pyrénées donne les émissions de GES suivantes pour les granulats :

IV.3.4.2. Émissions moyennes de GES et coût du transport en fonction de la distance de livraison du granulat

Le graphe ci-après a été réalisé en séparant les émissions moyennes de GES fixes, engendrées par le site d’exploitation, et les émissions moyennes variables du transport externe, qui dépendent de la distance de livraison (cf. figure n° 17).

Émissions de GES en fonction de la distance de livraison :

Les émissions de production (hors transport) représentant 0.604 kg éq. C/t

Cette étude à l’avantage d’avoir été réalisée selon la méthode Bilan Carbone :

Le traitement des granulats (concassage et criblage) représente 4 à 5% des émissions globales des granulats (compris transport sur 26km)

Si l’on « sort » les émissions de transport externe, le concassage représente 11 à 12 % des émissions sur site.

2- Production de granulats issus du recyclage du béton

La déconstruction sélective et le tri des déchets est aujourd’hui la norme pour toute démolition.  La valorisation du béton nécessite plusieurs étapes : démolition de l’ouvrage, cisaillage des ferrailles, réduction des plus gros éléments, tri préalable, concassage, criblage, stockage, transport…

Il existe plusieurs types de concasseurs adaptés à la démolition : Station de concassage mobile (transportable), concasseur à mâchoires, broyeur à cônes, concasseur à percussion.

• Concasseur sur pelle pour déconstruction  (petite démolition) :

Ce matériel offre le bilan suivant :

20 litres/h  pour  9 tonnes de 0/20 par heure soit 1.9 kg eq. C/t ou 7 kg éq. CO2/t  pour le concassage seul (hors tri préalable et criblage) : on est loin des 600 gr éq. C/t pour la production globale en carrière car il faudrait rajouter les émissions de cisaillage des aciers, le tri préalable à la pelle… Si l’on prend l’hypothèse que le concassage représente 11% des émissions totale pour la production de granulats (hypothèse non vérifiée) on aurait : 17 kg éq. C/t. Clairement ce type de matériel n’est pas une solution optimale du point de vue des GES, elle trouve surement son modèle économique pour les petits chantiers, les chantiers éloignées de décharges, des solutions avec ajout de liant…

• Pour du matériel plus puissant (grosse démolition), du type :

Concasseur RM80 : Consommation 17 litres par heure pour 150 t/h maxi, nous prendrons 80 t/h pour la production de petits matériaux (0/20), soit 185 gr éq. C/t. (hors émissions préalables de pré-tri, calibrage…). Si l’on prend l’hypothèse que le concassage représente 11% des émissions totale pour la production de granulats (hypothèse non vérifiée) on aurait environ : 1.7 kg éq. C/t.

• Pour les sujets de déconstruction plus important :

Ce matériel (toujours transportable) fonctionne à l’électricité : 500kWh environ pour une production allant jusqu’à 600t/h. Pour comparer avec l’exemple précèdent, nous prenons l’hypothèse d’une production de petits granulats (0/20) donc d’une production beaucoup plus faible de 100t/h.

Les émissions de ce matériel, sous cette configuration, sont d’environ 115 gr éq. C/t (hors émissions préalables de pré-tri, calibrage…) avec le facteur d’émission d’électricité de réseau français. (Au Royaume-Uni les émissions seraient d’environ 690 gr éq. C/t). Si l’on prend l’hypothèse (toujours la même) que le concassage représente 11% des émissions totale pour la production de granulats (hypothèse non vérifiée) on aurait environ : 1 kg éq. C/t.

3- Conclusion : un bilan GES « modéré »

La production de granulats par concassage du béton ne sera pas moins émissive et moins énergivore qu’une production classique en carrière. Les carrières traitant de gros volume avec du matériel optimisé. Notons que La contrainte sur la disponibilité des granulats (permission d’exploiter des nouvelles carrière) et le fait que les matériaux de déconstruction doivent, de toute manière, être traités ou mis en décharge avec des coûts qui augmentent, rendent économiquement intéressant la valorisation des bétons de démolition.

Pour les gros chantier (démolition puis reconstruction sur place ou à proximité) la valorisation des granulats recyclés est une option avantageuse, même si du point de vue énergie grise et émissions de GES, le gain par rapport à une carrière de granulats naturel (pas trop éloignée) est surement discutable.  Une solution intéressante serait que la production de granulats à partir de béton puisse être réalisés sur les sites des centrales à béton. Le maillage important de celles-ci, ainsi que leur capacité (à confirmer) à utiliser ces granulats recyclés dans la production de béton, pourrait être un atout pour les « bétonneux ». Si le gain sur les transport semble évident (en moyenne, une centrale à béton tous les 30km en France), reste à valider une équation économique qui ne parait pas simple : l’approvisionnement en matière première (gravats bétons issus de démolition) étant soumis aux aléas des marchés de déconstruction.

[1] IREX : institut pour la recherche appliquée et l’expérimentation en génie civil. Association à but non lucratif fondée en 1989 par le ministère de la recherche et de l’équipement et la FNTP (regroupe plus de 250 partenaires)

[2] GES : gaz à effet de serre voir : article

[3] UNICEM : Union des industries de carrières et matériaux de construction

[4] UNPG : Union nationale des producteurs de granulats

Un chef d’œuvre de pédagogie en 1h30, bien plus qu’une analyse sur le coût de l’électricité, c’est un résumé brillant sur la contrainte climato-énergétique à venir (ou en cours) a voir absolument!

Commission d’enquête sur le coût réel de l’électricité

Pour ceux ceux qui souhaitent approfondir, vous avez les 2* 7 heures de cours de Janco à l’école des Mines (Paris Tech)

La Base Carbone reprend l’ensemble des données du « guide des facteurs d’émission », le forum du club des utilisateurs du Bilan Carbone, et permet  également de contribuer à l’enrichissement des FE.

à faire suivre (signer l’appel)

La tour Eiffel, construite pour l’exposition universelle de 1889 pour une durée de …    20 ans

La méthodologie Bilan Carbone® de l’ABC, «  permet d’évaluer, en ordre de grandeur, les émissions de gaz à effet de serre engendrées par l’ensemble des processus physiques qui sont nécessaires à l’existence d’une activité ou organisation humaine. Par « processus physique nécessaire », il faut comprendre que l’entité examinée n’existerait pas sous sa forme actuelle, ou avec ses contours actuels, si le processus physique en question n’était pas possible. »

Pour le secteur de la construction et du bâtiment, le guide méthodologique de l’ADEME et du CSTB, intègre dans la définition du périmètre retenu pour quantifier les émissions des flux physiques, la fin de vie de l’ouvrage.

S’il est logique de prendre en compte les émissions de fin de vie pour un téléviseur, une cafetière, une paire de chaussure ou même une voiture, je m’interroge sur la pertinence de prendre en compte ces émissions pour une infrastructure.

Pour les objets ayant une durée de vie relativement faible, la prise en compte des émissions de la fin de vie est tout à fait logique : La fin de vie émet des GES et nécessite une filière de traitement, qui émet des GES également. L’entité qui commercialise, produit, exploite…des produits, doit tenir compte de leur fin de vie. Le traitement des déchets, leur valorisation, incinération…sont des flux physiques nécessaires à l’entité, si ces flux n’existaient pas (pas de filière de récupération, évacuation, traitement) l’entreprise ne serait pas configurée de la même manière.

Pour ce qui est d’une infrastructure, le sujet me semble tout autre : il est fréquent de voir des chantiers de construction, mais beaucoup plus rare de voir des démolitions. Si l’on se fie aux statistiques des permis de construire et de démolir on obtient les chiffres suivants :

Le fait de démolir un bâtiment est relativement rare, même si le permis de démolir n’est obligatoire que dans certaines conditions, les travaux de démolition concernent entre 0 et 5% des travaux du secteur de la construction.

Dans le même esprit : Un article du moniteur sur le renouvellement des canalisations d’eau ou d’assainissement souligne qu’une canalisation ne serait remplacée qu’au bout de 170 ans. « Le réseau d’eau potable en France représente un linéaire de 906 000 kilomètres dont la pose a commencé au 19ème siècle. Selon l’enquête Cador sur le patrimoine des canalisations d’alimentation en eau potable, environ 50% du réseau serait antérieur à 1972. La plupart a été construit après-guerre, entre les années 50 et 70. Il arrive souvent que les collectivités aient perdu les plans et ne connaissent pas non plus les matériaux. L’acier, la fonte grise, le PVC et l’amiante lié sont à l’origine de casse et de fuites et forment 60% de la valeur patrimoniale à remplacer… Le taux de remplacement actuel n’est que de 0,6% par an, ce qui fait qu’une canalisation d’eau potable ne serait changée qu’au bout de 170 années (906 000 km) et les dépenses d’équipement portant sur l’eau et l’assainissement ont accusé en 2010 une baisse estimée à 5,6%… Théoriquement il faudrait investir 1,5 milliards d’euros par an pour maintenir le réseau en état. Nous en sommes loin. C’est pourquoi le décret et le descriptif détaillé des réseaux qu’il impose représentent une prise de conscience importante pour nos décideurs locaux de l’importance du patrimoine qu’ils ont sous leurs pieds et dont ils ont la responsabilité. »

Cet exemple, prouve que la période d’exploitation d’un ouvrage ne peut être clairement établie lors de la construction de l’ouvrage.

Nous ne pouvons également concevoir la démolition (ou déconstruction) qu’en fonction des moyens et méthodes actuelles. Aujourd’hui, on déconstruit, on démonte, trie, recycle, valorise…Qui peut dire quel seront les méthodes de démolitions dans 50 ou 75 ans ? Comment sera configuré et développée la filière de recyclage en 2060 ? Dans un monde économiquement contraint (ce qui nous pend au nez si l’on ne prend pas à bras le corps la contrainte énergétique), il est probable que la valorisation des matériaux prendra une tout autre importance, mais déconstruira-on toujours ? Dans le cas de tensions économiques, il est probable que le taux de construction mais également de démolition soit inférieur à ce qu’il serait en période de croissance.

(Démolition en 1960)

La méthode Bilan Carbone® a pour objectif de quantifier des ordres de grandeurs cohérents et de souligner les liens de dépendance aux énergies fossiles, le BGES règlementaire actuel n’apporte pas cette vision à une entreprise (il est dommage que les Lobbies patronaux n’aient vu qu’une contrainte dans cette approche, et non un outil de prospective et qu’ils en aient limité la portée). L’esprit du Bilan Carbone® se veut avant tout un outil d’analyse, destiné à souligner la dépendance énergétique et le risque lié à cette dépendance (je souligne ce point, car je vois trop souvent, des Bilans Carbone® dans lesquels mes confrères comptables carbones ont répondu au cadre et à la méthodologie sans vérifier, la pertinence du fond). Les ordres de grandeur concernant la fin de vie d’une infrastructure comporte une barre d’erreur telle, qu’elle ne permet pas d’avoir une vision suffisante pour amener des pistes de réflexion.

De la même manière qu’il est très difficile, dans le Bilan Carbone® d’un ouvrage d’évaluer la phase « exploitation » en terme de GES (même si elle est majeure), prendre en compte la fin de vie d’une construction à 50 ans, me semble donc être pur formalisme (et n’amène rien, si ce n’est des chiffres apportant plus de confusions que d’informations).