Impact environnemental

Quoi ?

La construction de nos bâtiments a un impact important sur l'environnement et sur nos écosystèmes. En effet, à toutes les étapes du cycle de vie, de la production à la fin de vie en passant par l'utilisation, nos bâtiments mobilisent des ressources et génèrent des émissions dans l'air, l'eau et les sols. Ces émissions ont des effets négatifs sur l’environnement : réchauffement climatique, destruction de la couche d'ozone, smog estival, eutrophisation et acidification des eaux et des sols, par exemple. C’est ce que l’on appelle les « impacts environnementaux ».

Pourquoi ?

Le secteur de la construction est responsable d'une part importante de la consommation mondiale de ressources et de terres ainsi que des impacts environnementaux qui en découlent : un tiers environ des ressources mondiales sont consacrées à la construction de bâtiments ; les matériaux de construction représentent de l’ordre de 50 % à 60 % des déchets solides dans le monde ; un tiers environ des émissions mondiales de gaz à effet de serre sont dues aux bâtiments ;  enfin, l'industrie de la construction est responsable d'environ 40 % de la consommation mondiale d'énergie1 . Compte tenu des 230 milliards de mètres carrés de nouveaux bâtiments attendus au cours des 40 prochaines années et des rénovations que nécessite le parc immobilier existant, l’enjeu est désormais de construire de la manière la plus respectueuse de l'environnement qui soit2 . Cela suppose une utilisation efficiente des ressources - finies - et une minimisation des nuisances et des déchets, tant lors de la construction des bâtiments que de leur déconstruction.

Comment ?

Pour évaluer la performance environnementale des bâtiments, des outils tels que l'analyse du cycle de vie (ACV) - également appelée écobilan - peuvent fournir une aide dès les premières phases d’étude d'un projet de construction (Phases préparatoires pour un projet durable). L’analyse du cycle de vie permet de quantifier et d'évaluer différents impacts environnementaux des produits et processus de construction. Elle permet alors de comparer et d’optimiser des variantes de matériaux, d’éléments de construction, de géométries et de structures porteuses dans le sens d’un meilleur respect de l’environnement.

Quantifier l'impact environnemental

La méthodologie de l'ACVe

L'analyse du cycle de vie sert à estimer les effets potentiels d'un produit ou d'un processus sur l'environnement (prélèvements, émissions) et ce sur l’ensemble de son cycle de vie, c'est-à-dire en intégrant tous les processus connexes d'extraction des matières premières et de fabrication des matières auxiliaires et des consommables, conformément à la norme ISO 14040. L'objectif est de fournir des bases pour la prise de décisions stratégiques dans le cadre de processus de développement et d'optimisation pour, par exemple, une production plus durable.
La procédure de l’analyse du cycle de vie est régie par les deux normes ISO 14040 (Principes et cadre) et ISO 14044 (Exigences et lignes directrices). Une ACV comporte quatre étapes : la définition de l'objectif et du champ de l'analyse (unité fonctionnelle), l’inventaire, l'évaluation des impacts et l'interprétation.

Déroulement d’une analyse du cycle de vie (d’ACV) selon la norme EN ISO 14044

Applications directes possibles :

• Développement et amélioration de produits 
• Planification stratégique 
• Processus de décisions politiques
• Marketing

La première étape, la définition de l'objectif et du champ de l'étude - c'est-à-dire à quoi servira l’ACV -, consiste à déterminer le périmètre de l’étude, son objectif, ses applications et ses destinataires.  Cette définition est la base de toutes les autres décisions qui seront à prendre dans le cadre de l'étude. Pour ce faire, on définit également l'utilité et les fonctions du cadre d'analyse. Le cycle de vie pris en compte va de l'extraction des matières premières à l'élimination finale, et intègre les interactions avec d'autres matériaux. Les hypothèses retenues sont documentées et les frontières du système étudié sont définies.

La définition de l'unité fonctionnelle constitue un point essentiel de cette première étape. L’unité fonctionnelle est l’unité de référence pour la quantification de la performance  du système étudié. Elle indique à quelle grandeur spécifique les impacts environnementaux sont rapportés. Pour permettre la comparaison, il faut que la fonction du système ou du processus réponde aux mêmes exigences ou présente exactement les mêmes bénéfices. Pour les produits d'isolation, par exemple, l'unité fonctionnelle pourrait être une surface donnée présentant des caractéristiques d’isolation thermique fixées. Si la fonction exacte du produit n'est pas claire ou si toutes les phases du cycle de vie ne sont pas prises en compte, l'unité fonctionnelle est remplacée par une unité déclarée. Cette unité déclarée peut, dans le cas présent, être une surface d'isolant donnée ou bien un volume d‘isolant.

L'inventaire consiste à quantifier tous les flux d'entrants et de sortants pertinents pour le système considéré. Pour ce faire, on identifie et on quantifie les ressources consommées (entrants) ainsi que les émissions (sortants) : flux de matières premières, de consommables, d'énergie, de produits, de déchets, de rejets dans l'eau et dans le sol.

Lors de l'évaluation de l'impact, les résultats et données de l'inventaire sont attribués aux différentes catégories d'impact retenues au moyen de méthodes scientifiques de quantification. Les résultats sont ensuite agrégés pour chaque catégorie d'impact environnemental.
Enfin, l’interprétation permet d’identifier et d’interpréter les paramètres pertinents (par exemple, les phases du cycle de vie) et les impacts environnementaux les plus significatifs. Une analyse de sensibilité est ensuite effectuée pour vérifier la robustesse des hypothèses, avant la communication finale des résultats. L'analyse du cycle de vie constitue  un instrument pertinent et souvent décisif pour l'évaluation de l'impact environnemental des produits ou processus et un outil d'aide à la décision et à l'optimisation très intéressant pour les producteurs comme pour les consommateurs.

Catégories d'impact environnemental

Dans le cadre d’une analyse du cycle de vie, la quantification et l’évaluation des impacts environnementaux se font par catégorie d'impact. Le choix de ces catégories sera tel que l’on puisse, de la manière la plus complète et exhaustive possible, estimer les impacts environnementaux pertinents pour le système ou le processus étudiés . Généralement, on retient une sélection de catégories d'impact parmi les catégories suivantes:

• potentiel de réchauffement global (PRG), en kg éq.  CO₂ ;
• potentiel d'appauvrissement de la couche d'ozone (PACO), en kg éq. CFC-11 ;
• potentiel de création d'ozone photochimique (PCOP) , en kg éq. C₂H₄ ;
• potentiel d'acidification (PA), en kg éq. SO₂ ;
• potentiel d'eutrophisation (PE), en kg éq. PO₄  ;
• épuisement des ressources abiotiques :

1. potentiel d’épuisement des ressources abiotiques - ressources non fossiles, en kg éq. SB

2. potentiel d’épuisement des ressources abiotiques - combustibles fossiles, en MJ ;

•  besoin total en énergie primaire :

1. besoin en énergie primaire non renouvelable (ENNR), en MJ ou kWh ;

2. part d'énergie primaire renouvelable (ENR), en % ou en MJ ou kWh ;

• consommation d'eau, en m³ 

Potentiel de réchauffement global (PRG)

Le potentiel de réchauffement global (en anglais : Global Warming Potential, GWP) exprime l'effet de serre produit par les gaz tels que le dioxyde de carbone (CO₂), le méthane (CH₄), le protoxyde d'azote (N₂O), etc. Le PRG est exprimé en équivalent massique, en prenant pour référence l'effet de serre du dioxyde de carbone CO₂. Le mécanisme de l'effet de serre est le suivant : le rayonnement solaire à ondes courtes atteint la surface de la Terre, où il est partiellement absorbé, entraînant un échauffement direct de la Terre ; le rayonnement infrarouge thermique est réfléchi, absorbé dans la troposphère par les gaz dits à effet de serre et réémis dans toutes les directions, donc en partie aussi vers la Terre ; il en résulte un réchauffement des couches d'air proches de la Terre. Cet effet de serre naturel est renforcé par les gaz à effet de serre émis par l'homme.

Potentiel d'appauvrissement de la couche d'ozone (PACO)

Le potentiel d'appauvrissement de la couche d'ozone (en anglais : Ozone Depletion Potential, ODP) mesure l'impact d'un composé sur l'appauvrissement de la couche d'ozone en référence au trichlorofluorométhane - CFC-11 - , pour lequel le PACO est fixé à 1. Il s’exprime en kg équivalent trichlorofluorométhane. L'ozone se forme à haute altitude (15 km - 50 km d'altitude), dans la stratosphère, lorsque les rayons UV de courte longueur d'onde rencontrent les molécules d'oxygène. L’ozone est important pour la vie sur Terre, car il absorbe le rayonnement UV à ondes courtes et le réémet dans toutes les directions avec une longueur d'onde plus grande. Ainsi, seule une partie du rayonnement UV atteint la Terre. La destruction de la couche d'ozone conduit à une augmentation du rayonnement UVB, ce qui peut entraîner des cancers de la peau et autres problèmes de santé, nuire à la croissance des plantes et endommager les écosystèmes marins.

Potentiel de création d'ozone photochimique (PCOP)

Le potentiel de création d'ozone photochimique (en anglais : Photochemical Ozone Creation Potential, POCP) exprime, en kg équivalent éthylène, l’effet des gaz traces nocifs tels que l’éthylène mais aussi les oxydes d'azote et les hydrocarbures, qui, par combinaison avec le rayonnement UV, contribuent à la formation d'ozone au niveau du sol. Les émissions d'hydrocarbures proviennent des combustions incomplètes ainsi que de la manipulation des carburants ou des solvants. Des concentrations élevées d'ozone se produisent lorsque les températures et les concentrations d'hydrocarbures sont élevées et l'humidité et le vent faibles. En présence de monoxyde de carbone (CO - généralement issu de la circulation), l'ozone réagit pour former du dioxyde de carbone (CO₂) et de l'oxygène (O₂). C'est pour cela que, souvent, les concentrations en ozone les plus élevées ne sont pas mesurées à proximité immédiate des sources d'émission de CO, mais au contraire plutôt dans des zones où l’air est pur (par exemple les forêts) et le CO pratiquement absent. La pollution qui en résulte dans les couches d'air au voisinage du sol et qui est toxique pour l’Homme, pour la faune et pour la flore, est appelée smog estival ou pollution estivale à l’ozone.

Potentiel d'acidification (PA)

Le potentiel d'acidification (en anglais : Acidification Potential, AP) décrit l'effet des émissions acidifiantes (SO₂, NO_x, H₂S…) sur les sols et les eaux, en prenant pour référence le dioxyde de soufre (SO₂). Le potentiel d’acidification est exprimé en kg équivalent SO₂. L'acidification est causée par la transformation en acides (ici H₂SO₄ et HNO₃) de polluants atmosphériques tels que le dioxyde de soufre et les oxydes d'azote, qui retombent ensuite sur le sol sous forme de « pluies acides ». Les écosystèmes sont  directement ou indirectement endommagés, par exemple par le lessivage des nutriments ou du fait d’une solubilité accrue des métaux dans le sol. Parmi les dommages enregistrés, on peut citer en premier lieu la mort des forêts et des poissons. Mais les dommages  concernent aussi de plus en plus les bâtiments et les matériaux de construction, avec une corrosion accrue des métaux et une dégradation plus rapide des pierres naturelles.

Potentiel d'eutrophisation (PE)

L’eutrophisation - ou surfertilisation -  désigne le passage des eaux et des sols d'un état pauvre en substances nutritives à un état riche en substances nutritives. On fait la distinction entre l'apport aquatique et l’apport terrestre de nutriments. Le potentiel d’eutrophisation (en anglais : Eutrophication Potential, EP) est exprimé en kg équivalent PO₄.Les polluants atmosphériques, les eaux usées et la fertilisation dans l'agriculture contribuent à l'eutrophisation. L’eutrophisation est également due à l'apport de nutriments tels que les composés phosphorés et azotés, associés à la fabrication de produits de construction. Le lessivage peut entraîner les nutriments des sols vers les eaux souterraines et les cours d'eau. La surfertilisation peutse traduire, par exemple, par une prolifération d'algues dans les eaux.

Epuisement des ressources abiotiques (ERA)

Le potentiel d’épuisement  des ressources abiotiques (en anglais : Abiotic Depletion Potential, ADP) décrit la consommation non régénérative d’éléments abiotiques prélevés dans l'environnement pour la fabrication des produits, les processus ou les services. Les ressources abiotiques sont par exemple l'air, l'eau, les matières premières minérales, les combustibles fossiles, c'est-à-dire des ressources dont la formation n'implique pas d'êtres vivants. Moyennant des méthodes de pondération, cette catégorie d'impact intègre différemment le prélèvement de matières premières rares et le prélèvement de matières premières courantes. Souvent, cette catégorie d'impact est enregistrée et présentée séparément comme « ERA - ressources non fossiles », en kg éq. SB, et comme « ERA - combustibles fossiles » en MJ.

Énergie primaire non renouvelable (ENNR)

La consommation d‘énergie primaire non renouvelable est la somme de toutes les consommations d’énergie primaire d’origine fossile et nucléaire (charbon, pétrole, gaz naturel,uranium…).

Énergie primaire renouvelable (ENR), en pourcentage de l'énergie primaire totale

La demande en énergie primaire renouvelable est la somme de toutes les dépenses en énergie primaire provenant de sources renouvelables telles que la biomasse, le rayonnement solaire, l'eau et l'énergie éolienne. Cette part d'énergie primaire renouvelable est toujours rapportée à la demande totale d'énergie primaire et est donc généralement exprimée en %.

Consommation d'eau (Eau)

Cette catégorie d’impact environnemental concerne tous les prélèvements d'eau, permanents ou temporaires,  effectués par l'Homme dans un bassin versant et qui ne sont pas restitués à ce même bassin versant.

Utilisation des analyses du cycle de vie dans le secteur de la construction

Au cours des dernières années, l'évaluation environnementale des bâtiments s'est surtout concentrée sur la consommation d'énergie finale pendant la phase d'utilisation. Mais avec l'augmentation du niveau d'efficacité énergétique des bâtiments, la part d'énergie grise(en anglais : embodied energy) et les impacts environnementaux qui en découlent tout au long du cycle de vie d'un bâtiment sont désormais au centre des préoccupations. Les chiffres actuels3 montrent une augmentation de la part de l’énergie grise dans la construction, qui atteindrait jusqu'à 100% du fait des exigences de la norme Nearly Zero Energy pour les bâtiments (NZEB) et à sa mise en œuvre d'ici 2025.

Part croissante de l’énergie grise dans la construction (données UK)

Si l'on considère la part des émissions de gaz à effet de serre de la construction (en anglais : embodied carbon), des études récentes montrent que cette part a augmenté dans le monde entier, tant pour les immeubles d'habitation que pour les immeubles de bureaux, passant d'environ 20 % à environ 50 %, voire, dans certains cas extrêmes, à plus de 90 % (nouveaux bâtiments à haute efficacité énergétique). L'analyse du cycle de vie appliquée au secteur de la construction est utilisée pour calculer et optimiser les besoins en ressources et l'impact environnemental de tous les produits et services utilisés dans un bâtiment, sur la base d’une sélection de catégories d'impact environnemental. Elle permet de mieux comparer l'impact environnemental des différents matériaux et composants de construction utilisés et de peser leurs avantages et leurs inconvénients. Elle permet aussi des comparaisons au niveau des bâtiments. L'ACV est enfin une méthode reconnue pour évaluer l'impact environnemental d'un bâtiment dans le cadre des systèmes de certification tels que DGNB, BREEAM, LENOZ, etc.

Données d’ACV dans le secteur de la construction

Pour la réalisation des écobilans dans le domaine de la construction, il est possible d'utiliser des déclarations environnementales de produits standardisées, des bases de données de produits ou des outils logiciels (y compris des bases de données intégrées). Souvent, les valeurs des catégories d'impact pour les différentes phases du cycle de vie des matériaux de construction y figurent sous forme de jeux de données prêts à l'emploi (données d'inventaire).

Déclarations environnementales de produits (DEP)

Les déclarations environnementales de produits (EPD en anglais) sont des formulaires standardisés basés sur la norme ISO 14025. L'objectif principal est de fournir des informations facilement disponibles, vérifiables et comparables sur l'ensemble du cycle de vie des produits et par catégorie d'impact environnemental (déclarations environnementales de produits de type III pour la construction). Les jeux de données doivent être établis conformément aux règles régissant les catégories de produits (RCP) de la norme EN 15804+A1 et, depuis 2020, de la norme EN 15804+A2 qui uniformisent l'établissement des déclarations environnementales des produits de construction en Europe. Les DEP contiennent par ailleurs des informations physiques et techniques concernant par exemple les processus de fabrication ou le comportement en matière d'incendie et d'isolation acoustique. Lors de l'utilisation des jeux de données, il faut tenir compte du fait que la norme EN 15804+A2 actuelle contient quelques modifications importantes, par exemple pour le calcul du potentiel de gaz à effet de serre ou du potentiel d'eutrophisation. Seuls les jeux de données basés sur la même norme doivent être utilisés conjointement.

Les DEP sont publiées, par exemple, sur le site de l'Institut Bauen und Umwelt e.V. en Allemagne ou sur le site de la base de données INIES, la base de données de référence française pour les données environnementales et sanitaires des produits et équipements de construction. Des informations et des bases de données existent également en Belgique et aux Pays-Bas, par exemple. Là encore, seuls les jeux de données basés sur la même norme doivent être utilisés conjointement.

Bases de données de produits

Les plateformes en ligne, telles que la plateforme INIES en France, axée sur les matériaux et les processus de construction, ou la plateforme ÖKOBAUDAT en Allemagne, contiennent non seulement des jeux de données génériques, mais aussi des jeux de données propres aux entreprises ou aux syndicats professionnels, issus des déclarations environnementales de produits. Le site ÖKOBAUDAT contient par exemple des jeux de données sur les catégories d'impact conformes à la norme EN 15804+A1 et, depuis 2020, une nouvelle version conforme à la norme EN 15804+A2. Les jeux de données sont complétés en permanence et des mises à jour régulières sont effectuées.

Unités déclarées pour les produits de construction

Pour les produits et services de construction, la norme EN 15804 définit les règles régissant les catégories de produits. Les unités généralement retenues dans les déclarations environnementales de produits ou les bases de données de produits sont:

• la masse (kg)
• la masse volumique (kg/m³) : masse en kg rapportée à un m³
• la masse surfacique (kg/m²) : masse en kg rapportée à un m²
• la masse linéique (kg/m) : masse en kg rapportée à un m

Le Fachverband Mineralwolleindustrie e.V déclare par exemple, pour la laine minérale non revêtue de masse volumique moyenne (60-120 kg/m³), une unité de 1 m³ et une masse volumique de 100 kg/m³.

La comparaison de la performance environnementale des produits de construction devrait se faire en référence aux impacts environnementaux du bâtiment et à l'ensemble de son cycle de vie. Il convient de noter qu'une comparaison ne peut être effectuée que si l'unité fonctionnelle est la même (par ex. façade de 1 m² avec les mêmes exigences techniques et physiques) et que les catégories d'impact du système à étudier sont identiques!

Comment établir une analyse du cycle de vie

Dans le domaine de la construction, l’analyse du cycle de vie permet de réaliser une évaluation globale des impacts environnementaux au niveau des matériaux, des éléments de construction et/ou du bâtiment lui-même, et cela pour l'ensemble du cycle de vie. Cela signifie une prise en compte depuis la fabrication des différents produits (du berceau à la porte de l'usine :  « cradle to gate ») jusqu'à la fin de vie du bâtiment (du berceau à la tombe :  « cradle to grave ») et au-delà (du berceau au berceau : « cradle to cradle »). On examine ainsi la production des matériaux de construction, leur transport, la construction sur le chantier, la phase d'utilisation, les rénovations possibles jusqu'à la déconstruction, et enfin leur potentiel de recyclage. Dans les normes EN 15804 et EN 15643-2 (voir le chapitre « Normes »), les phases du cycle de vie sont définies comme suit:

Définition des phases du cycle de vie conformément aux normes EN15643-2 et EN15804

Phase de production	Phase de construction	Phase d'utilisation	Fin de vie	Potentiels
Modules A1-A3	Modules A4-A5	Modules B1-B7	Modules C1-C4	Module D
Approvisionnement en matières premières Transport vers le fabricant Fabrication	Transport vers le chantier Mise en œuvre	Utilisation Maintenance Réparation Remplacement/échange Transformation/réhabilitation Besoins en énergie Besoins en eau	Déconstruction/démolition Transport Traitement des déchets Mise en décharge	Potentiel de réutilisation, de récupération et de recyclage

Procédure pour les projets de construction

Au début de l’étude d’un projet, il convient de définir le champ de l'ACV et le degré de détail à atteindre. Il convient de préciser si les analyses sont effectuées au niveau des matériaux, des éléments de construction et/ou des bâtiments. Cela implique de définir le système à soumettre à l’ACV et ses limites, l'unité ou les unités fonctionnelle(s), les phases du cycle de vie et les catégories d'impact environnemental retenues, la durée sur laquelle doit porter l'étude compte tenu de la durée de vie des éléments de construction considérés (50 ans par exemple pour un bâtiment,  cycles de remplacement compris), etc. Il est également important d'établir un bilan des masses des matériaux de construction à évaluer.

Dans les premières phases de l’étude d'un projet, une première estimation de l'impact environnemental peut être réalisée à l'aide des données et des écobilans des différents matériaux de construction, en utilisant des jeux de données prêts à l'emploi issus de déclarations environnementales de produits ou de bases de données de produits. A ce stade, il convient de travailler avec des données génériques, neutres vis-à-vis des fabricants, en vérifiant que les données sont disponibles dans leur intégralité afin de pouvoir effectuer une comparaison pertinente. Ces jeux de données disponibles (données d'inventaire) pour les catégories d'impact environnemental sélectionnées sont rapprochés des masses du matériau à analyser, sur la base de l'unité fonctionnelle ou de l’unité déclarée. Le respect de l'unité fonctionnelle est important, car les catégories d'impact environnemental – par exemple le potentiel de réchauffement global (PRG) en kg éq. CO₂ - se réfèrent selon le cas par exemple à un m² ou à un m³ de matériau. 
Une fois qu'une première sélection de matériaux a été définie, ceux-ci peuvent être assemblés pour former des éléments de construction tels que des éléments extérieurs ou des éléments de façade. On peut alors faire le calcul pour les masses réelles des éléments ou, à l'étape suivante, pour le bâtiment. Les ACV des éléments de construction peuvent être réalisées à partir de tableaux manuels ou à l'aide d'outils d'analyse du cycle de vie dans le but de comparer différentes variantes. Pour pouvoir comparer des éléments de construction entre eux, il est important de se référer à l'unité fonctionnelle, par exemple une façade de 1 m² avec les mêmes exigences techniques et physiques. Il peut s'agir par exemple d'un coefficient U de 0,15 W/(m² K), de sorte que, en fonction de la conductivité thermique, les épaisseurs d'isolant seront différentes.
Au stade de l'évaluation de l'impact, on compare et on évalue les résultats pour les différentes catégories d'impact. Il s’agit d’interpréter les valeurs obtenues et l'importance des impacts environnementaux du système étudié, des dommages potentiels aux écosystèmes ou des effets sur la santé. Chaque catégorie d'impact environnemental est considérée et présentée séparément avant de procéder à une analyse globale.
On peut procéder à une première optimisation écologique et travailler plus tard, au stade de l'appel d'offres et de l'attribution du marché, avec des données propres aux fabricants. On vérifiera là aussi l'exhaustivité des données.

Quelles aides à quelle étape de l’étude de projet ?

Dès les premières étapes des études du projet, des décisions importantes doivent être prises concernant le mode de construction, notamment le choix de la structure porteuse et le choix des matériaux. Ces décisions, qui ont une influence sur l'impact environnemental du projet, tiennent compte des exigences techniques en matière de construction et de physique du bâtiment, du niveau de confort visé, de l'absence de substances nocives dans les matériaux choisis et de leur impact sur l'environnement.
Lorsqu’il s’agit d'évaluer l'impact environnemental du bâtiment et d’optimiser la conception du bâtiment et le choix des matériaux, les analyses du cycle de vie des différents matériaux, des éléments de construction et du bâtiment lui-même offrent une aide précieuse à la décision tout au long des études et de l’exécution.

Possibilité d'exercer une influence aux différentes phases du projet, en %.

Étant donné que c'est au début d'un projet que l'on peut exercer la plus d'influence, il est avantageux d'utiliser l'ACV dès les premières étapes de la conception afin d'examiner différents matériaux et différentes variantes de conception. Dans la suite du processus, lorsque tous les matériaux et les détails d'exécution des éléments de construction sont définis, il est possible d’approfondir l’analyse pour différentes solutions constructives. Dans cette dernière phase, celle des études d'exécution, de l'appel d'offres et de l'attribution du marché, il est possible d'utiliser des jeux de données de produits spécifiques plutôt que des jeux de données neutres par rapport aux produits.

Analyses du cycle de vie des matériaux et des produits

Pendant la phase d’étude de projet, la comparaison directe des matériaux peut fournir une première aide pour un respect de l’environnement optimisé. Cependant, cette comparaison n'est souvent pas pertinente : seules une comparaison d'éléments ou de composants répondant aux mêmes exigences techniques et physiques ou bien une comparaison au niveau du bâtiment constituent une base solide pour optimiser un bâtiment du point de vue écologique. C'est pourquoi certains systèmes de certification (p. ex. DGNB) exigent de procéder à l’analyse du cycle de vie des bâtiments. En effet, si l'on se contente par exemple de comparer le kg ou le m³ de bois, de béton ou d'acier lors de la conception de la structure porteuse, on néglige les différences de quantités de matériaux nécessaires pour répondre aux mêmes exigences statiques du système. Une comparaison des structures porteuses ne peut être effectuée que sur la base d'une unité fonctionnelle définie (bâtiment ou élément porteur), avec la même fonction, c'est-à-dire avec les mêmes exigences techniques / la même performance, et non sur la base du seul matériau.
Par principe, il n'est pas possible de déclarer de manière générale que tel ou tel matériau serait à éviter ; toute évaluation visant à réduire les impacts environnementaux doit se faire sur la base de l'unité fonctionnelle.

Un point de repère à retenir : moins de masse : moins d'impact sur l'environnement.

Analyse du cycle de vie des éléments de construction

Lors d'une évaluation environnementale, les éléments de construction déterminants sont ceux avec une masse ou un volume importants. Dans un bâtiment, il s'agit en premier lieu de la structure porteuse (planchers, murs, poteaux) et des éléments de l'enveloppe extérieure (murs extérieurs / façades, toiture, plancher bas). L'exemple de l’étude de cas 4 d'un immeuble de bureaux montre clairement l'influence des murs extérieurs et de la structure porteuse sur les besoins en énergie primaire et sur le potentiel de réchauffement global.

Analyse du cycle  de vie des matériaux et des éléments de construction - Etude de cas :

Besoins en énergie primaire en kWh (39% structure porteuse, 32% murs extérieurs, 29% second œuvre)

Besoins en énergie primaire en kWh
Bureaux

Potentiel de réchauffement global en kg éq. CO₂ (53% structure porteuse, 26% murs extérieurs, 21% second œuvre)

Potentiel de réchauffement global en kg éq. CO2 (bureaux)

Dans chaque projet, la configuration et le choix des différentes couches des éléments de construction sont réalisés sur la base d’une première sélection de matériaux afin de répondre aux exigences techniques spécifiques du projet. Pour pouvoir effectuer des comparaisons, la fonction du système à considérer, par exemple un élément de façade, doit répondre aux mêmes exigences ou présenter exactement la même performance. Cela permet d'optimiser l'impact environnemental des différents éléments de construction et donc de l'ensemble du projet.

 Analyse du cycle de vie des bâtiments

Afin d'obtenir des résultats solides au niveau du bâtiment et d'en déduire les économies potentielles pour l'ensemble du cycle de vie, il convient de comparer différentes variantes de conception. Cela permet de déterminer l'impact environnemental et la consommation de ressources pour la construction du bâtiment, mais aussi pendant la phase d'utilisation. A ce propos, on portera une attention particulière à l'optimisation de la consommation d'énergie (énergie pour la climatisation) et à l'entretien du bâtiment. La norme EN 15978 (voir le chapitre « Normes ») décrit l'approche et la méthode de calcul permettant d'évaluer la performance environnementale d'un bâtiment sur la base de la méthode de l'ACV. L'approche consiste à tenir compte de toutes les phases du cycle de vie et de tous les produits, processus et services de construction utilisés dans le bâtiment. 
En matière de construction circulaire, l'étude du potentiel de réemploi et de recyclage joue un rôle important (construction circulaire). Elle peut être intégrée dans l'évaluation. Par rapport aux phases du cycle de vie d'un bâtiment, le potentiel de réemploi, de récupération et de recyclage des matériaux de construction s'exprime dans le module D. Selon la norme EN 15804, le module d'informationD ne peut pas être cumulé avec les autres modules (A-C). On notera que les résultats de l'ACV d'un bâtiment peuvent difficilement être comparés aux résultats d'autres bâtiments. La méthode sert à optimiser les bâtiments individuellement et les bilans doivent être évalués spécifiquement pour chaque projet en raison des matériaux choisis et de leur assemblage dans les éléments de construction. Il existe cependant, dans les différents systèmes de certification, des comparatifs pour les structures des bâtiments, qui permettent d'évaluer les résultats.

Comment lire une analyse de cycle de vie ?

Une ACV réalisée dans le secteur de la construction peut évaluer l'impact environnemental au niveau des matériaux, des éléments de construction et/ou du bâtiment. Elle permet d'aider au choix de matériaux ou d’éléments de construction plus respectueux de l'environnement. La comparaison d'éléments ou de composants répondant aux mêmes exigences techniques et physiques, ou bien l’analyse au niveau du bâtiment, constituent une base solide pour l’optimisation écologique de ce dernier. Les résultats peuvent constituer une bonne base de décision pour atteindre des objectifs tels que la minimisation des émissions de CO2 ou l'utilisation de matériaux aussi respectueux des ressources ou de l'environnement que possible. Ce type de décision gagnera en importance à l'avenir, à côté des autres décisions de conception prises à un stade précoce et qui concernent les exigences liées au projet (physique du bâtiment, efficacité énergétique, protection contre les incendies, insonorisation, etc.). Cependant, ces études  ne sont souvent réalisées que tard dans le processus de conception, pendant ou après les études d'exécution. De nombreuses décisions de conception sont alors déjà prises et le potentiel d'optimisation à l'aide d'analyses du cycle de vie ne peut pas être exploité.
Dans la perspective de la mise en œuvre de l'économie circulaire dans le secteur de la construction, la prise en compte de l'ensemble du cycle de vie - y compris le potentiel de recyclage des matériaux - jouera à l’avenir un rôle important.

Base normative

L'élaboration d'une ACV est régie par les deux normes ISO 14040 (principes et cadre) et ISO 14044 (exigences et lignes directrices). Celles-ci ont été rédigées par l'Organisation internationale de normalisation (ISO) dans le but de garantir la comparabilité des analyses de cycle de vie.
L’établissement des jeux de données, leur utilisation et la méthodologie dans le domaine de la construction sont également régis par des normes. Le tableau suivant montre les références normatives des analyses de cycle de vie.

Références normatives des analyses de cycle de vie

Désignation	Norme	Contenu
Management environnemental - Analyse du cycle de vie - Principes et cadre	ISO 14040	Principes et cadre des analyses du cycle de vie
Management  environnemental - Analyse du cycle de vie - Exigences et lignes directrices	ISO 14044	Exigences et lignes directrices pour la réalisation des ACV
Marquages et déclarations environnementaux  - Déclarations environnementales de type III - Principes et modes opératoires	ISO 14025	Principes et modes opératoires pour les déclarations environnementales de produits de type III utilisant la série de normes ISO 14040 Procédures d'examen et de vérification par des tiers indépendants
Développement durable dans les bâtiments et les ouvrages de génie civil - Règles principales pour les déclarations environnementales des produits de construction et des services	ISO 21930	Ajout à la norme ISO 14025 de principes et d'exigences spécifiques pour les déclarations environnementales des produits et services de construction
Contribution des ouvrages de construction au développement durable - Déclarations environnementales sur les produits - Règles régissant les catégories de produits de construction	EN 15804	Règles régissant les catégories de produits (RCP) pour les déclarations environnementales de type III (produits de construction et services) conformes aux normes ISO 21930 et ISO 14025
Contribution des ouvrages de construction au développement durable - Évaluation de la performance environnementale des bâtiments - Méthode de calcul	EN 15978	Méthode de calcul pour l'évaluation des bâtiments à toutes les phases du cycle de vie, sur la base des données d'ACV des déclarations environnementales de type III pour les produits de construction
Contribution des ouvrages de construction au développement durable - Cadre pour l'évaluation des bâtiments et des ouvrages de génie civil	EN 15643	Principes et exigences pour l'évaluation de la qualité environnementale, sociale et économique

Comment les ACV sont-elles utilisées dans LENOZ ?

LENOZ est une certification environnementale volontaire pour les bâtiments d'habitation au Luxembourg. Elle est basée sur la réglementation (RGD N° 299) qui définit : 

1. les critères de durabilité, la définition ainsi que la méthode de calcul ;
2. le processus d’établissement du certificat, l'évaluation et l'obtention des certificats ;
3. le processus de demande d'aide financière de l'État pour le certificat

Dans le cadre de la certification de durabilité LENOZ et du programme d'aides financières « Klimabonus 2022 », l'indicateur I_env est utilisé pour évaluer l'impact environnemental des matériaux de construction. Cet indicateur a été établi sur la base des cinq impacts environnementaux suivants pour les modules A1-A3 du cycle de vie (production) :

• potentiel de réchauffement global (PRG) ;
• potentiel d'appauvrissement de la couche d'ozone (PACO) ;
• potentiel de création d'ozone photochimique (PCOP) ;
• potentiel d'acidification (PA) ;
• potentiel d‘eutrophisation (PE)

A l'indicateur environnemental I_env s’ajoute l'indicateur des besoins en énergie primaire I_prim, qui évalue les besoins en énergie primaire des matériaux de construction utilisés pour l'enveloppe du bâtiment (murs, toiture, plancher bas, fenêtres) et la structure interne (murs intérieurs, planchers), également sur la base des modules A1-A3 du cycle de vie (phase de production), ainsi que les besoins en énergie primaire liés aux installations techniques, sur la base du passeport énergétique (période de 30 ans) des nouveaux bâtiments. Le calcul des indicateurs est basé sur des jeux de données de l'ÖKOBAUDAT (version 2016) allemand. Ces données sont mises à disposition par le ministère du Logement ou fournies par l'outil LuxEeB-H pour le calcul des passeports énergétiques des bâtiments résidentiels. L'indicateur écologique I_eco est important pour le calcul des aides financières Klimabonus en cas de rénovation énergétique. Il combine l'impact environnemental (I_env) et l’indicateur des besoins en énergie primaire (I_prim) des matériaux de construction. Pour les bâtiments existants, seuls les éléments de construction qui font l'objet d'une rénovation énergétique sont pris en compte - par exemple les fenêtres. Pour les éléments de construction opaques, cela ne concerne que les matériaux d'isolation utilisés, sur la base d'une épaisseur équivalente de 12 cm (I_eco12 ).

Comment les ACV sont-elles utilisées dans Level(s) ?

Level(s) est un cadre de l'Union européenne développé pour évaluer la durabilité des bâtiments de bureaux et résidentiels sur la base des objectifs politiques en matière d'énergie, d'utilisation des matériaux, de gestion des déchets, etc. Le concept, qui a été développé sur la base de normes existantes, comprend des macro-objectifs et des indicateurs pour l'évaluation de la durabilité de l'ensemble du cycle de vie des bâtiments, ainsi que les méthodes de calcul correspondantes, telles qu'une méthode d'analyse du cycle de vie pour évaluer la réalisation des macro-objectifs.
L'idée est que les instruments de durabilité et les systèmes de certification des bâtiments existants puissent utiliser Level(s) dans le cadre de leurs systèmes et il s'adresse à tous les acteurs du secteur de la construction. Il peut être utilisé sur une base volontaire, est librement accessible et sert à sensibiliser et à améliorer la comparabilité ("langage commun") au-delà des frontières nationales.
Level(s) comprend des macro-objectifs et 16 indicateurs de base, qui sont associés aux six macro-objectifs suivants :

1. Émissions de gaz à effet de serre et de polluants atmosphériques au cours du cycle de vie d'un bâtiment
2. Cycles de matières efficaces en termes de ressources
3. Utilisation efficace des ressources en eau (point 1.-3. Analyse complète du cycle de vie (LCA)
4. Espaces sains et confortables
5. Adaptation au changement climatique et résilience climatique
6. Optimisation des coûts du cycle de vie et de la valeur

Les besoins en énergie primaire durant la phase d'utilisation (indicateur 1.1) sont utilisés pour évaluer les émissions de gaz à effet de serre et de polluants atmosphériques durant le cycle de vie d'un bâtiment, en tenant compte des effets positifs des énergies à faible émission de CO₂ ou des énergies renouvelables. De plus, l'indicateur "potentiel de réchauffement climatique tout au long du cycle de vie" (indicateur 1.2) est pris en compte pour évaluer les émissions de gaz à effet de serre (GES) associées au bâtiment à différentes étapes de son cycle de vie. Cette approche est également appelée "évaluation de l'empreinte carbone" ou "bilan carbone du cycle de vie".
Si une analyse complète du cycle de vie est réalisée (points 1 à 3), les catégories d'impact environnemental mentionnées ci-dessus (-> Catégories d'impact environnemental) sont prises en compte conformément à la liste des niveaux (Levels).
Level(s) met l'accent sur l'analyse de l'impact environnemental des bâtiments, en mettant l'accent sur les émissions de gaz à effet de serre. Le concept est également un élément des initiatives européennes pour le développement de l'économie circulaire (Circular Economy), de la vague de rénovation de l'UE et de la mise en œuvre de la taxonomie européenne pour les activités durables.
Dans le cadre de Level(s), une liste des outils d'ACV et des bases de données utilisés en Europe a été établie afin d'aider les utilisateurs dans leur utilisation (-> Outils d'ACV).

Outils d'analyse du cycle de vie

Level(s), le cadre d'évaluation de la performance environnementale des bâtiments résidentiels et de bureaux établi par la Commission européenne, a compilé une liste des outils d'ACV et des bases de données utilisés en Europe. Il existe un besoin d'informations pratiques, orientées utilisateurs, quant aux possibilités d'accès aux outils, à l’estimation des efforts que nécessite la réalisation d'analyses du cycle de vie dans le processus de conception d'un bâtiment et à leur coût . Des critères tels que le respect méthodique des normes, des exigences de Level(s), de la qualité des données, de leur transparence et de leur vérification, des coûts, de l'accessibilité, etc. ont été examinés.
La liste suivante donne un aperçu de quelques outils logiciels. Elle ne prétend pas être exhaustive : d'autres outils sont disponibles sur le marché, tels que CAALA (optimisation énergétique et analyse du cycle de vie), GaBi (analyse du cycle de vie), LEGEP (conception intégrale de bâtiments durables), Lesosai (optimisation des bilans énergétiques et écologiques des bâtiments), etc. 

eLCA

Cet outil du Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung  allemand a été développé pour réaliser des analyses de cycle de vie des bâtiments. Il utilise les jeux de données d'ÖKOBAUDAT et permet d'évaluer l'impact environnemental des matériaux de construction, des couches constituant les éléments de construction ainsi que des projets. Son utilisation est obligatoire dans le cadre du système de certification allemand BNB (Bewertungssystem Nachhaltiges Bauen). Il peut également être utilisé dans le cadre de la certification des bâtiments par la DGNB. L'outil eLCA est disponible en ligne sur www.bauteileditor.fr.

Generis

Cet outil, développé par le Fraunhofer Institut für Bauphysik (IBP), permet de comparer des matériaux et des configurations, individuelles ou préfabriquées. Il permet également la réalisation d’écobilans de bâtiments. Generis permet d'évaluer les avantages et les inconvénients de constructions alternatives et de systèmes énergétiques et de synthétiser les résultats pour l'ensemble du cycle de vie d'un bâtiment. Il peut être utilisé dans le cadre de la certification des bâtiments, par exemple selon les règles de la Deutsche Gesellschaft für Nachhaltiges Bauen (DGNB). Les données sur les matériaux sont basées sur les données d'ÖKOBAUDAT. La base de données peut être étendue à d’autres bases de données plus spécifiques ainsi qu’à des déclarations environnementales de produitscomplémentaires. Des informations complémentaires sont disponibles sur le site www.generis-solution.eu.

One Click LCA 

One Click LCA est une plateforme en ligne pour la réalisation d’ACV de bâtiments. L'outil permet d’effectuer des calculs pour des ensembles de couches et des modèles complexes. Les ACV réalisées peuvent être utilisées pour différents systèmes de certification tels que BREEAM, DGNB, BNB, LEED. Le logiciel comprend une base de données de matériaux conforme aux normes EN 15804 et ISO 14025 et il est possible d'intégrer ses propres données de matériaux. Il est également possible d'importer des maquettes numériques de bâtiments (BIM) de différents fabricants tels que Revit, IES, Tekla, Rhino & Grasshopper et des tableaux de coûts. Pour plus d’informations, consulter le site www.oneclicklca.com.

TOTEM

TOTEM (Tool to optimize the total Environmental impact of Materials) est un outil belge en ligne pour réaliser des analyses du cycle de vie des bâtiments. Il est basé sur une bibliothèque de données environnementales génériques (adaptées à la pratique de la construction en Belgique) qui permettent  d’évaluer l'impact environnemental des éléments de construction et des bâtiments. La méthode d'analyse du cycle de vie sous-jacente comprend différents indicateurs environnementaux, dont ceux utilisés dans la norme EN15804. En complément de la base de données intégrée à TOTEM, il est également possible d'incorporer des données propres à certains secteurs ou certains fabricants ou provenant de déclarations environnementales de produits (DEP). Toutes les informations sont disponibles sur www.totem-building.be.

Approches futures de l'utilisation des bilans comme méthode d'évaluation , perspectives pour l’UE et le Luxembourg

Le Pacte vert pour l’Europe, ou Green Deal, est un cadre politique regroupant différentes initiatives dans le but d’atteindre la neutralité climatique en Europe d'ici 2050. Il fixe des objectifs ambitieux en matière de réduction des émissions de gaz à effet de serre, d'amélioration de l'efficacité énergétique et de promotion des pratiques durables dans tous les secteurs économiques, dont celui de la construction. Les mesures spécifiques au secteur du bâtiment comprennent notamment la promotion de l'utilisation des énergies renouvelables, l'encouragement des rénovations à haute efficacité énergétique et l'amélioration de l'économie circulaire des matériaux de construction.

Plusieurs initiatives du Pacte vert concernent les bâtiments, notamment la taxonomie européenne, un système de classification des activités économiques respectueuses de l'environnement. Par ailleurs, la directive sur l'efficacité énergétique et la directive sur la performance énergétique des bâtiments, qui traitent des émissions de gaz à effet de serre sur l'ensemble du cycle de vie des bâtiments, sont en cours de révision. Ces trois textes se réfèrent à la norme EN 15978 ou au cadre Level(s) et ont pour objectif d'intégrer les émissions du cycle de vie des bâtiments dans les processus décisionnels. En particulier, la révision de la directive sur la performance énergétique des bâtiments conduirait à rendre obligatoire le calcul des émissions de gaz à effet de serre sur le cycle de vie des nouveaux bâtiments dans les certificats de performance énergétique.

La stratégie pour une vague de rénovations (réhabilitation et rénovation) est un autre élément essentiel du Pacte vert. Son objectif principal est d'accélérer la rénovation des bâtiments existants dans l'UE afin d'améliorer leur efficacité énergétique et de réduire les émissions. La stratégie vise à doubler le taux annuel de rénovations de bâtiments et à garantir que les rénovations conduisent à des standards d'efficacité énergétique plus élevés. En encourageant les techniques de construction durables et l'utilisation de matériaux bas carbone, la stratégie pour une vague de rénovations vise à réduire les émissions de gaz à effet de serre pendant la phase de construction des bâtiments et à rendre ces derniers mieux armés face au changement climatique.

Perspectives UE et Luxembourg (taxonomie, ESG, directive sur la performance énergétique des bâtiments, loi sur la protection du climat, ...)

Feuille de route pour une décarbonation du secteur de la construction au Luxembourg

Document

20230614-mea-mecdd-feuille-de-route-construction-bas-carbone-luxembourg.pdf

pdf

920.82 Ko

• Projet 1 - Un budget carbone annuel par m2
• Projet 2 - Une base de données d'inventaires de matériaux de construction
• Projet 3 - Une base de données pour les déclarations environnementales de produits (DEP)
• Projet 4 - Une méthodologie pour réaliser des analyses de cycle de vie dans le cadre LEVEL(S)
• Projet 5 - L'impact des rénovations
• Projet 6 - Voies de décarbonation pour les « émissions incorporées »

• 

• 1 ↑ Global Alliance for Buildings and Construction (2019): Global Status Report for Buildings and Construction
• 2 ↑ https://worldgbc.org/beyond-the-business-case/
• 3 ↑ https://researchportal.bath.ac.uk/
• 4 ↑ Design guidelines for highly glazed office buildings in steel composite construction developed by using dynamic thermal simulations, optimisation methods and life cycle assessment (2016) [online]. Uni.lu