Whole-life carbon emissions and material demand in the Swedish building stock: an archetype-based stock dynamics assessment

Chaque bâtiment dans lequel nous vivons et travaillons est l'histoire de deux types d'énergie différents. L'un est l'énergie que nous utilisons pour garder les lumières allumées et les pièces chauffées, l'énergie qui circule à travers les murs chaque jour. L'autre est l'énergie qui a été dépensée simplement pour faire exister le bâtiment en premier lieu. Cette seconde sorte, souvent appelée énergie incorporée, provient de l'extraction des matières premières, de la fabrication du ciment et de l'acier, et des machines lourdes qui les soulèvent pour les mettre en place. Pendant des décennies, l'attention portée à l'action climatique dans la construction s'est presque entièrement concentrée sur le premier type : rendre les bâtiments plus efficaces afin qu'ils brûlent moins de combustible lorsqu'ils sont occupés. Mais à mesure que les bâtiments deviennent mieux isolés et plus propres à exploiter, l'énergie cachée dans les matériaux eux-mêmes devient la partie la plus importante de l'histoire. Dans des endroits comme la Suède, où les systèmes de chauffage deviennent déjà plus propres, l'empreinte carbone du béton et de l'acier dans les murs est désormais la source dominante d'émissions.

Pour comprendre comment résoudre ce problème, les chercheurs ont besoin d'un moyen de considérer l'ensemble du parc immobilier national non pas comme une collection de maisons individuelles, mais comme un système unique et évolutif. Ils doivent savoir exactement quelles matières sont présentes dans le sol, quelle quantité est utilisée actuellement, et comment ces chiffres changeront à mesure que la population croît ou diminue. C'est le défi que s'est lancé une équipe de chercheurs issus d'instituts environnementaux et d'universités suédoises. Ils ont construit un modèle numérique détaillé de l'ensemble du secteur du bâtiment en Suède, suivant tout, des maisons individuelles aux imposants immeubles de bureaux, et projetant comment la demande de matériaux et les émissions de carbone qui en résultent évolueraient d'aujourd'hui jusqu'au milieu du siècle. Leur objectif était de voir si les plans actuels pour verdir l'industrie de la construction étaient suffisants pour atteindre les objectifs climatiques du pays, ou si quelque chose de plus radical était nécessaire.

Les chercheurs ont commencé par créer une bibliothèque d'« archétypes », qui sont essentiellement des modèles représentatifs de chaque type de bâtiment en Suède. Au lieu d'essayer de mesurer chaque maison, ils ont regroupé les bâtiments par âge, taille, emplacement et composition. Pour les bâtiments existants, ils ont examiné la quantité d'énergie qu'ils utilisaient pour le chauffage et la climatisation. Pour les nouveaux bâtiments, ils sont allés plus loin, calculant exactement la quantité de béton, d'acier, de bois et d'isolant utilisée pour chaque mètre carré de surface de plancher. Ils ont découvert que le béton est le champion poids lourd du monde de la construction. Dans un immeuble d'appartements typique, la quantité de béton utilisée est si vaste qu'elle surpasse tous les autres matériaux combinés. Dans les maisons individuelles, où les structures en bois sont courantes, le béton est tout de même utilisé deux fois plus en poids que le bois, principalement pour les fondations et la dalle de sol. Pour les bâtiments non résidentiels comme les bureaux et les écoles, l'acier joue un rôle beaucoup plus important, particulièrement dans les cadres et les piliers.

Avec ce portrait détaillé du présent, l'équipe a lancé des simulations pour voir ce que l'avenir pourrait réserver. Ils ont testé plusieurs trajectoires différentes. Un chemin était un scénario de « maintien du statu quo », où la construction continue comme aujourd'hui, avec seulement de lentes améliorations technologiques naturelles. Les autres chemins étaient plus agressifs, combinant des changements dans la façon dont les matériaux sont produits avec des changements dans la façon dont ils sont utilisés. Certains scénarios se concentraient sur le nettoyage des usines qui produisent le ciment et l'acier, en utilisant des technologies comme le captage du carbone ou en passant à l'électricité et aux biocarburants. D'autres se concentraient sur l'utilisation de moins de matériaux à la base, en concevant des bâtiments qui nécessitent moins de béton ou en remplaçant les matériaux lourds par des matériaux plus légers et renouvelables comme le bois.

Les résultats ont montré que, bien que le volume total de l'activité de construction puisse ralentir à mesure que la croissance démographique s'apaise, la demande de béton restera obstinément élevée à moins que des mesures spécifiques ne soient prises. Même dans les scénarios les plus optimistes, le béton reste le matériau le plus utilisé. Cependant, l'étude a révélé que la manière dont nous produisons et utilisons ces matériaux fait une différence massive pour le climat. Si l'industrie continue simplement sur sa voie actuelle, les émissions liées à la construction des bâtiments diminueront, mais lentement. Mais si le secteur combine des méthodes de production plus propres avec une conception plus intelligente utilisant moins de matériaux, les émissions issues des nouveaux bâtiments pourraient être réduites de plus de 90 % d'ici 2045.

Cette réduction est impressionnante, mais les chercheurs ont découvert un obstacle crucial. Même si le côté de la construction est résolu, le secteur du bâtiment dans son ensemble n'atteindra pas un état d'émissions nulles. La raison est que les émissions provenant de l'énergie utilisée pour chauffer et refroidir les bâtiments sur l'ensemble de leur durée de vie restent significatives. L'étude a montré que, bien qu'une réduction de 90 % des émissions de construction soit réalisable d'ici 2045, cela ne conduit pas encore à la neutralité carbone. Pour atteindre une véritable neutralité, l'industrie doit attaquer les deux côtés du problème simultanément : rendre les matériaux plus propres et en utiliser moins, tout en s'assurant que l'énergie qui alimente les bâtiments est totalement exempte de combustibles fossiles. La voie la plus efficace, selon leurs simulations, est une combinaison d'électrification de la production industrielle et d'une conception agressive des bâtiments pour utiliser moins de ressources.

Les chercheurs ont également examiné où se trouvent les plus grandes opportunités. Ils ont découvert que les dalles de sol et les murs des immeubles d'appartements sont les plus gros consommateurs de béton, suggérant que modifier la façon dont ces parties spécifiques sont construites pourrait générer les plus grandes économies. Ils ont noté que, bien que la technologie existe pour opérer ces changements, le véritable obstacle est souvent la manière dont l'industrie fonctionne. Les décisions sur ce qu'il faut construire et comment le construire sont souvent prises en silos, les architectes, ingénieurs et constructeurs ne collaborant pas assez tôt pour trouver les solutions les plus efficaces. L'étude suggère que l'atteinte de ces objectifs climatiques nécessitera un changement de culture, où toute la chaîne de valeur travaille ensemble pour donner la priorité aux choix bas carbone dès le premier croquis d'un bâtiment.

Enfin, l'article brosse le portrait clair d'un secteur au seuil d'une transformation nécessaire. Les outils pour réduire drastiquement l'empreinte carbone des bâtiments suédois sont déjà disponibles. Les simulations montrent qu'une réduction de 90 % des émissions de construction est techniquement possible. Cependant, l'étude conclut que ces outils seuls ne suffisent pas à résoudre l'intégralité du puzzle climatique pour le secteur du bâtiment. Sans changements plus profonds dans les modes de consommation et une décarbonation simultanée du système énergétique qui alimente nos foyers, l'objectif d'un parc immobilier entièrement neutre en carbone restera hors de portée. La voie à suivre exige non seulement une meilleure technologie, mais aussi un effort coordonné pour utiliser moins de matériaux, construire plus intelligemment et alimenter nos vies avec une énergie propre.