Introduction à l'Analyse du Cycle de Vie des Bâtiments

Quel est l'impact des bâtiments sur l'environnement ?

Construire un bâtiment et l'utiliser pendant de nombreuses années produit des impacts durables sur la santé humaine et l'environnement. L'analyse du cycle de vie (ACV) est la science en évolution rapide qui éclaire ces impacts en termes de qualité, de gravité et de durée.

Un bâtiment génère des impacts environnementaux tout au long de son cycle de vie. Les différentes étapes d'un cycle de vie type tel que défini en ACV sont :

• A : les étapes de production et de construction,
• B : la phase d'utilisation,
• C : la phase de fin de vie, et
• D : impacts externalisés au-delà des limites du système.

L'étape de production implique l'énergie et les ressources utilisées pour extraire les matières premières, pour transporter les matériaux vers les installations de fabrication des produits et pour produire les produits de construction finaux. L'étape de construction implique le transport des matériaux jusqu'au chantier de construction ainsi que l'énergie utilisée pour alimenter l'équipement de construction, fournir les matériaux de construction de soutien et éliminer les déchets générés pendant le processus de construction. L'étape d'utilisation implique les impacts de l'occupation d'un bâtiment au cours de sa durée de vie en raison de l'éclairage, du chauffage, de l'utilisation de l'eau et de tout matériau utilisé pour l'entretien, les réparations et le remplacement. L'étape de fin de vie implique la démolition et l'élimination du bâtiment ainsi que le traitement des déchets (si le bâtiment n'est pas réaffecté ou amélioré pour une occupation ou une utilisation ultérieure). Enfin, la dernière étape rassemble tous les effets divers de la réutilisation, du recyclage et/ou de la récupération des matériaux, de l'énergie ou de l'eau du projet. Ces effets sont appelés impacts externalisés car ils se manifestent en dehors des limites du système, qui sont définies comme les limites physiques de l'étude ACV.

Tout au long des étapes du cycle de vie d'un bâtiment, des émissions et d'autres polluants sont produits et rejetés dans le milieu environnant. Une représentation visuelle de l'endroit où ces émissions peuvent se produire au cours du cycle de vie d'un bâtiment est illustrée à la figure 1.

 

Que sont les émissions et pourquoi sont-elles importantes ?

L'ACV suit les émissions, qui sont des substances rejetées dans l'air, l'eau ou le sol. Les émissions et autres polluants peuvent nuire à l'environnement et à la santé humaine de diverses façons. Les émissions de gaz à effet de serre (GES), qui contribuent à la perturbation du climat mondial, sont d'une importance capitale. Le changement climatique devrait saper la sécurité alimentaire et hydrique, mais les effets en cours sont déjà dévastateurs, en particulier pour ceux qui sont géographiquement ou économiquement vulnérables aux sécheresses, inondations et autres catastrophes naturelles.

L'utilisation continue des combustibles fossiles est particulièrement préoccupante à l'ère moderne. L'environnement bâti est alimenté directement et indirectement par la combustion de combustibles fossiles et représente près de la moitié de l'énergie produite aux États-Unis par la construction, l'exploitation et la démolition de bâtiments. Compte tenu de l'énorme empreinte mondiale de l'industrie du bâtiment, les professionnels de l'industrie se trouvent dans une position critique pour cesser de causer – et commencer à guérir – le réchauffement climatique.

Comment les émissions se traduisent-elles en impacts environnementaux ?

Les émissions associées aux matériaux et aux produits sont généralement estimées à partir de modèles informatiques ou sont basées sur des mesures réelles. Les émissions sont traduites en impacts environnementaux en multipliant leurs masses par des facteurs de caractérisation. L'ACV évalue un certain nombre de catégories d'impact environnemental, qui sont des mesures générales du changement environnemental, englobant les effets de nombreux types d'émissions. Les cinq catégories d'impact environnemental les plus importantes utilisées dans les initiatives américaines de construction écologique et les outils d'ACV sont les suivantes :

• Potentiel de réchauffement planétaire : Décrit les changements potentiels des températures de surface locales, régionales ou mondiales causés par une concentration accrue de GES dans l'atmosphère, qui retient la chaleur du rayonnement solaire par « l'effet de serre ». Cette catégorie d'impact est fortement corrélée à deux autres - l'acidification et la formation de smog - car le réchauffement climatique est largement dû à la combustion de combustibles fossiles, qui contribue également directement à ces deux catégories d'impact.
• Potentiel d'acidification : Décrit l'effet acidifiant des substances présentes dans l'eau et le sol. L'acidification peut se produire lorsque des substances telles que le dioxyde de carbone se dissolvent dans l'eau et abaissent les niveaux de pH, augmentant ainsi l'acidité de l'eau. En ACV, ce terme fait référence aux effets locaux de l'acidification. Cependant, au niveau mondial, l'acidification des océans menace la survie de certaines espèces et met en péril l'approvisionnement alimentaire marin pour l'homme. D'autres effets potentiels de l'acidification comprennent la destruction des forêts et l'érosion des matériaux de construction.
• Potentiel d'eutrophisation : Décrit l'effet de l'ajout d'éléments nutritifs au sol ou à l'eau, entraînant la domination de certaines espèces dans un écosystème et compromettant la survie d'autres espèces. Un exemple de ceci est lorsqu'une prolifération d'algues épuise les niveaux d'oxygène de l'eau et tue les poissons. Les engrais sont une dominante de l'eutrophisation.
• Potentiel d'appauvrissement de la couche d'ozone : Décrit l'effet dégradant des substances de la stratosphère sur la couche d'ozone, affaiblissant la capacité de la couche d'ozone à empêcher un rayonnement ultraviolet excessif d'atteindre la surface de la Terre. Le Protocole de Montréal a efficacement mobilisé l'engagement mondial pour résoudre ce problème. Les impacts sur l'ozone des matériaux de construction sont rarement importants, mais les réfrigérants utilisés dans les systèmes mécaniques sont un sujet de préoccupation.
• Potentiel de formation de smog : Décrit la présence de substances telles que le monoxyde de carbone et les composés organiques volatils (COV) dans l'atmosphère, formant un smog photochimique. Le smog est nocif pour la santé humaine (provoquant par exemple des problèmes respiratoires) et les écosystèmes (provoquant par exemple la détérioration des cultures).

Aux États-Unis, l'EPA a publié des facteurs de caractérisation dans le Tool for Reduction and Assessment of Chemicals and Other Environmental Impacts (TRACI). D'autres facteurs de caractérisation sont utilisés dans d'autres régions. Les bases de données appelées inventaires du cycle de vie (ICV) rapportent ces émissions pour différents processus qui contribuent à la création d'un matériau ou d'un produit. Les différents LCI reflètent les différences dans les pratiques régionales et les procédés de fabrication.

Dans une ACV d'un bâtiment, toutes les quantités de matériaux et de processus sont rassemblées dans un ensemble d'informations appelé inventaire et multipliées par les impacts appropriés pour chaque matériau ou processus. Les résultats globaux sont additionnés pour obtenir les impacts environnementaux globaux d'un bâtiment. Un exemple simple du processus de calcul est illustré à la figure 2.

Comment l'ACV est-elle utilisée dans le bâtiment ?

Dans le bâtiment, l'ACV est couramment utilisée pour :

• Aider les propriétaires de bâtiments à faire des choix éclairés en matière de durabilité et/ou de résilience
• Évaluer les options de conception en donnant un aperçu des choix de matériaux et de leurs impacts environnementaux
• Obtenir la certification des bâtiments écologiques (par exemple dans LEED v4 ou Living Building Challenge)
• Aider à évaluer les avantages environnementaux des nouveaux produits et/ou politiques
• Indiquer qu'un système ou un produit est écologiquement préférable à un autre (pour faire une affirmation comparative)
• Comparer à des benchmarks pour évaluer la performance d'un bâtiment

Les résultats d'une ACV peuvent mettre en lumière les parties d'un bâtiment qui ont des impacts environnementaux particulièrement élevés. Ce type d'analyse des points chauds peut aider l'équipe de conception à réaliser une conception plus respectueuse de l'environnement. Cependant, toute modification de conception doit être évaluée avec un autre cycle d'ACV. Par exemple, changer le matériau structurel d'un bâtiment du béton à l'acier affecterait la conception de l'isolation en raison des propriétés thermiques différentes du béton et de l'acier. Les composants d'isolation devraient alors être repensés avant que l'ACV ne soit effectuée à nouveau.

Dans la pratique de la conception, l'ACV peut être utilisée comme modèle comparatif visant à apporter des améliorations progressives et à évaluer les options de conception. En termes simples, l'ACV aide les concepteurs à évaluer les conséquences environnementales de différentes conceptions en comparant les bâtiments, les matériaux ou les assemblages.

Ce processus itératif d'ACV est développé dans la deuxième partie du Guide pratique : Mise en œuvre. Un aperçu des étapes de réalisation d'une ACV est illustré à la Figure 3, qui illustre le processus itératif de l'ACV. Les lignes pointillées indiquent les chemins potentiels d'itération à travers le processus ACV.