Du bâtiment vert au bâtiment à zéro émission

Depuis les années 1980, le concept de « bâtiment vert » est passé de ce que certains critiques considéraient comme un geste symbolique à l’égard des préoccupations environnementales à un principe directeur fondamental pour le secteur de la construction. La raison de cette transformation ? L’autopréservation : les bâtiments verts préservent les précieuses ressources naturelles, notre qualité de vie et, surtout, peuvent contribuer à préserver notre planète.

Le secteur de la construction est un consommateur vorace de ressources naturelles, dont la moitié ne sont pas renouvelables.

Selon The World Watch Institute, l’industrie consomme chaque année 40 % de l’utilisation mondiale de pierres brutes, de gravier et de sable, et 25 % de son bois vierge[1]. Les derniers chiffres montrent également qu’il contribue à 23 % de la pollution de l’air, 40 % de la pollution de l’eau potable et 50 % des déchets en décharge[2].

Mais il ne s’agit pas seulement du matériau consommé par le secteur du bâtiment : le problème réside aussi dans l’environnement bâti qu’il crée.

Sur le plan interne, une construction mal conçue entraîne des problèmes de santé pour les résidents et les travailleurs. Le « syndrome du bâtiment malsain » dans les bureaux, par exemple, provoque l’absentéisme et une faible productivité en raison d’un chauffage et d’une ventilation inadéquats[3] et d’un manque de lumière naturelle. À l’extérieur, des facteurs tels que la lumière naturelle et la qualité de l’air comptent parmi les préoccupations majeures lors de la planification de villes et de quartiers écologiques, car ils affectent non seulement la « qualité de vie », mais également la vie elle-même. La mauvaise qualité de l’air, par exemple, est citée comme augmentant le risque d’angine[4]. En outre, jusqu’à 36 000 décès par an au Royaume-Uni sont liés à la pollution atmosphérique.[5]

Pourtant, le préjudice causé par les pratiques de construction actuelles va bien au-delà de cela. Il menace la planète elle-même en raison de niveaux élevés d’émissions de carbone, la principale cause du changement climatique provoqué par l’Homme. Selon le dernier rapport du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC), la Terre atteindra et dépassera le seuil critique de 1,5 °C d’ici 2052, si le rythme actuel de réchauffement ne ralentit pas.[6]

Le rapport indique également que le réchauffement est un résultat direct des émissions générées par l’Homme et que 38 % de ces émissions liées à l’énergie proviennent des bâtiments, 28 % des émissions opérationnelles et 10 % des matériaux et de la construction[7]. L’objectif fixé lors de la COP26, la Conférence des Nations Unies sur les changements climatiques de 2021, est de réduire de moitié les émissions mondiales d’ici 2030 et de parvenir à des émissions nettes de carbone nulles d’ici 2050[8]. Ces objectifs ne peuvent être atteints sans que le secteur de la construction change radicalement ses pratiques.

La notion de bâtiment écologique ne précise pas, en soi, une forme particulière de construction. Tout bâtiment peut être écologique, qu’il s’agisse d’une maison, d’un bureau, d’une école, d’un hôpital, d’un centre communautaire ou de tout autre type de structure. Et il y aura des différences entre les pays et les régions en raison de facteurs tels que le climat et la culture ainsi que des priorités environnementales, économiques et sociales différentes.

La définition d’un bâtiment vert décrit plutôt le principe qui sous-tend sa construction. Un bâtiment « vert » est un bâtiment qui, dans sa conception, sa construction ou son exploitation, minimise ou élimine les effets négatifs sur le climat et l’environnement naturel et peut même les améliorer.

Ce principe de conception signifie que de nombreux bâtiments écologiques auront des caractéristiques communes, telles qu’une utilisation efficace de l’énergie, de l’eau et d’autres ressources, et l’utilisation de sources d’énergie renouvelables, notamment l’énergie solaire et les pompes à chaleur à air ou au sol.

Un bâtiment écologique sera construit à partir de matériaux non toxiques, éthiques et durables. Ces matériaux sont susceptibles d’être approvisionnés localement pour éviter les émissions de carbone liées à l’importation de marchandises sur de longues distances. Des mesures seront souvent prises pour réduire la pollution et les déchets et promouvoir la réutilisation et le recyclage.

La qualité de l’air à l’intérieur d’un bâtiment écologique sera élevée, car la qualité de vie des occupants est une considération majeure dans sa conception, sa construction et son exploitation. La conception vise également à « préparer l’avenir » du bâtiment, en le rendant adaptable aux futurs changements environnementaux ou technologiques.

Avantages financiers

L’adoption d’une approche écologique de la construction ne se justifie pas seulement d’un point de vue environnemental, mais aussi d’un point de vue commercial. Les propriétaires bénéficient de taux d’occupation accrus et de coûts d’exploitation plus faibles ; les promoteurs immobiliers profitent de l’augmentation de la valeur des propriétés ; et les occupants économisent de l’argent sur leurs factures grâce à l’efficacité énergétique et à l’économie d’eau.

Une étude récente menée au Royaume-Uni[9], par exemple, a comparé 336 bâtiments certifiés écologiques à quelque 2 000 projets de construction non certifiés construits entre 2003 et 2014, en faisant correspondre les projets aux dates de construction et à l’emplacement au sein du comté. Elle a révélé que les bâtiments certifiés verts se louaient entre 13,3 % à 36,5 % plus cher. De même, World Green Building Trends[10], une étude américaine du marché immobilier mondial, a indiqué que les bâtiments écologiques, qu’ils soient nouveaux ou rénovés, entraînent une augmentation de 10 % de la valeur des actifs par rapport aux bâtiments traditionnels.

Cette même étude montre également que les propriétaires déclarent des coûts d’exploitation nettement inférieurs. Les économies moyennes sur cinq ans étaient de 16,9 % pour les bâtiments neufs et de 14,6 % pour les bâtiments rénovés. L’Arabie saoudite compte parmi les pays les plus performantes de l’étude, avec 47 % de personnes interrogées faisant état d’une plus grande valeur au point de vente, 34 % bénéficiant de taux de location plus élevés et 41 % atteignant des taux d’occupation plus élevés.

Les avantages des bâtiments écologiques ont été résumés comme suit : « les personnes, la planète et le profit », soulignant que la plupart des avantages des lieux de travail et des maisons écologiques se résument à la santé et au bien-être de ceux qui vivent et travaillent dans ces lieux.

Une étude américaine a révélé que l’amélioration de la qualité de l’air interne des bureaux verts contribuait à la réduction de l’absentéisme perçu et des heures de travail, affectés par l’asthme, les allergies respiratoires, la dépression et le stress, et à améliorer la productivité.[11]. Une enquête menée pour le compte de l’USGBC (US Green Building Council) a également révélé que les bâtiments écologiques « donnent aux employeurs un avantage de recrutement pour attirer les meilleurs talents »[12].

Technologie de construction écologique

Les matériaux traditionnels de l’industrie de la construction sont intrinsèquement mauvais en termes d’émissions de carbone. Qu’il s’agisse de ciment, de briques, de verre ou de plâtre, ces matériaux nécessitent des températures élevées dans leur fabrication, consommant ainsi d’énormes quantités d’énergie et émettant des niveaux substantiels de dioxyde de carbone (CO₂) en conséquence. Près de 600 kg de CO₂ sont libérés pour chaque tonne de ciment produite, ce qui explique pourquoi la fabrication du ciment représente 8 % des émissions mondiales de CO₂[13], tandis qu’une tonne de briques nouvellement fabriquées libère 258 kg d’émissions de CO₂[14].

Des mesures sont prises pour changer cela. On cherche des alternatives aux techniques de construction conventionnelles et des technologies intelligentes pour minimiser la consommation d’énergie et donc, par extension, les émissions de carbone.

Une stratégie consiste à développer des équivalents écologiques des matériaux de construction traditionnels. Dans le cas du béton, le CO₂ peut être capturé et pompé dans le béton lui-même, ce qui l’enferme à jamais[15]. Cela pourrait également améliorer les propriétés du matériau obtenu. Le CO₂ injecté réagit avec les ions calcium dans le ciment, produisant plus de carbonate de calcium et rendant le béton potentiellement capable de supporter des charges plus importantes. Une autre réponse à la quête du « béton vert » est le ciment géopolymère (GPC)[16] qui réduit les émissions de CO₂ de 80 % à 90 %. Le GPC remplace le calcium et le silicium dans le mélange de ciment par des déchets industriels, tels que les cendres volantes, qui sont ensuite activées par les alcalis.

L’« acier vert » a également été développé pour remplacer le charbon de cokéfaction, traditionnellement nécessaire à la fabrication de l’acier à base de minerai, par de l’électricité et de l’hydrogène renouvelables. Mais cette technologie n’en est qu’à ses débuts. Le consortium suédois réunissant SSAB, LKAB et Wattenfall –HYBRIT (« Hydrogen Breakthrough Ironmaking Technology », technologie sidérurgique innovante à l’hydrogène) a livré son premier lot d’acier vert au fabricant de camions Volvo AB dans le cadre d’un essai mené en août 2021, mais ne commencera pas la production commerciale complète avant 2026.[17]

Une autre approche consiste à réduire le carbone émis lors de la fabrication des composants structurels. Par exemple, la brique de terre battue peut être utilisée pour créer des murs durs et denses en mélangeant de la terre humide et des substances dures, comme le gravier ou l’argile, avec des éléments stabilisants tels que le béton, qui sont ensuite compactés. Le processus d’approvisionnement et de formation des briques de terre battue réduit les impacts environnementaux, tandis que le matériau peut également aider à stabiliser la température d’un bâtiment afin qu’il reste frais en été et chaud en hiver[18].

Le bois de construction qui intègre du carbone est de plus en plus courant comme alternative durable à l’acier et au béton. Le bois est conçu avec des résines pour produire de nouveaux composants tels que du bois stratifié croisé et du bois de placage laminé qui peuvent former la structure pour des blocs jusqu’à neuf étages[19].

Des technologies émergent également pour réduire les émissions de carbone d’un bâtiment déjà exploité. Les toits froids, par exemple, utilisent des peintures réfléchissantes et des tuiles spéciales qui absorbent moins de chaleur et réfléchissent la majeure partie du rayonnement solaire. Cela réduit l’absorption de chaleur et l’émission thermique, ce qui permet aux toits froids de faire baisser les températures de plus de 28 °C. Il en résulte un moindre besoin de climatisation, ce qui entraîne une réduction de la consommation d’énergie qui se traduit par une diminution des émissions cumulées de gaz à effet de serre provenant des centrales électriques.

Les émissions de carbone peuvent également diminuer grâce à l’utilisation de la technologie pour réduire le gaspillage. À tout moment, 30 à 40 % en moyenne d’un bâtiment commercial sont vides. En utilisant des appareils électroniques tels que des détecteurs de mouvement, des scanners RFID et des lecteurs de cartes d’accès, les capteurs peuvent éteindre automatiquement les lumières et ajuster les options de CVC, de refroidissement, de chauffage et de ventilation lorsqu’un bâtiment, une section ou une pièce sont vides. Cela permet d’économiser jusqu’à 30 % sur les factures d’énergie.

Le verre électronique intelligent (« Electronic Smart Glass » ou ESG), qui utilise de minuscules signaux électriques pour modifier la quantité de rayonnement solaire réfléchie par une fenêtre, est un développement en passe d’aboutir en matière d’économie d’énergie. L’ESG peut être intégré au système de contrôle d’un bâtiment, de sorte que les occupants puissent choisir la quantité de rayonnement solaire à bloquer et ainsi réduire les coûts de chauffage, de ventilation et de climatisation.

Mise à l’échelle

Cependant, malgré toute cette ingéniosité et cette innovation, un seul bâtiment écologique n’aura qu’un impact limité sur les émissions de carbone. Pour véritablement faire la différence dans nos ambitions de « zéro émission nette », des quartiers entiers, voire des villes entières, doivent être développés selon les principes de la construction écologique.

À cette échelle, l’impact positif des bâtiments écologiques peut être amplifié par d’autres mesures respectueuses de l’environnement, telles que la mobilité durable, les systèmes de gestion des déchets et les infrastructures. Une transition vers des solutions de mobilité zéro émission, telles que les projets de mobilité de l’hydrogène en cours de développement en Espagne par FRV, qui fait partie d’Abdul Latif Jameel Energy, par exemple, pourrait contribuer à réduire la pollution au sol et à améliorer l’espace public.

D’autres éléments de conception pourraient inclure des chaussées perméables, des espaces verts et des pistes cyclables pour les transports, des sources de chaleur et d’énergie combinées pour l’éclairage public, ainsi que le chauffage et le compostage urbains pour traiter les déchets.

Des systèmes de stockage d’énergie par batterie (BESS) à l’échelle de la ville et de la communauté pourraient assurer un approvisionnement constant en énergie renouvelable, 24 h/24, 7 j/7. Cela permettrait d’étendre les principes de construction écologiques au développement de la ville. FRV et son bras d’innovation FRV-X, par exemple, sont déjà impliqués dans des projets pionniers BESS au Royaume-Uni à Holes Bay, Dorset ; Contego, West Sussex ; et Clay Tye, Essex ; ainsi qu’une usine hybride solaire et BESS à Dalby, Queensland, en Australie. FRV a acquis deux autres projets BESS au Royaume-Uni à l’automne 2022, ainsi qu’une participation majoritaire dans un projet BESS en Grèce.

Une autre entreprise d’Abdul Latif Jameel, Almar Water Solutions, montre comment une technologie avancée peut aider à renforcer la qualité et l’efficacité des systèmes d’eau. Almar s’est récemment associée à Datakorum, spécialiste de l’IdO, pour remporter un contrat avec e& Enterprise (anciennement Etisalat Digital) autour d’un projet de communication intelligente pour les infrastructures d’eau et d’énergie à Abu Dhabi. Le projet vise à assurer une meilleure efficacité pour les clients et à contribuer à la numérisation de l’infrastructure d’eau locale, en accélérant les améliorations opérationnelles et la préparation du réseau intelligent.

Les villes ou quartiers « verts » diffèrent, tout comme les bâtiments verts eux-mêmes, en fonction du climat, des coutumes et de l’analyse de rentabilité. Par exemple, les technologies permettant de réduire la consommation d’eau ont un délai de récupération beaucoup plus rapide dans les régions où l’eau est rare comme le Moyen-Orient et l’Afrique que dans les régions où l’eau ne manque pas. De même, une ville tempérée aura probablement un délai de récupération beaucoup plus long pour les technologies de chauffage urbain qu’une ville au climat froid.

Il ne s’agit pas d’une ambition lointaine. Des communautés vertes de ce type sont déjà en plein essor dans le monde entier. L’ancien quartier industriel délabré de Hammarby-Sjöstad[20] à Stockholm, par exemple, est désormais un « écovillage » prospère.

Ses 25 000 habitants bénéficient d’un système de transport qui génère 30 à 40 % de dioxyde de carbone en moins par foyer qu’un quartier voisin comparable, principalement en raison de la réduction de 40 % des déplacements en voiture privée.

Il dispose également d’un système de traitement des eaux usées, à partir duquel l’eau chaude est utilisée dans le système de chauffage du quartier, et des coûts énergétiques considérablement réduits de 32 % et 39 %.

Obstacles à la construction écologique

La difficulté à développer des quartiers écologiques est qu’actuellement, les promoteurs paient environ 10 % de plus en coûts de construction[21]. Cette augmentation du coût initial dissuade les investisseurs potentiels, malgré la baisse des coûts d’exploitation à long terme.

Des développements tels que Masdar City à Abu Dhabi évitent cela en combinant les rôles de développeur et d’opérateur. Masdar City est en cours de construction par Masdar, qui est effectivement la branche de développement de Mubadala, le fonds souverain d’Abu Dhabi. La ville abrite l’une des plus grandes installations photovoltaïques du Moyen-Orient et est construite autour d’une énorme soufflerie centrale qui canalise une brise rafraîchissante, permettant aux travailleurs et aux résidents de se déplacer confortablement, même en été. Parmi les locataires de Masdar City figurent des sociétés de premier ordre telles que General Electric, Lockheed Martin, Mitsubishi Heavy Industries, Schneider Electric et Siemens. Les bâtiments sont construits à partir de ciment à faible teneur en carbone, d’aluminium recyclé à 90 % et de matériaux d’origine locale, et leurs besoins en énergie et en eau sont inférieurs de 40 % à la moyenne. [22]

Masdar City est construite pour répondre à une classification minimale 3 Perles dans le cadre du système de notation du bâtiment Estidama Pearl. Il s’agit de l’un des codes énergétiques du bâtiment disponibles pour mesurer les performances écologiques d’un bâtiment, les plus courants étant le LEED (« Leadership in Energy and Environmental Design ») développé aux États-Unis, le BREEAM (« Building Research Establishment Environmental Assessment Method ») et le NABERS (« National Australian Built Environment Rating System ») du Royaume-Uni.

Sans un fonds souverain tel que Mubadala pour investir dans des bâtiments, des quartiers et des villes écologiques, les gouvernements et les organismes internationaux pourraient devoir intervenir pour encourager, voire contraindre les développeurs à assumer les coûts initiaux supplémentaires. Et ils sont nombreux à le faire.

Le dernier « Rapport sur l’état mondial des bâtiments et de la construction » publié en septembre 2021 a montré que 80 pays disposaient de codes de l’énergie pour les bâtiments obligatoires ou volontaires à l’échelle nationale ou infranationale. 43 pays disposaient de codes obligatoires à l’échelle nationale pour les bâtiments résidentiels et non résidentiels[23].

Le code régional de construction à haut rendement énergétique de la CARICOM (CREEBC) de 2018 est actuellement mis en œuvre dans les Caraïbes, par exemple, tandis que le Maroc et la Tunisie disposent de codes du bâtiment obligatoires qui couvrent l’ensemble du secteur du bâtiment. D’autres pays africains lancent également des codes. Le Ghana et le Nigeria disposent de codes qui couvrent une partie du secteur, tandis que l’Égypte et l’Afrique du Sud ont des codes volontaires. Le Botswana, le Burundi, le Cameroun, la Côte d’Ivoire, le Ghana, la Gambie, le Kenya, le Sénégal, la Tanzanie et l’Ouganda développent également leurs propres codes[24].

Pendant ce temps, malgré la pandémie de COVID-19, les investissements mondiaux dans l’efficacité énergétique dans le secteur du bâtiment ont connu une hausse sans précédent de 11,4 % en 2020 pour atteindre environ 184 milliards de dollars, contre 165 milliards de dollars en 2019, principalement grâce au soutien gouvernemental ciblé en Europe. Pour la première fois depuis 2015, le taux de croissance annuel des investissements en efficacité énergétique dans le secteur a dépassé 3 %.

Dans l’ensemble, on observe un mouvement progressif vers l’objectif « zéro émission nette », mais il faut que cela devienne, comme l’indique l’ONU, une « course à l’objectif zéro émission nette », motivée par un sentiment d’urgence beaucoup plus important. Les bâtiments écologiques et les avantages qu’ils offrent doivent devenir la norme, plutôt qu’une innovation. Il faut reconnaître que le bâtiment vert est le seul type de bâtiment capable de fournir un « niveau d’émission zéro », de préserver notre environnement et notre mode de vie.

[1] Hawken, P., Lovins, E et Lovins, H, Natural, Capitalism – Création de la prochaine révolution industrielle, Little Brown and Co., 2009 369 pp.

[2] Brown MT, Bardi E. Handbook of energy evaluation. A compendium of data for energy computation issued in a series of folios. Folio #3: Energy of ecosystems. Center for Environmental Policy, Environmental Engineering Sciences, University of Florida, Gainesville; 2011.

[3]https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2796751/#:~:text=The%20sick%20building%20syndrome%20(SBS,or%20cause%20can%20be%20identified.

[4] https://tinyurl.com/2vwvyjnd

[5] https://www.newscientist.com/article/2263165-landmark-ruling-says-air-pollution-contributed-to-death-of-9-year-old/

[6] The Intergovernmental Panel on Climate Change, Climate Change 2021: The Physical Science Basis, August 2021, https://www.ipcc.ch/sr15/

[7] UN Environment Programme 2020, Global Status Report for Buildings and Construction: Towards a zero-emissions, efficient and resilient buildings and construction sector, 2020, https://globalabc.org/sites/default/files/inline- files/2020%20Buildings%20GSR_FULL%20REPORT.pdf

[8] https://www.unglobalcompact.org.uk/race-to-zero/

[9] https://nbs.net/green-building-has-a-strong-business-case/

[10] https://proddrupalcontent.construction.com/s3fs-public/WorldGreen-2021-SMR-29Oct.pdf page 26 and 29.

[11] https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2920980/

[12] https://www.usgbc.org/articles/employees-are-happier-healthier-and-more-productive-leed-green-buildings

[13] https://www.nature.com/articles/d41586-021-02612-5

[14] https://henninglarsen.com/en/news/archive/2017/09/28-recycled-bricks-reduces-co2-emissions-by-1-millionplus-kg/

[15] https://arstechnica.com/science/2021/07/quest-for-green-cement-draws-big-name-investors-to-300b-industry/?comments=1

[16] https://www.cbre.co.uk/insights/articles/is-green-cement-making-concrete-progress

[17] https://www.theguardian.com/science/2021/aug/19/green-steel-swedish-company-ships-first-batch-made-without-using-coal

[18] https://designbuild.nridigital.com/design_build_review_april19/the_rise_of_green_technology_in_construction

[19] https://polandweekly.com/2022/05/25/clt-wood-has-conquered-the-world-now-its-time-for-poland/

[20] https://www.mckinsey.com/capabilities/sustainability/our-insights/building-the-cities-of-the-future-with-green-districts

[21] https://www.mckinsey.com/capabilities/sustainability/our-insights/building-the-cities-of-the-future-with-green-districts

[22] https://www.cityscape-intelligence.com/architecture/why-masdar-worlds-most-sustainable-city

[23] https://globalabc.org/sites/default/files/2021-10/Buildings-GSR-2021_EXECUTIVE-SUMMARY_ENG_14-10-21%20FIN2.pdf2

[24] https://globalabc.org/sites/default/files/2021-10/Buildings-GSR-2021_EXECUTIVE-SUMMARY_ENG_14-10-21%20FIN2.pdf2