Les performances du bois

L’utilisation raisonnée des ressources, la rationalisation de la consommation d’énergie et l’économie circulaire sont des sujets au cœur des discussions politiques et environnementales actuelles.

En effet, au vu des dérèglements climatiques en cours, il est nécessaire d’agir rapidement afin de limiter les répercussions des excès et négligences de la société humaine sur l’environnement et la santé.

En Europe, le secteur de la construction représente 25 milliards de m² construits dont 75 % de logements. De plus, 40 % des bâtiments ont été construits avant 1960 [1]. Ce secteur consomme énormément d’énergie et de ressources. Le potentiel d’amélioration de la construction est donc important que ce soit en termes d’émissions de gaz à effet de serre ou d’utilisation des ressources.

Indépendamment des aspects financiers, le plus souvent prépondérants dans la conception des bâtiments, les maîtres d’ouvrage et d’œuvre vont être de plus en plus confrontés aux conséquences environnementales de leurs choix de matériaux.  La comparaison de ceux-ci de manière objective est ardue et délicate mais il existe des outils d’aide à la décision qui objectivent les caractéristiques des produits sur un plan environnemental et qui permettent leur comparaison.

[1] European Conference On Sustainable Renovation Of Buildings (2012) – Formation Construction Bois

 

L’analyse de cycle de vie (ACV)

 

Figure 1 : Étapes du cycle de vie d’un matériau de construction (source: Formation Construction Bois UCL – Architecture et Climat)

 

Afin de connaitre l’impact d’un matériau sur l’environnement, il est intéressant d’étudier et d’analyser son cycle de vie (Figure 1) pour pouvoir le comparer à d’autres matériaux. L’ACV est la carte d’identité environnementale d’un produit.  Selon la norme ISO 14040 : « l’analyse de cycle de vie traite des aspects environnementaux et les impacts environnementaux potentiels tout au long du cycle de vie d’un produit, de l’acquisition des matières premières à sa production, son utilisation, son traitement en fin de vie, son recyclage et sa mise en rebut. »  Ces étapes successives sont redéfinies dans la norme EN 15978 en 4 modules avec un module supplémentaire de réutilisation des matériaux (Figure 2).

Figure 2 : Étapes du cycle de vie d’un matériau de construction et limites du système selon la norme EN 15978:2011

Selon les étapes prises en compte dans l’étude et donc les limites définies, différents types d’ACV existent (Figure 2) :

• Cradle to gate (du berceau à la porte d’un bâtiment construit) ;
• Cradle to grave (du berceau à la tombe) ;
• Cradle to cradle (du berceau au berceau).

 

Cadre normatif 

Afin d’harmoniser et de promouvoir les réalisations d’ACV et EPD, des normes internationales ont été établies. Les normes établissant le cadre général des ACV et EPD sont :

• ISO 14040:2006 & 14040 :2006/A1 :2020 : Environmental Management – Life Cycle Assessment – Principles and framework ;
• ISO 14044:2006 & 14044:2006/A1:2018 & 14044:2006/A2:2020 : Environmental Management – Life Cycle Assessment – Requirements and guidelines ;
• ISO 14025:2006 : Environmental labels and Déclarations – Type III Environmental Declarations – Principles and procedures.

Ensuite, il existe des normes spécifiques aux produits de construction :

• NBN EN 15804:2012 + A2:2019/AC :2021  : Contribution des ouvrages de construction au développement durable – Déclarations environnementales de produits – Règles régissant les catégories de produits de construction ;
• NBN/DTD B 08-001 :2017 et ses règles complémentaires (BE-EPD). Sustainability of constructions works – Environmental product declarations – Core rules for the product category of construction products – National supplement to NBN EN 15804+A1:2014

Enfin, une dernière norme européenne est spécifique aux produits en bois :

• NBN EN 16485 :2014 : Bois ronds et sciages – Déclarations environnementales de produits – Règle de définition des catégories de produits en bois et à base de bois pour l’utilisation en construction

La Déclaration Environnementale de Produit (DEP)

Une Déclaration Environnementale de Produit (DEP) ou Environmental Product Declaration (EPD) est une « déclaration écrite reprenant des informations quantifiées relatives à un ensemble déterminé d’indicateurs d’impacts environnementaux, et des informations complémentaires basées sur une analyse de cycle de vie suivant la norme NBN ISO 14044 » [1]. Une unité fonctionnelle (par exemple 1 m³ du produit étudié) est définie afin de pouvoir comparer deux produits. L’EPD peut se rapporter au produit d’une entreprise en particulier (EPD individuelle) ou peut porter sur un même produit commercialisé par différents acteurs du marché, on parle alors d’EPD collective.

En Belgique, l’Arrêté royal du 22 mai 2014 prévoit la création d’une base de données EPD fédérale et définit plusieurs règles propres à un programme EPD, intitulé « Programme EPD belge » ou B-EPD. L’EPD doit obligatoirement être vérifiée par une tierce personne (une liste a été établie par le SPF Santé publique). Une fois vérifiée et validée, l’EPD est publiée sur le site www.environmentalproductdeclarations.eu. L’EPD est valable 5 ans (à partir de la rédaction).

En France, l’équivalent de l’EPD est la Fiche de déclaration environnementale et sanitaire (FDES). Le site internet DE-bois, mis en place par le FCBA (sous mandat du CODIFAB) permet d’obtenir une FDES collective ou individuelle de manière simple. L’ensemble des FDES existantes sont compilées dans la base de données INIES.

[1] TOTEM – Le Guide – Une méthodologie belge pour évaluer les impacts environnementaux des bâtiments, 2020

 

L’outil TOTEM

La Wallonie, la Flandre et la Région bruxelloise ont développé un outil d’évaluation de l’impact environnemental des matériaux de construction : l’outil TOTEM (Tool to Optimise the Total Environmental impact of Materials) dont l’usage, à terme, deviendra obligatoire (au même titre que la PEB). Cet outil se base sur des analyses de cycle de vie (ACV) des matériaux, synthétisées sous forme de Déclaration Environnementale de Produit (DEP ou EPD en anglais). Actuellement, les données de référence utilisées proviennent de la base de données suisse Eco-Invent.

C’est une bonne référence et un excellent point de départ mais qui présente des limites.  Ainsi, pour les secteurs du bois et plus généralement des matériaux biosourcés, les réalités suisses ne peuvent être aisément transposées à la Belgique ! De plus, la diversité des matériaux évolue de façon telle que l’outil TOTEM ne peut contenir toutes les informations relatives à ces nouveaux produits et réalise certains raccourcis hâtifs. Par exemple, à l’origine de l’outil, les bardages en bois étaient systématiquement considérés comme ayant subi un traitement de préservation, ce qui les pénalisait fortement car les bardages sont très rarement traités. Un regard critique sur les résultats est donc indispensable !

En dehors de la référence Eco-Invent choisie pour l’outil TOTEM, le système est cependant prévu pour être relativement ouvert et évolutif.  Cela signifie que les équipes de gestion de l’outil peuvent intégrer des données réactualisées ou plus réalistes si on leur apporte la preuve scientifique des valeurs environnementales des matériaux. De manière concrète, un groupe d’entreprises fabriquant un produit similaire peut collaborer pour présenter une DEP commune pour ce produit dont ils jugent les résultats plus intéressants d’un point de vue environnemental que les valeurs par défaut contenue dans la base de données Eco-Invent, si elles existent.  Cela fut par exemple le cas, en 2020, à l’initiative de Hout Info Bois et de l’Office Économique Wallon du Bois, pour des producteurs belges de poutres en lamellé-collé (document à télécharger ici). Une entreprise seule, peut faire la même démarche si elle estime que son produit est encore plus performant sur le plan de son poids environnemental que la valeur moyenne d’une association d’entreprises ou celles d’Eco-Invent.

Concrètement, l’outil TOTEM est une interface digitale gratuite et accessible à tous par simple inscription. Les partenaires impliqués sont l’OVAM (Région flamande), Bruxelles-Environnement (Région de Bruxelles-Capitale) et le Service Public de Wallonie (Région wallonne). Durant la phase de recherche et développement qui a duré 5 ans, les administrations ont collaboré avec des partenaires scientifiques tels que le VITO, le CSTC et la KULeuven.

Dans un premier temps, des données génériques provenant de la base de données Eco-Invent (Suisse) sont utilisées. L’objectif par la suite est d’utiliser des données spécifiques à la Belgique via des EPD réalisées par les producteurs de matériaux et regroupées dans la base de données B-EPD.

Les résultats des différentes EPD sont ensuite traduits en indicateurs environnementaux spécifiques. Dans TOTEM, deux groupes d’indicateurs sont utilisés pour évaluer l’impact environnemental des bâtiments :

• Les indicateurs de base préconisés par la norme EN 15804 ou indicateurs CEN (Centre Européen de Normalisation)
• Des indicateurs complémentaires ou CEN+

Ces indicateurs sont détaillés dans le tableau ci-dessous.

 

Groupe	Indicateur	Unité
CEN	1.     Réchauffement climatique	kg CO2 équivalent
	2.     Appauvrissement de la couche d’ozone	kg CFC 11 équivalent
	3.     Acidification des sols et de l’eau	kg SO2 équivalent
	4.     Eutrophisation	kg (PO4)3- équivalent
	5.     Formation d’ozone photochimique	kg éthylène équivalent
	6.     Épuisement des ressources abiotiques (éléments)	kg Sb équivalent
	7.     Épuisement des ressources abiotiques (combustibles fossiles)	Méga Joule (MJ)
CEN+	1.     Toxicité humaine	DALY (Disability Adjusted Life Years)
	2.     Particules fines	DALY
	3.     Rayonnement ionisant	DALY
	4.     Écotoxicité pour écosystèmes aquatiques d’eau douce	kg DB (dichlorobenzène) équivalent
	5.     Occupation du sol	Matière organique : déficit en kg C Biodiversité : m². an
	6.     Transformation du sol	Matière organique : déficit en kg C Biodiversité : m²
	7.     Eau (épuisement des ressources)	m³ d’eau

L’ensemble de ces indicateurs mène au profil environnemental du produit/élément de construction/bâtiment étudié. Afin de pouvoir comparer différents éléments, les indicateurs sont ensuite pondérés via la méthode de la monétarisation (Monetisation of the MMG method). La valeur obtenue exprime, en euros, le coût financier qu’engendrerait la « réparation » des dommages causés à l’environnement suite à l’emploi du produit/élément de construction/bâtiment.

La problématique actuelle est le manque de représentation de certains secteurs de la construction dans la base de données B-EPD.  Sans réalisation d’EPD adaptées, des valeurs génériques (Eco-Invent) sont attribuées aux indicateurs des produits concernés et ces dernières peuvent être pénalisantes par rapport aux valeurs réelles correspondantes à la production belge. La filière bois ainsi que le secteur des autres matériaux bio-sourcés sont concernés.  Si rien n’est fait, ce constat ne fera que se renforcer au fil du temps et des matériaux naturels et renouvelables risquent d’être pénalisés, voire ignorés au bénéfice d’autres matériaux non renouvelables. Il est important dès lors que tous les matériaux de construction soient représentés de manière équivalente et cohérente par rapport à la réalité belge.

Un produit qui ne figure pas dans la base de données B-EPD est un produit dont l’utilisation est, à terme, sera pénalisée voire condamnée !

En Flandres, l’utilisation de l’outil TOTEM est déjà obligatoire dans les marchés publics via le référentiel GRO (critère MAT02) [1]. À terme, ce référentiel devrait être étendu aux 3 régions, ce qui impliquera une utilisation systématique de l’outil TOTEM dans de marchés publics en Belgique.

Depuis le 1^er janvier 2021, la Région de Bruxelles-Capitale octroie une prime « étude de conception TOTEM » à hauteur de 200 € par unité de logement. Pour l’obtenir, le projet doit être modélisé dans TOTEM et des variantes des matériaux ayant le plus gros impact environnemental doivent être étudiées afin de limiter les impacts néfastes sur l’environnement.

Au niveau international, TOTEM a été reconnu pour la certification BREEAM [2] (Building Research Establishment Environmental Assessment Method). BREEAM est un système international qui consiste en une méthode d’évaluation de la performance environnementale des bâtiments. Plus de 2 millions de bâtiments sont aujourd’hui certifiés BREEAM dont 424 en Belgique. L’outil TOTEM peut être utilisé dans certains référentiels de cette certification dans la rubrique relative aux matériaux.

 

[1] GRO: Op weg naar toekomstgerichte bouwprojecten | Vlaanderen.be

[2] https://environnement.brussels/news/loutil-totem-reconnu-pour-la-certification-breeam

 

L’outil TOTEM : la construction en bois offre-t-elle un avantage écologique par rapport aux autres méthodes de construction en ce qui concerne spécifiquement les murs extérieurs ?

Introduction

Ce rapport compare différentes compositions d’un mur extérieur du point de vue de leur impact sur l’environnement. La comparaison est faite entre un mur à ossature bois (OB), un mur en bois lamellé-croisé (CLT) et un mur en blocs en béton. L’impact de l’existence ou non d’une déclaration environnementale de produit (DEP) est également examiné. L’objectif de cette étude est de démontrer quels sont les matériaux de construction qui ont le moins d’impact négatif sur l’environnement dans des constructions aux performances thermiques similaires. La comparaison a été effectuée avec l’outil TOTEM (www.totem-building.be, comparaison faite en 01/2023), qui permet de modéliser différents murs avec les matériaux de son choix. Cet outil a été créé par les trois régions pour déterminer l’impact environnemental des matériaux à mettre en œuvre dans les bâtiments sur la base de leurs analyses du cycle de vie.

 

 

Figure 1 : Composition du mur selon le système OB.

 

Figure 2 : Composition du mur selon le système CLT.

 

Figure 3 : Composition du mur selon le système de blocs en béton.

 

Ces millipoints sont le résultat de la prise en compte de différents indicateurs environnementaux et de leur poids relatif les uns par rapport aux autres. Dans cette étude, une unité fonctionnelle représente 1 m² de mur. Plus cette valeur est élevée, plus l’impact sur l’environnement est important. Ce score est déterminé sur la base de toute une série d’indicateurs tels que, par exemple, l’utilisation d’eau, le changement climatique, la toxicité humaine, etc. Après la modélisation des trois murs, un autre mur en CLT a été modélisé, mais cette fois-ci avec du CLT ayant une DEP individuelle (STABILAME). Cela a permis de déterminer la différence de score environnemental entre un matériau avec une DEP collective et un matériau sans DEP individuelle.

 

Résultats

Les scores environnementaux des trois murs sont très différents. L’OB a le score environnemental le plus bas avec 10,2 mPt/m² tandis que le CLT a un score de 15,38 mPt/m² (51% de plus que l’OB) (Figure 4). Le score environnemental du mur en béton est de 16,55 mPt/m² (62% de plus que l’OB). Le facteur le plus important qui explique le score élevé du mur en béton est l’isolation supplémentaire qui a dû être ajoutée afin d’obtenir une isolation équivalente à celle de l’OB. Cette isolation compte pour 6,45 mPt/m2 du score environnemental alors que dans le cas de l’OB, l’isolation ne compte que pour 1,84 mPt/m2, ce qui confirme la capacité d’isolation de l’OB. Avec le CLT, le score pour l’isolation seule est de 5,71 mPt/m². Cela est logique puisque les pertes par transmission, c’est-à-dire l’énergie nécessaire pour maintenir la maison au chaud, sont à peu près les mêmes pour les trois murs, puisque leurs valeurs U sont identiques. Par contre, le score environnemental pour l’utilisation des matériaux seuls est deux fois plus élevé pour les blocs en béton (12,22) que pour l’OB (5,94).

 

Figure 4 : Score environnemental des différents systèmes constructifs.

 

Les indicateurs environnementaux qui contribuent le plus au score global sont assez similaires entre les différents murs. La différence la plus importante concerne l’indicateur « Impact lié à l’affectation/à la qualité des sols », qui est trois fois plus élevé pour l’OB que pour les blocs de béton. Toutefois, cela peut s’expliquer par la manière dont TOTEM détermine ce score. L’indicateur est déterminé en examinant l’impact de l’affectation des sols après l’épuisement des matières premières. En outre, l’indicateur est déterminé par unité de surface. Pour extraire les matières premières (comme l’argile), des puits sont creusés. Pour obtenir plus de matières premières, on creuse chaque fois plus profondément ce qui permet d’extraire de plus en plus de matières premières pour une même unité de surface. En revanche, dans les forêts, à unité de temps équivalente, l’obtention de plus de volume de bois ne peut être liée qu’à l’augmentation de la surface boisée et le nombre d’arbres abattus ne peut donc pas augmenter par unité de surface. Cette interprétation pour l’outil TOTEM est critiquable étant donné que l’acte de creuser plus profondément a généralement un impact négatif sur l’environnement.

Pour les forêts, il s’agit d’examiner la situation avant la coupe et la quantité d’espèces présentes dans la forêt. L’outil TOTEM part du principe que toutes ces espèces seront perdues si la forêt est coupée, ce qui ne correspond pas à la réalité puisque ce n’est pas toute la forêt qui est coupée et que les espèces animales et végétales peuvent survivre dans d’autres parties de la forêt. D’autre part, l’outil TOTEM prend en compte le temps de restauration. Les résineux adultes ont souvent plus de 60 ans ce qui fait que le délai de restauration est donc très long. Même si c’est le cas, les jeunes arbres ont certainement une valeur ajoutée dans les systèmes forestiers, car ils apportent entre autres une diversité structurelle, un rôle de filtration de l’eau, de retenue des sols, d’enrichissement en carbone du sol, de production d’oxygène… Avec le mur en béton, plus de poussières fines sont émises, plus d’eau est utilisée et plus d’eutrophisation et d’acidification sont observées.

L’effet d’une DEP individuelle est évident sur les murs en CLT. Le mur en CLT où le CLT a été utilisé avec une DEP individuelle (STABILAME) avait un score environnemental inférieur de 1,58 mPt/m² à celui du CLT dont la DEP est collective. Cette différence concerne principalement l’indicateur environnemental  » Impact lié à l’affectation/à la qualité des sols « . Cet indicateur est inférieur d’environ 1 millipoint avec le CLT de STABILAME. Les autres indicateurs de STABILAME sont en général légèrement inférieurs à ceux du CLT standard. On peut en conclure que la rédaction de DEP individuelles peut être peut être plus intéressante pour les entreprises que la DEP collective. Les personnes qui font des choix environnementaux lors de la construction de leur maison peuvent être séduites par le score plus faible d’une DEP.

L’épaisseur totale des trois murs était également différente. Le mur en OB était le plus étroit (32 cm), suivi par le mur en CLT qui est 2 mm plus épais. Le mur en béton était le plus épais (38 cm). Pour une surface constructible identique, un mur plus mince mais permet d’augmenter l’espace habitable tout en ayant la même performance thermique. C’est pourquoi l’OB est légèrement préférable au CLT. Les systèmes de construction en bois ont ainsi un avantage supplémentaire ar rapport aux blocs en béton.

Remarques

L’outil TOTEM détermine le score environnemental en travaillant dans le cadre de différents processus allant de l’obtention des matériaux bruts au traitement final des déchets. Après le traitement des déchets, toute une série de processus possibles tels que la réutilisation et la recyclabilité entrent en jeu. La recyclabilité est partiellement incluse dans la méthodologie, mais elle n’est certainement pas encore totalement développée pour le bois. Pour le bois usagé, il existe tout un processus en cascade tel que la transformation dans l’industrie du panneau, qui est plus favorable à l’environnement que l’incinération. En outre, les émissions de CO₂ sont considérées comme un impact négatif, mais la production d’O₂ tout au long de la vie de l’arbre grâce au processus de la photosynthèse n’est pas prise en compte. La récupération d’énergie lorsque le bois en fin de vie ne peut plus qu’être employé pour la production d’énergie n’est pas non plus prise en compte dans cette version de l’outil TOTEM. Il s’agit pourtant là de quelques aspects qui peuvent accroître d’autant plus les avantages du bois par rapport aux murs en blocs.

La laine de roche a été choisie comme isolant car elle est souvent utilisée pour les murs qui ne sont pas construits en bois. La laine de roche a donc été utilisée sur tous les murs pour faciliter la comparaison de leur composition globale.  Pour les panneaux en OB et CLT, on utilise pourtant majoritairement de l’ouate de cellulose ou des panneaux de fibres de bois. Ces matériaux ont un score environnemental beaucoup plus intéressant que celui de la laine de roche.

En outre, les forêts, où le bois de construction est récolté, sont responsables de nombreux autres services écosystémiques en plus de la production de bois. La biodiversité, la filtration de l’eau, la production d’oxygène et le refroidissement de l’atmosphère sont autant de services qui revêtent une grande importance. Les différents services écosystémiques sont souvent plus importants dans les forêts mélangées, mais les monocultures de bois résineux ont certainement aussi leur valeur ajoutée. Toutefois, ils ne sont pas pris en compte dans le score environnemental des murs.

Lors de la conception du mur en OB, nous avons remarqué que l’outil TOTEM présupposait un rapport volumique bois/isolation standard de 20/80. Or, cela ne correspond pas tout à fait à la réalité où c’est plutôt le rapport 10/90 qui est appliqué. Ce rapport est important car le mur 10/90 a une valeur U inférieure (meilleure) et un meilleur score environnemental.

Pour le mur en CLT, la même composition a été utilisée à l’intérieur (C5 à C8 sur la figure 1) que pour l’OB afin de faciliter la comparaison. Dans la pratique, cette composition n’est pas toujours utilisée avec le CLT. L’omission de ces couches permet de mieux voir le bois et se traduit par un score environnemental plus faible et un mur légèrement plus mince.

Un dernier avantage majeur de la construction en bois qui n’est pas pris en compte dans l’outil TOTEM est le stockage du carbone. Les arbres stockent le carbone par le processus de la photosynthèse dans leur biomasse, y compris le bois. Si ces arbres sont sciés pour en faire des matériaux de construction, ce carbone reste présent dans le bois. Tant que le bois n’est pas brûlé, le carbone reste stocké dans le bois. Il s’agit d’un facteur important qui mériterait être intégré dans l’outil TOTEM.

Clause de non-responsabilité : cet article a été rédigé dans le but de démontrer les avantages de la construction en bois. La composition des murs en bois a été réalisée par un architecte, le mur en blocs de béton, n’est-ce pas.