Impacts environnementaux re2020
La RE2020 introduit la performance environnementale de la construction à travers l’analyse des émissions de gaz à effet de serre liés à la construction du bâtiment et à son exploitation. Les fiches de données environnementales disponibles sur la base de données INIES renseignent divers impacts environnementaux. On y retrouve bien entendu l’impact sur le réchauffement climatique mais aussi 6 autres indicateurs. Bien que la RE2020 ne s’intéresse qu’au contributeur des gaz à effet de serre, il est tout de même intéressant de comparer les produits de construction sur tous leurs impacts environnementaux.
C’est ce que se propose de faire ce rapport qui étudie tout les impacts environnementaux des principaux isolants et des principales maçonneries.
Vous verrez qu’il n’est pas simple de choisir le produit le plus vertueux pour l’environnement.
Les fiches de données environnementales des produits de constructions sont accessible sur la base de données INIES: https://www.inies.fr/
Nous avons téléchargé sur ce site les FDES des produits qui nous intéresse et nous avons reporté dans les tableaux ci-dessous les valeurs de leurs impacts environnementaux dans le but de les comparer.
Isolant
Le graphique ci -dessous représente les différentes valeur relevé.
On peut voir que la fibre de bois à un bilan « négatif » sur le réchauffement climatique car sur sa durée de vie la fibre de bois aura absorbée plus de CO2 qu’elle n’en aura émis. Par contre son impact sur l’appauvrissement de la couche d’ozone est le plus élevé.
Maçonnerie
De la même façon que pour les isolants nous avons récupéré sur la base INIES les FDES des produits de maçonnerie qui nous intéressent.
Ci-dessous les résultats relevés présentés sous forme de graphique.
Le parpaing présente peut-être la meilleure performance environnementale. Cependant pour être thermiquement équivalent à de la brique il faudra prévoir 2 cm d’épaisseur d’isolation de plus.
Le potentiel de réchauffement global (GWP)
L’effet de serre désigne la façon dont la terre s’approprie le rayonnement solaire reçu à sa surface : la partie absorbée du rayonnement génère la rémission d’un autre rayonnement de longueur d’onde différente (essentiellement infrarouge), qui est à son tour absorbé par les gaz que contient l’atmosphère terrestre. Sans effet de serre, la température moyenne à la surface de la Terre serait très basse : -18 °C. Grâce à l’effet de serre, elle est de l’ordre de 15 °C, résultat de l’équilibre entre les apports solaires, l’absorption des rayonnements infrarouges, l’évaporation des eaux marines et les émissions dues au fonctionnement des organismes vivants.
Les activités humaines contribuent à l’effet de serre du fait des rejets qu’elles produisent dans l’atmosphère. On trouve dans certaines publications le terme d’« effet de serre additionnel ». Cet effet de serre additionnel atteint à notre époque des proportions telles qu’il peut conduire à des changements climatiques, qui prennent notamment la forme d’un réchauffement climatique. Les conséquences de ce réchauffement, c’est-à-dire de l’augmentation de la température de l’air peuvent être significatives, voire dramatiques, pour la vie humaine sur le plan environnemental, social et économique (désertification, fonte des glaciers, hausse du niveau de la mer, réfugiés climatiques, etc.). L’importance d’évaluer cet impact n’est donc pas à démontrer.
L’effet de serre
Le facteur d’impact est l’effet de serre. Pour mesurer la contribution d’un produit de construction, par exemple une brique, à ce facteur d’impact, il faut évaluer le potentiel de réchauffement qu’il sera possible de lui affecter.
Plusieurs gaz contribuent à l’effet de serre, à des niveaux différents.
Le principal est le dioxyde de carbone (CO.), ensuite viennent le méthane (CH₄) et le protoxyde d’azote (N₂O), puis les familles de gaz à base de carbone, de chlore, de fluor, et d’hydrogène (CFC, HCFC, etc.), ces derniers en très faible quantité normalement puisque la plupart sont interdits depuis le protocole de Montréal.
Le calcul fait intervenir, pour chacun des gaz contribuant à l’effet de serre, la somme des flux de ce gaz rejetés lors des différentes étapes du cycle de vie de la brique, que multiplie le facteur de caractérisation propre à ce gaz.
Ce facteur de caractérisation combine deux paramètres :
⦁ Le temps de présence du gaz dans l’atmosphère : en effet la vapeur d’eau n’y persiste que quelques jours, alors que le méthane reste 10 ans, et plusieurs milliers d’années pour certains halocarbures
⦁ Son effet absorbant.
Principaux facteurs : 1 pour le CO₂, 23 pour le CH₄., environ 300 pour le N₂0, plus de 20 000 pour certains CFC.
Le calcul conduit, en additionnant les produits obtenus pour chaque gaz, à déterminer le potentiel de réchauffement global qui constitue notre indicateur de réchauffement climatique. Il s’exprime en kg de CO₂ équivalent. Il peut aussi être alors appelé empreinte carbone.
Le potentiel de destruction de la couche d’ozone stratosphérique (ODP)
La stratosphère, qui se situe entre 20 et 40 km au-dessus de la surface terrestre, contient une quantité d’ozone suffisante pour retenir une partie importante de la composante ultra-violette du rayonnement solaire. Les longueurs d’onde les plus basses du rayonnement ultra-violet (UV-CetUV-B) décomposent le dioxygène en atomes d’oxygène, qui réagissent à leur tour avec les molécules de dioxygène pour produire l’ozone (O).
L’ozone ainsi généré est susceptible d’être dégradé soit en période nocturne par recomposition de dioxygène, soit par le chlore, produit par quelques sources naturelles terrestres. À l’échelle de la vie de la planète, un équilibre s’est établi autour d’une teneur stable en ozone : bien que cette teneur soit faible (quelques ppm, soit quelques molécules d’ozone par million de molécules des autres gaz), et que les molécules d’ozone soient très dispersées, on parle néanmoins de la « couche d’ozone », en référence à l’effet de bouclier qu’elle assure : l’ozone empêche l’arrivée dans l’atmosphère des UV les plus dangereux pour les organismes vivants, pouvant agir directement sur leur ADN.
Les émissions de gaz fluorés provoquent une raréfaction de l’ozone stratosphérique
C’est la production de composés appelés chlorofluorocarbures, développés pour les applications dans le domaine du froid, des aérosols et des mousses synthétiques, qui a perturbé cet équilibre. La teneur en ozone de la stratosphère a diminué de façon significative, au point qu’on a pu parler de trou dans la couche d’ozone, particulièrement dans l’hémisphère sud autour du continent antarctique. À l’aplomb de ce « trou », les UV dangereux peuvent continuer leur route vers la terre et provoquer, notamment chez l’homme, mélanomes, cancers de la peau et cataractes.
Les scientifiques ont alerté le monde industriel, et des accords ont abouti à l’interdiction des composés tels que les CFC et plus tard les HCFC (hydro-chloro-fluoro-carbures) et leur remplacement par des produits alternatifs moins nocifs. Le résultat est le protocole de Montréal qui est un succès. On pourrait donc penser que ce thème environnemental ne représente plus un enjeu significatif. Mais il s’agit en fait d’un impact à long terme, les molécules nocives n’atteignant la stratosphère que plusieurs dizaines d’années après leur libération. L’ozone détruit en 2016 est le fait de molécules libérées dans les années 1990. Et par ailleurs, il existe encore quelques sources d’émission en dehors des applications interdites.
Pour l’impact que l’on peut appeler pérennité de la couche d’ozone, le facteur d’impact est la libération d’un certain nombre de composes pouvant entraîner l’appauvrissement de cette couche. Il convient donc de caractériser les flux associés (tous les CFC et les HCFC, ainsi que d’autres composés comme le bromure de méthyle, un pesticide), pour les regrouper dans le calcul de l’indicateur, le potentiel de destruction de la couche d’ozone stratosphérique, en abrégé ODP (pour Ozone Depletion Potential en anglais). Il existe un facteur de caractérisation pour chaque flux, pour réaliser une sommation qui s’exprime en kg de CFC 11 équivalent.
Le potentiel d’acidification des sols et de l’eau (AP)
L’acidification des sols et de l’eau est un impact qui est responsable de la réduction de la capacité d’un écosystème à neutraliser les ions H qui s’y trouvent. Cette acidification résulte principalement de l’acidification initiale de l’air, du fait de l’accumulation de polluants. L’air devient plus acide : la combinaison des polluants avec l’air conduit à la formation de différents acides entraînés par les précipitations dans le phénomène de « pluies acides », ainsi qualifiées quand leur pH passe en dessous de 5,6.
Lorsqu’elles atteignent la surface terrestre, solide ou liquide, l’équilibre des sols et des milieux aquatiques est perturbé. Les forêts et les cultures se dégradent, les sols sont altérés, la nappe phréatique est atteinte, les réservoirs d’eau douce comme les lacs s’acidifient, au détriment de la faune aquatique, les roches sont érodées, et la corrosion des équipements en structure métallique est accélérée.
Les polluants responsables de l’acidification de l’air sont le SO2 (dioxyde de soufre), les NO, (oxydes d’azote) et le CO, (gaz carbonique). L’émission de dioxyde de soufre est due principalement à l’activité industrielle et aux installations de transformation de l’énergie.
Les principaux flux concernés pour le calcul de l’indicateur potentiel d’acidification des sols et de l’eau (AP – Acidification Potential) sont les oxydes d’azote, le dioxyde de soufre, l’ammoniaque et l’acide chlorhydrique.
Après avoir affecté à chaque polluant le facteur de caractérisation qui lui correspond, et 1 pour le SO2, on réalise la somme de tous les flux ainsi pondérés pour arriver au résultat qui est exprimé en kg de SO, équivalent.
Formation des pluies acides
acidification des océans
Le potentiel d’eutrophisation (EP)
On désigne par eutrophisation la propriété d’un milieu de s’enrichir en nutriments, au-delà d’un point d’équilibre établi entre lui-même et les organismes vivants qui l’habitent. Il s’agit d’un phénomène naturel, qui à l’échelle géologique, conduit à l’évolution des écosystèmes de l’état aquatique vers l’état terrestre. La biomasse en suspension augmente, rendant moins efficace la photosynthèse, l’oxygène disponible ne suffit plus à satisfaire la DBO (demande biologique en oxygène) des organismes vivants et ce phénomène est encore plus net si l’eau ne circule pas, comme dans un étang ou une mare : le plan d’eau devient marécage, les espèces vivantes migrent ou disparaissent, puis il s’assèche et devient prairie, voire forêt.
Le phénomène est accéléré par l’augmentation de la température. Cette évolution est évidemment très lente, voire imperceptible à notre échelle.
En revanche l’eutrophisation liée aux activités humaines est notable, se développe sur un temps court de l’ordre de quelques années, et constitue un impact environnemental significatif. Si elle est importante, on parle parfois de dystrophisation.
Les principaux responsables sont :
⦁ les engrais contenant des composés azotés et phosphatés ;
⦁ les lessives et détergents qui contiennent aussi des composés phosphatés;
⦁ certains rejets industriels contenant des nitrates et de l’ammoniaque.
Les effets de ces polluants, entraînés par les eaux de ruissellement et favorisés dans certaines zones géographiques par la déforestation, sont visibles indifféremment sur tous les types de milieux aquatiques : lacs et rivières d’eau douce, mers et océans, eaux superficielles et eaux profondes.
Le scénario est généralement le suivant : un apport d’éléments nutritifs excessif provoque une prolifération des algues. L’eau devient trouble, la photosynthèse est importante en surface, mais l’oxygène diminue dans le fond et les matières organiques s’accumulent et se décomposent
Cette décomposition se fait de manière aérobie et consomme de l’oxygène, puis de manière anaérobie quand l’oxygène vient à manquer. Les poissons survivent en surface avant de succomber à cause du milieu devenu réducteur.
Le phénomène d’eutrophisation conduisant à la mort d’espèces vivantes
L’indicateur, le potentiel d’eutrophisation – EP (Eutrophication Potentia) est calculé à partir des flux des composants incriminés : PO₄, NH₃, NOx. Pour le calcul, on affecte d’abord à chaque composant un facteur de caractérisation représentatif de sa nocivité, et on rapporte tout à une quantité de phosphate, PO₄.
Le potentiel de formation d’ozone troposphérique (POCP)
La troposphère, c’est-à-dire la couche atmosphérique la plus proche de la surface terrestre, contient une proportion faible d’ozone, mais c’est un polluant important de l’air. Les sources naturelles de production d’ozone sont rares, de même que les activités humaines qui génèrent de l’ozone de façon directe (couronne autour de lignes à haute tension, émissions des moteurs électriques). L’essentiel de la production d’ozone troposphérique est le résultat de l’interaction de précurseurs d’ozone avec le rayonnement solaire, qui en favorise la décomposition. Le résultat de cette production d’ozone est une forme de brume parfois appelée « smog d’été ».
Les deux principaux précurseurs sont :
⦁ les COV (composés organiques volatils) qu’émettent plusieurs types d’activités industrielles. Ce sont par exemple les solvants, et les hydrocarbures volatils ;
⦁ les NO, (oxydes d’azote), en particulier le dioxyde d’azote NO, émis principalement par les véhicules à moteur thermique.
L’impact est celui de la formation d’ozone troposphérique. De nombreux flux sont pris en compte pour le calcul : une centaine de substances sont répertoriées, avec chacune un facteur de caractérisation différent.
La référence est l’éthylène C₂H₄ (composé pour lequel le facteur de caractérisation est de 1, qu’il faut appeler éthène selon la nomenclature de l’UIPAC). L’indicateur est le potentiel de formation d’ozone troposphérique – POCP, qui s’exprime donc en kg d’éthylène équivalent.
Le potentiel de formation d’ozone troposphérique
Ozone : le bon et le mauvais
On peut être surpris de découvrir dans le jeu d’indicateurs que deux d’entre eux sont relatifs à l’ozone, l’un intitulé potentiel de raréfaction, et l’autre potentiel de formation. Il y aurait donc le bon ozone et le mauvais ozone ?
Le « bon ozone » se trouve dans la couche stratosphérique, entre 20 et 40 km au-dessus de la surface terrestre. Il est bon car il protège tous les organismes vivants des effets nocifs de la partie la plus dangereuse des ultra-violets provenant du rayonnement solaire.
Le « mauvais ozone » est lui présent dans l’atmosphère, et même dans ses couches basses. On l’appelle troposphérique. Il est mauvais car il est facilement inhalé, et il est toxique à différents niveaux de dangerosité selon les espèces animales, et notamment pour l’homme, principalement comme irritant respiratoire.
Le « mauvais ozone » pourrait-il devenir bon en remontant les couches atmosphériques jusqu’à atteindre la stratosphère et compenser la raréfaction du « bon ozone » ? Malheureusement, la courte durée de vie de l’ozone troposphérique ne lui donnerait pas le temps d’atteindre la stratosphère.
Le potentiel d’épuisement des ressources abiotiques (ADP)-2 indicateurs
On appelle « ressources » les matières prélevées par l’homme dans l’environnement pour sa vie et ses activités. On distingue les ressources biotiques et abiotiques.
C’est-à-dire qui résultent de réactions biologiques impliquant des organismes vivants, par exemple les végétaux.
En théorie, les réserves de ce type de ressources ne sont pas limitées, puisque leur caractère vivant leur garantit un renouvellement continu.
Mais ceci est théorique : ces ressources peuvent connaître le phénomène de raréfaction (lié ou non à la consommation humaine) si rien n’est fait pour l’éviter, ou au moins pour préserver leur régénération. Elles peuvent être qualifiées de renouvelables si leur vitesse de régénération est à l’échelle d’une vie humaine. C’est pour cette raison que le pétrole qui est issu d’organismes vivants mais qui est dans un état fossilisé, n’est pas considéré comme une ressource biotique. Sa régénération n’est pas impossible, mais à l’échelle géologique, pas à l’échelle humaine.
C’est-à-dire non vivantes, ou qui sont issues de transformations qui n’impliquent pas le vivant, comme les minerais.
Certaines de ces ressources comme le charbon ou le pétrole, classées comme abiotiques, sont tout de même issues du vivant mais à une échelle géologique : on les distingue dans cette famille en les désignant comme ressources « fossiles ». Les réserves de ressources abiotiques sont considérées de fait comme étant en quantité finie sur terre puisque leur régénération est terriblement lente au regard de la consommation que les humains en font depuis deux siècles. Les ressources fossiles peuvent être utilisées soit comme combustible, soit comme matière (du plastique issu du pétrole par exemple).
Du fait du potentiel de régénération des ressources biotiques, la mesure de la consommation de ce type de ressources n’a pas été retenue comme élément essentiel dans l’évaluation de l’impact sur l’environnement. Il n’y a pas d’indicateur sur l’épuisement des ressources biotiques.
Par contre, les ressources abiotiques étant épuisables à l’échelle temporelle humaine, on comprend l’importance de prendre en compte l’impact de toute activité sur ce thème environnemental. L’impact retenu par les scientifiques est l’épuisement, appelé aussi parfois raréfaction des ressources, en anglais Abiotic Resources Depletion. On distingue l’épuisement des ressources fossiles des autres ressources abiotiques.
Pour les ressources « éléments », l’indicateur est le potentiel d’épuisement pour les ressources abiotiques non fossiles (en abrégé ADP éléments). Le calcul consiste à identifier toutes les quantités consommées de matières considérées comme rares, et à les convertir en masse équivalent d’un minerai dont l’épuisement des réserves est prévu dans un avenir proche. La référence choisie est l’antimoine, métalloïde utilisé surtout en alliage, notamment dans les semi-conducteurs. L’unité est donc le kg de Sb équivalent, et la valeur de l’indicateur est le produit de la quantité de substance, que multiplie le facteur de caractérisation spécifique de la substance, d’autant plus élevé que la substance est rare : il est le quotient de la réserve connue d’antimoine et de la réserve connue de la substance. À titre indicatif, le facteur de caractérisation du cuivre est de 1,37 E-03, alors que celui de l’aluminium est de 1,09 E-09, ce qui montre que le cuivre est plus rare que l’aluminium.
Pour les ressources « fossiles », l’indicateur s’intitule le potentiel d’épuisement pour les ressources abiotiques fossiles. Il est calculé en sommant les pouvoirs calorifiques inférieurs de chaque flux contributeur, et s’exprime en MJ (PCI : pouvoir calorifique inférieur). Que les ressources fossiles soient utilisées comme combustible (liquide ou solide) ou matière (c’est-à-dire de l’énergie stockée sous forme de matière), elles sont toutes comptabilisées sous cet indicateur.
La distinction de ces deux sous-indicateurs liés à l’épuisement se justifie par la prépondérance de l’épuisement des ressources fossiles au regard des autres types de ressources. Un indicateur unique ne permettait pas de mettre en exergue l’épuisement de métaux précieux, ou de granulats par exemple tant la consommation de charbon ou de pétrole écrasait le bilan.
Ressources et réserves
La distinction entre la notion de ressource et celle de réserve est essentielle quand il s’agit de caractériser l’épuisement d’un élément utile à la vie et aux activités de l’homme sur terre.
Considérons une matière dont la présence sur la planète est avérée. Elle peut être présente dans l’atmosphère, en surface ou dans le sous-sol, à l’état solide, liquide ou gazeux. On désigne par le terme ressource la quantité de cette matière évaluée avec les méthodes existantes de détection et de mesure.
Une partie de cette quantité est considérée comme théoriquement accessible : elle est disponible, c’est-à-dire qu’on peut la prélever, l’extraire, la capter. Ici interviennent deux paramètres variables, pour préciser le sens du mot « disponible ». Pour être effectivement accessible, la ressource doit l’être à l’aide de techniques mobilisables et dans des conditions économiques soutenables. La quantité de ressource accessible est appelée réserve.
Mais là s’arrête le consensus sur les définitions : quand il s’agit de préciser les choses, chaque secteur industriel définit ses propres termes. Par exemple pour l’industrie pétrolière, on parle de réserve 1P (pour prouver), 2P (prouvée + probable), et 3P (prouvée + probable + possible). Dans l’industrie minière, on trouve aussi les termes réserve « base » et réserve « ultime ».
Enfin pour apprécier complètement le risque d’épuisement d’une ressource, il faut introduire la notion de vitesse d’exploitation de la ressource pour évaluer l’avenir de la réserve (soit le taux d’extraction annuel divisé par la rareté de la ressource). C’est ce qui nous permet d’arriver au potentiel d’épuisement.
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