Bois

Pourquoi la structure bois l'emporte (réellement) face à l'acier et au béton

Le match comparatif des trois grands types de structures: récit d'une analyse de cycle de vie

Analyse de cycle de vie: structures en bois, en acier et en béton
Crédit photos: CC, Arbre Évolution, CC0 Public Domain, Pixabay. Montage Écohabitation.

Le bois, l’acier et le béton présentent tous trois des avantages au niveau structurel, chacun ayant ses caractéristiques propres. Le béton permet de concevoir et de réaliser des édifices robustes, durables et esthétiques. Il offre une bonne masse thermique et permet d’intégrer d’autres matériaux dans la conception d’un bâtiment. Le progrès a également mené à l’utilisation plus répandue du béton préfabriqué, qui offre de grands avantages au niveau des coûts et de la vitesse de construction.

L’acier se démarque pour sa part par la rapidité d’exécution et son efficacité en chantier. Grâce à sa légèreté, sa mise en chantier permet de réduire la main d’œuvre sur le site de 10 à 20% par rapport à une construction de béton. Une modélisation permet quant à elle de produire des composantes qui nécessitent par la suite un minimum de traitement. L’acier se démarque également par la réduction des risques en chantier et par sa durabilité.

Le bois est léger, facile à travailler et très adaptable aux différents besoins. Il est durable, n'occasionne pas de ponts thermiques et permet l’utilisation d’éléments préfabriqués. Son rendement structurel est très élevé et sa résistance à la compression est semblable au béton. Sous forme de charpentes de bois en 2x4, 2x6, poutres et poteaux, ou encore lamellé-collé ou lamellé-croisé, le bois offre de nombreuses possibilités et une belle souplesse de conception architecturale. On le retrouve principalement dans le secteur résidentiel (unifamilal et petits bâtiments) mais il y a un intérêt de plus en plus marqué pour les immeubles de plus grande envergure. Par exemple, la Oakwood Tower, qui sera construite à Londres, fera 80 étages et 300 mètres de hauteur.

© PLP Architecture

Qu’en est-il de l’impact écologique de ces matériaux?

L’acier et le béton sont responsables ensemble de 8% des émissions totales de GES de la planète alors que le bois séquestre le dioxyde de carbone (Green Building Advisor, 2015).

Les produits structuraux font l'objet d’examens minutieux en raison de leur impact environnemental potentiellement important, notamment la forte production de CO2 du ciment, l'énergie intrinsèque élevée de l'acier et l'impact écologique du bois.

Les fabricants ont différentes méthodes pour atténuer ces impacts, et tous ces matériaux ont des cycles de vie complexes. Pour que les comparaisons aient un sens, les matériaux doivent donc être évalués dans le cadre d'une analyse du cycle de vie (ACV), à un niveau global. En effet, l’ACV considère l’impact environnemental des matériaux sur toute leur durée de vie: une méthode scientifique et objective d’évaluer l’impact environnemental des composantes des bâtiments.

Les outils utilisés en ACV permettent de quantifier l’impact des décisions prises sur les potentiel de réchauffement planétaire, de formation de smog, d'acidification, d'épuisement de l'ozone et d'eutrophisation ainsi que sur les déchets solides produits, par exemple. Les outils ACV varient en fonction de leur portée, de leur pertinence géographique, de la transparence des données et de la qualité des données. L'ATHENA ™ Environmental Impact Estimator est le seul logiciel nord-américain d'évaluation du cycle de vie qui tient compte du bâtiment entier.

Un exemple concret

L’Athena Sustainable Materials Institute a été mandaté par le Canadian Wood Council pour comparer l’impact environnemental de structures de bois, de béton d’acier. Le bâtiment analysé dans cette étude est une maison unifamiliale de 2300 pieds carrés typique en Amérique du nord. Outre la structure qui diffère, les autres éléments sont communs pour les trois scénarios (fenêtre, finition, revêtement, charpente de toit en bois, exigences du code, niveaux d’isolation et isolation au sous-sol, etc.) et se basent sur les normes canadiennes de construction.

Les résultats de l’étude

Impact environnemental

Énergie Intrinsèque

Contribution aux changements climatiques

Indice de toxicité de l’air

Index de toxicité de l’eau

Ressources utilisés (poids)

Déchets produits

Maison unifamiliale

En comparaison avec une maison unifamiliale – structure bois

– structure métal

+ 53 %

+ 23 %

+ 74 %

+ 247 %

+ 14%

- 21%

– structure béton

+ 120%

+ 50 %

+115 %

+ 114 %

+ 93%

+ 37 %

 

Bref, le bois fait un excellent travail pour pratiquement toutes les composantes d’un bâtiment en plus de présenter le moins d’impact possible sur l’environnement. Surtout en provenance des forêts bien gérées (voir CAN/CSA, FSC)*, le bois représente le meilleur choix. Sa transformation produit moins de contaminants dans l’eau et dans l’air que la fabrication du métal ou du béton; il utilise moins de ressources.

Il l’emporte donc haut la main sur l’acier ou le béton dans l’analyse cycle de vie du point de vue environnemental, en termes d’énergie grise, de pollution de l’air et de l’eau et d’émissions de gaz à effet de serre.

@Écohabitation

Consultez tous les détails de l’étude 

Oui, mais le béton et l'acier contiennent des matières recyclées!

Cette notion est très importante, surtout dans le cas de produits issus de ressources non renouvelables. Dans certain cas, ces notions peuvent même aider à réduire l’énergie intrinsèque d’un matériau. L’acier, par exemple, sera ainsi avantagé dans la certification LEED compte tenu du fait qu’elle favorise les matériaux contenants des hauts pourcentages de contenu recyclés. Cela dit, la fabrication de l’acier, même avec des taux élevés de contenu recyclé, reste l’un des secteurs industriels le plus énergivore.

Ici encore, le bois prévaut, donc...

Oui, mais on coupe des forêts!

La question est légitime. Effectivement, si le bois utilisé dans les constructions représente un puits de gaz à effet de serre, il n'en reste pas moins qu'un arbre coupé ne produira plus d'oxygène. C'est là que la gestion durable des forêts est très importante. Le bois est une ressource abondante et renouvelable, surtout ici au Canada, mais reste qu'il faut savoir l'utiliser intelligemment.

La norme FSC (du Forest Stewardship Council) est là pour identifier les produits de bois provenant de sources gérées de façons durables et les grands fournisseurs de produit du bois proposent maintenant une large gamme de produits certifiés FSC. Le bois est un excellent produit du côté environnemental donc… s’il est issu de forêts bien gérées et locales!

Oui, mais on doit traiter le bois!

Si on compare, selon une approche ACV, une structure de bois traité au borate, par exemple, à une d’acier galvanisé, on obtient un potentiel d’émissions de GES 1,8 fois supérieur pour l’acier galvanisé! La galvanisation de l’acier nécessite aussi 83 fois plus d’eau qu’un traitement du bois au borate (Source: étude Life cycle assessment of borate-treated lumber with comparison to galvanized steel framing, par Christopher A. Bolin, Stephen T. Smith)

Sources :

Des outils d'ACV

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