L’acier, pilier d’une économie circulaire durable
Matériau indispensable à de nombreux secteurs – de la construction aux infrastructures, en passant par l’industrie et l’énergie –, l’acier occupe une place stratégique dans la transition vers une économie circulaire.
Sa recyclabilité infinie, sans perte de performance, en fait un allié majeur pour réduire l’empreinte carbone. Associé à l’écoconception, au réemploi des composants, à la modularité des structures et au développement de solutions de construction hors-site, l’acier contribue à repenser la manière de concevoir, produire, assembler, puis déconstruire nos ouvrages. Il s’impose comme un levier d’innovation et de durabilité au service d’un avenir bas carbone.
Face aux défis environnementaux actuels, il est devenu indispensable de repenser la façon de concevoir et réaliser les édifices. L’écoconception, à ce titre, offre une voie concrète pour agir efficacement, en mettant en place une approche méthodique qui prend en considération les aspects environnementaux, lors du processus de conception et de développement durable d’un bâtiment. Essentielle dans la construction métallique et dans le processus de transition écologique, elle tient compte de l’ensemble du cycle de vie des produits acier – extraction, fabrication, transport, utilisation et fin de vie –, dans le but de réduire les impacts environnementaux négatifs. Cette démarche repose sur le principe fondamental suivant : il est plus efficace et moins coûteux de réduire ces impacts sur l’environnement dès la conception, plutôt que de les compenser ou les corriger après coup. De quoi inclure des choix réfléchis, en matière de matériaux, de procédés de fabrication, de transport et aussi de conception, le secteur de la construction métallique se plaçant à la pointe de cette approche vertueuse.
LES ACIERS D’AVENIR À FAIBLE IMPACT ENVIRONNEMENTAL
Pour tout projet de construction, il est recommandé de choisir des matériaux à faible impact environnemental pour leurs propriétés vertueuses. L’acier se positionne en première ligne, car il est disponible en grande quantité et possède la capacité hors pair d’être recyclable à 100 % et à l’infini, sans aucune altération de ses qualités. Ces aciers recyclés sont demande constante pour leur capacité à améliorer le bilan carbone des ouvrages. L’acier bas carbone provient quant à lui d’un mix énergétique décarboné (électricité renouvelable, hydrogène) ou bien de procédés innovants (DRI, Smart Carbon, capture de CO2). La filière dédiée mène des projets de recherche depuis des années pour produire des aciers plus vertueux à partir de procédés industriels décarbonés. L’acier innovant XCarb®, développé par ArcelorMittal, est fabriqué à partir d’un pourcentage élevé de ferraille d’acier recyclée et d’énergie électrique 100 % renouvelable. Combiné à des technologies de captage du carbone et à l’usage progressif d’hydrogène vert pour remplacer le charbon dans les hauts fourneaux, ce procédé permet de réduire d’au moins 70 % l’empreinte carbone par rapport à un acier conventionnel. Cet acier décarboné garantit une performance technique semblable, avec une empreinte carbone divisée au moins par deux, le but étant d’obtenir un acier à net zéro carbone, d’ici 2050.
MODULARITÉ ET DÉMONTRABILITÉ : UN GAGE DE SIMPLICITÉ
Déconstruire un ouvrage bâti en acier est une opération assez simple, si les systèmes constructifs à composants légers pourvus d’assemblages boulonnés sont privilégiés pour les rendre facilement démontables et réversibles, plutôt que des soudures définitives. Ce démontage, exécuté de manière propre et rationnelle, doublé d’un tri des pièces en acier, permet de prendre en compte l’évolution des matériaux mis en place. Il est alors possible de pouvoir anticiper tout démantèlement à venir, en récupérant des éléments acier, dévolus à un réemploi au sein de futurs projets architecturaux. Tous les composants étant réemployables, sauf ceux noyés dans les fondations. Il ne s’agit plus de construire pour que ce soit permanent, mais de penser, dès le départ, à la fin de vie d’un ouvrage. Certains édifices, reconvertis en d’autres usages, répondent à ce sujet, comme le Pavillon Baltard, seul témoin sauvé des dix pavillons des Halles de Paris bâtis en 1874 par l’architecte Victor Baltard et démolis en 1972. Déplacé et remonté en 1976 à Nogent-sur-Marne, il est devenu un espace culturel et a été classé au titre des monuments historiques en 1982. Un cas assez proche de la halle créée par Gustave Eiffel en 1884 à Issy-les-Moulineaux, qui logea des ateliers d’usine, puis des bureaux. Démontée et stockée en 2017, puis désamiantée et déplombée, et ses pièces restaurées, elle a été remontée et réhabilitée, puis transformée en marché gourmand en 2020, par l’architecte Jean-Pierre Viguier, au pied du siège social d’Orange, conçu par ce dernier.
CONSTRUCTION HORS-SITE ET INDUSTRIALISATION ACCRUE
Le mode de construction hors-site a le vent en poupe et gagne en performance, qu’il s’agisse d’économie ou de rapidité de chantier. Par essence même, l’acier y joue un rôle clé, grâce à ses composants légers, maniables et facilement transportables, depuis les ateliers de fabrication jusqu’au site d’assemblage. De quoi afficher une baisse de la circulation des camions de l’ordre de 39 %, dans le cas du hors-site, ainsi que des émissions de carbone. L’industrialisation de la construction acier, à base d’éléments standard, comme des structures préfabriquées en usine mises en œuvre in situ, permet de baisser le nombre de pièces et leur temps de pose sur site, et d’optimiser l’organisation et la logistique des chantiers, tout en réduisant les nuisances. Les risques de malfaçons et de retards imprévus s’en trouvent minimisés, et la sécurité et les conditions de travail améliorées, avec une baisse des coûts de travaux. Le cas extrême est celui de containers acier réutilisés pour édifier des bâtiments.
Ce concept, qui offre à tout bâtiment une grande capacité à évoluer – par ajout, soustraction ou remplacement d’éléments de structure ou de façade –, permet de simplifier le démantèlement à venir de l’ouvrage, avec un réemploi de certaines pièces en acier. Le projet précurseur hors-site demeure la résidence étudiante A’Docks (Le Havre) de 100 studios, réalisée en 2010 par l’atelier Cattani Architectes, à l’aide de containers portuaires recyclés, superposés, juxtaposés et reliés entre eux, et pourvus de façades vitrées. Récemment, le bâtiment Modul’Air, conçu en 2021 par les agences LFA et Calq, à Brétigny-sur-Orge, et qui abrite diverses sociétés, empile 18 containers maritimes préfabriqués et pré-équipés en usine, qui s’insèrent sous un vaste parapluie doté d’une structure à profils d’acier du commerce. Un programme et une morphologie autre pour le centre d’hébergement d’urgence l’Hestia de 46 logements, bâti en 2020 à Périgueux (24) par l’agence Moonarchitectures. Le système constructif hors-site mis en œuvre, qui réutilise 51 anciens containers maritimes en acier pérennes – pré-équipés en atelier et isolés extérieurement – confère au projet une empreinte carbone basse et un bilan environnemental qualitatif.
DÉPLOYER LE RÉEMPLOI ET L’ÉCONOMIE CIRCULAIRE
La tendance, qui consiste à conserver les bâtiments existants, en limitant les démolitions, est un levier essentiel pour atteindre la neutralité carbone, puisque démolir pour reconstruire émet plus de CO2 que bâtir un édifice en conservant un maximum de structures en place. Les architectes et ingénieurs l’ont bien compris, par leur engagement dans une démarche de développement durable s’appuyant sur le réemploi et l’économie circulaire. Il s’agit de réutiliser des matériaux de construction issus de bâtiments ou de sites industriels, tels que des poutres, poteaux, charpentes et/ou façades, en veillant à garantir leurs propriétés mécaniques et à diminuer les déchets. Mais il faut bien faire la distinction entre le recyclage, qui consiste à refondre l’acier pour créer un nouveau produit, et le réemploi, qui permet d’utiliser directement un élément métallique (poutre, poteau…) pour créer un nouveau projet. Cette seconde solution – plus vertueuse – implique de renforcer la collaboration entre les acteurs de la filière acier, d’identifier un gisement de réemploi, et de planifier finement les diverses étapes de déconstruction et de reconstruction. Les projets architecturaux créés sont bien adaptés aux produits acier, car les bâtiments pourront être déconstruits en fin de vie, réemployés ou bien remis en état. Et de multiples plateformes de réemploi proposent des composants métalliques provenant de chantiers de démolition, destinés à être réutilisés pour ériger des projets diversifiés. De portée symbolique, le One World Trade Center a été construit à New York en 2014 par les architectes Skidmore, Owings & Merril (SOM), sur l’emplacement des tours jumelles disparues en 2001. Comptant 104 étages, cette tour atypique de 542 m de haut comporte une ossature en poutrelles et plaques d’acier, dont 90 % environ émanent d’aciers recyclés. Une tout autre échelle, avec la nouvelle passerelle Lucie-Bréard à Saint-Denis, conçue en 2024 par Explorations Architecture et accessible aux piétons, PMR et cyclistes. La structure de son tablier (13 x 40 m) provient du réemploi de poutres et profils acier issus du démontage d’un pont mobile proche, ce qui contribue à réduire son empreinte carbone.
STRATÉGIES POUR L’ACIER : RÉDUIRE L’EMPREINTE CARBONE À TOUT PRIX
Outre la nécessité impérieuse de pouvoir utiliser le plus possible des aciers décarbonés, les structures métalliques mises en place dans les édifices de toutes tailles et usages doivent être allégées et performantes. Le nombre de profils posés et leurs assemblages – le plus souvent boulonnés pour offrir plus de flexibilité – doivent être optimisés au maximum afin de réduire la quantité d’acier nécessaire et par là même son empreinte carbone. La rationalisation des procédés de fabrication des pièces en acier, de formes multiples et aux dimensions variées, permet de réduire les déchets et l’énergie grise induite. Qui plus est, la RE2020 définit plusieurs indicateurs principaux, calculés à partir de l’ACV, pour mesurer la performance environnementale des bâtiments, soit un bilan carbone lié à la quantité de gaz à effet de serre (GES) émise ou évitée par un ouvrage sur une période de 50 ans ainsi qu’un indicateur bioclimatique (Bbio) qui correspond à la quantité d’énergie nécessaire pour assurer le chauffage, le refroidissement et l’éclairage d’un bâtiment. Le Bbio dépend de la conception architecturale du bâtiment, son orientation, son isolation, son étanchéité à l’air… Enfin, la consommation d’énergie primaire (CEP), inhérente à la quantité d’énergie consommée par le bâtiment, dépend du choix des équipements techniques du bâtiment, tels que les systèmes de chauffage, de ventilation, de production d’eau chaude…
ANALYSE DU CYCLE DE VIE, RÉGLEMENTATION ET NORMES
Pour atteindre les objectifs climatiques et énergétiques fixés par la RE2020 à l’horizon 2050, chaque nouveau bâtiment fait l’objet d’une analyse du cycle de vie (ACV). Cette méthode d’évaluation environnementale permet de mesurer les impacts d’un produit ou d’un projet de construction, tout au long de son existence, depuis sa conception jusqu’à sa fin de vie et son éventuelle démolition. Écoconstruction oblige, l’ACV peut être utilisée pour réaliser des bilans environnementaux détaillés d’un produit (de construction en acier) ou d’une solution constructive (en structure métallique), les choix constructifs devant s’orienter vers les options les moins émettrices. C’est également une exigence réglementaire pour les constructions neuves, la France s’étant engagée à réduire ses émissions de GES de 40 % d’ici 2030 et de 80 % d’ici 2050. Les documents normalisés, présentant les résultats de l’ACV, sont les fiches de déclaration environnementale et sanitaire (FDES) ou déclaration de produit (EPD) qui concernent les produits de construction, en acier notamment, et sont créées par les fabricants. Elles sont cruciales pour répondre aux certifications de construction durable, telles que LEED, BREEAM, DGNB, BNB ou HQE qui valorisent les projets les intégrant. Sachant que la réglementation européenne (RE2020, loi Agec) et les normes ISO 10001 et EN 15804 encouragent l’écoconstruction et la circularité.
PONT SAMUEL-DE-CHAMPLAIN, MONTRÉAL, QUÉBEC, CANADA
DÉCONSTRUCTION VERTUEUSE ET EXEMPLAIRE
Franchissant le fleuve Saint-Laurent, le pont Champlain – du nom de Samuel Champlain, navigateur et explorateur français qui fonda la ville de Québec –, a été inauguré en 1962 pour relier les villes de Brossard et de Montréal. Devenu vétuste, il est fermé en 2019, tandis qu’un nouvel ouvrage, le pont Samuel-de-Champlain voit le jour peu après, à côté de l’existant. Le pont historique, de 3 440 m de long et 215,50 m de large, a été déconstruit de 2020 à 2023, par étapes, selon une approche de développement durable et une planification rigoureuse afin de minimiser l’impact sur l’environnement et favoriser le réemploi des matériaux. Un vrai défi technique, car il a fallu démanteler 200 000 tonnes de béton et 25 000 tonnes d’acier, sans contaminer le fleuve, l’énorme volume d’acier ayant été recyclé, récupéré ou réemployé.
Les 56 travées en structure acier et les 53 piles en pierre ont été déconstruites, et les 92 poutres treillis placées sur une barge, puis remorquées en amont et démantelées.
Quelques pièces ont été conservées à des fins de recherche et d’autres réutilisées, la majorité ayant été recyclée dans une fonderie et revendue. Sur les 264 000 tonnes de matériaux déconstruits, 96 % sont valorisés et 100 % tracés. Le nouvel ouvrage d’art autoroutier de 60 m de large compte des pièces d’acier et de béton préfabriquées. Les poutres-caissons, supportant les trois tabliers du pont, ont été posées sur des chevêtres acier, par des grues flottantes, les tabliers des travées principale et arrière étant chacun soutenus par 15 paires de câbles. Un chantier complexe lié à la sécurisation des ouvriers et à la contrainte d’assurer une continuité des opérations, au niveau de la voie maritime du fleuve.
BÂTIMENT D(EMOUNTABLE), DELFT, PAYS-BAS, AGENCE CEPEZED
UN PROTOTYPE D’ÉCONOMIE CIRCULAIRE
Implanté sur le site d’un ensemble de bâtiments historiques monumentaux, au centre de la ville de Delft, aux Pays-Bas, le bâtiment D(emountable) a été conçu en 2020 par l’agence Cepezed et édifié en seulement six mois. Le seul édifice en mauvais état et non monumental du lieu a été remplacé par cette nouvelle construction qui héberge plusieurs entreprises du secteur créatif, dont le bureau de l’agence Cepezed. Ce bâtiment – de 11 m de large et 21,50 m de long – est léger, flexible et neutre en énergie, et comprend 4 étages répartis sur 800 m² de surface totale. Outre le rez-de-chaussée réalisé en béton coulé, tous les composants de l’ouvrage sont modulaires et montés en filière sèche, de façon rapide et efficace. Mixité structurelle oblige, l’ossature principale se compose de fins profils en acier préfabriqués, durables et recyclables, et facilement assemblables in situ, tandis que les planchers et le toit sont dotés de panneaux légers en bois de placage stratifié, eux aussi préfabriqués. « J’ai été impressionné par la rapidité de l’assemblage, explique Jan Pesman, architecte et fondateur de l’agence Cepezed. La structure porteuse a été mise en place en à peine trois semaines. » En façade, l’édifice, d’expression épurée, ne possède pas de châssis de fenêtres, car le vitrage isolant à double couche est posé directement sur la structure métallique. Si des stores enrouleurs offrent une protection solaire adéquate aux façades, des lamelles verticales peuvent s’ouvrir pour garantir une ventilation naturelle aux espaces internes. Un projet particulièrement innovant, puisqu’il peut être démantelé et reconstruit ailleurs, à tout moment, selon une démarche d’économie circulaire performante.
ÉCOLE PRIMAIRE ET GARDERIE « MÉLOPÉE », GAND, BELGIQUE, XAVEER DE GEYTER ARCHITECTEN
PERGOLA GÉANTE EN GRILLE D’ACIER
Dans le quartier des anciens docks (Oude Dokken) de Gand, en Belgique, en requalification urbaine depuis plus de 15 ans, et le long du quai des Bateliers (le Handelsdok), prend place le bâtiment Mélopée, imaginé par l’architecte Xaveer De Geyter (XDGA) en 2020. Cet équipement multifonctionnel de 4 630 m² regroupe une crèche, une école primaire, une garderie périscolaire et un centre sportif de quartier. Au rez-de-chaussée, se déploient la crèche et les locaux de la direction, et au premier étage, le réfectoire de l’école et la salle de sports. « Comme nous n’avions pas assez de surface pour organiser ces installations, nous les avons empilées les unes au-dessus des autres pour créer un espace extérieur très théâtral qui donne sur la ville », décrit Xaveer De Geyter. Ce parti architectural audacieux, assorti d’un concept d’école atypique, a conduit à mettre en œuvre une fine structure métallique porteuse ouverte, qui intègre et superpose les différents terrains de jeux. Lesquels sont associés à un édifice compact et rationnel (30 x 40 m) implanté sur le côté est du site. Si les colonnes d’acier sont réparties, selon une grille géante de 4 x 5 m, afin de limiter la portée et réduire l’épaisseur des dalles béton à 15 cm, l’ensemble des façades a reçu un mur rideau toute hauteur tramé.
Et écologie oblige, ce bâtiment passif et durable est raccordé au système de chauffage utilisé dans le projet voisin de nouveaux quais (Nieuwe Dokken), où une partie des besoins en chauffage est alimentée par des déchets organiques et les eaux usées, le reste des besoins étant couvert par une entreprise voisine. Ce projet offre une expression subtile et épurée, où se côtoient une boîte pleine et une boîte creuse.
