Les méthodes de la construction durable englobent de nombreux mots en P : produits, pratiques, processus et politiques. Elles commencent dès la phase de conception du projet pour se poursuivre jusqu’à l’exploitation de l’ouvrage. Voici six exemples de méthodes et la manière dont elles s’intègrent à la phase de construction.
1. « Lean construction » ou la construction sans gaspillage
La construction « lean » ou sans gaspillage repose sur une réalisation collaborative du projet : tous les acteurs travaillent ensemble à son optimisation pour limiter le plus possible les pertes.
À bien des égards, cette approche et la construction durable elle-même constituent les deux faces d’une même pièce. Elles visent toutes les deux à une utilisation efficace des ressources et à la réduction déchets. Si la chasse au gaspillage sous toutes ses formes, matériaux et autres, est le but à court terme de la construction « lean » tandis que la construction durable s’inscrit dans une approche environnementale de long terme, ces deux démarches ont à cœur de privilégier une utilisation rationnelle de ressources précieuses. Une approche systémique intégrée peut aider à prendre conscience des réductions de coûts cachés tout en produisant des effets plus durables.
Parce que la construction sans gaspillage a pour résultat final la réduction des défauts, elle tend aussi à limiter le gâchis de matériaux. La quantité de ressources nécessaires à la construction des bâtiments ainsi réalisés et l’impact environnemental de la construction sont moindres. Quand l’entreprise de BTP et de génie civil BAM Ireland s’est vu confié la construction de sept nouveaux palais de justice en Irlande, l’équipe s’est appuyée sur des principes de construction sans gaspillage pour réaliser le projet dans le temps imparti. Au lieu de « pousser » les intervenants à respecter les calendriers de construction, l’entreprise a choisi de « tirer » vers elle l’entrepreneur principal, l’équipe de conception et les sous-traitants lors de la phase de planification. Tous les acteurs du projet ont ainsi participé à une séance de planification au cours de laquelle ils ont procédé à reculons, en allant de la date de livraison du projet à sa date de lancement et en harmonisant les activités afin d’éviter les problèmes ou de les résoudre en les anticipant.
Par ailleurs, l’efficacité de la communication s’est traduite par une efficacité du travail. Michael O’Brien, directeur de la construction numérique, avance que BAM Ireland, en « tirant » ainsi les parties prenantes lors de la phase de planification (parallèlement à la planification de la production et à la gestion de la chaîne logistique) a bénéficié de la logistique en flux tendu des matériaux et des assemblages : « Du point de vue de la réalisation du projet, nous voulions mieux coordonner les informations fournies par nos architectes et par notre chaîne logistique afin d’éviter les problèmes sur le chantier. L’un des corollaires du projet était le développement durable. »
2. Construction préfabriquée, modulaire et industrialisée
Selon Amy Marks, directrice de la division Stratégie et promotion de la construction industrialisée chez Autodesk, pour alléger la pression sur les écosystèmes, il est essentiel d’appréhender la conception et la construction sous l’angle de l’industrialisation. « Sans un engagement ferme dans la construction industrialisée, dont la préfabrication et les principes de conception favorables à la fabrication et à l’assemblage, je ne pense pas que nous pourrons répondre aux besoins d’infrastructures mondiaux », affirme cette chantre du préfabriqué.
Les avantages écologiques de la construction industrialisée sont conséquents. Les processus de préfabrication :
Cela s’accompagne sur le chantier de meilleures conditions de sécurité pour les travailleurs et d’économies d’énergie. En outre, la construction hors site minimise les nuisances pour la collectivité.
Implanté à Windsor en Californie, BamCore s’est donné pour mission d’industrialiser la construction de bâtiments résidentiels et de petits immeubles commerciaux. L’entreprise utilise du bambou issu de forêts gérées durablement comme élément principal de son système sur mesure à ossature en bois et à murs creux. Elle emploie en outre des outils de construction numériques basés sur les données qui favorisent le montage rapide et efficace des panneaux muraux sur le chantier.
Pour chaque projet, BamCore conçoit et développe dans son usine un ensemble sur mesure de panneaux hybrides en bois de bambou composite. Les panneaux sont emboîtables et prédécoupés en vue de la pose des huisseries, des interrupteurs et des prises. Pour faciliter leur montage, ils sont également numérotés. Lors de la fabrication, il est possible d’ajouter des repères de couleur pour indiquer l’emplacement des câbles électriques et de la tuyauterie. L’ensemble est livré directement sur le chantier.
Sur place, les techniciens peuvent consulter sur leur téléphone une maquette 3D animée du projet. BamCore a collaboré avec un développeur pour créer une application qui transforme les maquettes numériques en animations. Cela permet à l’équipe de visualiser l’ensemble de la séquence de montage du premier au dernier panneau. Pour l’entreprise, la préfabrication et l’utilisation d’outils numériques se sont traduites par une réduction des délais, du nombre d’erreurs, du gaspillage et des coûts, preuve que la construction industrialisée peut avoir des effets très positifs en matière de développement durable.
L’application des principes DFMA au secteur du BTP
La conception pour la fabrication et l’assemblage (Design for Manufacturing and Assembly, DFMA) est une méthode qui facilite et optimise la préfabrication grâce à un ensemble de choix et de principes de conception. Cette démarche favorise la vision « produit » plutôt que la vision « projet », une approche qui entraîne moins de gaspillage tant dans la conception que dans la construction. Les concepteurs ont plus de temps à consacrer aux éléments complexes des projets, tandis que sur le chantier, on constate une réduction des déchets et de la quantité de matériaux à transporter, ainsi qu’une amélioration de la logistique. Alors qu’on estime à 25 % les matériaux de construction qui finissent à la décharge, la capacité à réduire le gaspillage grâce à la préfabrication issue de l’approche DFMA est une bonne nouvelle pour la planète.
3. Matériaux de construction durables
Les matériaux de construction durables sont esthétiques : beauté chaude et tactile du bois lamellé, un matériau quasi parfait pour la construction industrialisée ; courbes sculpturales des structures en bambou ; utilisation spectaculaire d’arbres entiers comme colonnes d’appui ; formes galbées en béton durable rendues plus solides et plus légères grâce à la conception générative.
En coulisses, les acteurs du BTP en quête de solutions durables regardent de plus en plus en amont, à commencer par l’approvisionnement. « Les équipes de projets de construction écologique font pression sur leurs fournisseurs de matériaux et de fournitures pour prouver le faible impact de leurs produits, constate Charles Kibert. Pour répondre à l’essor de la construction écologique, on voit apparaître une kyrielle de nouvelles normes en la matière. Les équipes de projet doivent souvent apporter la preuve que leurs produits sont recyclables, contiennent des matériaux recyclés et ont une faible incidence sur l’environnement. Depuis peu, l’examen de ces produits dépasse les enjeux strictement environnementaux pour tenir compte des problèmes sociaux que ces entreprises peuvent engendrer. »
Selon Charles Kibert, deux types de normes de matériaux gagnent du terrain : les déclarations environnementales de produits (EPD au niveau international ou FDES en français pour « fiche de déclaration environnementale et sanitaire »), et un deuxième plus récent, appelé « normes multiattributs » (MAS). Les EPD sont des analyses du cycle de vie (ACV) des produits. « Elles recouvrent cinq à six critères, dont le changement climatique, qui sont donnés dans un esprit de transparence, explique l’universitaire. L’empreinte carbone du produit est un bon exemple de critère pris en compte par une EPD. Par exemple, pour une dalle de moquette, l’information est donnée en kilo de CO2 par mètre carré de moquette pour chacune des marques comparées. »
Les normes multiattributs, quant à elles, visent des classes de produits très spécifiques et sont approuvées par des organismes de certification tels que FM Approvals et UL. Comme l’explique Charles Kibert : « Il s’agit de créer une norme qui stipule que le produit en question respecte les différents niveaux d’exigences des critères environnementaux, économiques et sociaux qui forment le socle du développement durable. »
Et l’universitaire de poursuivre : « Dernièrement, le nombre d’entreprises fournissant des EPD pour leurs produits a bondi. En effet, les systèmes de notation des bâtiments écologiques tels que Green Globes et LEED (Leadership in Energy and Environmental Design) exigent ces déclarations pour attribuer des points en vue de la certification. Même si d’importants progrès ont été réalisés dans ce domaine, il manque toujours un solide système décisionnel qui fournirait une feuille de route sur la manière de comparer les EPD pour des produits spécifiques. »
4. Outils de réduction des émissions de CO2
Il est aujourd’hui essentiel de se pencher sur le rôle des matériaux de construction dans les émissions de CO2. Grâce au travail de collaboration des professionnels du secteur, des outils libres et gratuits de calcul ou de réduction des émissions de CO2 commencent à rendre ce processus plus transparent.
Toutefois cela requiert un examen minutieux de la part des fabricants de matériaux, comme le constate Michael Floyd : « Ils doivent avant tout commanditer une évaluation de leurs produits dont les données seront ensuite rendues facilement utilisables et consultables. Le but est que le service achat puisse préciser : “Il nous faut du béton avec telle force de compression, telle valeur d’affaissement et tel temps de durcissement, et ce dans un rayon de 150 km de tel chantier.” À partir de là, les acheteurs doivent pouvoir sélectionner l’ensemble des produits qui remplissent ces critères et les classer facilement selon leur quantité de carbone incorporé. »
Calculateur de carbone incorporé (EC3)
Avec le concours d’un consortium de partenaires composés de multinationales du BTP comme Skanska, Autodesk et d’autres, Building Transparency a récemment lancé le calculateur de carbone incorporé dans le secteur du bâtiment (Embodied Carbon in Construction Calculator – EC3), une plateforme gratuite en accès libre qui indique le carbone incorporé dans les matériaux de construction.
En compilant les données des EPD vérifiées par des organismes de certification, l’EC3 compare l’intensité des émissions de CO2 des différents matériaux disponibles, permettant ainsi aux professionnels même non spécialisés du BTP de faire des choix rapides et judicieux en la matière lors de l’achat des matériaux.
« Mettre ces données à la disposition des professionnels du secteur en un clic ouvre aussitôt la voie à un processus de transformation, note Michael Floyd. C’est en cela que l’EC3 est révolutionnaire. Il représente un travail remarquable de centralisation des données, stimulant l’innovation autour des matériaux bas carbone et de l’analyse du cycle de vie chez les fabricants de matériaux qui ont envie de voir leurs produits recensés dans la base de données. » Grâce à l’utilisation de cet outil pour la modernisation du siège social et campus de 200 hectares de Microsoft à Redmond, dans l’État de Washington, Skanska a pu réduire de 30 % le carbone incorporé sans augmentation des coûts.
5. Construction circulaire
L’économie circulaire dans le secteur du bâtiment est axée sur une forme de conception et de construction qui réduit, réutilise et recycle au maximum les ressources. Tandis que la conception occupe une place centrale dans le modèle économique, les acteurs du BTP peuvent éviter aux matériaux de construction et de démolition de finir à la décharge en pratiquant la réduction à la source, la récupération, le recyclage et le réemploi de matériaux existants, ainsi que l’achat de matériaux et produits recyclés ou d’occasion.
« La circularité relève plus du maître d’œuvre parce qu’elle concerne l’achat des matériaux, la manière de gérer la démolition ou la déconstruction sur le chantier et d’orienter les flux de matériaux, explique Michael Floyd. Il s’agit aussi de consigner les matériaux qui composent le résultat final afin que leur récupération soit plus facile et moins chère en fin de vie de l’ouvrage, augmentant de fait la valeur future des matériaux incorporés. »
6. BIM et construction durable
Bien que le BIM (Building Information Modeling) soit le plus souvent associé à la conception et à la préconstruction, il bénéficie à chaque phase du cycle de vie du projet. Les processus BIM apportent de tels gains d’efficacité que leur utilisation se traduit presque toujours par une réduction de l’impact du projet de construction sur l’environnement.
Les projets sophistiqués de BIM 4D et 5D intègrent le calendrier et l’estimation des coûts et des matériaux, garantissant notamment une gestion plus efficace des demandes de changements. Le BIM 6D, qui aide à la gestion des installations, met l’accent sur le développement durable grâce à l’analyse et la modélisation de la consommation d’énergie. Il est également possible d’intégrer le BIM et les analyses du cycle de vie pour automatiser les évaluations de l’impact environnemental des différents éléments de construction.
