Cours 5 : Construction et ressources naturelles

Cours 5 - Enjeux Environnementaux
Environnement technologique
Cours 5 : Construction et ressources naturelles
Impact de la matière
Exemple d’une mine de Cuivre à Chuquicamata, Andes chiliennes : montre l’impact de l’utilisation de
la matière sur les paysages
I. Introduction
1.1. Le constat d’une terre sacrifiée
1.2. L’architecture du IIIème millénaire ?
Musée Gugenheim de Gehry à Bilbao : consommation énorme d’acier er de titane
=> est-ce vraiment l’architecture du IIIème millénaire ?
1.3. L’urbanisme du IIIème millénaire ?
Dubaï lance en 2003 son grand projet “The World”, un enesmble de 300 îles artificielles représentant la carte du
monde. Bilan : 14 milliards de dollars et plus de 500 millions de tonnes de sable pour un projet qui s’arrêtera
brusquement en 2008 à cause de la crise.
=> consommation énorme de matière
1.4. Des nouvelles consommations
Le progrès technologique passe par la maîtrise de matières premières rares venant souvent du bout
monde.
Les emballages des produits de consommation courante ont un impact environnemental considérable.
consomment beaucoup de matières premières : pétrole pour le plastique, bauxite pour l’aluminium, minerai
fer pour l’acier, … Ils sont également très gourmands en énergie et émettent des gaz à effet de serre tout
long de leur cycle de vie, de leur production à leure consommation et leur destruction.
du
Ils
de
au
1.5. Vers un épuisement des ressources naturelles
Documentaire choc “Le Sable : enquête sur une disparition”, Denis Delestrac, 2011 :
Pour avoir un bon sable pour la construction, il faut creuser profondément ou le chercher loin dans
des carrières.
Dans le monde, on utilise 15 milliards de tonnes de sable par an et plus de 40 milliards de tonnes de
granulats. On extrait 75 millions de tonnes de sable marin des plages du monde entier. Pour se donner une
échelle :
-
Pour construire un hôpital, ce sont 3 000 tonnes de sable qui sont utlisés
Pour construire une autoroute, 30 000 tonnes de sable sont englouties à chaque kilomètre
Pour construire une centrale nucléaire, 12 millions de tonnes de sable.
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2 graphiques :
● Explosion mondiale du commerce des minerais
● Années de réserve en fonction des matériaux => relativement faibles
Chaque année on découvre de nouvelles réserves, mais de plus en plus, on va avoir des difficultés à
extraire ces matériaux.
On peut extrapoler les dates d’épuisement des ressources (connaissant les réserves disponibles et leur vitesse
d’exploitation) : l’uranium (fin en 2040), le pétrole (fin en 2050), le gaz (fin en 2072), les métaux rares et même
non précieux tels que le fer dont la fin est annoncée pour 2087.
On a pour habitude de considérer 3 niveaux de ressources, 3 niveaux de réserves (les 3P) :
-
Réserves prouvées (avérées)
Réserves probables (certitude de l’existence de la réserve mais incertitude quant à son étendue)
Réserves possibles (incertitude quant à l’existence de la ressource et pas encore de moyen technique
pour vérifier l’hypothèse)
L’épuisement des ressources minières ne signifie pas que la planète de recèle plus des quantités diffuses mais
que l’exploitation du matériau en question à l’échelle industrielle n’est plus possible. Les estimations varient
d’ailleurs au fil du temps en fonction des découvertes et des réévaluations de réserves.
II. Le dépassement écologique
2.1. Evolution de la production et de la population
La production augmente moins fortement que la population.
La population a des conséquences sur la consommation de matières => pénuries des ressources
On note une croissance mondiale de la production industrielle mondiale et ce, malgré les fluctiations dues aux
chocs pétroliers et aux crises.
Le taux de croissance au cours des 25 dernières années a été en moyenne de 2,9% par an (il a doublé en 25
ans).
Le taux de croissance par habitant a, en revanche, été plus lent à cause de l’accroissement démographique :
seulement 1,3% par an (il a doublé en 55 ans).
En parallèle, on continue à observer une croissance démographique mondiale. On prévoit 9 milliards d’habitants
d’ici 2050.
En 2008 déjà, le rapport Planète vivante WWF indiquait que l’empreinte écologique de l’humanité sur la
planète a plus que doublé au cours des 45 dernières années en raison de la croissance démographique
et de la hausse de la consommation individuelle.
2.2. Déficit écologique et empreinte écologique
D’année en année, la date du jour de dépassement des ressources recule.
Le 19 août 2014, la planète a épuisé ses ressources naturelles pour l’année et va devoir vivre en
“défict écologique” jusqu’au 31 décembre, selon le rapport de l’organisation Global Footprint Network.
En seulement 8 moisn l’humanité a consommé l’intégralité des ressources que la Terre peut produire sans
compromettre leur renouvellement. Il va falloir puiser dans les stocks de ressources naturelles, ce qui va
engendrer ‘une accumulation de CO2 dans l’atmosphère”, souligne l’ONG.
Il nous faut 1,5 planète aujourd’hui pour supporter notre consommation. En 2050, il nous faudra 2,5
planètes, si on garde le même rythme de consommation.
=> problématiques de consommation des ressources : il faut prendre des dispositions
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2.3. La notion de Biocapacité
Sur l’ensemble de la surface terrestre (environ 51 milliards d’hectares), on estime qu’environ 12 milliards
d’hectares (terrestres et aquatiques) sont bioproductifs.
On convertit les surfaces bioproductrives en une nouvelle unité, l’hectare global (hag).
Les surfaces bioproductrives : champs cultivés, pâturages, forêts pour le bois, forêts pour la séquestration du
carbone (ou empreinte carbone), pêcheries, les terrains construits.
Au niveau national, le calcul de la biocapacité pour chaque type de surface prend en compte la productivité du
pays par rapport à la moyenne mondiale. Cette productivité inférieure ou supérieure à la moyenne s’explique par
les différences dans la technologie disponible, le climat, la qualité des sols…
On notera que des pratiques agricoles non durables peuvent faire augmenter la biocapacité du terrain
considéré : l’empreinte écologique n’est pas un outil prédictif et constate donc les gains instantanés engendrés
par ces pratiques.
Cependant, l’empreinte pourra rendre compte d’une éventuelle déterioration dans le futur : les sols pollués
verront leur productivité donc leur biocapacité diminuer.
2.4. Empreinte écologique
L’empreinte écologique est un indicateur et un mode d’évaluation environnemental qui comptabilise la
pression exercée par les hommes envers les ressources naturelles et les “services écologiques” fournis
par la nature.
Les activités humaines consomment des ressources et produisent des déchets. Aux cinq types de surfaces
bioproductives correspondent six types d’empreintes (5 pour les ressources, un pour un type de déchet : le
CO2).
L’empreinte écologique est mal répartie sur la terre. Plus elle est importante, plus on est en
surconsommation.
2.5. Synthèse de l’empreinte écologique
La diminution de la biocapacité par habitant est principalement due à l’augmentation de la population mondiale :
les ressources terrestres doivent dès lors êtres partagées entre un plus grand nombre dêtres humains.
L’accroissement de la productivité de la planète ne suffit pas à comenser la demande de cette population
croissante.
Basculement autour des années 1960-70 : dépassement écologique => on apauvrit nos ressources.
2.6. Le cas français
L’empreinte écologique française est pour la moitié due à l’empreinte carbone (i.e. aux émissions de CO2).
Au cours du dernier demi-siècle, la part de celle-ci a explosé, passant de 13% en 1961 à 52% en 2005, devant
l’agriculture (15%).
Un français a besoin de 4,6 hag pour maintenir son niveau de vie. Si tout le monde consommait autant qu’un
français, il faudrait disposer de 2,5 planètes.
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III. La consommation de la filière bâtiment
3.1. Bilan de matière en Ile-de-France
Jaune : calcaire grossier →exploité
Rouge : étendue de gypse assez importante
Vert : craie →plâtre
=> Le développement d’une ville est lié à la présence de ressources naturelles
Bilan de matières brutes en Ile-de-France, 2003 :
Entrées et sorties de matières
On importe 9,5 tonnes/hab (alimentation + construction) →flux d’équilibrage (= oxygène consommé et eau
produite par la combustion : oxygène consommé, eau et dioxyde de carbone produits par la respiration humaine
et animale)
=> Flux importants
Recyclage : 0,7 t/hab => très peu
Volume de matière qu’on extrait = Volume qu’on met en décharge
3.2. La consommation linéaire
Extraction →Consommation →Décharge
On a aujourd’hui une réflexion globale sur la réutilisation des déchets, mais c’est difficile.
3.3. Vers une consommation circulaire (C2C)
Une fois en fin de vie, il faut réutiliser l’objet comme une nouvelle matière première.
→On essaye de mettre en place ce cycle de vie
Cycle de vie d’un produit de construction, d’un élément de bâtiment ou d’un bâtiment :
PRODUCTION →CONSTRUCTION →UTILISATION →FIN DE VIE (trier les déchets pour voir ce qu’on peur
réexploiter)
Les Fiches de Déclarations Environnementales et Danitaires (FDES) :
Elles permettent par une étude détaillée, de réaliser un bilan environnemental des matériaux de cosntrcution
pouvant être utilisés dans un projet.
But : minimiser l’impact sur l’environnement, ne serait-ce par la conscience qu’on en a.
3.4. L’énergie grise
L’énergie grise est la quantité d’énergie nécessaire au cycle de vie d’un matériau ou d’un
produit :
-
la conception du produit et du service
l’extraction
la production : de l’exploitation de la ressource ou de la matière première
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-
la transformation
la fabrication
le transport
la mise en oeuvre
l’utilisation
l’entretien
le recyclage
Chacune de ces étapes nécessite de l’énergie, qu’elle soit hulaine, animale, électrique, thermique ou autre.
En cumulant l’ensemble des énergies consommées sur l’ensemble du cycle de vie, on peut prendre la mesure
du beasoin énergétique d’un matériau ou d’un produit. Cette connaissance peut guider ou renseigner les
choix notamment en vue de réduire l’impact environnemental.
Exemple : construction d’une poutre en bois ≠ contruction poutre en béton (il faut extraire du garvier, le
déplacer, etc…)
La performance énergétique des bâtiments a atteint un tel niveau qu’il n’y a pratiqueemnt plus besoin d’énergie
pour les chauffer ou les éclairer pour les meilleurs d’entre eux.
Le enjeux se sont maintenant déplacés sur l’énergie grise : il y a beaucoup d’énergie grise incorporée dans les
matériaux et dans la constrcution du bâtiment.
Elle représente de 25 à 50 ans de consommation dudit bâtiement.
Les métaux et les matières synthétiques incorporent beaucoup d’énergie grise. Les produits qui viennent de loin
également. Les matériaux les moins transformés et consommés proches de leur lieu de production contiennent
peu d’énergie grise.
Dans le bâtiment, pour minimiser l’énergie grise, on recherche autour du lieu de la construction les matériaux
végétaux (chanvre, bois, paille, lin, liège), animaux (laines de mouton, plumes de canard) ou minéraux (terre
crue, pierres, galets).
Le chiffre que l’on obtient permet ainsi de tenir compte de ce facteur dans le choix d’un matériau plus
respectueux de l’environnement. L’énergie grise, mesurée en kWh peut être transposée en émission de CO2,
gaz à effet de serre. Plus un matériau contient d’énergie grise, plus il contribue à la pollution de l’air et à
l’épuisment des ressources énergétiques.
Exemple : énergie grise d’une botte de paille = 0,001 MWh.m-3
≠ béton = 1,85 MWh.m-3
=> enjeux de l’énergie
3.5. L’évolution des pratiques pour réduire l’énergie grise
Avant l‘avènement des ciences mécaniques et à fortiori des structures, le dimensionnement des ouvrages était
réalisé en fonction de l’habitude et des pratiques constructives régionales et historiques.
Exploitation locale et nécessaire.
Dimensionnements les plus fons possibles => éviter le surdimensionnement et donc la
surconsommation.
Mais cela ne veut pas dire que le bâtiment est optimal.
L’idée d’efficience structurelle :
Franchir des grandes portées tout en consommant le moins de matière possible.
Gridshell Space = structure efficiente →ensemble de treillis qui portent des éléments
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=> un grieshell est plus éfficient qu’un portique en béton
L’optimisation structurelle :
Chercher la forme idéale pour reprendre les efforts mécaniques.
On obtient une forme idéale grâce à des algorithmes.
Projet optimal vis-à-vis de la consommation d’énergie.
⇒on peut coupler la structure efficiente et l’optimisation
3.6. De l’importance de l’architecte
2 scénarios (petite agence ou grosse agence) : consommation équivalente par heure de projet peu
importe la taille de l’agence.
3.7. Construire comme acte d’accumulation
“Construire, c’est accumuler, économiser, mettre du temps (et de l’énergie en réserve) en réserve. En d’autres
termes, et à l’inverse de l’acte de consommer, c’est donner de l’espace au temps ou du temps à l’espace, ralentir
le processus entropique qui précipite les choses et les objets vers leur désintégration…” Sébastien Marot
Façadisme : tout démolir pour garder juste une façade.
3.8. Réemploi VS Déconstruction
Il existe différents niveaux de réemploi :
● Niveau 1 : Utiliser l’élément à sa place ⇒ on récupère l’énergie et les matériaux, et on maintient une
bonne partie de l’information
●
●
Niveau 2 : Même fonction, mais utilisé ailleurs ⇒ On perd beaucoup d’information
Niveau 3 : Autre situation et autre fonction ⇒ On perd des matériaux, de l’énergie et de l’information,
mais on peut en reconstituer une part (au prix d’efforts importants)
●
Niveau 4 : Changer la forme pour une autre utilisation ⇒ Downcycling, on perd tout et définitivement une partie de l’énergie peut éventuellement être récupérée (brûler le bois)
●
Niveau 5 : Décharge, dissolution, décomposition, combustion ⇒ Dépôt dans une décharge
⇒Rester sur les niveaux 1 et 2
IV. Vers une architecyure du réemploi
4.1. Exemple
Chapelle Notre-Dame-du-Haut - Ronchamp, Le Corbusier, 1935 :
Célèbre pour sa coque de béton, et sa volumétrie singulière, la chapelle Notre-Dame-du-Haut, à ROnchamp, est
une architecture du réemploi ; les pierres de l’ancienne chapelle ont servi aux murs. Ils ont été ensuite béton
projeté ensuit de chaux.
→Réemploi de matériaux sur site, en réexploitant la chapelle existante
L’école Nomade, Jean Prouvé, 1957 :
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Il s’agit de 3 constructions provisoires pour l’école Nomade de Villejuif. La structure est facilement démontable, la
structure de ces bâtiments a été réemployée dans plusieurs équipements de la ville quiberon.
Question de l’école qui pouvait se monter et se démonter
⇒Ce n’est pas une question neuve
4.2. Les pionniers
Cathédrale de Mejorada, Don Justo : Il est ni architecte, ni maçon
4.3. Expériences liées à la contre-culture
Reynolds : matériaux réemployés
4.4. Expériences contemporaines
Rural Studio, Lucy Carpet House : construire l’enveloppe avec des dalles de moquette, d’immeuble
de bureaux, entassées
“C’est vraiment drôle : il faut quatre à huit ans pour mettre fin aux émanations d’une moquette, alors que sa
durée de vie dans un immeuble de bureaux est justement de huit ans. C’est précisément quand il n’y a plus de
dégagement toxique qu’on l’enlève.”
Rural Sudio, Serre solaire : Cafetéria
Des bidons d’eau sont récupérés pour stocker l’énergie captée par les capteurs solaires.
“Côté sud, les capteurs solaires de la serre et ses bidons bleus de 208 litres sont devenus le principal point de
repère visuel de la ferme et du Rural Studio. Les passants ne peuvent les rater.”
Overtreders W & Bureau SLA, Noorderparkbar :
Récupérer un ensemble de menuiseries usagées pour recomposer une façade
“Tous les matériaux ont été achetés d’occasion sur marktplaats.nl y compris : 3 unités de construction de
services d’urgence hospitalière, 42 fenêtres, 10 lucarnes en polycarbonate, du bois, des toilettes, des miroirs, 20
m² de carreaux en céramique blanche, de la peinture, des vis.”
Niclas Dünnebacke, La Passerelle :
“Etant donné la disparité des matériaux collectés, les dessins de détails sont vite devenus inopérants. Il a fallu
improviser.”
Elding Oscarson, Oktavilla :
Magazines empilés pour former une cloison dans une agence de conception de magazines
“Les piles de magazines de récupération offrent un bon moyen de lancer la dicussion pour le client, puisqu’il
s’agit d’une agence de web design et conception de magazines.”
Philippe Samyn & Partners, Europa :
Nouvelle peau en récupérant des menuiseries
“Contrairement à ce que pensaient au début les esprits critiques,
d’approvisionnement ne s’est présenté. Au contraire, l’offre a été pléthorique.”
Problème de la question du réemploi : freins des règlementations
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aucun
problème
particulier
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Quand on récupère des menuiseries, on n’a pas de procès verbaux d’essai => compliqué à faire
valoir
Syverson Manteyne Archiecture, La Cuisine :
Charpente d’un hangar récupérée pour construire une maison
→délicat de dimensionner qqch à partir d’éléments existants car on ne connaît pas bien le matériau
⇒empreinte écologique très faible
“Notre ingénieur structure était courageux et vraument disposé à improviser avec les matériaux de construction
disponibles. Les autorités compétentes en matière de construction nous ont soutenus.”
TreStykker Students, RAKE :
“Nous avons organisé de nombreuses sessions de brainstorming pour identifier les matériaux à réemployer et
les modes d’assemblage les plus adaptés. Puis, en douze jours, nous avons créé RAKE.”
Studio Gang Architects, Lavezzario Community Centre :
Pas d’argent mais du temps ⇒Ils ont récupéré les restes de béton des chantiers
⇒ouvrage en béton en peau de zèbre →couleurs différentes mais cela fonctionne structurellement
“Le projet donne lieu à ine utilisation sans précédent du béton coulé en place. Le joint de reprise entre deux
banches de béton - cauchemar de tout architecte - se transforme en ode enjouée à la fluidité du matériau.”
John Habraken, The WOBO - World Bottle :
Heineken a développé des types de canettes pour les réutilisr en tant que briques
⇒Question de l’industrialisation qui pourrait anticiper la réutilisation des produits pour d’autres usages
Amateur Architecture Sudio
“En observant des bâtiments anciens, je me suis aperçu que, sur quatre mètres carrés de mur, il existait plus de
quatre-vingts formats de pierres, briques et tuiles différentes, mises en ouevre selon la technique du wa pan.
C’est vrai autant pour les bâtiments de prestance, comme les ministères de la dynastie Qing, que pour les
maisons populaires.”
Source principale : Matière grise
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