Etude des impacts environnementaux, sociaux et sanitaires de la filière sable –> béton –> BTP.

Travail réalisé par des étudiants de CentraleSupélec durant l’année scolaire 2019-2020.

Contexte et évolution

Contexte et évolution

Le sable est une roche sédimentaire provenant de la désagrégation d’autres roches.

Il peut provenir de rivières, de fonds marins, de carrières, de montagnes… Les sables ont alors des caractéristiques différentes qui vont déterminer leur secteur d’utilisation : construction et verre, électronique, fracking (injection d’un fluide haute pression dans le sol pour fissurer les roches et récupérer des hydrocarbures piégés en leur sein)…

 

Le sable fait partie de la famille des granulats (qui sont des fragments de roche de 0 à 125 mm), tout comme les fillers, sablons, graves, gravillons et ballasts. Les granulats sont aussi appelés agrégats. Les données statistiques trouvées regroupent souvent tous les types de granulats ensemble, sans distinguer les sous-catégories. Selon un bilan de 2016 , 37% des granulats produits en France seraient de type roche meuble ou sable, ce qui donne un ordre d’idée de l’importance de l’extraction de sable dans les chiffres donnés mais reste imprécis. En l’absence de données plus précises dans les sources trouvées, nous parlerons simplement de granulats ou d’agrégats.

 

La demande en sable dans le monde ne cesse d’augmenter. Ainsi, les agrégats (roche broyée, sable, graviers) sont la matière solide la plus extraite en volume dans le monde, et la deuxième ressource la plus demandée en volume après l’eau. Aujourd’hui, environ 40 milliards de tonnes d’agrégats sont extraits par an de carrières, mines, rivières, fonds marins, côtes. Le secteur de la construction consomme à lui seul plus de la moitié de cette ressource en masse (25 à 30 milliards de tonnes par an). Avec l’augmentation des besoins en construction en Inde, Afrique et Amérique latine, la demande mondiale d’agrégats devrait atteindre près de 60 milliards de tonnes par an d’ici 2030.

 

A l’échelle mondiale, on distingue de grands importateurs mondiaux comme la Chine et des grands exportateurs comme l’Inde et la Turquie. La France, quant à elle, est autosuffisante en sable (400 millions de tonnes extraites pour 10 millions importées et 8 millions exportées). La production de granulats en France est donc représentative de la consommation française de la filière sable; nous limiterons donc le champ de l’étude à la production française de sable.

 

Depuis 1970, la demande française en agrégat est aussi croissante, portée par la demande d’infrastructures, la hausse des besoins en logement liée à la croissance démographique et l’évolution des modes de vie (monoparentalité, maison individuelle, périurbanisation…). L’augmentation des besoins en granulats en France pourrait atteindre 500 millions de tonnes en 2035.

La production française d’agrégats est portée par les régions Rhône-Alpes et Pays de la Loire, qui comptent le plus grand nombre de carrières, comme illustré sur le graphique suivant :

 

Figure 1 – Répartition du nombre de carrières, de l’extraction de granulats et de production de Béton Prêt à l’Emploi (BPE) dans les régions françaises
Source graphique : DGE. « Marché actuel et offre de la filière minérale de construction et évaluation à échéance de 2030 », 2016.

En France, la plupart des granulats sont ainsi extraits de carrières terrestres. Seuls 2% proviennent de fonds marins, ce qui est faible comparé aux autres pays européens. Cependant, les concessions d’extraction de sable marin connaissent un regain d’intérêt à mesure que les carrières terrestres s’épuisent. Le littoral français renfermerait 540 000 millions de tonnes de sable marin.

La consommation de granulats aujourd’hui en France
Source : UNPG, UNICEM. « Carrières et Granulats à l’horizon 2030 Bilans et Perspectives », 2016.

En France, 21% des granulats produits sont destinés au béton prêt à l’emploi (BPE) (et 34% à tous types de bétons), il est donc intéressant d’étudier l’utilisation de cette matière première dans le béton[3].

Provenance et utilisation dans la construction des granulats
Source graphique : DGE. « Marché actuel et offre de la filière minérale de construction et évaluation à échéance de 2030 », 2016

Le béton est un matériau de base de l’industrie de la construction, réalisé à partir d’un mélange de sable, de graviers et d’un liant. Un liant est “une pâte collante” permettant de maintenir les différents éléments entre eux. Dans le cas du béton comme on l’entend aujourd’hui, le liant est le ciment. Pour que le ciment libère ses propriétés d’adhérence, il doit être gâché (c’est-à-dire délayé) avec de l’eau.

Le béton est parfois confondu avec le mortier, dont la composition est similaire mais ne présente pas de graviers.

En moyenne, le béton est composé de 15% de ciment, 30% de sable et 45% de graviers.

Répartition massique approximative des différents composants du béton
Source des données : Simon Bernard. « La composition du béton ». Information. Guide Béton

Le Béton Prêt à l’Emploi est usuellement fabriqué dans des centrales à béton. Le processus de fabrication du béton se découpe en plusieurs étapes :

  • dosage précis des matériaux à la base du béton (des différences de dosage impliquent des différences de qualité et de propriété des différents bétons)
  • malaxage des matériaux dans une cuve pour former le béton (gâchage)
  • chargement des matériaux dans des camions-toupies
  • élimination des résidus et nettoyage du camion-toupie
  • traitement des résidus et recyclage

 

 

Chose étonnante, le béton était déjà utilisé par les Romains dans l’Antiquité, même si le liant utilisé n’était pas encore le ciment. Ce dernier a été découvert au XIXème siècle par Louis Vicat, qui crée la première version du béton moderne. L’intérêt pour ce matériau ne cesse de croître par la suite, avec l’invention de nouvelles variantes de béton tout au long du siècle. Les premières centrales de production de béton prêt à l’emploi sont construites au début du XXème siècle aux Etats-Unis et en Allemagne, mais leur essor est plus tardif en France, à partir de 1963.

 

Le béton prêt à l’emploi (béton sous forme de pâte malléable à couler directement sur chantier) s’oppose au béton préfabriqué (béton préparé en atelier et moulé pour former des pièces de la forme souhaitée pour le chantier). À part lorsque les éléments de bétons sont standardisés ou demandent une finition ou une qualité particulière, le béton utilisé est celui « prêt à l’emploi ». Cela représente 70% des cas, et on limite l’étude à ce type de béton dans la suite du dossier.

Si le béton est le matériau le plus utilisé dans la construction, avec 38 000 tonnes de béton prêt à l’emploi consommées en France en 2017, c’est parce qu’il présente de nombreuses qualités. Avant tout, sa résistance est importante, ce qui permet de réaliser des bâtiments solides, complexes et à grande durée de vie. Il est ainsi plus fréquent de détruire un bâtiment en béton car on n’en a plus l’utilité plutôt que pour des défauts physiques. Il procure également une très bonne isolation phonique (bien mieux que le bois ou la brique) due à sa grande densité (2.5t/m^3). Enfin il présente une bonne résistance au feu et est très maniable, ce qui permet de l’utiliser simplement sur des chantiers.

 

Le secteur du bâtiment est un secteur clé pour la réduction de l’empreinte environnementale de la France. La construction était ainsi responsable de 70% des déchets produits en France en 2015  :

La production de déchets en France en 2015
Source : Ademe. « Déchets Chiffres-clés », 2017.

Les bâtiments, lors de leur phase d’usage, représentent également 44% de l’énergie consommée en France et sont responsables de 36% des émissions de gaz à effet de serre de l’Union Européenne . Pour réduire à long terme tous ces impacts environnementaux, la version 2010 du Grenelle de l’environnement a alors fixé des objectifs multiples pour le secteur du bâtiment, dont entre autres :

  • l’amélioration de l’efficacité énergétique des bâtiments pour baisser leur consommation de chauffage, principale source des émissions du secteur, ce qui passe par un plan majeur de rénovation des bâtiments anciens
  • une meilleure gestion des déchets du BTP
  • la promotion du bois comme matériau de construction éco-responsable

 

Il est donc intéressant d’étudier en profondeur les enjeux économiques, environnementaux et sociaux associés au béton, matériau de prédilection de l’industrie de la construction, pour s’interroger sur la place qu’il devrait ou ne devrait pas avoir dans les objectifs affichés de la transition écologique.

 

Enjeux économiques

Les échanges de sable (extraction et transport) entre entreprises sont à l’origine de flux financiers importants.

 

A l’échelle internationale l’Asie de l’Est se positionne comme premier importateur de sable. La France elle, prend place dans le marché international en équilibrant sa balance d’import/export autour de 200 millions de dollars américains. Le principal destinataire de l’exportation en 2017 est la Suisse et de l’importation la Belgique . En effet, le transport du sable est coûteux, ce qui explique le choix privilégié d’un commerce de “proximité”, autrement dit avec des pays voisins.

Importation et Exportation Française de granulats entre 1995 et 2017.
Source : Comtrade Import et Export Du Sable
Importation française de granulats en 2017
Source : Comtrade Import et Export Du Sable
Exportation française de granulats en 2017
Source : Comtrade Import et Export Du Sable

L’extraction et le transport du sable sont aussi à l’origine de flux financiers à l’échelle nationale.

 

Il existe des disparités de prix entre les régions en France. Le prix varie non seulement en fonction du nombre d’exploitations et du coût de la logistique mais aussi selon les caractéristiques de la demande. Ainsi les écarts de prix peuvent atteindre 30%, d’une région à une autre (entre 25 et 45 € la tonne) .

 

Toutefois, le choix du centre de production est contraint par le prix du transport. Dans les régions telles que l’Île-de-France ou l’Aquitaine qui connaissent un déficit en granulats, l’allongement des distances de transport augmente considérablement le coût des matériaux. La distance moyenne parcourue par les camions est de 33 km, en effet au-delà le coût augmente rapidement : par exemple pour une distance de l’ordre de 60 km le prix de la tonne est multiplié par deux . C’est la raison pour laquelle les centres de production sont très répartis sur le territoire et les distances parcourues aussi limitées que possible.

Chiffres clés de l’activité de l’extraction de granulats

L’extraction du sable est source d’emploi et de profit pour les entreprises. Pas moins de 1 550 entreprises prennent place sur ce marché et 14 300 emplois sont proposés à travers l’exploitation des gravières et des sablières .

Qui plus est, c’est un marché qui continue de croître. En effet la demande de ciment, surtout dans les pays développés, est supposée doubler d’ici 2050 .

Enjeux environnementaux

L’extraction de granulat se fait sur deux types différents de site : majoritairement dans les gravières (98% de la production de granulats), qui sont des carrières produisant des granulats et minoritairement dans des fonds marins ou fluviaux (2% de la production de granulats) où le matériau est directement dragué par des bateaux spécialisés.

 

L’extraction de granulats dans les gravières peut être à l’origine de plusieurs dégradations environnementales  :

  • déforestation
  • perte de biodiversité
  • érosion des sols
  • drainage d’acide
  • destruction d’écosystèmes

 

L’extraction du sable peut aussi se faire de façon marine ou fluviale (dans une moindre mesure en France), également à l’origine de dégradations environnementales comme  :

  • la perte de biodiversité
  • la perte de terres due à l’érosion
  • le dérèglement de courants marins
  • la dégradation d’infrastructures comme des ponts, des digues fluviales…

la pollution des rivières

Les impacts de l’extraction et du transport du sable
Source : UNEP Global Environmental Alert Service GEAS. « Sand, Rarer than One Thinks », 2014.

Il existe également des conséquences moins évidentes, notamment l’augmentation de la turbidité de l’eau (eau trouble) qui provoque des gênes pour les organismes photosynthétiques, pour la respiration des animaux marins, et perturbe la reproduction des poissons . De plus la destruction d’habitats de nombreuses espèces entraîne une diminution de la population de poissons.

Certains effets pourraient être positifs comme l’amélioration de la stabilité des pentes (favorable au développement de la végétation aquatique) ou la formation de nouveaux réservoirs d’eau (favorable à la vie aquatique et à la vie sauvage terrestre) .

 

Pour s’assurer des conséquences de l’extraction du sable sur l’environnement une étude a été réalisée sur une période de 35 ans : 1980-2012 aux abords du site du Pilier, dans l’estuaire externe de la Loire .

L’essai révèle que l’extraction a eu pour conséquence une modification du milieu. Par chance elle conserve les espèces les plus abondantes sur le site.  Les dragueurs de sable et les pêcheurs sont arrivés à deux accords : se partager les fonds marins, et ne pas creuser dans les frayères afin de ne pas impacter les populations d’espèces potentiellement menacées par l’extraction des granulats.

L’étude souligne toutefois en bilan une diminution de l’ensemble des descripteurs d’abondance (richesse spécifique, abondance numérique et biomasse) après extraction.

 

 

 

Enfin le transport du sable rentre également en compte dans les conséquences environnementales de l’extraction et du transport du sable.

La majorité du sable est acheminé par voie routière (92% par la route contre 5% par la mer et 3% pour les voies ferrées) . Les transports sont limités autant que possible car ils sont coûteux, les flux sont donc déjà optimisés (un enjeu économique qui permet de réduire l’impact environnemental). Toutefois les camions-toupies ont besoin de puissance pour fonctionner, et donc utilisent des moteurs diesel qui sont les plus puissants du marché mais également les plus nocifs (un moteur diesel est plus émetteur de micro particules et de gaz toxiques qu’un moteur à essence). Cependant, ces moteurs consomment moins de carburant donc émettent moins de CO2.

Enjeux sociaux

La problématique d’acceptabilité sociale, c’est-à-dire la capacité d’une société à accepter une activité, à savoir l’extraction de sable dans notre cas, est essentielle. Or, les riverains s’opposent généralement aux demandes des exploitants, pour des raisons multiples.

La hausse du trafic de camions est souvent mise en cause, comme dans le projet de carrière de sable à Herry, où le passage estimé d’une trentaine de camions supplémentaires par jour sur le pont de Pouilly-Sur-Loire, où deux voitures peinent à se croiser, inquiète. En plus d’une dégradation du pont, les élus locaux craignent une dégradation des rues des villes non conçues pour de tels passages et pointent du doigt le fait que les poids-lourds emprunteraient une partie de l’itinéraire de la Loire à Vélo, mettant en danger les quelques 175 cyclistes journaliers.  Pour la carrière de sable de la Gagnerie (Loire Atlantique), c’est l’alimentation en eau qui préoccupe. En effet, certaines habitations n’avaient plus d’eau dans leur puits pendant l’été, phénomène qui pourrait être lié au fait que le sable et l’argile extraits de la carrière ont des rôles de rétention d’eau. En l’absence d’étude hydrologique poussée, le conseil municipal refuse donc toute augmentation de l’activité de la carrière.

 

Bien d’autres nuisances peuvent être mises en exergue par les riverains : nuisances sonores, dégradations des habitations à proximité liées au tirage de mine, impact sur le paysage, opposition liée à la fonction précédente du site d’extraction (lieu de détente, de loisirs, terres agricoles…) ou à sa localisation (comme pour la carrière de Lannion )…

 

L’acceptabilité sociale reposant essentiellement sur la perception des populations des bénéfices qu’elles pourraient retirer et des nuisances qu’elles pourraient subir, les exploitants tentent d’agir sur deux grands leviers afin d’améliorer l’acceptabilité de leurs  projets  :

  • la confiance des riverains dans l’exploitant : création d’instances d’information et concertation où l’exploitant vient au contact des riverains, démarches de transparence comme l’organisation de portes ouvertes des sites de carrières, organisation d’ateliers autour des produits issus des carrières, élaboration de partenariats avec des associations environnementales locales…
  • la connaissance des enjeux par les riverains : communication sur les bénéfices économiques de telles exploitations (création d’emploi, dynamisation de la région, contribution aux besoins régionaux et nationaux), communication sur les impacts environnementaux des carrières et les mesures prises pour les gérer, communication sur la réalisation d’études, certification de sites…

 

Notons qu’à l’échelle mondiale, l’acceptabilité sociale est parfois peu ou pas considérée. Pour les habitants de la province Cagaya aux Philippines, la rivière Cagaya s’est ainsi déplacée vers des zones d’habitations suite à l’extraction du sable de son lit, déplaçant une centaine de familles .

Enjeux économiques

Après un recul au début des années 2010, qui s’est accompagné d’une réduction du nombre d’entreprises du secteur, le chiffre d’affaire du secteur du béton prêt à l’emploi est en nette progression en 2016 et 2017. En 2017, le chiffre d’affaire est de 3900 millions d’euros généré par 500 entreprises. Si la grande majorité des structures sont de très petites entreprises (moins de 10 salariés), les grands cimentiers (Lafarge, Holcim, Vicat, Unibéton) génèrent 62% du chiffre d’affaire de la filière.

Le secteur du BPE est un secteur fortement concurrentiel. Comme il ne nécessite qu’un investissement capitalistique initial faible des indépendants peuvent en effet démarrer une activité concurrente. Le développement des centrales à béton mobiles, directement implantées sur le chantier de construction par les grands constructeurs (Bouygues, Colas), représente également une nouvelle concurrence.

 

Lors de la fabrication du béton, 50 à 60% des coûts sont liés à l’achat de matières premières, loin devant le transport ou la production. En effet le coût du transport du béton en lui-même est relativement faible, car bien que les camions toupies servant à livrer soient chers, le béton est généralement fabriqué à proximité du site de construction (<30km).

Répartition des coûts de production (hors investissement et études amonts) pour le Bêton Prêt à l’Emploi
Source données : Entretiens
Source graphique : DGE. « Marché actuel et offre de la filière minérale de construction et évaluation à échéance de 2030 », 2016

Dans le cas général, les constructeurs font fabriquer le béton dans une centrale à béton puis se font livrer sur le chantier par camion toupie. Leurs frais se répartissent alors entre 90€/pour payer le béton et 200€/pour la livraison par camion toupie, soit un total de 290€/de béton. Le béton livré est alors très homogène et respecte la norme NF EN 206 qui encadre la qualité et les propriétés du béton.

Pour des ouvrages nécessitant une quantité très petite de béton, il est envisageable de le réaliser manuellement à partir des matières premières; ce sera rentable d’un point de vue économique, mais ce travail est très éprouvant physiquement sans garantie de qualité.

 

Finalement , le coût du béton serait relativement faible comparé au prix total d’un bâtiment : il serait de l’ordre de 5% :

Le coût du béton dans la construction d’un bâtiment. L’exemple d’un logement collectif moyen en grande ville de province.
Source données : Lafarge (Projet Bâtiment Lyon-Impule Partners)
Source graphique : DGE. « Marché actuel et offre de la filière minérale de construction et évaluation à échéance de 2030 », 2016

 

Enjeux environnementaux

Des Fiches de Déclaration Environnementales et Sanitaires (FDES) ont été instaurées pour évaluer l’impact environnemental des matériaux de construction, en fonction de l’utilisation qui en est faite, sur tout leur cycle de vie. Nous nous sommes intéressés à l’impact d’1 m² de béton et d’1 m² de bois utilisés dans des murs porteurs, à l’aide d’une FDES réalisée par le Ministère  :

Tableau comparatif des impacts environnementaux d’1m² de béton et de bois
Source données : INIES. « Fiches de Déclaration Environnementales et Sanitaires (FDES) ». Base de données nationale. INIES

Le béton semble donc plus polluant que le bois dans cette utilisation précise, même s’il est plus apte à être recyclé (cf partie Alternative). Pour comprendre pourquoi l’étape de production est si émettrice de gaz à effet de serre pour le béton, il est nécessaire de s’attarder sur l’un de ses ingrédients : le ciment.

 

Bien que le ciment ne soit pas en masse le composant le plus important du béton, il représente en effet la majeure partie du bilan carbone du béton  :

Répartition massique (gauche) et carbone (droite) d’un béton classique constitué de ciment CEMI
Source données : ATILH & UNPG
Source graphique : ARTELIA Bâtiments Durables

Le ciment est réalisé à partir de calcaire et d’argile. En simplifiant grandement, on peut dire que le ciment est produit en deux grandes étapes :

  • la cuisson des roches calcaires, lors de laquelle se produit une réaction de calcination (CaCO3 -> CaO + CO2), et dont le produit sortant s’appelle le clinker
  • le broyage du clinker, lors de laquelle d’autres produits peuvent être ajoutés, et qui donne en sortie du ciment

C’est lors de l’étape de cuisson que le CO2 est majoritairement émis. Il faut en effet chauffer le four, ce qui nécessite souvent des combustibles fossiles (40% de l’impact carbone). La réaction de calcination rejette de plus du CO2, qui représente les 60% restants des émissions de gaz à effet de serre liées au ciment.

 

En changeant la quantité et le type du ciment utilisé dans le béton, il est donc possible de diminuer l’impact carbone du béton. Ainsi, les industriels sont passés pour du béton armé d’un dosage en ciment CEMI à 350 kg/m^3 émettant 400 kg éq. CO2/m3 à un dosage en ciment CEM II/A-LL de 280 kg/m3 émettant 285 kg éq. CO2/m3.

 

Enjeux sociaux

La filière béton participe fortement à l’économie locale, notamment en zones rurales (présence des gisements) et péri-urbaines (proximité des marchés). Elle comprend donc un grand nombre de petites entreprises locales. Les trois quarts des unités de production comptent moins de 20 salariés en 2013.

Enjeux économiques

Le BTP est un secteur important de l’emploi en France : 1 090 000 emplois en 2017 selon la CAPEB, 1 740 000 selon l’INSEE, soit environ 6 % de l’emploi total, et 47% de l’emploi dans le secteur de l’industrie.

C’est un secteur qui emploie principalement des ouvriers  (travailleurs salariés effectuant un travail manuel) (55% en 2017), et c’est un secteur qui recrute beaucoup par la voie de l’apprentissage.  Maintenir l’emploi dans ce secteur est important, car beaucoup de salariés ont un niveau de qualification faible, et peuvent donc avoir des difficultés de reconversion.

 

Les emplois du BTP sont éclatés entre les deux extrêmes en terme de taille d’entreprise : 59% des salariés travaillent en petite entreprise de moins de 20 salariés, et 33,7% en micro-entreprises ;d’un autre côté des géants comme Vinci, Bouygues Construction et Colas emploient chacun plusieurs dizaines de milliers de personnes.  En particulier les travaux publics, qui ne représentent que 7% des entreprises du BTP, emploient 22% de ses salariés.

 

Les emplois dans le secteur du BTP sont inégalement répartis sur l’ensemble du territoire : En effet, plus de 35 % de son emploi se concentrent dans seulement 3 régions : Île-de-France, Auvergne-Rhône-Alpes et Haut-de-France.

L’enjeu économique du béton est énorme, car la grande majorité du secteur du bâtiment repose sur ce composant . Le béton est en effet présent dans plus de 95% des logements : dans les dalles et planchers, et dans la majorité des murs intérieurs et extérieurs.

 

 

Le secteur du BTP est actuellement en difficulté : il a connu une forte baisse dans les années 90, puis une reprise jusqu’à la crise de 2007, suite à laquelle le secteur subit une chute violente en 2007 et 2008, et est resté en baisse jusqu’en 2015.

Cela s’est ressenti par une forte baisse de la profitabilité et de la rentabilité des entreprises du secteur, ainsi que des trésoreries fragiles.  Le secteur se remet progressivement entre 2015 et 2018, avec notamment l’emploi qui repart à la hausse.

Indice de production des travaux publics – 1990-2014
Source données : Sitadel
Source graphique : DGE, Marché actuel et offre de la filière minérale de construction et évaluation à échéance de 2030, 2016

Ces difficultés se ressentent dans les suppressions d’emploi, en particulier pour les petites entreprises : il y a eu une perte de 50 000 emplois salariés dans les entreprises de moins de 20 salariés, et 40 000 non-salariés, de 2008 à 2017, soit plus de 10% de perte d’emploi.

De plus le secteur peine à embaucher des employés et des ouvriers spécialisés, à cause d’un manque de qualification des employés.

Evolution des effectifs salariés dans le bâtiment
Source : ACOSS 2017 (séries revues et corrigées hors apprentis et stagiaires)
Enjeux environnementaux

Une fois transformé, le béton est transporté sur une faible distance, car il est généralement fabriqué proche du site de construction voire sur le site de construction. 1800 centrales à béton sont réparties sur le territoire et ont un rayon de livraison de 17km en moyenne . En reprenant les chiffres avancés par le ministère de la transition écologique et solidaire (en considérant que les moyens de transport sont semblables), nous trouvons que le transport pèse pour 1.40 kg CO2/tonne de béton en moyenne. Cette part est relativement faible par rapport à la production de béton.

BPE – Atomisation de l’outil de production. L’exemple de la Seine-Maritime/Ouest : répartition des centrales à béton sur le territoire
Source données : Agence de l’eau Seine-Normandie
Source graphique : DGE. « Marché actuel et offre de la filière minérale de construction et évaluation à échéance de 2030 », 2016.

Le béton est considéré comme un déchet inerte (un déchet non biodégradable, peu réactif, non-dangereux pour la santé humaine et l’environnement). Le secteur du bâtiment et des travaux publics produit 246M tonnes de déchets en 2012, dont environ 70% sont de la matière inerte . Au vu des quantités potentiellement utilisables, il est donc important de valoriser ces déchets. Environ 50% le sont actuellement, et la France a pour objectif de valoriser 70% des déchets à l’horizon 2020 .

 

Exemple :

Un exemple de mode opératoire de la déconstruction est présenté dans “étude sur la démolition et le recyclage du béton: optimisation des processus et solutions de recyclage avec le BIM”, par Sathiyamoorthy, Kumanan, Jean Vareille, Omar Doukari, et Jena Jeong:

A l’hôtel de Cachan, 240 000 tonnes de béton ont été récupérées après la construction.

Tout d’abord, la démolition a lieu en tant que telle. Puis les déchets sont triés afin de séparer les déchets polluants (amiante…) des autres.

Il y a ensuite une phase de concassage qui suivant la taille du chantier émet entre 0.115kg CO2 par tonne et 7 kg CO2 par tonne (pour les plus petits chantiers). Cette étape a pour but de réduire les blocs de bétons à une taille leur permettant d’être transportés.

Enfin, le transport vers un centre de recyclage (15km) émet 1.25kg de CO2 par tonne.

Généralement, le béton à recycler est ensuite réintégré dans du béton neuf sous forme d’agrégats (cf la partie VI).

La construction de bâtiments est source d’émission CO2, d’où la mise en place d’initiatives pour limiter ces émissions sur les chantiers.

Certaines centrales de production de béton Unibéton comme celles de Villejuif ou d’Issy-les-Moulineaux sont des exemples des meilleures pratiques du secteur. En version mobile ou fixe, elles recyclent les eaux de lavage et les retours béton. La centrale d’Issy-les-Moulineaux est approvisionnée par voie fluviale à 90%, ce qui représente par an l’économie de 15 000 camions .

Toutes ces caractéristiques font que la centrale est certifiée ISO 14001 pour ses faibles nuisances à l’environnement.

 

A performance et durabilité identique, l’empreinte carbone des ouvrages en béton a diminué de l’ordre de 30% en 30 ans , liée à l’utilisation de combustibles alternatifs pour la production de ciment et de nouvelles formules de ciment, à l’utilisation de co-produits d’autres industries (cendres volantes, fumées de silice, laitier moulu, additions calcaires, silicieuses ou métakaolines)

Le béton représente en moyenne 18% des émissions globales d’un bâtiment (50% venant des usages d’énergie, 27% des autres matériaux, 5% autres).

Il est important de considérer où le béton va être utilisé dans le bâtiment, et s’il est utilisé de manière raisonnée. En effet le béton est à l’origine d’effets physiques (notamment de par sa capacité à emmagasiner de la chaleur) qu’il faut prendre en compte lors de la construction.

Par exemple, le sol en béton préfabriqué a un impact environnemental moindre (-12%) que le béton standard, selon la méthode EPS 2000 qui  agrège la durée de vie et différents impacts écologiques en un indicateur unique. Il est cependant plus cher (+17%).

 

L’usage de bâtiments en béton en zone urbaine est en partie responsable du phénomène d’îlot de chaleur : en effet le béton et l’asphalte ont un faible albédo  (ils réfléchissent peu les rayons du soleil), ce qui contribue à l’augmentation de la température en ville (qui peut être 3 à 10°C plus élevée que dans la campagne environnante). Ce phénomène est bénéfique en hiver, mais peut être dangereux lors des canicules.

 

Le béton a une capacité calorifique élevée, c’est à dire qu’il retient bien la chaleur, ce qui est aussi un avantage lorsqu’il y a besoin de chauffer le bâtiment, et un problème lors des vagues de chaleur.

 

De plus, le béton est un mauvais isolant thermique : il est meilleur que la pierre, mais 5 à 6 fois plus mauvais que le bois par exemple. Cela en fait un mauvais matériau pour les habitats à basse consommation.

Enjeux sanitaires

En général, le béton est un matériau relativement peu dangereux pour la santé. Néanmoins, il existe un cas particulier où le danger est bien présent : la déconstruction.

 

Tous les chantiers (ouverts, fermés) produisent des poussières qui peuvent altérer la santé des ouvriers et des riverains; l’étude  porte plus spécifiquement sur les chantiers de curage et de démolition. Les chantiers de curage ont une exposition aux poussières plus importante. L’exposition aux poussières est plus grande sur les chantiers anciens (due à plus grande quantité de plâtre qui émet beaucoup de poussières). Certaines activités peuvent exposer à des taux de poussière supérieurs à la réglementation, notamment la découpe au chalumeau et l’abattage de murs mitoyens.

La norme EN 60335-2-69 indique les limites d’inhalation à ne pas dépasser.

 

 

Les risques sont réels : les poussières d’amiantes contenues dans certaines parois par exemple peuvent provoquer des cancers, et les fumées de silice (particules très fines qui sont créées par l’abattement de murs par exemple) peuvent provoquer des cancers et bloquer les voies respiratoires . L’ANSES (Agence Nationale de Sécurité Sanitaire) a ainsi dévoilé que 32% des maladies du travail des professionnels du bâtiment sont les cancers (l’amiante étant mise en cause dans 42% des cas) et 25% sont des maladies respiratoires. Viennent ensuite les maladies du système ostéo-articulaire (15%), les troubles mentaux/surmenage/stress (12%) et les maladies de peau (7%).

Internationale

L’extraction de sable à l’international est précisément caractérisée par une absence de réglementation. Bien que des chercheurs ont appelé l’UNESCO à légiférer sur le sujet suite à des destructions de plages au Maroc en 2007 , l’UNESCO ne semble pas avoir pris de mesure sur la question.

 

Il existe bien plusieurs organismes de protection des mers et des océans, comme la convention OSPAR (pour Oslo-Paris) qui s’occupe de la protection de l’Atlantique Nord. Cependant, l’extraction minérale en mer ne semble pas y être traitée.

 

Ce contexte d’absence d’encadrement favorise le commerce illicite entre pays, particulièrement en Asie. Ainsi, lorsque le Cambodge, l’Indonésie et la Malaisie ont interdit l’exportation de sable pour protéger leurs côtes, des commerçants illégaux ont prospéré pour former des “mafias du sable”, exportant des tonnes de sable vers Singapour.

Nationale

L’extraction de sable est très encadrée en France, pour pallier les impacts négatifs vus précédemment.

 

Les carrières sont juridiquement des Installations Classées pour la Protection de l’Environnement (ICPE), appellation définie par le Code de l’Environnement et regroupant des installations qui présentent des risques de nuisance ou de danger supérieurs à un certain seuil défini par la législation. Les ICPE sont soumises à des règles très spécifiques, notamment en ce qui concerne leur création et leur fin d’activité. En tant qu’ICPE à forts impacts, les carrières de sable sont généralement soumises à autorisation du préfet. Les exploitants doivent déposer un dossier démontrant l’acceptabilité du risque et comprenant notamment le détail des infrastructures prévues sur le site, des garanties financières assurant que l’exploitant sera capable de remettre en état la carrière et une étude d’impacts environnementaux et de danger (le lecteur peut trouver en source  un exemple de dossier de demande d’autorisation). S’ensuit une enquête publique et des concertations locales si le préfet juge le dossier d’exploitation recevable : les riverains sont informés du projet, ont accès au dossier déposé et ont la possibilité de donner leur avis, de faire des suggestions concernant le projet. A l’issue de cette enquête publique, le préfet rend sa décision d’autoriser ou non l’exploitation, en précisant la durée de cette autorisation (d’au maximum 30 ans renouvelables) et la quantité annuelle maximale d’extraction autorisée. Les exploitations peuvent être contrôlées à tout moment par la police des carrières pour vérifier leur conformité.

 

Les concessions d’extractions de sable marin relèvent pour leur part du code minier en plus du Code de l’Environnement. Elles doivent alors avoir un Titre Minier délivré par décret ministériel et qui définit la durée et le volume d’extraction autorisé. La deuxième autorisation est l’autorisation d’ouverture de travaux délivrée par le préfet, et qui comme pour les carrières demande le dépôt d’un dossier, une enquête publique et des concertations locales. Enfin, l’exploitant doit aussi obtenir une autorisation d’occupation du domaine public maritime auprès du préfet, qui fixe le montant d’une redevance à payer à l’Etat en contrepartie de l’autorisation d’extraire.

 

La lourdeur des procédures administratives explique qu’en France la durée nécessaire à l’obtention d’une autorisation est très longue (7 à 10 ans ). Cela pousse parfois des indépendants à revendre leur dossier en cours ou à s’associer . Cependant, le Conseil Général de l’Environnement et du Développement Durable évoque dans son rapport de 2019 la possibilité de réviser ces procédures d’instruction afin qu’elles soient plus rapides. Cela inquiète les écologistes, qui soulignent que les concessions en France sont accordées pour une plus grande durée qu’à l’étranger.

 

Soucieuse de mesurer ses impacts sur l’environnement, la filière de l’extraction de granulats a adopté une charte environnement dès 1992, rejointe par les autres membres de la filière d’extraction en 2004. En faisant cette démarche volontaire, les entreprises se soumettent à des audits réguliers et s’engagent à poursuivre des objectifs renouvelés tous les 3 ans. Cette charte prévoit une mutualisation des moyens et des connaissances entre tous les acteurs de la filière, pour tendre vers une amélioration globale des comportements, processus qui la rend inédite.

 

 

 

Le Béton Prêt à l’Emploi est lui régulé par la norme NF EN 206-1, norme française traduction d’une norme européenne. Les normes françaises sont approuvées par l’AFNOR et définissent des références pour un produit donné sur un territoire donné. La norme NF EN 206-1, adoptée en 2002, définit les types de bétons reconnus et leurs différentes classes (exposition à la corrosion, résistance à la compression, de consistance, de chlorures…), qui permettent de choisir au mieux le type de béton nécessaire en fonction de son usage.  La norme a été revisitée en 2013 pour devenir NF EN 206-1/CN. Cette nouvelle version assouplie notamment la réglementation concernant l’usage de granulats recyclés dans le béton, même si la norme française reste plus restrictive que dans d’autres pays européens. Le Projet RecyBéton débuté en 2012 vise à augmenter l’utilisation de ces agrégats recyclés dans le béton. Les professionnels des matériaux de construction ont de plus mis en place des Fiches de Déclaration Environnementale et Sanitaire, qui permettent de rendre compte de l’impact environnemental de différents matériaux sur leur cycle de vie, et ce alors qu’aucune réglementation ne l’exigeait .

 

Lors des chantiers, la réglementation impose des filtres anti-poussières pour éviter les dégagements de poussière dans l’atmosphère, le recyclage des eaux issues de la fabrication du béton, et les rejets sont limités par la SENE (service de l’énergie et de l’environnement).

 

Depuis l’adoption de la Directive Européenne sur la Performance Energétique des Bâtiments en 2002, des réflexions majeures sur le bâtiment ont été menées, comme on a pu le voir dans la partie Contexte et Enjeux. Ainsi le Grenelle de l’environnement a défini des objectifs d’avancée pour toute la filière en 2007 et des réglementations thermiques (RT) encadrant la consommation des bâtiments neufs ont vu le jour depuis 2005. La dernière Réglementation thermique est la RT2012, mais elle va être remplacée cette année par la RE2020 (Réglementation Environnementale 2020) qui aura pour référence le bâtiment à énergie positive (c’est-à-dire un bâtiment qui produit plus d’énergie qu’il n’en consomme lors de son fonctionnement). Contrairement aux précédentes RT, la RE2020 se basera sur un objectif à la fois d’amélioration de l’efficacité énergétique et de réduction de l’empreinte carbone. Elle prendra donc en compte l’impact des bâtiments sur tout leur cycle de vie. L’expérimentation E+C- (Energie+ Carbone-), qui permettait de tester les bâtiments selon ces deux critères, avait été lancée en 2016, afin de préparer cette nouvelle réglementation.

Alternatives

Des initiatives politiques sont en train de se mettre en place pour encadrer l’extraction de sable. Ainsi, l’ONU a commencé à réfléchir au sujet lors d’un colloque organisé à Genève le 11 octobre 2018 et regroupant des acteurs issus du secteur industriel, des acteurs issus d’ONGs environnementales, et des chercheurs et étudiants universitaires pour débattre de la question de l’extraction du sable et pour trouver des solutions pour limiter son impact sur l’environnement. Lors de ce colloque, il a été par exemple proposé de remplacer le sable utilisé dans la construction des routes par des déchets d’autres filières (plastique, terre, bambou, bois…), d’autant plus qu’on estime que les routes en plastique sont trois fois plus durables que les routes traditionnelles. De plus, le Programme des Nations Unies pour l’Environnement (PNUE) a entamé une collaboration avec l’Université de Genève pour sensibiliser le public.

 

En France, la création d’une filière REP (Responsabilité Elargie au Producteur) est évoquée dans le cadre du projet de loi sur l’économie circulaire. Cela signifierait notamment une reprise gratuite des déchets issus des chantiers de déconstruction par le constructeur. Les acteurs du BTP souhaiteraient limiter dans un premier temps son action aux petits chantiers.

La Fédération Française du Bâtiment reconnaît l’importance d’une telle filière, mais elle résiste, redoutant un coût de l’ordre de deux milliards d’euros par an pour le secteur. Ces coûts se présenteraient principalement sous la forme d’un prélèvement sur la vente de matériaux, sur le principe pollueur-payeur.

Une manière de répondre à la forte demande en sable est de rechercher des technologies permettant l’utilisation de sable désertique dans le béton. Jusqu’ici, ce sable était trop fin et trop poli, ce qui l’empêchait d’adhérer correctement aux autres composants du béton. La start-up anglaise Finite a dans cette optique créé un matériau composite fait de sable du désert qui sert d’alternative plus durable au béton. Ce matériau est plus respectueux de l’environnement, avec une empreinte carbone inférieure à la moitié de celle du béton. Par ailleurs, la start-up prétend que le matériau est polyvalent dans son utilisation et qu’il est aussi solide que les briques de construction traditionnelles et le béton résidentiel. Contrairement au béton, qui doit être soit recyclé soit envoyé à la décharge à la fin de sa vie, le nouveau matériau peut facilement être réutilisé car il peut être remoulé pour de multiples utilisations tout au long de son cycle de vie .

Exemple du produit Finite
Source: Finite

La démocratisation du recyclage du béton permettrait aussi de limiter les besoins en ressources neuves.

 

L’utilisation de béton recyclé (RCA pour Recycled Concrete Agregate) permet de réduire les besoins énergétiques des processus de l’extraction et du transport, et donc l’empreinte carbone du béton. La pression exercée sur les habitats naturels est aussi moindre .

 

Cependant, les agrégats recyclés présentent pour l’instant des propriétés techniques globalement moins bonnes que les agrégats naturels, limitant leur utilisation dans le béton. Ainsi, à mesure que la teneur en agrégats recyclés augmente, la densité du béton diminue ce qui diminue ses qualités d’isolant phonique. Le béton à base de RCA nécessite également plus d’eau lors du gâchage, augmentant la pression sur cette ressource . L’aptitude à l’écoulement, qui fait du béton un matériau très maniable, est aussi amoindrie, si bien que l’ajout d’adjuvants est nécessaire .

 

Plusieurs propriétés mécaniques sont aussi affectées, diminuant la résistance d’un tel béton . Ceci explique que, pour respecter la norme EN 206/CN (ensemble de spécifications pour les bétons structuraux de bâtiments et d’ouvrages de génie civil), le taux de granulats recyclés soit limité à 20%.

 

L’utilisation de cendres volantes (déchet issu de la combustion de charbon) en remplacement du calcaire pour fabriquer le ciment permettrait d’augmenter les propriétés mécaniques du béton tout en diminuant les émissions de CO2, ce qui est particulièrement intéressant pour le béton RCA :

Le gain de résistance typique du béton à cendre volante par rapport au béton de ciment traditionnel
Source : US Department of Transportation Federal Highway Administration. « Fly Ash Facts for Highway Engineers ». Agence gouvernementale américaine, 27 juin 2017.

On peut cependant s’interroger sur la pertinence de s’appuyer sur un déchet de l’industrie du charbon pour diminuer l’impact environnemental du béton traditionnel.

 

Les pneus, facilement disponibles et peu valorisés autrement, peuvent eux aussi être utilisés pour être brûlés pour la production de ciment. Les températures du four sont si élevées que les pneus brûlent sans fumée ni flamme, ne dégageant pas de produits toxiques pour la santé ou la planète.

 

Des technologies novatrices visant à améliorer la qualité des RCA sont en cours de développement. La présence de gypse et de brique a notamment été identifiée comme un facteur clé qui diminue leur qualité, d’où l’idée de trouver de nouvelles méthodes pour séparer ces deux roches des autres agrégats, par exemple par la méthode “d’air jigging” . L’utilisation de souches bactériennes enlevant les résidus de ciment sur les agrégats est aussi en cours d’étude, et permettrait de diminuer la quantité d’eau nécessaire .

 

Unibéton, un groupe qui propose des solutions béton prêt à l’emploi innovantes adaptées aux nouveaux impératifs de qualité et d’environnement de la construction, pense pouvoir passer à 30% de granulats recyclés . Dans les faits, les agrégats recyclés ne représentent que 6 à 8% des agrégats présents dans le béton en Europe .

 

Si les propriétés du béton recyclé limitent encore son utilisation dans le domaine de la construction, les RCA restent adaptés pour la création de bitume destiné aux routes, de berges ou de digues.

 

 

 

 

 

 

Enfin, la solution la plus efficace serait de réduire la consommation de béton traditionnel, par exemple en alternant béton d’agrégats naturels ou de RCA en fonction des usages. Par exemple, les murs ont en général une épaisseur supérieure au minimum nécessaire afin d’améliorer l’isolation thermique et phonique. Utiliser du béton traditionnel à la résistance mécanique optimale pour réaliser l’épaisseur nécessaire, et réaliser la surépaisseur à partir de béton de RCA permettrait de réduire la consommation de béton traditionnel.

 

La recherche de solutions durables à tous les niveaux se fait donc dès les toutes premières étapes de la construction d’un bâtiment, avec l’émergence des notions d’éco-conception et d’architecture Low-Tech. L’utilisation de bois dans la construction, couplée à une meilleure intégration des co-produits de l’industrie du bois, est aussi une alternative au béton de plus en plus envisagée.