Structures en acier et incidence de l’initiative « Décarbonation de l’industrie » sur le carbone incorporé
Les structures en acier peuvent atteindre une décarbonation maximale grâce à une teneur de 93 % en matériaux recyclés dans leurs structures et à la fabrication de l’acier dans des fours à arc électrique, qui émettent 0,68 tonne métrique de CO₂. En comparaison, les hauts-fourneaux traditionnels émettent environ 2,3 tonnes métriques et représentent une minorité dans la production d’acier, en raison des progrès réalisés dans l’intégration des énergies renouvelables, ce qui permet de rationaliser davantage les coûts et les émissions liés au procédé de fabrication de l’acier.
Évaluations du cycle de vie : acier contre béton contre bois
Les évaluations du cycle de vie des structures en acier pour la construction, comparées aux autres modes de construction concurrents, notamment le bois et le béton, ont démontré que l’industrie sidérurgique surpasse continuellement le bois et le béton en matière d’émissions de carbone depuis environ 50 ans. Les structures en acier, étant par nature plus légères et occupant un volume moindre que les structures réalisées avec les autres matériaux concurrents, présentent l’avantage de réduire considérablement la taille, la profondeur et le coût des fondations. En outre, comme les structures en acier sont préfabriquées dans les usines de fabrication, cela élimine davantage les déchets et les matériaux excédentaires sur le chantier.
Carbone incorporé et carbone opérationnel de l’acier
Les structures en acier présentent un carbone incorporé déclaré de 320, soit une réduction de 8 à 12 % par rapport aux émissions totales de carbone des structures sur un cycle opérationnel de 50 ans.
Bien que les structures en acier aient une empreinte carbone opérationnelle et incorporée supérieure à celle des structures en bois, leurs avantages opérationnels à long terme par rapport aux structures en bois — tels qu’une meilleure efficacité énergétique grâce à des enveloppes de bâtiment plus performantes et à des structures intégrées de panneaux solaires — contribuent davantage à la décarbonation de ces structures.
L’optimisation des fours à arc électrique à l’aide de fer réduit directement à l’hydrogène (DRI) permet d’accélérer la décarbonation du secteur sidérurgique. L’élimination totale du coke dans ce procédé ouvre la voie à la production d’acier zéro carbone d’ici 2030. Par ailleurs, les améliorations apportées aux fours à arc électrique (FAE), notamment grâce à l’intelligence artificielle et aux réseaux électriques réactifs, permettront de réduire leurs émissions de plus de 40 %. L’adoption précoce de ces pratiques par certaines entreprises a déjà permis de réduire de 11 % l’empreinte carbone incorporée par rapport à celle observée il y a cinq ans.
L’ÉCONOMIE CIRCULAIRE DE L’ACIER
Les caractéristiques de l’acier incluent une recyclabilité à 100 % et une recyclabilité supérieure à 90 % à l’échelle mondiale en fin de vie.
L’acier est le matériau structurel le plus circulaire qui soit produit. Plus de 90 % de l’acier en fin de vie — c’est-à-dire ayant atteint la fin de sa durée d’utilisation — est récupéré à l’échelle mondiale et réutilisé dans le cycle suivant de production. Ce cycle réduit la demande de minerai de fer, matière première de base pour la production, et diminue par conséquent les émissions liées à l’exploitation minière et au traitement du minerai. Ces dernières années, les opérations des fours à arc électrique (FAE) ont évolué pour utiliser jusqu’à 93 % d’acier recyclé, ce qui leur confère le niveau le plus élevé d’intégrité parmi les matériaux structurels et positionne l’acier comme un leader de la construction circulaire. En outre, l’application des approches « conception pour le démontage » (DfD) dans la construction métallique permet d’atteindre un taux de récupération des matériaux allant jusqu’à 95 %.
Méthode de récupération / Rendement du matériau / Impact carbone
Démontage / >95 % de récupération / Réduction de 85 % par rapport à la démolition
Démolition conventionnelle < 40 % de récupération, émissions 3 fois plus élevées
Ces stratégies génèrent des avantages tangibles : réduction des déchets de construction de 70 %, baisse des émissions de carbone de 85 % liée au traitement des matériaux, réutilisation directe d’éléments structurels à haute valeur. La récupération de l’acier améliore l’efficacité du transport grâce à son rapport résistance/poids.
Durabilité opérationnelle permise par la structure en acier
Fabrication précise hors site et réduction de 90 % des déchets sur le chantier
À l’aide d’un système de modélisation 3D et de sciage et de soudage automatisés, les éléments en acier sont fabriqués hors site avec une précision au millimètre. Ce processus de conception réduit au minimum les surcommandes, les erreurs de découpe sur site et les déchets d’emballage, ce qui permet de réduire les déchets de construction de 90 % par rapport au béton coulé en place. Grâce à la réduction de 40 % des trajets de transport obtenue grâce à la livraison « juste-à-temps » et à l’optimisation du chargement, les émissions sont également réduites. Le résultat de ces procédés est une livraison des projets 30 à 50 % plus rapide, une réduction de l’encombrement sur le chantier et un détournement de 90 % des déchets vers des filières de valorisation (plutôt que vers les décharges), ainsi qu’une amélioration de la sécurité et de la qualité.
Performance thermique et adaptabilité : Construction intégrée et systèmes solaires
Le cadre en acier permet également une construction plus étanche à l'air et plus précise. Les systèmes d'isolation intégrés créent également une barrière thermique qui élimine les ponts thermiques, c’est-à-dire le transfert de chaleur, réduit de 15 à 25 % par rapport aux systèmes sans acier. Les systèmes de toiture et de façade atténuent également le besoin de renforts structurels. Contrairement à d’autres systèmes de construction, l’acier résiste également mieux dans le temps aux normes énergétiques, et les rénovations permettent d’ajouter de l’isolation.
Durabilité, longévité et conformité aux certifications des bâtiments durables
L'acier possède une longue durée de vie, dépassant 50 ans avec un entretien adéquat, ce qui présente de réels avantages en matière de durabilité, car cela réduit le besoin de remplacement et l'utilisation des ressources. Les principales certifications de bâtiments verts, telles que LEED, BREEAM et le Living Building Challenge de l'ILFI, attribuent de nombreux crédits pour l'utilisation de matériaux nécessitant peu d'entretien, à faible teneur en matières premières (low-M), dont les performances éprouvées dans des environnements extrêmes et la longue durée de vie sont démontrées. La longue durée de vie de l'acier sans corrosion (à condition qu'il soit utilisé de façon appropriée) ainsi que son faible besoin d'entretien s'inscrivent parfaitement dans l'approche du bâtiment axée sur la longévité, l'adaptabilité et la résilience de l'ensemble de la structure. En conséquence, l'utilisation de l'acier apporte une grande valeur aux opérations liées au bâtiment : elle contribue à atteindre les résultats souhaités en matière de sécurité des occupants, de facilité d'entretien, et renforce la valeur globale du bâtiment.
FAQ
Quel est le carbone incorporé ?
Le carbone incorporé correspond à la quantité de dioxyde de carbone émise lors de l'extraction, de la fabrication et de la mise en place des matériaux utilisés dans la construction du bâtiment.
Comment l’acier permet-il de réduire le carbone incorporé par rapport aux alternatives ?
L’acier permet de réduire le carbone incorporé grâce à sa forte recyclabilité et à l’utilisation de fours électriques à arc (EAF) ainsi que d’autres méthodes très efficaces produisant moins de CO₂.
L’acier peut-il être recyclé sans perte de performance ?
L’une des caractéristiques les plus remarquables de l’acier est qu’il est entièrement recyclable sans perte de ses performances structurelles.
Quels sont les avantages de l’acier dans la construction durable ?
La réduction des charges, la préfabrication efficace, la facilité de démontage permettant la récupération des matériaux, ainsi que l’intégration de panneaux photovoltaïques illustrent tous les multiples avantages durables de la préfabrication en acier.
Quelle est la durée de vie moyenne des structures en acier ?
Avec un entretien adéquat, les structures en acier peuvent durer plus de 50 ans, ce qui est très avantageux pour une utilisation durable, car elles nécessitent moins fréquemment un remplacement et réduisent ainsi la consommation de matériaux et de ressources.