Empreinte carbone du béton : origines et conséquences

Qu’est-ce que l’empreinte carbone du béton ?

En France, en 2019, 21 millions de tonnes de produits en béton ont été fabriqués d’après la Fédération de l’Industrie du Béton. De par son importante production, on peut dire que le béton est un matériau de construction particulièrement émetteur de carbone et donc dans d’autres termes ayant une empreinte carbone élevée.

Ainsi, le secteur de la construction représente 10% des émissions de gaz à effet de serre (GES) mondiales et le béton, 52% des émissions de ce secteur :

Que signifie “empreinte carbone” et quel est l’impact sur notre planète ?

L’empreinte carbone ou impact carbone est la quantité d’émissions de gaz à effet de serre (GES) produite à une certaine échelle (objet, matériau, individu, nation, planète, etc.). L’empreinte carbone est mesurée en kg de CO₂ équivalent (kgCO₂eq). L’empreinte carbone du béton est calculée selon la norme NF EN 15804.

On appelle gaz à effet de serre un ensemble de gaz présents à l’origine dans l’atmosphère ou bien produits par l’activité humaine (combustion d’énergies fossiles, agriculture, systèmes de climatisation et de réfrigération, etc.), qui absorbent le rayonnement infrarouge émis par la surface terrestre.

C’est pour cela qu’il existe deux types de GES :

• Les GES naturellement présents dans l’atmosphère, par exemple la vapeur d’eau (H₂O).
• Les GES d’origine anthropique, les plus cités étant le méthane (CH₄), les halocarbures (PFC, HCF), les protoxydes d’azote (N₂O), l’hexafluorure de soufre (SF₆) et le plus connu et dont les émissions sont les plus importantes, le dioxyde de carbone (CO₂).

Le CO₂ a la particularité d’être naturellement présent dans l’atmosphère, mais son niveau a augmenté de 50% depuis le début de l’ère pré-industrielle, en lien avec l’importance de l’activité humaine. C’est le GES dont les émissions sont les plus importantes.

Pourquoi les GES ont-ils un impact sur notre planète ?

Les GES ont tendance à réchauffer l’atmosphère. Ce sont des gaz qui absorbent une partie des rayons solaires, les redistribuant sous forme de radiations au sein de l’atmosphère terrestre. C’est ce qu’on appelle l’effet de serre.

Lorsque la Terre est éclairée par le soleil, sa surface réémet une partie des rayonnements qu’elle a reçus. Sauf que certains GES comme le méthane, l’azote ou le CO₂, retiennent une partie de ce rayonnement infrarouge émis par la Terre et lui renvoient, ce qui contribue à la réchauffer suffisamment pour que la vie y soit possible.

Cependant, depuis l’ère industrielle, les activités humaines émettent de grandes quantités de GES, principalement du CO₂ et du CH₄ (méthane). Ces gaz s’accumulent dans l’atmosphère et atteignent des concentrations très élevées. Conséquence, l’effet de serre s’intensifie et entraîne ce qu’on appelle le réchauffement climatique qui engendre entre autres la montée des températures, l’élévation du niveau des océans, l’augmentation des précipitations ou encore l’acidification des océans.

Le béton, qui a une empreinte carbone d’environ 250 kgCO₂eq/m² pour le logement collectif et 350 kgCO₂eq/m² pour le tertiaire selon l’IFPEB (Institut Français pour la performance du bâtiment), se place en première position des émissions de GES liées aux matériaux de construction. On parle également d’indice de réchauffement climatique du béton. Les émissions de GES du béton proviennent en majeure partie de la fabrication du ciment contenu dans le béton.

En France, la production d’une tonne de ciment émet en moyenne 0,62t CO₂eq (d’après le ministère de la Transition Écologique et Solidaire).

Zoom sur l’empreinte carbone du béton

L’origine de l’empreinte carbone élevée du béton

Sur les schémas précédents, on constate que l’empreinte carbone de l’eau, du sable et du gravier contenus dans le béton est particulièrement faible contrairement à celle du ciment. En effet, le ciment ne représente que 11.7% du poids d’un béton courant mais il est responsable de 98% des émissions de GES du matériau béton pour deux raisons :

1. Le processus de fabrication du ciment est très énergivore, car le clinker va être chauffé aux alentours de 1450°C via des combustibles fossiles. Cette étape génère près d’un tiers des émissions de GES du ciment.
2. La décarbonatation du calcaire, qui est une réaction chimique produisant du CO₂, est responsable des deux tiers restants des émissions de GES du ciment.

Ainsi, lors de la fabrication du ciment, c’est la fabrication du clinker qui va générer le plus de GES. Les dernières étapes de la production du ciment n’ont qu’un impact léger.

Le clinker est le principal composant du ciment, obtenu par la cuisson de calcaire et d’argile (80% de calcaire et 20% d’argile). Lorsque le cru (carbonate de calcium CaCO₃, silice SIO₂, alumine Al₂O3) est chauffé durant la phase de clinkérisation, la décarbonatation du calcaire va avoir lieu.

Une empreinte carbone présente tout au long du cycle de vie du béton

Cependant, il ne faut pas oublier que l’empreinte carbone du béton ne concerne pas que sa fabrication. En effet, il faut bien veiller à prendre en compte l’ensemble du cycle de vie du béton, de l’extraction des matières premières à sa mise en œuvre, et même, jusqu’à sa destruction.

Ainsi, les granulats et le sable ne comptent pas dans le bilan carbone lors de la fabrication du ciment, néanmoins, il est important de souligner que leur extraction nécessite d’utiliser de gros engins de chantier de carrières ou de mines (pelles ou chargeuses) fonctionnant au diesel. De plus, il faut également prendre en compte l’ensemble des transports effectués, que ce soit pour acheminer les matériaux jusqu’à la cimenterie et la centrale à béton, ou le béton jusqu’au chantier.

Voici un exemple de la répartition des émissions carbone du béton armé en prenant en compte l’ensemble des étapes de son cycle de vie (source AFGC) :

Des pistes pour réduire l’empreinte carbone du béton

Aujourd’hui en France, nous produisons à peu près 18,5 millions de tonnes de ciment par an émettant environ 10 millions de tonnes de CO₂eq et pas loin de 4,6 milliards de tonnes de ciment dans le monde, relâchant approximativement 2,5 milliards de tonnes de CO₂eq (sources : consoGlobe, techniques de l’ingénieur).

Pourtant, l’enjeu de la SNBC (Stratégie nationale bas carbone) du secteur de la construction est de se rapprocher de la neutralité carbone pour 2050.

Quelques pistes pour réduire l’empreinte carbone de la filière béton existent, telles que l’utilisation du béton bas carbone ou encore la mise en place de la RE2020 depuis 2022. Au-delà de l’impact carbone du secteur, il y a également une forte consommation de matériaux et de nombreux déchets produits. Il existe également des solutions de recyclage et de valorisation du béton de déconstruction. Ce sont des sujets dont le blog Suite Dispatch parle régulièrement.

En attendant, une solution comme Concrete Dispatch permet de calculer l’empreinte carbone du béton et maîtriser parfaitement les quantités de béton utilisées sur le chantier et donc d’éviter la surconsommation, les erreurs de formule et les non-conformités.