Les 30 avancées qui ont marqué le bâtiment durable (1/4)
Partie 1 : Matériaux et outils numériques
Ces dernières années, le secteur de la construction a vu naître des innovations révolutionnaires, redéfinissant les pratiques en faveur de la durabilité. Face à l’urgence climatique et aux attentes croissantes en matière de performance environnementale, les acteurs du bâtiment adoptent des solutions innovantes pour répondre aux enjeux de demain.
Dans ce premier volet de notre série, nous mettons en lumière les avancées liées aux matériaux durables, aux outils numériques et aux techniques de construction avancées. Qu’il s’agisse du béton bas-carbone et des biomatériaux, de l’utilisation du BIM et des jumeaux numériques, ou encore des opportunités offertes par l’impression 3D et la construction modulaire, ces innovations dessinent les contours d’un secteur plus responsable et performant.
Plongez avec nous dans ces progrès inspirants, qui témoignent du potentiel de la construction durable à transformer nos villes et nos bâtiments en espaces résilients, respectueux de l’environnement et adaptés aux défis du futur.
Matériaux innovants et durables
Béton bas-carbone :
Le béton bas-carbone représente une avancée significative dans la réduction de l'empreinte écologique de l'industrie de la construction. Traditionnellement, la production de ciment est responsable de près de 8 % des émissions mondiales d’équivalent CO2, ce qui a conduit les chercheurs et les entreprises à explorer des solutions alternatives. Les nouveaux mélanges de béton intègrent désormais des sous-produits industriels tels que les cendres volantes et les laitiers de hauts fourneaux pour remplacer une partie du ciment. Cette approche permet non seulement de réduire les émissions de carbone, mais aussi de valoriser des déchets industriels qui, autrement, seraient mis en décharge.
Selon une revue approfondie publiée dans Developments in the Built Environment (Althoey et al., 2023), l’utilisation de matériaux cimentaires supplémentaires (SCMs), tels que le laitier, le métakaolin, l’argile calcinée et le calcaire, peut réduire les émissions de CO2 associées à la production de béton jusqu’à 40 %, sans compromettre la résistance ni la durabilité. Ces matériaux remplacent en partie le clinker, principal contributeur aux émissions, et permettent ainsi de diminuer l’empreinte carbone tout en valorisant des sous-produits industriels.
L’étude explore également l’utilisation de technologies de captage et d’utilisation du carbone (CCU), offrant des perspectives prometteuses pour transformer les émissions en ressources utilisables. Cependant, des défis subsistent, notamment en termes d’adoption par le marché et de disponibilité des matériaux. Ces avancées témoignent du potentiel du béton bas-carbone pour répondre aux objectifs de développement durable et de lutte contre le changement climatique. [1]
Biomatériaux :
Les biomatériaux, issus de ressources renouvelables, jouent un rôle croissant dans la transformation de l’industrie de la construction. En tête de ces innovations se trouve le bois lamellé-croisé (CLT), reconnu pour sa capacité à stocker le carbone et pour son impact réduit sur l’environnement. Selon une étude récente, les bâtiments en CLT peuvent réduire de 20 à 50 % les émissions de carbone par rapport aux structures en béton ou en acier, tout en offrant des performances structurelles comparables. [2]
Au-delà du bois, des matériaux innovants comme le mycélium, issu des racines de champignons, gagnent en popularité. Utilisé pour produire des panneaux isolants biodégradables, le mycélium offre une alternative légère, recyclable et thermiquement efficace aux isolants traditionnels. De même, les briques en chanvre, fabriquées à partir d’un mélange de chaux et de fibres de chanvre, combinent faible empreinte carbone et isolation exceptionnelle.
Ces biomatériaux ne se limitent pas à réduire l’impact environnemental ; ils contribuent également à améliorer la qualité de vie des occupants grâce à leurs propriétés naturelles, notamment une meilleure régulation thermique et une réduction des émissions de composés organiques volatils (COV).
Matériaux recyclés :
Les matériaux recyclés révolutionnent le secteur de la construction en permettant de réduire les déchets tout en répondant à la demande croissante de durabilité. L'intégration de plastiques recyclés et d'agrégats issus de débris de construction dans les matériaux de construction est une pratique en forte expansion.
Par exemple, selon un article publié dans le Journal of Civil Engineering Frontiers, les plastiques recyclés, tels que le polyéthylène téréphtalate (PET) et le polyéthylène haute densité (HDPE), peuvent être incorporés sous forme de granulés ou de fibres dans le béton. Cette méthode permet d’alléger les structures tout en améliorant certaines propriétés, comme la résistance aux fissures et l’isolation thermique. Ces plastiques, auparavant destinés aux décharges ou aux océans, trouvent ainsi une seconde vie dans les infrastructures. [3]
De leur côté, les débris de construction, tels que le béton et l’asphalte, sont broyés et réutilisés comme agrégats pour de nouvelles infrastructures. Dans certains projets, cette pratique a permis de remplacer jusqu’à 70 % des agrégats vierges, réduisant ainsi les coûts et l’impact environnemental liés à l’extraction de nouvelles ressources.
Ces initiatives montrent comment une approche circulaire dans l’utilisation des matériaux peut transformer l’industrie, en minimisant les impacts environnementaux tout en valorisant les ressources disponibles.
Numérique au service de la soutenabilité
Building Information Modeling (BIM)
Le Building Information Modeling (BIM) s'impose comme une technologie incontournable pour transformer le secteur de la construction vers des pratiques intelligentes et durables. Selon un article publié dans Environmental Challenges, le BIM permet non seulement d'améliorer les performances environnementales des bâtiments, mais aussi de répondre aux défis liés au changement climatique et aux risques environnementaux croissants. [4]
L'étude souligne que l'intégration du BIM dans l'évaluation des risques environnementaux améliore significativement la capacité des structures à résister à des événements climatiques extrêmes, avec une corrélation mesurée à 0,36 entre l’utilisation du BIM et le développement de structures intelligentes et durables. De plus, le BIM facilite le suivi en temps réel des performances grâce à l'intégration de capteurs IoT (Internet des Objets), permettant une maintenance prédictive et une optimisation continue. Ces fonctionnalités contribuent à réduire les coûts d'exploitation et à prolonger la durée de vie des bâtiments.
Le BIM se distingue également par sa capacité à automatiser les évaluations de conformité environnementale et à simuler des scénarios climatiques futurs, permettant ainsi une prise de décision éclairée dès la phase de conception. Cette approche intégrée aide les parties prenantes – architectes, ingénieurs et gestionnaires de projet – à anticiper et atténuer les impacts environnementaux tout au long du cycle de vie des bâtiments.
Jumeaux numériques
Les jumeaux numériques, ou digital twins, se sont imposés comme une avancée majeure dans le secteur de la construction durable. Ces répliques virtuelles des actifs physiques, alimentées par des données en temps réel issues de capteurs IoT et de logiciels BIM, permettent d’améliorer la planification, la conception et l’exploitation des bâtiments. Leur utilisation optimise non seulement les performances énergétiques, mais favorise également la prise de décision basée sur les données tout au long du cycle de vie des projets. [5]
Les simulations en temps réel réalisées grâce aux jumeaux numériques offrent des solutions prédictives et adaptatives. Par exemple, elles permettent d’anticiper les besoins de maintenance et de réduire les interruptions d’exploitation, diminuant ainsi les coûts opérationnels. L’étude souligne également que cette technologie peut réduire significativement l’empreinte carbone des bâtiments grâce à une meilleure gestion des ressources et à l’identification rapide des inefficacités énergétiques.
Cependant, des défis subsistent, notamment en termes d'intégration des systèmes et de qualité des données. Pour maximiser leur potentiel, il est essentiel de surmonter les obstacles liés à l’interopérabilité entre les systèmes existants et nouveaux, et d’assurer une gestion efficace des données collectées.
Logiciels de conception écoresponsable
Les logiciels de conception écoresponsable jouent un rôle central dans la transition vers des bâtiments durables. Ces outils permettent aux architectes et aux ingénieurs d’intégrer des critères environnementaux dès les premières étapes du projet, garantissant ainsi une approche holistique de la durabilité.
Ces solutions logicielles offrent des fonctionnalités avancées telles que le calcul de l’empreinte carbone des matériaux, la modélisation des flux énergétiques et l’analyse des impacts environnementaux sur le cycle de vie des bâtiments. Par exemple, One Click LCA permet de mesurer les émissions de carbone incorporé des matériaux et de simuler des scénarios pour optimiser l’efficacité énergétique globale. De même, Tally, intégré à Revit, facilite l’analyse du cycle de vie (LCA) des matériaux directement dans le flux de travail BIM, aidant ainsi les professionnels à prendre des décisions éclairées dès la phase de conception.
Ces logiciels offrent des solutions accessibles pour réduire l’impact environnemental dès la phase de conception. Ils permettent également d’améliorer la collaboration entre les différentes parties prenantes en centralisant les informations liées à la durabilité, facilitant ainsi la prise de décisions éclairées.
Techniques de construction avancées
Impression 3D
L’impression 3D dans la construction marque une véritable révolution, offrant des solutions innovantes pour répondre aux défis économiques, sociaux et environnementaux du secteur. Grâce à des imprimantes 3D capables de créer des structures complexes à partir de matériaux durables, cette technologie permet de réduire considérablement les coûts de construction, les délais, et les déchets générés sur les chantiers.
Un exemple marquant est celui de ICON, une entreprise basée aux États-Unis, qui a imprimé des logements en moins de 24 heures en utilisant un mélange de ciment durable. Ce processus a réduit les coûts de construction de 30 à 40 %, tout en utilisant moins de ressources que les méthodes traditionnelles. Des initiatives similaires ont également vu le jour en Europe et en Asie, avec des matériaux comme des mélanges recyclés ou des bio-matériaux à base d’argile ou de fibres naturelles. [6]
Outre son efficacité, l’impression 3D offre une grande flexibilité de conception. Des formes géométriques complexes, souvent difficiles ou coûteuses à réaliser avec des méthodes classiques, sont désormais accessibles, tout en optimisant la performance thermique des structures.
Cette technologie ne se limite pas aux logements individuels. Des projets d’impression de bureaux, de ponts ou même de quartiers entiers montrent le potentiel de l’impression 3D pour révolutionner la construction en favorisant l'économie circulaire et une empreinte environnementale réduite.
Construction modulaire
La construction modulaire, ou construction préfabriquée, représente une alternative efficace aux méthodes de construction traditionnelles. En fabriquant des modules dans un environnement contrôlé avant leur assemblage sur site, cette approche réduit significativement les déchets, accélère les délais et optimise l'utilisation des ressources.
Selon une étude publiée dans le Ain Shams Engineering Journal, la construction modulaire permet de minimiser les déchets de chantier grâce à des processus standardisés et une gestion optimisée des matériaux en usine. L'étude montre également que cette approche réduit la consommation d'énergie et le temps de construction, répondant ainsi aux objectifs environnementaux et économiques des projets de grande envergure. [7]
Outre son impact environnemental, la construction modulaire offre une flexibilité accrue, permettant de répondre rapidement à des besoins variés tels que les logements sociaux, les établissements de santé ou les infrastructures éducatives. Ces modules, souvent réutilisables ou démontables, contribuent à une utilisation plus rationnelle des ressources tout en améliorant la sécurité et les conditions de travail des ouvriers.
Cette méthode s'impose de plus en plus dans les pays en développement, où elle répond aux besoins pressants de logements abordables tout en s'alignant sur les engagements environnementaux internationaux, notamment ceux liés à l'accord de Paris.
Conclusion
Ces premières avancées technologiques et matérielles mettent en lumière les fondations essentielles pour bâtir un avenir durable dans le secteur de la construction. Qu'il s'agisse des matériaux innovants comme le béton bas-carbone et les biomatériaux, ou des outils numériques tels que le BIM et les jumeaux numériques, ces solutions montrent comment innovation et responsabilité environnementale peuvent aller de pair.
La semaine prochaine, nous continuerons notre exploration des avancées marquantes avec un focus sur des thématiques cruciales : les solutions énergétiques intégrées qui révolutionnent la production et la gestion de l’énergie, la gestion intelligente des bâtiments grâce aux technologies connectées, et la décarbonation des chantiers, une priorité pour réduire les émissions lors de la phase de construction.
Rendez-vous la semaine prochaine pour découvrir ces initiatives inspirantes qui transforment les pratiques de construction et ouvrent la voie à des bâtiments toujours plus performants et respectueux de l’environnement.
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[1] Althoey, F., Ansari, W. S., Sufian, M., & Deifalla, A. F. (2023). Advancements in low-carbon concrete as a construction material for the sustainable built environment. Developments in the Built Environment, 16, 100284.
[2] Churkina, G., Organschi, A., Reyer, C. P. O., Ruff, A., Vinke, K., Liu, Z., Reck, B., Graedel, T., & Schellnhuber, H. J. (2020). Buildings as a global carbon sink. Nature Sustainability, 3(4), 269-276.
[3] Ahmed, K. A., & Abdulqudos, A. N. (2024). Recycling Plastic Waste into Eco-Friendly Concrete: A State of the Art Review. Journal of Civil Engineering Frontiers, 5(02), 63–78.
[4] Alshehri, A. M., Al Hajj, F., Waqar, A., Bageis, A. S., Houda, M., & Benjeddou, O. (2024). Building Information Modeling (BIM) driven performance-based construction for the optimization of sustainable and smart structures development. Environmental Challenges, 16, 100980.
[5] Kineber, A. F., Singh, A. K., Fazeli, A., Mohandes, S. R., Cheung, C., & Ejohwomu, O. (2023). Modelling the relationship between digital twins implementation barriers and sustainability pillars: Insights from building and construction sector. Sustainable Cities and Society, 99, 104930.
[6] Stand Together. (n.d.). ICON 3D-printed homes: The future of affordable housing. Retrieved January 27, 2025, from https://standtogether.org/stories/economy/icon-3d-printed-homes-the-future-of-affordable-housing
[7] Saad, S., Rasheed, K., Ammad, S., Hasnain, M., Ullah, H., & Qureshi, A. H. (2025). Offsite modular construction adoption in developing countries: Partial least square approach for sustainable future. Ain Shams Engineering Journal, 16, 103228.
Written by Mehdi BELAHOUCINE
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