Le beton absorbe du carbone (et oui…)

Dans son dernier rapport, le GIEC précise que le phénomène de carbonatation du béton contribue à absorber 50% du #CO2 émis au cours de sa production. Etonnant non ? Avant de réagir à cette information, quelques explications semblent nécessaires.

vue aerienne et photographie en niveaux de gris d immeubles de grande hauteur

Photo de Tatiana Fet sur pexels.com

Certains matériaux absorbent ou réagissent avec le CO2 au cours de leur vie, ce qui peut être considéré sous certaines conditions comme une séquestration carbone. La première condition est la durée de vie du matériau et donc de séquestration, qui sont souvent associées.

Comme pour le bois.

Mais comme déjà expliqué, la séquestration CO2 pour le bois ne peut être prise en compte que pour des durées d’utilisation très longues, 100 ans, comme c’est le cas dans la construction. J’avais écrit une tribune sur ce sujet ici.

Qu’en est-il du béton ?

Les émissions de CO2 viennent surtout de la fabrication du ciment, élément constitutif du béton. Ces émissions sont donc partagées avec d’autres produits comme les mortiers.

Il faut préciser que la production du ciment est responsable de près de 4% des émissions de CO2 dans le monde (réaction chimique uniquement) . Selon l’ONU qui utilise une étude sur un scope plus large (Hertwich, 2019), ce chiffre monte à 5.6%. C’est donc loin d’être négligeable.

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Mais ces chiffres ne prennent pas en compte la carbonatation des produits contenant du ciment, comme le béton.

Une fois mis en œuvre, les produits d’hydratation du béton réagissent avec le CO2 de l’air conduisant à la formation de carbonate de calcium. Le pH à la surface du béton va diminuer. Et passer de 13 à 8-9. Le béton sera modifié d’un point de vue chimique et microstructural. Ce phénomène permet donc de séquestrer du CO2 par dégradation naturelle du béton ou autre matériau contenant du ciment.

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Il dépend de la quantité de ciment dans le béton, de la température et de ses variations, des cycles humidité/séchage. Cette dégradation peut être dommageable dans le cas du béton armé si elle atteint les armatures en acier et si non maitrisée.

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Mais il est possible de limiter la vitesse de carbonatation du béton par la formulation en fonction de milieu d’exposition. D’ailleurs contrairement à ce que j’ai pu lire, elle est souhaitable pour le béton lui-même si elle est lente. Elle permet de colmater les porosités dans certains cas et d’augmenter la résistance du béton à certains agents agressifs dont le CO2 justement.

L’enrobage des armatures et la formulation du béton sont donc des paramètres d’importance. Une étude (F. XI, 2016) montre que la séquestration liée à la carbonatation du béton entre 1930-2013 a permis de compenser 43% des émissions de CO2 liées à la production de ciment sur cette période.

L’étude utilisée par le GIEC, qui détermine l’effet de ce processus entre 1959 et 2019, estime quant à elle une compensation de près de 50% des émissions de CO2. Je vous conseille l’article de Friedlingstein et al. (2020, cf sources) il est vraiment très intéressant.

Le graphe ci-dessous prend en compte différentes sources dont celles que je vous ai citées (avec les mêmes hypothèses de calcul). Cela permet de mieux percevoir l’effet de ce processus qui est loin d’être négligeable. Ces résultats sont robustes !

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🚨 ATTENTION Les compensations obtenues avec ces études ne concernent que l’émission de CO2 au cours de la production de ciment en excluant les émissions liées à l’utilisation de fossiles pendant la production (partie bleue dans le graphe ⤵️)

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Cette précision est d’importance puisque la compensation (en %) ne s’applique pas sur l’ensemble des impacts. Uniquement sur les impacts directs liés à la fabrication du ciment.

Tout le béton utilisé n’est pas structurel. Sans parler des possibilités en fin de vie, le concassage du béton permet d’augmenter la surface de contact avec l’air et donc d’accentuer le phénomène sur une partie de la durée de vie du béton.

Le phénomène de carbonatation peut donc conduire à des effets dommageables sur la durabilité de la structure si non maitrisé, mais c’est aussi un phénomène naturel qui permet d’absorber une certaine quantité de CO2 en fonction de la surface de béton exposée.

Et comme pour le bois, cela ne peut concerner que des durées de vie longues.
L’IFSTTAR travaille d’ailleurs sur le piégeage du CO2 au sein du béton de manière naturelle ou forcée, via le projet FastCarb.

Avec cette séquestration le béton devient-il plus acceptable d’un point de vue environnemental ?

Là je dirai qu’on se trompe de débat. Se focaliser sur le matériau n’a pas vraiment d’intérêt s’il n’est pas associé à un ouvrage ou un habitat. Le béton est un matériau résistant avec une durabilité et une stabilité structurelle importante. Mais le tout béton n’est pas forcément une bonne solution. Ce phénomène, connu, ne remet pas en cause l’intérêt de diversifier les matériaux, notamment pour l’habitat en zone urbaine. Cependant à force de dénigrer ce matériau pour de mauvaises raisons, ces arguments sont utilisés contre la transition énergétiques, on le voit notamment dans le cas du débat sur l’éolien.

On peut débattre de l’utilisation du béton en considérant les données scientifiques et techniques négatives ET positives. Ce sont des données d’entrées qu’il faut utiliser pour déterminer l’impact d’une activité comme la construction d’une habitation sur toute sa durée de vie.

Ces données utilisées seules n’ont pas grand intérêt pour avancer sur les solutions de réduction des émissions de CO2 ou d’impacts de manière générale. N’oublions pas que l’on part d’une base de fabrication très carbonée, même en ne considérant pas les énergies fossiles utilisée.

Le béton n’est pas le seul matériau pour lequel la séquestration carbone est utilisée. C’est également le cas du bois pour des applications longues durées. Parce que ce qui compte aussi, c’est l’utilisation et la durée de vie du matériau. C’est en cela qu’il faut privilégier les « puits carbone » potentiels que sont le bois et le béton dans une moindre mesure pour des usages avec des durées de vie très longues, 100 ans voire plus pour les ouvrages d’art.

Donc le principe est le même que pour le bois, sauf que l’émission à la fabrication du ciment est compensée au cours de la durée de vie de la construction. Pour le bois la séquestration a lieu lorsque l’arbre pousse et grandit. Dans les 2 cas l’impact est fonction de l’usage.

Finalement cette prise en compte ne changera pas grand-chose sur la nécessité de changer notre manière de penser l’habitat. Elle permettra d’être au plus juste d’un point de vue scientifique sur la comptabilisation des émissions CO2 et des possibilités d’absorption/séquestration.

Pour conclure

Il est important de ne pas mettre de côté un fait scientifique et technique parce qu’il dérange notre perception d’un matériau. Ce qui compte ce n’est pas ce que l’on pense, mais l’effet réel sur l’environnement sur le court, moyen et long-terme.

Sources

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