[DOSSIER THÉMATIQUE] Réemploi et réutilisation du béton

État des lieux

Si ni la réutilisation ni le réemploi du béton ne sont nouveaux - les plus vieux exemples à ce jour datent respectivement de l'entre-deux-guerres et de 1967 - ils restent néanmoins extrêmement marginaux. Pourtant dans l’optique d’une réduction des pressions humaines sur la planète, il est essentiel que le béton ne soit plus seulement recyclé mais aussi réutilisé et réemployé.

Parce que le béton est le matériau porteur le plus employé dans la construction et de loin :

Depuis ses premières utilisations dans le bâtiment au début du XXème siècle, le béton a très rapidement supplanté les autres matériaux de structure jusqu’à devenir hégémonique après-guerre. Aujourd’hui en France 82% des logements collectifs et 74% des bâtiments tertiaires sont coulés en béton auxquels s’ajoutent la part des parpaings, majoritaires pour les maisons individuelles. Ce sont donc chaque année environ 98 millions de tonnes de béton qui sont produites pour le bâtiment. Alors que d’autres matériaux de structure se prêtent de plus en plus au réemploi : l’acier avec les recommandations professionnelles de juin 2024, le bois comme l’illustre un autre de nos dossiers thématiques et différentes recherches, ou encore la brique avec le groupe de travail sur la constitution d’une filière par Plaine Commune ; l’essentiel de la construction recourt donc à un matériau jetable.

Parts de marchés par modes constructifs en France, IFPEB

Répartition des déchets du BTP, REPAR #2

Parce que la quantité de déchets qui en découle est massive :

Les déchets du bâtiment représentent 42 Mt/an dont 75 % de déchets inertes (environ 31 Mt). Parmi ceux-ci on trouve les terres, les éléments en terre cuite (tuiles, briques, carrelage), en pierre, le verre et principalement le béton qui pèse à lui seul 17Mt annuelles. Si aujourd'hui la durabilité des bâtiments en béton est estimée à 100 ans, sa formulation à évolué très rapidement depuis son apparition. Il y a donc un manque de recul à long terme vis-à-vis de ce matériau ainsi qu’une grande variabilité des bétons dans le parc immobilier. Certains entraînent des démolitions de par leur état, néanmoins c’est surtout le renouvellement urbain et la pression foncière qui en sont responsables, réduisant la durée de vie de ces bâtiments. Aujourd’hui 80% des déchets bétons sont recyclés, presque exclusivement en sous-couche de voirie après concassage, le reste rempli des décharges d’inertes. Si la matière est en partie valorisée, la capacité structurelle acquise à grand frais est perdue.

Parce que la fabrication du béton consomme beaucoup de ressources :

Pour un m3 de béton il faut ainsi : environ 350kg de ciment (15%), près de 2 tonnes de granulat de 0 à 125mm de diamètre (80%), et autour de 150L d’eau (5%). A cela s’ajoutent 35L d’eau par kilogramme de ciment produit soit 12 250L d’eau/m3 de béton. Multiplié par les volumes produits, l’impact sur ces ressources certes abondantes est conséquent. En plus de l’eau consommée alors que le stress hydrique augmente, les granulats (dont le sable) sont la deuxième ressource naturelle la plus exploitée au monde : entre 66 et 75% pour le béton. En France c’est 18kg/jour/hab avec des effets considérables sur les écosystèmes. Le recyclage du béton concassé en granulats, réintroduits dans des bétons neufs allègerait cette consommation de matière première mais ce n’est qu’une réponse partielle.

Fabrication du béton armé, Benoit Royannais

Parce que cette production émet également beaucoup de CO2 :

Au niveau mondial, le béton est ainsi responsable d’environ 9% des émissions totales de GES. Un béton traditionnel émet 250kgCO2/m3 qui proviennent jusqu’à 95% de la production du clinker, le composant principal du ciment obtenu par la cuisson d’argile et de calcaire à 1450°C. Différents substituts appelés additions minérales permettent de réduire l’empreinte carbone des ciments, et donc des bétons, parfois même de manière impressionnante avec jusqu’à 70% d’émissions en moins. On parle alors de béton bas carbone, voire ultra bas carbone, mais leur utilisation reste limitée. Ainsi les ciments produits en France émettent en moyenne 20% de CO2 en moins qu’un ciment classique (CEM I) constitué à 95% de clinker. C’est la limite des bétons recyclés qui nécessitent au moins autant de ciment que les bétons classiques de par la chimie de leurs granulats.

Enfin dans le cas, majoritaire, du béton armé il faut ajouter à cela le poids sur les ressources et le poids carbone de l’acier : 2 350 L d’eau consommé et entre 0,5 et 1,8 kg de CO2 émis par kg d’acier produit. Ces chiffres mènent à une augmentation de 25 à 40% d’émissions de CO2 par m3 en plus par rapport au béton non armé.

Ces données expliquent ainsi l’importance que prennent la structure et les fondations dans les émissions de CO2 du bâtiment dues aux matériaux de construction par lots. L’omniprésence du béton porte celle-ci à 30%, une part majeure qui doit devenir la cible principale de réduction ou au moins faire l’objet d’une revalorisation de cette matière grise. Réemployer ou réutiliser le béton c’est à la fois soustraire des déchets et exploiter sa grande énergie grise, mais potentiellement aussi réduire sa production en exploitant ses capacités porteuses.

Part des lots dans l’indicateur EgesPCE (Emission de gaz à effet de serre des produits de construction et équipements utilisés), Observatoire E+C-

Contexte et enjeux

Réemploi vs Réutilisation vs Recyclage : définitions et distinctions

- La prévention qui désigne “toutes mesures prises avant qu'une substance, une matière ou un produit ne devienne un déchet” pour réduire sa quantité, sa nocivité intrinsèque ou ses effets délétères est le mode de traitement prioritaire. Dans le cas du béton c’est l’entretien, la réhabilitation, la rénovation ou encore le changement d’usage des bâtiments qui y correspondent. Dans certains cas d’autre produits et matériaux, notamment du second oeuvre peuvent eux devenir des déchets.

- Le réemploi comprend “toute opération par laquelle des substances, matières ou produits qui ne sont pas des déchets sont utilisés de nouveau pour un usage identique à celui pour lequel ils avaient été conçus”. C’est l’identicité de l’usage qui fait le réemploi, seul moyen d’éviter le statut de déchet : “tout bien meuble dont le détenteur a l'intention ou l'obligation de se défaire”. Les usages du béton sont nombreux mais ce sont surtout ses capacités structurelles qui nous intéresseront ici.

- La réutilisation est elle définie comme “toute opération par laquelle des substances, matières ou produits qui sont devenus des déchets sont utilisés de nouveau” Le statut de déchet est là encore essentiel puisque c’est l’élément juridique qui distingue la réutilisation du réemploi. Il y a aussi une plus grande liberté dans la variation d’usage, ce qui ouvre la porte au downcycling ou au plus rare upcycling : la sous-exploitation ou sur-exploitation des qualités techniques de l’objet réutilisé. Celui-ci peut également être altéré : nous verrons ainsi dans ce dossier des exemples de béton réutilisé après sciage ou morcellement.

- Ensuite vient le recyclage qui englobe “toute opération de valorisation par laquelle les déchets sont retraités en substances, matières ou produits”. Ce ne sont pas les qualités de l’objet mais ses composants matière qui intéressent ce traitement, ce qui s’illustre sur le sujet du béton par l’utilisation de granulats de béton démoli en sous-couche de voirie, ou par l’introduction de ces granulats dans certains bétons, voire des fines dans les ciments.

- En dernier lieu avant l’élimination, la valorisation est elle “ toute opération dont le résultat principal est que des déchets servent à des fins utiles” : ce peut être de la valorisation matière comme de la valorisation énergétique. Il y a peu de pistes de valorisation pour les 20% de bétons qui échappent au recyclage, néanmoins leur stockage à l’air libre en gravat peut favoriser sa carbonatation et compenser en partie son fort impact carbone. L’élimination prend elle plutôt la forme d’un acheminement vers les installations de stockage de déchets inertes (ISDI).

Réglementations en vigueur

Cet ordre de priorité est également soutenu par un cadre réglementaire général qui s’enrichit d’année en année et qui favorise ainsi le réemploi et la réutilisation.
La Loi de Transition Énergétique pour la Croissance Verte (LTECV) qui introduit la Stratégie nationale bas carbone visant la neutralité en 2050 (SNBC). Le réemploi ou la réutilisation peuvent être des leviers de décarbonation particulièrement forts dans le cas des bétons.

La loi Anti-Gaspillage pour une économie circulaire (AGEC) prévoit plusieurs mesures pour favoriser le réemploi, le recyclage, l'usage de matériaux biosourcés, ou réemployés. Parmi elles la filière bâtiment de responsabilité élargie du producteur (REP PMCB) par laquelle les metteurs sur le marché financent des éco-organismes qui organisent la collecte et le traitement des déchets en 2 catégories. Le béton appartient à la première avec les autres matériaux et déchets inertes et permettrait d’atteindre les objectifs de réemploi de 2% en 2024, 4% en 2027 et enfin 5% de la masse des déchets en 2028.

Elle rend également obligatoire en amont d’une opération de démolition ou de rénovation significative la réalisation d’un diagnostic des produits, équipements, matériaux et déchets avec un tri à la source (PEMD). Celui-ci est transmis au CSTB ainsi qu’aux acteurs de l’opération, avant de faire l’objet d’un récolement à l’issue des travaux.
Dans le cadre de la réglementation environnementale (RE 2020) qui analyse les projets neufs et grandes réhabilitations sous le prisme énergie et empreintes carbone avec des seuils à exigence croissante (2025, 2028, 2031), les matériaux de réemploi sont comptabilisés avec un poids carbone nul. Là encore le réemploi et la réutilisation du béton sont intéressants au vu de la part de la structure dans les émissions carbone du bâtiment.
L’analyse du cycle de vie (ACV) du bâtiment se construit par l’intermédiaire de fiches des produits de construction (FDES) chiffrant par de nombreux critères leur impact environnemental et sanitaire. La NF EN 15804 concernant les nouvelles FDES impose le renseignement du module D, et récompense les produits intégrant la valorisation des déchets (réemploi, recyclage, et récupération).

Les contributeurs du GT Béton

Au moment de la publication de ce dossier thématique, cela fait plus d’un an que le groupe de travail opérationnel “Réemploi et réutilisation du béton” est constitué. Il est porté par l’ADEME Île-de-France et l’ADEME Normandie représentées respectivement par Mohamedou Ba et Chloé Saint-Gervais, et est animé par Karine Niego de YesWeGreen.

Différents types d’acteurs, tous volontaires s’y retrouvent : établissements publics et collectivités territoriales, maîtrises d’ouvrage publiques et privés, maîtrise d'œuvre et bureaux d’étude, centre de recherche, entreprises et fédérations, et enfin éco-organismes. Leurs apports complémentaires se structurent autour de plusieurs objectifs prioritaires identifiés lors des première rencontres :
- créer une base de données de projets existants pour analyse,
- caractériser les éléments de béton d’un bâtiment au regard de leur potentiel et de leur facilité de réemploi,
échanger avec les fabricants de préfabriqué pour environner l’amont,
- identifier des opérations susceptibles de devenir des projets démonstrateurs de réemploi et de réutilisation du béton,
- et enfin répertorier et susciter les aides ou dispositifs permettant de financer les surcoûts de ces opérations pilotes.

Une fois ces préalables établis, le groupe accompagne les projets pilotes par le biais d’ateliers collectifs, de mise en relation d’acteurs ou en servant de relais de documentation. Il permet également de capitaliser sur leurs retours d’expériences en partageant leurs enseignements. Ce dossier, largement dû à son activité, est l’occasion d’en élargir la diffusion pour promouvoir le réemploi du béton, sortir de l’expérimentation et aller vers la généralisation de la pratique.

Contacts et initiatives à suivre

Le groupe de travail opérationnel de l’ADEME se nourrit de plusieurs autres initiatives, en France ou à l’étranger, qu’il est pertinent de mentionner pour leurs apports sur le sujet, et pour montrer sa dynamique existante plurielle.

Plaine Commune :

Via son projet Métabolisme urbain, l’établissement public territorial Plaine Commune veut impulser un nouveau modèle d’aménagement soutenable du territoire, basé sur l’économie circulaire. Cela passe par une « Charte économie circulaire », deux études: MU1 et MU2, et le développement d’outils. Bien qu’axé sur le recyclage, le groupe de travail (2023-2025) sur les gravats de béton en granulats pour la construction est ainsi un précédent intéressant. De par la rédaction d’un clausier, qui permet de systématiser dans les documents de marché l’intégration d’études préalables pour caractériser les bétons, de méthodologies de curage, et de stockage, de clauses pour la traçabilité, le sourcing et pour chiffrer les objectifs. Le but en est la valorisation par le recyclage mais une grande partie peut se transposer dans le cas du réemploi ou de la réutilisation du béton. Ce GT ouvre d’ailleurs sur ces autres modes de traitement puisqu’y ont été présentées les expérimentations de Cycles de Ville, de Bégo réemploi et de Bellastock, d’ailleurs parfois réalisées avec Plaine Commune.

Bellastock :

SCIC d’architecture qui agit en tant qu’AMO ou en conseil à la MOE pour le réemploi, Bellastock mène en parallèle une activité de recherche que les projets enrichissent. C’est le cas d’Actlab, le “premier laboratoire manifeste du réemploi de matériaux en France” implanté entre 2012 et 2019 sur l’Île-Saint-Denis qui prototype pour Plaine Commune un opus incertum en pans de béton, des bancs à partir de poteaux et des fondations en grave de béton concassé. Il sert d’étude de cas à REPAR #1 (2012-2014) sur la collecte pour le réemploi en déconstruction sélective complexe. C’est aussi le cas de la Fabrique du Clos Saint-Lazare à Stains dans le cadre du renouvellement urbain du quartier, installée sur une friche en parallèle de la démolition de plusieurs tours d’immeubles. Là aussi plusieurs prototypes sont réalisés : opus incertum scellé ou enherbé, murs en “pierres sèches” de béton, et un local technique extérieur en murs porteurs, monoblocs ou constitués de lamelles sciés. Ces 5 expérimentations s’intègrent dans REPAR #2 (2014-2018) par l’intermédiaire de 5 fiches techniques et de 2 référentiels pour le réemploi de béton en murs et en revêtement de sol, tous expertisés. Viennent aussi enrichir cette publication sur le sujet du béton une analyse économique du pavage et du local avec le CSTB ainsi que des REX de diagnostic, de démolition, et de construction. Le Reuse Tool Kit de la recherche collaborative FCRBE (2018-2023) re-propose lui les fiches techniques ainsi que la nomenclature entre réemploi, réutilisation et recyclage de béton déjà utilisée dans REPAR #2. Actuellement, Bellastock est engagée sur deux opérations de déconstruction de bâtiment béton en vue de réemployer les dalles en revêtement de sol : cheminement, stationnement et terrasses privatives. Situées à Melun et Lorient, la deuxième vise également le réemploi de panneaux de façades en dallage et en parement. Enfin la coopérative porte en partenariat avec le CSTB la recherche ABER (2024-2026) qui vise à caractériser les produits de construction de la deuxième moitié du XXème siècle en vue du réemploi. S’il est encore trop tôt pour connaître ses conclusions et la place du béton dans celles-ci, elle ouvre la porte à la quantification des gisements, des matériaux extraits, des flux, et de la proportion potentielle de réemploi au niveau national pour participer à l’estimation des scénarios de déconstruction de l’ADEME.

Cycles de Ville et Bégo réemploi :

Ces deux structures fondées par Anne-Lise Leymarie, sont très actives dans la réutilisation du béton. Une opération phare de son activité est le sciage de refends de la barre B de la cité Gagarine pour une mise en oeuvre en pavés extérieurs : un dossier thématique, une table ronde et une vidéo sont consacrés à ce chantier zéro déchets sur le site d’Ekopolis. Mais deux autres projets se penchent aussi sur ce sujet avec Plaine Commune : à Saint Denis où le béton des trémies découpées devient des bancs par superposition, ou encore à Stains dans la continuité de la Fabrique du Clos où 200m2 d’opus incertum de béton issus de la démolition d’une tour sont en cours d’installation. A cela il faut encore ajouter la mission de prototypage et R&D proposée par la Ville de Paris pour le réemploi de dalles béton gravillonnées en carrelage de 2023, qui résonne avec l’activité de Bégo réemploi : la production de dallages de sol et de mobilier intérieur ou extérieur par sciage de béton. Enfin, il est question aujourd’hui d’un projet de recherche avec le CSTB, l’EPFL et l’Université Gustave Eiffel sur le réemploi de poteaux et de poutres béton.

Laboratoire d’exploration structurale de l’EPFL :

Le travail de cette entité de recherche sous la direction de Corentin Fivet se focalise sur la construction réversible et le réemploi du béton. Elle opère dans le contexte suisse, où les normes de construction diffèrent bien que soumises aux mêmes eurocodes et où le béton est bien plus souvent préfabriqué qu’en France. Utilisé en partie pour construire le premier chapitre de ce dossier, un article issu de la thèse de Célia Marie Küpfer rapporte l'existence de 77 projets réemployant des éléments de béton entre 1967 et 2022 en Europe. Elle écarte de sa sélection les éléments réutilisés hors structure ou pour un autre usage anticipé, mais intègre béton coulé et préfabriqué, projet construit ou projeté. Une analyse croisée identifie ensuite 7 différentes tendances de réemploi réparties dans les 3 périodes identifiées du réemploi du béton. A cela s’ajoutent plusieurs autres publications abordant le réemploi du béton préfabriqué ou coulé en place par sa caractérisation, sa démontabilité, son impact environnemental ou encore son équilibre économique. Mais la recherche de l’EPFL est surtout expérimentale. Plusieurs prototypes sont ainsi construits. RE:CRETE : une passerelle arquée post-tendue en blocs de béton coulé sciés, FLO:RE : le réemploi de dalles de béton armé et d’éléments métalliques pour un système de plancher, RebuilT : la découpe de modules de béton coulé - poteaux et dalles en pied et en tête - utilisés pour la construction d’un pavillon, ou encore les différentes expérimentations de Maxence Grangeot sur les gravats de grandes dimensions : un premier empilement vertical, un deuxième assemblage plus ajusté avec mortier, et enfin la dernière en date une juxtaposition des blocs et le coulage du béton à l’horizontal avant de redresser le mur ainsi créé. Tous ces prototypes interrogent la qualité opérationnelle du réemploi autant que les articles précédents : méthodologie de découpe, de récupération, de transport ou encore de mise en œuvre pour chercher la généralisation de ces pratiques.

Autres initiatives intéressantes :

Superlocal - Super Circular Estate (2017-2022) est un projet néerlandais d’aménagement de quartier qui réemploie, entre autres, des modules de béton coulé sciés. Extraits d’une barre de logement abaissée, ils sont constitués de deux refends et des dalles liées et servent de base structurelle pour un pavillon démonstrateur et pour la construction d’une des trois maisons tests. Néanmoins cet élément ne se retrouve pas dans la série de 15 maisons réalisées ensuite, utilisant du béton à 100% de granulats recyclés.
La recherche Recreate, financé par l’union européenne et associant des acteurs de Finlande, de Suède, d’Allemagne et des Pays-Bas, s’intéresse lui à la déconstruction et au réemploi d’élements de béton préfabriqués. Avec un projet pilote prévu dans chacun de ces pays, ce programme sur 4 ans (2021-2025) cherche à rendre techniquement et économiquement viable ce réemploi de béton. Un prototype sur site constitué de 99% de réemploi a ainsi vu le jour en 2022 à Helsingborg, constitué d’éléments réassemblés sur place.

S’il sont plus ou moins engagés dans le groupe de travail opérationnel de l’ADEME sur le réemploi et la réutilisation du béton, l’activité de ces acteurs est à suivre tant elle fait progresser la connaissance sur ce sujet et sur son opérabilité. Plusieurs des projets mentionnés sont d’ailleurs développés dans la partie suivante dédiée aux retours d’expériences d’opérations.

Les retours d'expériences

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