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Alain Ehrlacher Les matériaux de structures du « développement durable » pour l

Alain Ehrlacher Les matériaux de structures du « développement durable » pour l’habitat Les matériaux de structures du « développement durable » pour l’habitat Préparé par Paul Acker, Olivier Baverel, Laurent Brochard, Guillaume Habert, Mathieu Rivallain, Robert Leroy et Alain Ehrlacher Alain Ehrlacher est professeur de matériaux à l’École des Ponts ParisTech où il dirige le département Génie mécanique et maté- riaux. Il est Directeur de recherches de l’Institut Navier, au Pôle de recherche et d’enseignement supérieur (PRES) Université Paris-Est. Il est lauréat du prix Henri de Parville, Arthur du Fay et Mme E. Hamel de l’Académie des sciences de Paris en 2000. La construction constitue un secteur d’activité très impor- tant, représentant 10 % du PIB mondial. Le domaine du bâtiment et travaux publics représente à lui seul 6 % du PIB français (voir aussi le Chapitre de J. Méhu) et 28 % des emplois. C’est donc un poids très lourd de l’écono- mie mondiale. C’est aussi, logiquement, un poids très lourd de la pollution mon- diale : 40 % de toutes les émissions de gaz à effet de serre en Europe (30 % dans le monde), 40 % de la consom- mation mondiale d’énergie sont liés à la construction ainsi que 40 % de la consom- mation des ressources natu- relles et 40 % de la génération des déchets en volume. C’est ce qu’on appelle le « quatre- quarante ». Comment agir maintenant pour développer une construc- tion durable ? Le terme « du- rable » dépasse aujourd’hui son acception première de durée de vie des bâtiments. Il renvoie désormais à l’objectif moderne qui demande à l’ac- tivité de construction de se préoccuper de la préservation de la planète. Le cadre de la mission du constructeur se déﬁ nit donc en fonction des hypothèses sur l’évolution de la planète et de sa population. Il commence par un exercice de prospective. 176 La chimie et l’habitat 1 Pour quel monde devons-nous maintenant construire ? 1.1. Le changement climatique et ses conséquences Il faut d’abord citer ses ré- férences. Elles proviennent essentiellement de trois docu- ments : les rapports du som- met de Copenhague de 2009 sur le changement climatique, le rapport intitulé State of the Future, rédigé par une réunion de chercheurs internationaux, qui analyse divers aspects de l’évolution de l’humanité et de la planète ; le rapport GT 2030 du ministère de la Défense français, rapport « géostra- tégique » qui présente une prospective à l’horizon des trente prochaines années1. Ce dernier rapport donne des éléments d’information assez troublants et parfois quelque peu déprimants… La Figure 1, extraite du rap- port qui a servi d’introduction au sommet de Copenhague sur le climat en 2009, rappelle l’augmentation des concen- trations de dioxyde de carbone (CO2) et de méthane (CH4) dans l’atmosphère depuis 1980. Il est maintenant admis que ces augmentations sont dues à l’activité de l’homme et que sa première conséquence est le réchauffement global de la planète. La Figure 2, ex- traite aussi de ce rapport, montre une augmentation de la température de la planète d’environ 1 °C en une cen- taine d’années. Ramenée à la masse de la planète ou à celle des océans, ce simple degré est considérable en termes d’énergie. Cette augmentation de tem- pérature, comme la produc- tion de dioxyde de carbone et de méthane (gaz à effet de serre), est toujours active. 1. The Copenhagen Diagnosis (2009). Updating the World on the Latest Climate science ; The Millennium Project of the Ameri- can Council for the United Nations University ; rapport de « Prospec- tive géostratégique à l’horizon des trente prochaines années », GT 2030 du ministère de la Défense. LE SECTEUR DE LA CONSTRUCTION EST GLOBALEMENT RESPONSABLE DE : – 40 % de toutes les émissions de gaz à effet de serre en Europe… (30 % dans le monde), – 40 % de la consommation mondiale d’énergie, – 40 % de la consommation des ressources naturelles, – 40 % de la génération de déchets (en volume). Figure 1 Évolution des concentrations atmosphériques en dioxyde de carbone (CO2) et en méthane (CH4) depuis une trentaine d’années. 380 360 340 1 800 1 700 1980 1990 CH4 CO2 2000 2010 1 600 CH4 (ppb) CO2 (ppm) 177 Les matériaux de structures du « développement durable » pour l’habitat Les modèles les plus pessi- mistes prévoient une augmen- tation de 7 °C en un siècle, les plus optimistes de 2 °C. On peut déjà constater certaines conséquences de ce réchauf- fement comme la fonte des glaces (Figure 3). Figure 2 Le réchauffement climatique depuis 1850. Température globale moyenne entre 1850 et 2009 par rapport à la ligne de base de la période 1880-1920, estimée à partir des données de la NASA/ GISS et de Hadley. Figure 3 Recul des glaciers. A) L ’une des conséquences remarquables du réchauffement climatique est la fonte des glaciers. B) Le glacier d’Easton (États-Unis) a reculé de 255 mètres de 1990 à 2005. C) Le glacier de Valdez (Alaska) s’est aminci de 90 mètres au cours du dernier siècle et des sols désertiques sont apparus sur les bords du glacier du fait de son amincissement et de son recul. D) Image de la NASA montrant la formation de nombreux lacs glaciaires aux terminus des glaciers en recul au Bhoutan dans l’Himalaya. 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 –0,2 0,4 Température (déviation de la moyenne 1880-1920) 1860 1840 1880 1900 1920 Année 1940 1960 1980 2000 2020 Hadley GISS Le réchauffement climatique cause une augmentation du niveau des océans (Fi- gure 4A), davantage consé- cutive d’ailleurs à la dilata- tion thermique de l’eau qu’à la fonte des glaces, qui aura des conséquences graves A B C D 178 La chimie et l’habitat pour l’humanité. Sur la Fi- gure 4A, on peut faire la triste constatation que la réalité a été proche de la prévision la plus pessimiste (Figure 4B). Si l’on extrapole jusqu’à l’an- née 2300, la version la plus optimiste prévoit que cette an- née-là, le niveau des océans aura monté de deux mètres. C’est énorme ; le découpage des côtes en serait profon- dément modiﬁ é, nombre de villes et d’hectares de terres agricoles auront disparu. Par ailleurs, il est clair pour les experts que cette évolution du climat sera accompagnée de tout un cortège d’événe- ments météorologiques tels que tornades, sécheresse, inondations ou encore déser- tiﬁ cation (Figure 5). Que faut-il retenir de tout cela du point de vue de l’activité de la construction ? C’est à la fois la perspective de futurs chan- gements et cataclysmes et la grande incertitude qui de- meure sur leur nature exacte et leurs intensités, provenant d’abord de l’incertitude sur le niveau des futures émissions de CO2 et autres gaz à effet de serre. Toutes les écoles qui forment des ingénieurs doi- vent sensibiliser la profession – en particulier les futurs in- génieurs – pour que de moins en moins de CO2 soit émis par la production des matériaux de construction. 1.2. Les besoins démographiques La construction est destinée à héberger la population ; il faut donc regarder les pré- visions démographiques. La Figure 6B, extraite de GT 2030, montre de nouveau une forte dispersion des prévisions, mais un fort accroissement pour les cinquante prochaines années : en 1950, la population mondiale était de 2,5 milliards d’individus ; cette année, elle passe le cap des 7 milliards et la plupart des prospectives annoncent un chiffre de 9 mil- liards en 2050. Incidemment, on peut citer les prévisions du « Millennium Project » qui annoncent que la popu- lation pourrait redescendre à 5,5 milliards en 2100. Avec l’allongement de la durée de vie, cela signiﬁ erait une pro- portion énorme de personnes âgées, ce qui peut poser cer- tains problèmes de gestion. Figure 4 A) Montée du niveau des océans due au réchauffement climatique. B) Les prévisions les plus optimistes indiquent que le niveau des océans aura monté de deux mètres en 2300. IPCC : Intergovernmental Panel on Climate Change. Tide Gauge est une unité de mesure relative du niveau de la mer prise par un instrument appelé marégraphe. 1970 1975 Observations satellites Tide Gauges Prédictions de l’IPCC Changement du niveau de la mer (cm) 1980 1985 1990 Année 6 4 2 0 – 2 – 4 1995 2000 2005 2010 1900 Data Rhamstorf, 2007 Delta Commitee, 2008 WBGU, 2006 Projections 500 400 300 200 100 0 1950 2000 2050 2100 Année Changement du niveau de la mer par rapport à 1990 (cm) 2150 2200 2250 2300 A B 179 Les matériaux de structures du « développement durable » pour l’habitat Figure 5 Tornades, inondations, désertiﬁ cation, sécheresse sont des conséquences du réchauffement climatique, indique la rapport de The Copenhaguen Diagnosis (2009). Cette augmentation consi- dérable de la population est très inégalement répartie sur la planète, comme l’il- lustre la Figure 6B. Mais les prévisions démographiques sont des prévisions à long terme. Aujourd’hui, la réalité du monde est que le taux de fécondité s’effondre partout, y compris en Afrique. Peu de pays ont uploads/Geographie/ chimie-habitat-175.pdf