Analyse de la part des aciers de construction dans l ...

Analyse de la part des aciers de construction dans l’impact environnemental des ouvrages en béton armé :IREX — 06.10.2021

Antoine Simon1, Sébastien Maitenaz2,3, Adélaïde Feraille3

1Vinci, Rueil–Malmaison

2ISC, Vinci Construction France, Chevilly–Larue

3Laboratoire Navier, Ecole des Ponts ParisTech, Université Gustave Eiffel, CNRS, Marne-La-Vallée

2PRÉSENTATION DIOGEN – 05.10.2021

CONTEXTE

Un enjeu culturel

Questionnaire sur les habitudes de conception de 129 ingénieurs certifiés de l’IStructESource: MEICON

15

2

15

45 44

17

5

1411

21

38

2118

1 2 3 4 5 6 7

Freq

uen

cy

Q4 Q6

Q4: An easily constructed structure is more valued by the whole

design team than a materially efficient structure.

Q6: The potential for construction errors influences my structural

member sizing decisions.

Don’t agree Agree

Ruine d’un passage supérieur à De la Concorde, Laval (2006)

3

CONTEXTE

ACV de l’acier

Questions méthodologiques complexes :

▪ Manque d’uniformisation des données▪ Sources non systématiquement précisées▪ Vision béton et acier très différentes▪ Méthodes d’allocation

PRÉSENTATION DIOGEN – 05.10.2021

1. Spécificité de l’inventaire du cycle de vie de l’acier

• GESTION DES COPRODUITS• PRISE EN COMPTE DU RECYCLAGE• INFLUENCE DES TAUX DE RECYCLAGE

2. Étude de cas : part de l’acier dans l’impact environnemental des structures

• INFLUENCE DU MODÈLE ACIER• INFLUENCE DU MODÈLE BÉTON

3. Discussion

4PRÉSENTATION DIOGEN – 05.10.2021

5

ICV DE L’ACIER

Gestion des coproduits


Expansion du système

• Méthode préconisée par World Steel

• Prendre en compte une production évitée de produit similaire

• Non conforme à la NF EN 15804 et la NF EN 206

1 tonneCEM I

laitier granulé

Worldsteel: 1 tonne

NF EN 206: [1

0.6;1

0.9] =[1.11; 1.67] tonnes

Sources :• ‘LCA Methodology Report’, World Steel Association, 2011.• ‘NF EN 206 + A1: Béton - Spécification, performance, production et

conformité’. Nov. 2016.• ‘NF EN 15804: Contribution des ouvrages de construction au développement

durable - Déclarations environnementales sur les produits’. 2012.

6

ICV DE L’ACIER



Allocation massique

• 𝐼𝐶𝑉𝑐𝑝 : inventaire du cycle de vie du coproduit cp

• 𝐼𝐶𝑉𝑡 : inventaire du cycle de vie de l’ensemble des coproduits obtenus (acier compris)

• 𝑚𝑐𝑝 : masse de coproduit cp

𝐼𝐶𝑉𝑐𝑝 =𝑚𝑐𝑝

σ𝑖𝑚𝑐𝑝,𝑖. 𝐼𝐶𝑉𝑡

7

ICV DE L’ACIER



Allocation massique

1 tonne

1680 kg CO2 eq.

Laitier de haut fourneau280 kg

1 tonne ~ [750 – 800] kg CO2 eq.

1310 kg CO2 eq. / tonne

Sources :• ‘EPD A1-A3 Ecocem’. MRPI, 2014.• Ecocem, ‘Vision 2020: Sustainability Report’.

Ecocem group, 2017.• ATILH• G.P. Hammond, C.I. Jones, Embodied energy

and carbon in construction materials, Proc. Inst. Civ. Eng. Energy 161 (2) (2008) 87–98 (and subsequent online revisions available from), www.bath.ac.uk/mech-eng/sert/embodied/.

8

ICV DE L’ACIER



Allocation économique

𝐼𝐶𝑉𝑐𝑝 =𝑚𝑐𝑝𝑝𝑐𝑝

σ𝑖𝑚𝑐𝑝,𝑖𝑝𝑐𝑝,𝑖. 𝐼𝐶𝑉𝑡

• 𝐼𝐶𝑉𝑐𝑝 : inventaire du cycle de vie du coproduit cp

• 𝐼𝐶𝑉𝑡 : inventaire du cycle de vie de l’ensemble des coproduits obtenus (aciercompris)

• 𝑚𝑐𝑝 : masse de coproduit cp

• 𝑝𝑐𝑝 : prix massique du coproduit cp

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ICV DE L’ACIER

Prise en compte du recyclage


Méthodes Principe Intérêts/Inconvénients

Cut-OffPrise en compte du recyclage amont uniquement

• Fiabilité du taux de recyclage pris en compte• Pas d’incitation au recyclage en fin de vie

50 – 50Répartition équitable entre le recyclage amont et le recyclage aval

• Introduit un équilibre• Ne récompense pas forcément les bons acteurs

End-of-life(World Steel)

Prise en compte du recyclage aval uniquement• Incitation à concevoir des produits plus facilement

recyclables• Moins d’intérêt à utiliser de la ferraille en production

10

ICV DE L’ACIER

Prise en compte du recyclage


11

ETUDE DE CAS

Hypothèses sur les modèles aciers


▪ Allocation cut-off

▪ Coproduits considérés comme des déchets

▪ Modèles construits avec la base EcoInvent v3.6 à partir des procédés:

▪ Six modèles acier: ▪ 01_Reinforcement : E coinvent reinforcing steel, G L O▪ 02_Metal_Working : E coinvent metal working, G L O ▪ 03_Mix_1_S_44 : Ramont = 44 %▪ 04_Mix_2_S_85 : Ramont = 85 %▪ 05_Mix_3_S_95 : Ramont = 95 %▪ 06_Mix_4_S_100 : Ramont = 100 %

▪ Deux modèles béton : ▪ C25/30 : concrete, 25M P a▪ C45/55 : concrete, 45M P a.

12

ETUDE DE CAS

Influence du modèle acier


Béton; 200; 76%

Acier; 61,8; 24%

Béton; 200; 51%

Acier; 194; 49%

Béton C25/30 :1m3 de béton x 200 kgCO2e/m3 = 200 kgCO2e/m3

Aciers passifs : modèle « Reinforcement »100 kg/m3 x 1.94 kgCO2e/kg = 194 kgCO2e/m3

Béton; 200; 55%

Acier; 161; 45%


Aciers passifs : modèle « Mix_1_S_44 »100 kg/m3 x 1.61 kgCO2e/kg = 161 kgCO2e/m3


Aciers passifs : modèle « Mix_4_S_100 »100 kg/m3 x 0.618 kgCO2e/kg = 61.8 kgCO2e/m3

13

ETUDE DE CAS

Influence du modèle acier


0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300

Part

de

l'aci

er d

ans

l'im

pac

t d

'un

m3

de

bét

on

arm

é

Ratio d'armature du m3 de béton armé

Part de l'acier dans l'impact sur le réchauffement climatique d'un m3 de béton armé C25/30 en fonction du ratio d'armatures

Reinforcement

Metal_Working

Mix_1_S_44

Mix_2_S_85

Mix_3_S_95

Mix_4_S_100

PONT (x2) ; 131-273 kg/m3

BATIMENT (x4) ; 50-211 kg/m3

EAU (x3) ; 65-193 kg/m3

INDUSTRIE (x8) ; 53-185 kg/m3

BARRAGE (x2) ; 65-176 kg/m3

BUREAUX (x20) ; 44-156 kg/m3

ROUTE MIXTE (x2) ; 100-146 kg/m3

TOUR (x2) ; 90-140 kg/m3

TUNNEL (x2) ; 80-118 kg/m3

CENTRALE (x2) ; 63-116 kg/m3

LOGEMENT (x13) ; 42-79 kg/m3

14

ETUDE DE CAS

Influence du modèle béton


200

62

0100200300400500Béton C25/30 :

1m3 de béton x 200 kgCO2e/m3 = 200 kgCO2e/m3


200

88

0100200300400500Béton C25/30 :



329

88

0100200300400500Béton C45/55 :



329

62

0100200300400500Béton C45/55 :


Aciers passifs : modèle « Mix_4_S_100 »100 kg/m3 x 0.618 kgCO2e/kg = 61.8 kgCO2e/m3

288 kgCO2e/m3

262kgCO2e/m3

417 kgCO2e/m3

391kgCO2e/m3

15

ETUDE DE CAS

Influence du modèle béton


200

250

300

350

400

450

500

550

600

0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300Imp

act

sur

l'in

dic

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chau

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clim

atiq

ue

(kg

CO

2

eq)

d'u

n m

3d

e b

éto

n a

rmé

Ratio d'armature du m3 de béton armé

Influence de la nuance du béton et du modèle d'acier sur l'indicateur réchauffement climatique

Mix_4_S_100 - C25

Mix_4_S_100 - C45

Mix_2_S_85 - C25

Mix_2_S_85 - C45

16

Conclusion


• Étude de l’impact de l’acier et du béton sur des projets construits

• Mise en avant de l’ordre de grandeur de ces impacts

• Clarification de la sensibilité des facteurs intervenant dans l’impact environnemental de l’acier

Merci !

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