Pourquoi la structure de bois l'emporte réellement face à l'acier et au béton

Le bois, l’acier et le béton présentent tous trois des avantages au niveau structurel, chacun ayant ses caractéristiques propres. Le béton permet de concevoir et de réaliser des édifices robustes, durables et esthétiques. Il offre une bonne masse thermique et permet d’intégrer d’autres matériaux dans la conception d’un bâtiment. Le progrès a également mené à l’utilisation plus répandue du béton préfabriqué, qui offre de grands avantages au niveau des coûts et de la vitesse de construction.

L’acier se démarque pour sa part par la rapidité d’exécution et son efficacité en chantier. Grâce à sa légèreté, sa mise en chantier permet de réduire la main d’œuvre sur le site de 10 à 20% par rapport à une construction de béton. Une modélisation permet quant à elle de produire des composantes qui nécessitent par la suite un minimum de traitement. L’acier se démarque également par la réduction des risques en chantier et par sa durabilité.

Le bois est léger, facile à travailler et très adaptable aux différents besoins. Il est durable, n'occasionne pas de ponts thermiques dans la structure du bâtiment et permet l’utilisation d’éléments préfabriqués. Le rendement structurel du bois est très élevé et sa résistance à la compression est semblable au béton. Sous forme de charpentes de bois en 2x4, 2x6, poutres et poteaux, ou encore lamellé-collé ou lamellé-croisé, le bois offre de nombreuses possibilités et une belle souplesse de conception architecturale. On le retrouve principalement dans le secteur résidentiel (unifamilal et petits bâtiments) mais il y a un intérêt de plus en plus marqué pour les immeubles de plus grande envergure.

Quel impact écologique pour les structures de bois, de béton et d'acier?

Les produits structuraux font l'objet d’examens minutieux en raison de leur impact environnemental potentiellement important, notamment la forte production de CO2 du ciment, l'énergie intrinsèque élevée de l'acier et l'impact écologique du bois.

Les fabricants ont différentes méthodes pour atténuer ces impacts, et tous ces matériaux ont des cycles de vie complexes. Pour que les comparaisons aient un sens, les matériaux doivent donc être évalués dans le cadre d'une analyse du cycle de vie (ACV), à un niveau global. En effet, l’ACV considère l’impact environnemental des matériaux sur toute leur durée de vie: une méthode scientifique et objective d’évaluer l’impact environnemental des composantes des bâtiments.

Les outils utilisés en ACV permettent de quantifier l’impact des décisions prises sur les potentiel de réchauffement planétaire, de formation de smog, d'acidification, d'épuisement de l'ozone et d'eutrophisation ainsi que sur les déchets solides produits, par exemple. Les outils ACV varient en fonction de leur portée, de leur pertinence géographique, de la transparence des données et de la qualité des données. L'ATHENA ™ Environmental Impact Estimator est le seul logiciel nord-américain d'évaluation du cycle de vie qui tient compte du bâtiment entier.

L’Athena Sustainable Materials Institute a été mandaté par le Canadian Wood Council pour comparer l’impact environnemental de structures de bois, de béton d’acier. Le bâtiment analysé dans cette étude est une maison unifamiliale de 2300 pieds carrés typique en Amérique du nord. Outre la structure qui diffère, les autres éléments sont communs pour les trois scénarios (fenêtre, finition, revêtement, charpente de toit en bois, exigences du code, niveaux d’isolation et isolation au sous-sol, etc.) et se basent sur les normes canadiennes de construction.

Écohabitation a aussi produit une étude en 2022, démontrant les avantages de la construction en bois pour les bâtiments de moyenne hauteur, dont vous pouvez télécharger le rapport ici.

L’acier et le béton sont responsables ensemble de 8% des émissions totales de GES de la planète alors que le bois séquestre le dioxyde de carbone (Green Building Advisor, 2015).

Les résultats de l’étude

Source : Sustainability and Life Cycle Analysis for Residential Buildings. International Building series. No.4. A publication of the Canadian Wood Council. Funding support provided by Canada Wood partners: Canadian Plywood Association • Quebec Wood Export Bureau • SPF Group

Bref, le bois fait un excellent travail pour pratiquement toutes les composantes d’un bâtiment en plus de présenter le moins d’impact possible sur l’environnement. Surtout en provenance des forêts bien gérées (voir CAN/CSA, FSC)*, le bois représente le meilleur choix. Sa transformation produit moins de contaminants dans l’eau et dans l’air que la fabrication du métal ou du béton; il utilise moins de ressources.

L'utilisation du bois pour la construction l’emporte donc haut la main sur l’acier ou le béton dans l’analyse cycle de vie du point de vue environnemental, en termes d’énergie grise, de pollution de l’air et de l’eau et d’émissions de gaz à effet de serre.

Oui, mais le béton et l'acier contiennent des matières recyclées!

Dans certain cas, les matières recyclées aident à réduire l’énergie intrinsèque d’un matériau. L’acier, par exemple, sera ainsi avantagé dans la certification LEED compte tenu du fait qu’elle favorise les matériaux contenants des hauts pourcentages de contenu recyclés. Cela dit, la fabrication de l’acier, même avec des taux élevés de contenu recyclé, reste l’un des secteurs industriels le plus énergivore. Même chose pour le béton: certains produits de béton sont maintenant à contenu recyclé ou à carbone réduit mais l'impact de ceux-ci demeurent tout de même plus importants que ceux du bois.

Oui, mais on coupe des forêts!

La question est légitime. Effectivement, si le bois utilisé dans les constructions représente un puits de gaz à effet de serre, il n'en reste pas moins qu'un arbre coupé ne produira plus d'oxygène. C'est là que la gestion durable des forêts est très importante. Le bois est une ressource abondante et renouvelable, surtout ici au Canada, mais reste qu'il faut savoir l'utiliser intelligemment.

La norme FSC (du Forest Stewardship Council) est là pour identifier les produits de bois provenant de sources gérées de façons durables et les grands fournisseurs de produit du bois proposent maintenant une large gamme de produits certifiés FSC. Le bois est un excellent produit du côté environnemental donc… s’il est issu de forêts bien gérées et locales!

Oui, mais on doit traiter le bois!

Si on compare, selon une approche ACV, une structure de bois traité au borate, par exemple, à une d’acier galvanisé, on obtient un potentiel d’émissions de GES 1,8 fois supérieur pour l’acier galvanisé! La galvanisation de l’acier nécessite aussi 83 fois plus d’eau qu’un traitement du bois au borate (Source: étude Life cycle assessment of borate-treated lumber with comparison to galvanized steel framing, par Christopher A. Bolin, Stephen T. Smith)

Des outils d'ACV

• Athena® Impact Estimator for Assemblies
• Athena® EcoCalcuator for Assemblies

De nombreux projets de construction avec structure en bois pour les Mid-Rise 

Sources :

• Timber vs Steel vs Concrete Structures

• Wood, Concrete, and Steel—And Their Incomparable EPDs, Brent erlich, Building Green

• Le matériau bois et l’analyse du cycle de vie