Sélection de matériaux durables avec des matériaux structurels émergents

Pourquoi les matériaux que nous utilisons importent

Les bâtiments dans lesquels nous vivons et travaillons influencent discrètement le climat. Chaque poutre, poteau et dalle de béton ou d’acier représente de l’énergie et des émissions déjà dépensées avant même que quelqu’un n’allume une lumière ou un chauffage. À mesure que les architectes et les ingénieurs réduisent la consommation énergétique quotidienne des bâtiments, l’impact climatique caché lié aux matériaux de construction devient tout aussi important. Cet article examine comment le passage de matériaux conventionnels à des matériaux structurels plus récents pourrait réduire considérablement l’empreinte carbone du milieu bâti.

De la consommation d’énergie aux émissions cachées des bâtiments

Pendant des décennies, l’attention dans la conception de bâtiments écologiques s’est concentrée sur les émissions « opérationnelles » : le carburant et l’électricité nécessaires au chauffage, à la climatisation, à l’éclairage et aux équipements. Grâce à une meilleure isolation, des systèmes efficaces et davantage d’électricité renouvelable, ces émissions diminuent lentement. Ce qui reste obstinément élevé, c’est le carbone « incorporé » — les gaz à effet de serre libérés lorsque les matières premières sont extraites, transformées en usine, transportées et assemblées dans des structures. Dans de nombreux bâtiments neufs, en particulier dans des pays comme le Royaume‑Uni, les émissions incorporées représentent déjà bien plus de la moitié de l’impact climatique sur la durée de vie. Comme les matériaux structurels tels que le béton, l’acier et le bois d’ingénierie constituent l’essentiel de la masse d’un bâtiment, ils dominent aussi cette facture carbone cachée et offrent la plus grande opportunité de réduction.

Nouveaux matériaux dans la boîte à outils de la construction

Les auteurs ont constitué un vaste jeu de données de 409 matériaux de construction différents, en les séparant en options traditionnelles et en matériaux « émergents » encore peu utilisés. Il s’agit notamment de nouveaux bétons remplaçant le ciment ordinaire par des mélanges à base de calcaire et d’argile, de coproduits industriels ou de liants à base de magnésium ; d’agrégats légers fabriqués à partir de cendres résiduelles et de produits carbonatés ; et d’une famille croissante de produits en bois d’ingénierie tels que le bois lamellé‑croisé, le bambou stratifié et le bois densifié. Pour chaque matériau, ils ont relevé jusqu’à 21 propriétés différentes, de la raideur et la résistance à la densité et aux indicateurs d’impact environnemental. Ils ont ensuite tracé ces données sur des graphiques de sélection de matériaux montrant les compromis entre propriétés, aidant les concepteurs à repérer où les matériaux émergents peuvent égaler ou étendre les performances des matériaux connus.

Résistance, légèreté et carbone comparés

L’étude montre que de nombreux matériaux de nouvelle génération égalent déjà ou surpassent les matériaux conventionnels en termes de performance mécanique de base. Plusieurs nouveaux bétons atteignent une rigidité et une résistance en compression similaires à celles du béton ciment ordinaire, ce qui signifie qu’ils peuvent supporter en toute sécurité les mêmes charges. Les produits en bois d’ingénierie — y compris le bois lamellé, le bois composite structurel et le bambou — atteignent souvent une résistance et une raideur égales ou supérieures à celles du bois collé standard. Le bois densifié peut afficher des résistances particulièrement élevées. Parallèlement, beaucoup de ces matériaux sont plus légers que leurs concurrents conventionnels, ce qui réduit la masse totale à produire et à transporter. Cependant, les auteurs mettent aussi en évidence un important manque de données : moins d’un matériau sur trois étudiés disposait de chiffres fiables pour le carbone incorporé, et moins d’un sur dix avait des données sur l’énergie incorporée, rendant difficile l’évaluation complète de leurs avantages environnementaux.

Poutres, poteaux et différence climatique

Pour illustrer ce que ces chiffres signifient en pratique, les chercheurs ont réalisé deux exercices de conception simplifiés : un pour une poutre de plancher et un pour un poteau vertical. Ils ont dimensionné chaque élément pour répondre aux mêmes exigences structurelles — portée, charge et sécurité — mais en autorisant le changement de matériau. En comparant le carbone incorporé total pour des poutres équivalentes, l’acier réutilisé et les produits en bois d’ingénierie ressortent comme les meilleurs. Les poutres en acier réutilisé, fabriquées à partir de sections récupérées nettoyées et certifiées pour un nouvel usage, n’émettent qu’environ 3 à 5 % du carbone des poutres en acier neuf. Les bois comme le bois lamellé‑croisé ou le bois lamellé, ainsi que le bambou, ont également montré de fortes réductions par rapport à l’acier et au béton traditionnels. Des tendances similaires apparaissent pour les poteaux, où l’acier réutilisé et le bois d’ingénierie offrent à nouveau les valeurs de carbone incorporé les plus faibles, tandis que les nouveaux bétons faiblement carbonés surpassent les mélanges cimentaires conventionnels mais restent derrière les meilleures options.

Ce que cela implique pour les bâtiments futurs

Les auteurs concluent qu’il existe déjà une base technique solide pour remplacer les matériaux à forte intensité carbone par des alternatives à plus faible intensité dans des rôles structurels majeurs, en particulier en réutilisant l’acier et en étendant l’usage du bois d’ingénierie et du bambou. Leur base de données montre que beaucoup de matériaux émergents peuvent fournir une résistance et une raideur équivalentes tout en réduisant fortement l’impact climatique. Pourtant, les progrès sont freinés par des lacunes dans les données environnementales, des tests et des certifications limités, et un manque d’intégration de ces matériaux dans les outils de conception et les normes courants. En rassemblant et en comparant systématiquement les propriétés des matériaux, ce travail offre aux concepteurs et aux décideurs une carte plus claire des options disponibles aujourd’hui et identifie où de meilleures données et un soutien sont nécessaires pour faire de la construction faiblement carbonée la norme plutôt que l’exception.

Citation: Burdett, S., Arora, M. & Myers, R.J. Sustainable materials selection with emerging structural materials. npj Mater. Sustain. 4, 13 (2026). https://doi.org/10.1038/s44296-026-00099-7

Mots-clés: carbone incorporé, béton faiblement carboné, bois d’ingénierie, acier réutilisé, matériaux de construction durables