Les 5 à 7 de l Eco Construction Etude comparée des impacts environnementaux des menuiseries.

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1 Analyse comparée du Cycle de vie des menuiseries. Etude des impacts environnementaux. Eric PERRIN Professeur à l ENISE Laurent TENDILLE Ingénieur ENISE SOMMAIRE 1. Enjeux de l étude effectuée 2. ACV, FDES, Indicateurs, : explications. 3. Hypothèses retenues, données et moyens utilisés pour l étude ACV sur les menuiseries. 4. Résultats et analyses 5. Bilan et Perspectives 1

2 SOMMAIRE 1. Enjeux de l étude effectuée 2. ACV, FDES, Indicateurs, : explications. 3. Hypothèses retenues, données et moyens utilisés pour l étude ACV sur les menuiseries. 4. Résultats et analyses 5. Bilan et Perspectives Contexte général Hier et Aujourd hui dans le bâtiment: problématique environnementale = problématique thermique illustration règlementaire: RT 2005, BBC, Effinergie, Maison Passive, Etude comparative de l énergie primaire sur maison (Source Mines/Paritech) kwh/m2/an RT2005 Energie primaire Maison passive Construction Rénovation Démolition Utilisation 2

3 Contexte général Nécessité d une approche plus globale, incluant l avant et l après usage. Energie + pollution + consommation + fin de vie = nombre d impacts sur l environnement plus important. Analyse totale et globale: ACV. Enjeu de l étude menée Constat: difficile d obtenir des données comparables sur l impact des procédés constructifs Exemple des menuiseries: performance thermique différente entre deux études, fournisseurs différents, surfaces étudiées différentes Exemples menuiseries aluminium: fin de vie, 93% recyclé Données peu lisibles, trop de données affichées Etudes menées génériques car onéreuses: contexte local peu pris en compte. Beaucoup de contradiction dans les études et de lobbying industriel: la vérité est ailleurs? Nécessité de données fiables et objectives sur l impact environnemental des composants bois. FDES: attention!! 3

4 Energie primaire totale NRJ Primaire Totale = NRJ Renouvelable + NRJ Non Renouvelable Menuiserie Pin Extrait FDES 1m² / 30 ans NRJ Totale MJ NRJ Renouv. MJ NRJ Non Renouv. MJ Croissance de l arbre (Photosynthèse) Dont 275 MJ!! Energie primaire totale. Comparaison des deux FDES Bois et PVC 1m² / 30 ans Menuiserie Bois Menuiserie PVC NRJ Totale MJ NRJ Non Renouv NRJ Renouv

5 Objectifs de l étude Effectuer des études d impacts sur des composants bois: menuiseries, murs, 1 bâtiment donné. Pouvoir comparer des études avec les mêmes hypothèses de départ: notion d UF. Exploitation des résultats à destination des décideurs, fabricants, menuisiers, grand public, Contexte: région stéphanoise, avec la réalité économique du terrain. ACV simplifiée menée conformément à la série de normes ISO SOMMAIRE 1. Enjeux de l étude effectuée 2. ACV, FDES, Indicateurs, : explications. 3. Hypothèses retenues, données et moyens utilisés pour l étude ACV sur les menuiseries. 4. Résultats et analyses 5. Bilan et Perspectives 5

6 Méthode A.C.V.: principe. L ACV permet de quantifier les impacts d un «produit» «du berceau à la tombe» Extraction des matières premières Distribution du produit Utilisation du produit Elimination Inventaire des flux de matières + énergie entrants et sortants A partir des flux, évaluation des impacts environnementaux. utilisation de coefficients donnant la contribution de chaque flux aux divers impacts étudiés: BASE DE DONNEE Méthode A.C.V.: illustration simple. Impact de l utilisation d un vélo par km parcouru Flux de matières + énergie entrants et sortants Production Cadre alu: 6kg Roue: 600 g chacune Transport: Fabriquant/distributeur: 250 km, poids lourd 36t Distributeur/consommateur: 10 km voiture Utilisation: RAS Fin de vie Traité en ordure ménagères Autres Durée de vie: km 3 Paires de pneus Unité Fonctionnelle: impact d un kilomètre parcouru 6

7 Selon la norme ISO, l ACV s effectue en quatre phases : définition des objectifs : détermination de l unité fonctionnelle, définition des limites du système et des scénarios de base. l inventaire des émissions et des extractions quantifie les émissions polluantes dans l air, l eau et le sol ainsi que les extractions des matières premières renouvelables ou non renouvelables. l analyse de l impact évalue l impact sur l environnement des émissions et extractions inventoriées. l interprétation des résultats et évaluation des incertitudes. Méthode A.C.V. C est un outil efficace et systématique pour évaluer les impacts environnementaux d'un produit, d'un service ou d'un procédé. Elle participe: à l identification des possibilités d amélioration d un produit au choix d indicateurs de performances environnementale pertinents au choix marketing 7

8 Les catégories d impacts environnementaux: Dommages écologiques Effet de serre Acidification (Pluies acides) Eco-toxicologie Eutrophisation Dommages sur la santé Ozone troposphérique (Smog photochimiques) Toxicité Diminution des ressources Consommation d énergie (ressources abiotiques) Consommation de ressources rares Samuel Meyer 8

9 Caractéristiques ACV Complète Du «berceau à la tombe». Transparence Principe essentiel dans la réalisation d ACV = bonne interprétation des résultats. Approche itérative Chaque phase d une ACV utilise les résultats des autres phases déjà étudiée. L unité fonctionnelle: le service offert L'unité fonctionnelle (UF) représente une quantification de la fonction. C'est à partir de cette unité qu'il sera possible de comparer des scénarios a priori différents. Comme toute unité, elle se doit d'être précise, mesurable et additive. Exemples dans le bâtiment: Quantités : surfaces de logements, bureaux, espaces publics, ou résidants (habitation, travail ) Fonctions : logement, emploi, loisirs Qualité des fonctions : confort (thermique, acoustique, visuel ), qualité de vie Durée : par exemple un an 9

10 Unité Fonctionnelle => comparaison? L unité fonctionnelle et les flux de référence forment une base commune pour deux outils complémentaires: l analyse environnementale du cycle de vie et l analyse économique du cycle des coûts. Une comparaison entre deux systèmes ou scénario se fait sur la base de la même fonction caractérisée par la même unité fonctionnelle FDES Fiches spécifiques au Bâtiment. Résulte d une ACV Régies par la norme NF P Regroupées dans la base de donnée Iniès: Fiches à ce jour, 129 seulement sont vérifiées 10 indicateurs d impact utilisés. Limite des FDES: énergie totale Non prise en compte du captage du carbone!!! Fin de Vie = tout à la décharge! Données des ACV 10

11 Les bases de données FDES: A l heure actuelle, il existe 389 FDES recouvrant plus de 3000 produits du marché. Les FDES créées par les fabricants ou syndicats professionnels sont conforme à la norme NF P maisne sont pas systématiquement vérifiées (118 vérifiées sur 389 FDES) ECOINVENT: Ecoinvent a combiné différentes bases de données d inventaire existantes et les a enrichies afin d obtenir un ensemble unifié et générique de données d inventaire de très grande qualité, valables pour la Suisse et les pays d Europe Occidentale La prise en compte du carbone dans les études Norme NF BP X Le carbone puisé dans l environnement grâce à la photosynthèse. Plusieurs approches, physiques ou économiques, 1m3 de bois = 815kg de CO2 èq. 11

12 La prise en compte de la fin de vie Difficile de prédire quelle quantité des matériaux sera recyclée dans 20, 30 ou 50 ans. Notion de circuit fermé/ circuit ouvert. Etudes, prise en compte de la fin de vie. SOMMAIRE 1. Enjeux de l étude effectuée 2. ACV, FDES, Indicateurs, : explications. 3. Hypothèses retenues, données et moyens utilisés pour l étude ACV sur les menuiseries. 4. Résultats et analyses 5. Bilan et Perspectives 12

13 Etude des menuiseries: hypothèses et données des ACV. Logiciel utilisé. Fonction de l ACV Unité Fonctionnelle retenue, Durée de Vie Description des menuiseries, quantitatif Hypothèses sur les moyens de fabrication. 1 chassis de fenêtre en Pin sylvestre /PVC /Bois/Bois Alu Logiciel utilisé Utilisation de Bilan Produit, logiciel gratuit de l ADEME. Logiciel d ACV simplifié. Gratuit, convivial, rapide d utilisation. Base de données: Eco invent simplifié, 300 modules regroupés dans 4 catégories. Comparaison possible des résultats avec les FDES disponibles sur plusieurs indicateurs. Données des ACV 13

14 Fonction de l ACV Fonction principale de la menuiserie: assurer le passage de la lumière 1m² vitrage Fonction secondaire: être étanche à l eau, à l air Assurer une performance thermique Uw = 1,6W/m².K Données des ACV Unité Fonctionnelle 1 m² de surface vitrée d un bâtiment, fermé par un seul vantail standard, avec les hypothèses suivantes: Assurer une performance thermique de la menuiserie au plus de U w = 1.6 W/m².K Un vantail de dimension normée 123x148 cm ramené au mètre carré de vitrage. Vitrage 4/16/4. Conception à double enfourchement collé, vitrage isolant ITR posé en feuillure ouverte avec calfeutrement par mastic sur fond de joint. UF=1m² Données des ACV 14

15 Durée de Vie Typique Durée retenue pour l étude: 30 ans. Frontière du système. Fin de vie : non prise en compte. Recyclage/réutilisation: études spécifiques à mener, par matériaux. Non pris en compte: Quincaillerie Différence éventuelle dans le mode de pose Déplacements des ouvriers, leurs impacts Données des ACV Caractéristique des châssis Produit: Un châssis de fenêtre en pin sylvestre/ PVC / Alu / bois-alu Fonction principale : Assurer la liaison entre le vitrage et le tableau de la maçonnerie. Fonctions secondaires : Respecter les exigences normatives en terme d isolation phonique et thermique. Assurer l étanchéité à l air et assurant l ouverture pour la ventilation. 15

16 Châssis Bois Matériau: pin livré en carrelet, fabriqué Alsace Section utilisée: Dimension brute Section Dormant Section Ouvrant 72x82 68x80 68x80 Châssis Bois Transformation Consommation électrique de la menuiserie répartie sur l UF. Chauffage: à base de bois, NRJ Renouv. non pris en compte Transport: De la forêt à l usine de production carrelet via scierie: 200 kms De l usine à la menuiserie (Saint Etienne): 430 kms Traitement: Soit: transport bois = 630 kms peinture BLANCHON, données FDES. 3 couches sur chantier à la pose+ 1 couche tous les 5 ans 16

17 Châssis Alu. Matière d origine Aluminium mixte: 68% alu primaire / 32% alu Poids du châssis pour l UF: 8,71 kg Energie de production: Extrusion des profils aluminium Consommation électrique assemblage châssis Transport: Livraison des profils: 100 kms Transport menuiserie: 30 kms Traitement: aucun alu Chauffage Nom Quan tité Un ité Aluminium mix européen 8.71 kg Chaudière à gaz industrielle >100kW 129 MJ Compribande EPDM 0.1 kg Eléctricité Eléctricité Electricité moyenne tension France 40 Electricité moyenne tension France k W h k W h gaz vitrage Argon liquide kg joint alu Process joint alu Aluminium mix européen kg Extrusion de profils aluminium 8.71 kg vitrage Trempe du verre plat kg vitrage matiere 1ere Verre plat kg Châssis PVC Matière d origine Poids du châssis pour l UF: 13,3 kg (11% de pertes) Energie de production: Consommation électrique assemblage châssis Transport: Transport de billes de PVC jusqu à l usine de profilage: 300 kms De l usine à la menuiserie: 150 kms Traitement: aucun Sousensemble Sousensemble Chauffage Nom Quan tité Un ité Chaudière à plaquettes (bois d'industrie) 129 MJ Compribande EPDM 0.1 kg Eléctricité Eléctricité Electricité moyenne tension France 40 Electricité moyenne tension France k W h k W h gaz vitrage Argon liquide kg Joint alu Joint alu Aluminium mix européen Extrusion de profils aluminium kg kg menuiserie PVC kg Menuiserie process compribande silicone Extrusion de tubes et profilés kg Procédé d'expansion (mousse) 0.1 kg Adhésif bitumineux pour étanchéité 0.15 kg Vitrage Verre plat kg Vitrage Trempe du verre plat kg 17

18 Vitrage Géométrie 1,5 cm supplémentaire sur le pourtour Sverre = 1,06m² Épaisseur 4mm Poids y c pertes: 21,34 kg Remplissage: Argon à 90% conforme à la norme Transport: Transport float depuis Luxembourg: 600 km Divers: Bande mousse + joint alu SOMMAIRE 1. Enjeux de l étude effectuée 2. ACV, FDES, Indicateurs, : explications. 3. Hypothèses retenues, données et moyens utilisés pour l étude ACV sur les menuiseries. 4. Résultats et analyses 5. Bilan et Perspectives 18

19 Exploitation des résultats Menuiserie Bois: impacts par phase Exploitation des résultats Indicateurs principaux: effet de serre Effet de serre: avec et sans prise en compte du puits de carbone du bois / toute la DVT/pour 1m² effet de serre en kg eqco2 120,00 100,00 80,00 60,00 40,00 20,00 0,00 Bois Bois Alu PVC Alu Indicateur -20,00 Avec puits de carbone Sans puits de carbone 19

20 Impact des menuiseries en équivalent Km L effet de serre engendré par la fabrication des châssis des menuiseries est équivalent à: -177 km éq. pour le bois, 406 km éq. pour le PVC, 54 km éq. pour le bois-alu 562 km éq. pour l aluminium en tenant compte du puits de carbone du bois Exploitation des résultats Indicateurs principaux: NRJ NR 700 Consommation énergie Non Renouvelable en kwh toute la DVT/pour 1m² Consommation énergie Non Renouvelable kwh Bois Bois Alu PVC Alu

21 Exploitation des résultats Par référence à l impact journalier d un Européen Moyen Exploitation des résultats Européen Moyen: impacts 21

22 Exploitation des résultats Résultats des 8 Indicateurs pour l Unité Fonctionnelle. Impact environnemental des menuiseries par an pour l'uf, avec prise en compte du puits de Carbone. % en rapport avec impacts journaliers d'un européen moyen Consommation énergie NR Consommation ressources Effet de serre Acidification Bois Bois Alu PVC Alu Eutrophisation (air eau sol) Pollution photochimique Ecotoxicité aquatique Toxicité humaine Indicateurs Exploitation des résultats Point(s) en équivalent jour d'un européen moyen Résultats des 8 Indicateurs pour le châssis uniquement Consommation énergie NR Impacts du chassis seul (hors vitrage) pour 1m² et sur 30 ans aec puits de carbone Consommation ressources Effet de serre Acidification Eutrophisation (air eau sol) Bois Bois Alu PVC Alu Pollution photochimique Ecotoxicité aquatique Toxicité humaine Indicateurs 22

23 Exploitation des résultats Comparaison avec FDES: menuiserie Bois Menuiserie Bois: FDES vs bilan produit FDES bois Bilan produit bois Energie non renouvelable Epuisement des ressources Changement climatique Acidification atmosphérique Formation d ozone photochimique Exploitation des résultats Comparaison avec FDES: menuiserie PVC MenuiseriePVC: FDES vs bilan produit PVC FDES Bilan produit pvc Energie non renouvelable Epuisement des ressources Changement climatique Acidification atmosphérique Formation d ozone photochimique 23

24 Bilan et Perspective Etude d impact Le bois en première ligne amélioration. Attention aux études, aux interprétations Indicateurs multiples, nécessité d une «compilation» pour une meilleure lisibilité Etude à l échelle d une construction délicate Merci pour votre attention. 24

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26 FDES: menuiseries Pour 1m² / sur 30 ans 1m² / 30 ans Menuiserie Bois Menuiserie PVC Menuiserie Alu NRJ NR MJ Effet de serre kgco2eq Acidification atmosphérique Effet de serre 42,3 0,289 kg NRJ Renouv Données des ACV 26