Développement d’une ACV conséquentielle dynamique : augmentation de la pénétration du bois dans le secteur de la construction

La fabrication des produits en bois peut avoir un impact plus faible sur le changement climatique que d'autres matériaux de construction, et leur teneur en carbone peut faire des bâtiments un puits de carbone temporaire. Les avancées technologiques, la formation, et la synergie qui se mettent en place entre les acteurs industriels et institutionnels participent aussi à l’acceptation du bois dans les bâtiments. Avec le nombre croissant de publications montrant que l'utilisation du bois dans la construction peut être une option écologique, les décideurs pourraient s'orienter vers une utilisation à grande échelle. Cependant, l'utilisation à grande échelle des produits du bois dans les bâtiments nécessite une meilleure compréhension de ses conséquences pour soutenir les politiques de lutte contre le changement climatique (CC). C’est pourquoi un cadre d'évaluation de l’utilisation croissante du bois dans la construction est développé dans cette thèse. Il se fonde sur une modélisation prospective d’analyse des flux de matière (AFM) pour supporter la méthode d’analyse du cycle de vie (ACV). Le secteur de la construction non résidentielle (NR) en bois au Québec est un bon exemple car les gouvernements (provincial et fédéral) cherchent à l’accroitre. En 2008, l’industrie forestière subit une crise suite à la baisse de ses exportations. Puis, à la suite de stratégies successives, le gouvernement québécois propose la première version de la charte du bois en 2013. Elle représente son engagement à augmenter l’utilisation du bois dans la construction pour soutenir l’industrie forestière et de la construction, ainsi que pour réduire les émissions de gaz à effet de serre (GES). Les bâtiments résidentiels unifamiliaux étant majoritairement faits en bois, l’engagement vise la construction non résidentielle et multifamiliale.
\nLes ACV sur le bois ont des lacunes qui limitent la représentation et l’analyser des conséquences de son utilisation croissante à l’échelle d’une région pour un stock de bâtiment. Premièrement, la littérature suggère que la substitution de matériaux de construction conventionnels par des produits en bois est souhaitable pour atténuer les émissions de GES. Elle présente la différence de l’impact au CC qui est attribuable à la comparaison de deux bâtiments, structures, ou produits. Les autres impacts environnementaux sont moins abordés. Le résultat d’une évaluation à l’échelle d'une structure spécifique ou d’un bâtiment est difficilement applicable à d’autres cas d’études ou extrapolable à l’échelle d’une région pour un stock de bâtiments hétérogènes. De plus, ces évaluations ne permettent pas de considérer l’impact des processus impliqués ou évités en conséquence de cette substitution. L’identification de ces processus est un défi en ACV conséquentielle (ACV-C). Enfin, une utilisation du bois à grande échelle implique de comprendre le niveau de récolte par rapport disponibilité de la ressource, mais la quantification des flux de matière dans le secteur du bâtiment est limitée aux bâtiments résidentiels en raison d’un manque de données pour les bâtiments NR.
\nDans le but d’améliorer l’évaluation des impacts environnementaux causés par une augmentation de l’utilisation du bois dans la construction, la réponse aux lacunes est organisée de la façon suivante. Premièrement, des paramètres ont dû être élaboré pour estimer et projeter l’utilisation du bois dans les structures NR. Cette estimation sert de flux de référence. Elle est intégrée dans une AFM pour comprendre l’importance de ses valeurs extrêmes par rapport à la récolte totale du bois et la limite de la ressource disponible. Des facteurs de substitution de matières ont été créés à partir de différentes structures de la littérature. Ils sont appliqués à la quantité estimée des produits en bois qui sont utilisés. Enfin, la modélisation dynamique de la croissance des arbres et du roulement de stock permet de créer une cohérence temporelle entre l’inventaire des flux élémentaires et la caractérisation dynamique de l’impact.
\nCe projet de recherche apporte plusieurs contributions. Il permet d’estimer l’utilisation croissante du bois dans la construction NR à l’échelle d’une région. Ce type d’estimation est utile pour l’inventaire des flux de référence d’une ACV et pour compléter une AFM. Intégrée dans une AFM, elle permet de supporter l’identification de ressources contraintes dans le cas d’une ACV-C. Ce projet propose également des facteurs de substitution fonctionnelle pour le bois de structure par rapport à une combinaison de l’acier et du béton. Ils sont applicables pour les ACV-C et leur variabilité permet de considérer différentes structures et un intervalle d’impact déplacé pour tous les indicateurs environnementaux afin de faciliter l'interprétation d’une extrapolation à grande échelle. Enfin, le projet met en évidence l’importance relative entre la substitution, les stratégies de fin de vie, et la séquestration temporaire du carbone. Pour une cohorte de bâtiments, le stockage du carbone dans celle-ci est temporel pendant sa durée de vie. Cependant, à la dimension de cohortes successives, le stockage du carbone est plus durable dans le temps, soit pendant la durée de vie du stock. Le cumul du forçage radiatif n’était pas étudié à cette échelle dans le cas d’une régénération forestière après la récolte.
\nAu Canada, la gestion de la forêt se base sur la possibilité annuelle de coupe qui est déterminée par les gouvernements provinciaux pour s'assurer que les taux de récolte demeurent à des niveaux durables. Cette possibilité forestière traduit le mètre cube de bois disponible pour la récolte. L'AFM a permis de montrer l’importance de l’estimation maximale du volume récolté pour les nouvelles structures par rapport à la possibilité forestière et à l’évolution de la récolte pour les exportations et de la récolte totale. Plus de recherche empirique est nécessaire sur l’analyse des flux du bois des autres marchés. La modélisation de la substitution a permis d'évaluer non seulement le déplacement d'impact sur le CC, mais aussi sur la santé humaine, la qualité des écosystèmes et les ressources. Les stratégies et politiques qui répondent à l'urgence climatique devraient également prêter attention à la qualité des écosystèmes. Dans le scénario de substitution minimale, le bois évite peu d’acier et de béton. De plus, la production unitaire des grades d’acier et de béton utilisés provoque moins d’impacts que celle des grades utilisés dans les scénarios de substitution moyenne et maximale. Dans ce scénario minimum, c’est la séquestration du carbone qui permet un évitement de l’impact sur le CC. A l’échelle de la structure, le maintien de cet évitement au cours du temps dépendant de la fin de vie de celle-ci. A l’échelle du stock de structure, le maintien de l’évitement dépend de son renouvellement et de la fin de vie des structures. Enfin, utiliser un facteur de caractérisation statique pour le CC pour un inventaire dynamique conséquentielle peut conduire à des conclusions opposées à celles d’un facteur dynamique.
\nFinalement, différentes pistes d’amélioration sont présentées. En effet, des limites subsistent au niveau de la modélisation ACV et AFM en matière de complétude et de qualité des données ainsi qu’au niveau de la complexité des méthodes d’inventaires et d’impacts dynamiques. Par exemple, la méthode présentée pour estimer la quantité de bois pourrait être comparée à d’autres méthodes, si des données sont disponibles. Une plus grande désagrégation entre les différents produits du bois et leurs secteurs est nécessaire pour mieux cibler les conséquences potentielles de leurs complémentarités, concurrences et dynamiques de marché. Une modélisation plus complète des cycles de carbone forestier permettrait de comprendre si la récolte peut éviter les émissions de carbone dues aux feux et autres causes de mortalité des arbres. Enfin, l’impact sur la qualité des écosystèmes devrait être plus abordé par le sujet de la construction en bois.

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