Économie de CO₂ avec l'armature en fibres : un exemple de calcul

Les émissions de CO₂ par m³ de béton s'élèvent, à titre indicatif, à 150 à 300 kg d'équivalent CO₂, selon le type de ciment. L'armature en acier traditionnelle y ajoute encore 45 à 90 kg de CO₂-éq par m³. L'armature en macrofibres synthétiques ramène cette part de l'armature à environ 4 à 12 kg par m³ — une réduction jusqu'à 98 % sur l'armature, traçable avec les valeurs EPD de la base de données environnementale nationale néerlandaise (NMD).

D'où viennent les émissions de CO₂ par m³ de béton ?

L'empreinte CO₂ du béton est dominée par le ciment. Lors de la production du clinker de ciment Portland, du CO₂ se libère à la fois du processus de combustion et de la conversion chimique du calcaire ; le ciment représente ainsi la très grande majorité des émissions d'un mélange de béton. À titre indicatif : un mélange au CEM I atteint vite 250–300 kg de CO₂-éq par m³, tandis qu'un mélange au ciment de haut fourneau (CEM III) se situe autour de 150–220 kg de CO₂-éq par m³. La valeur exacte par mélange figure dans la déclaration environnementale (EPD) de la centrale à béton.

Ce qu'on oublie souvent dans les discussions sur les émissions de CO₂ du béton : l'armature compte aussi. Un plancher ou une fondation traditionnellement armés contiennent vite 30 à 60 kg d'acier d'armature par m³ de béton ; pour les constructions (préfabriquées) fortement armées, cela peut dépasser largement les 100 kg/m³. Cet acier représente 10 à 25 % de l'empreinte CO₂ totale de l'élément armé — et c'est justement sur cette part que l'armature en fibres permet le plus grand gain.

Émissions de CO₂ de l'acier d'armature : la valeur de référence par kilo

Pour les émissions de CO₂ de l'acier d'armature, des valeurs variées circulent dans les EPD et la base de données environnementale nationale (NMD), selon la filière de production :

• Acier primaire (filière haut fourneau) — à titre indicatif 1,9 à 2,5 kg de CO₂-éq par kg d'acier.

• Acier à base de ferraille (filière four électrique) — à titre indicatif 0,4 à 0,8 kg de CO₂-éq par kg.

• Acier à béton tel que livré aux Pays-Bas (mix de filières) — en pratique souvent 0,6 à 1,9 kg de CO₂-éq par kg, selon l'EPD spécifique.

Pour les exemples de calcul de cet article, nous retenons 1,5 kg de CO₂-éq par kg d'acier comme valeur médiane conservatrice, et 2,0 kg de CO₂-éq par kg pour la macrofibre en polypropylène (polymère plus production de la fibre). Important : ce sont des hypothèses de calcul indicatives. Pour un appel d'offres ou un rapport d'échelle, utilisez toujours les valeurs EPD spécifiques au projet — des données de catégorie 1 de la NMD lorsqu'elles sont disponibles.

Pourquoi quelques kilos de fibres remplacent-ils des dizaines de kilos d'acier ?

Le cœur de l'économie de CO₂ réside dans le rapport de masse. Les macrofibres structurelles se dosent en kilogrammes par mètre cube : pour TwistR, c'est 2,0 à 6,0 kg/m³ selon la performance demandée. Un treillis d'armature ou un lit de barres traditionnel dans le même mètre cube pèse 30 à 100 kg et plus. Le rapport entre la masse de fibres et la masse d'acier se situe donc entre environ 1:10 et 1:50.

C'est possible parce que les fibres travaillent autrement que les barres. Des millions de fibres se répartissent en trois dimensions dans toute la matrice du béton et pontent les fissures au moment où elles apparaissent ; la résistance résiduelle à la traction après fissuration est testée selon l'EN 14651 et les fibres elles-mêmes sont certifiées selon l'EN 14889-2. Un treillis Ø8-150 ne travaille que dans un seul plan, doit être façonné et posé sur des cales d'écartement — et pèse donc un multiple. Comment cela se traduit structurellement pour les fondations, vous le lirez dans notre article sur le béton fibré pour les fondations.

Une réserve s'impose : les fibres ne remplacent pas entièrement l'armature traditionnelle dans toutes les situations. Pour les ouvrages structurels, l'ingénieur structure détermine par un calcul si, et à quel dosage, l'armature en fibres peut reprendre le rôle de l'acier.

L'exemple de calcul : fondations pour bacs à arbres et à fleurs

Sur un projet d'espace public, les fondations de bacs à arbres et à fleurs ont été reconçues, de l'armature en acier traditionnelle vers l'armature en fibres. Les faits de ce projet :

• 1 500 kg net d'acier d'armature économisés grâce au passage à l'armature en fibres.

• 98 % de réduction de CO₂ par rapport à la solution acier d'origine.

• Délai de recalcul de la conception : deux jours, accord de la commune compris.

Voici comment ces 98 % sont traçables

Ces 98 % ne sont pas un chiffre marketing, mais découlent directement du rapport de masse et des valeurs de référence par kilo. La reconstruction, avec des valeurs EPD indicatives :

• Acier évité — 1 500 kg × 1,9 kg CO₂-éq/kg (filière primaire, comme dans la conception d'origine) ≈ 2 850 kg de CO₂-éq.

• Fibre ajoutée — de l'ordre de 30 kg de macrofibre (rapport ±1:50 pour cette conception préfabriquée fortement armée) × 2,0 kg CO₂-éq/kg ≈ 60 kg de CO₂-éq.

• Réduction — 1 − (60 / 2 850) ≈ 98 % de CO₂ en moins sur l'armature.

Si vous calculez avec un acier à béton riche en ferraille à 0,7 kg de CO₂-éq par kg, la même conception aboutit à environ 94 % de réduction — toujours considérable. La fourchette en pratique : plus la conception acier d'origine est lourde et plus le dosage de fibres est faible, plus vous approchez les 98 %. Pour des conceptions d'armature plus légères, le gain se situe plutôt autour de 85 à 95 %.

CO₂ de l'armature par m³ de béton : quatre variantes comparées

Les mêmes valeurs de référence (1,5 kg de CO₂-éq par kg d'acier, 2,0 par kg de fibre synthétique) appliquées à un mètre cube de béton donnent ce tableau — le béton lui-même (à titre indicatif 150–300 kg de CO₂-éq/m³) s'y ajoute dans tous les cas :

• Béton non armé — 0 kg de CO₂-éq d'armature par m³.

• Armature traditionnelle (treillis/barres, 30–60 kg/m³) — 45 à 90 kg de CO₂-éq par m³.

• Béton fibré-acier (20–35 kg/m³) — 30 à 55 kg de CO₂-éq par m³.

• Béton à macrofibres synthétiques (2–6 kg/m³) — 4 à 12 kg de CO₂-éq par m³.

L'économie de CO₂ sur le béton en passant de l'armature traditionnelle à la macrofibre synthétique s'élève, dans cette comparaison, à 41 à 86 kg de CO₂-éq par m³ — sur la part de l'armature, une réduction d'environ 85 à 95 %, montant jusqu'à 98 % pour les conceptions intensives en acier. Le béton fibré-acier économise aussi par rapport aux treillis et barres, mais nettement moins, parce que le dosage reste du même ordre de grandeur que le poids d'acier remplacé.

Extrapolation : quel gain sur 1 000 m² de dallage industriel ?

Le cas des bacs à arbres est de petite échelle ; le gain croît avec le poids d'acier que vous remplacez. Prenons un dallage industriel de 1 000 m² en 180 mm d'épaisseur — 180 m³ de béton :

• Traditionnel — 35 kg d'acier par m³ → 6 300 kg d'acier d'armature → ± 9,5 tonnes de CO₂-éq (à 1,5 kg/kg).

• Macrofibre — 4 kg de fibre par m³ → 720 kg de fibre → ± 1,4 tonne de CO₂-éq (à 2,0 kg/kg).

• Économie — ± 8 tonnes de CO₂-éq par 1 000 m² de dallage, soit environ 85 % de moins sur l'armature.

Pour référence : 8 tonnes de CO₂-éq correspondent en gros à 40 000 kilomètres en voiture (à ±0,2 kg de CO₂ par km). Et le gain indirect n'est pas encore compté : pas de transport ni de mouvements de grue pour les treillis, pas de ferraillage, un délai de chantier plus court. Avec notre calculateur, vous calculez le dosage et le poids d'acier remplacé pour votre propre dallage ou revêtement.

Et les émissions de CO₂ de l'asphalte ?

Pour l'asphalte, le centre de gravité des émissions de CO₂ se situe ailleurs : non pas dans l'armature, mais dans la production du mélange chaud (chauffage des minéraux et du bitume) et le transport. Les fibres économisent ici surtout indirectement : les fibres d'aramide augmentent la résistance à l'orniérage et à la fissuration, si bien qu'une couche de roulement dure plus longtemps et que, sur la durée de vie de la route, moins de cycles d'entretien et de remplacement — et donc moins d'émissions de production — sont nécessaires. Comment la prolongation de la durée de vie et l'économie de matériau s'additionnent, vous le lirez dans la construction circulaire avec béton et asphalte fibrés.

Utiliser ces chiffres dans l'Échelle de performance CO₂, le MKI et l'EMVI

Un cas chiffré n'a de valeur que s'il atterrit dans les instruments avec lesquels les donneurs d'ordre pilotent. Trois voies :

• Échelle de performance CO₂ — les facteurs de conversion officiels de l'échelle (co2emissiefactoren.nl) couvrent surtout les carburants, l'énergie et le transport. Le gain lié aux matériaux, comme l'armature en fibres, se déclare en scope 3, étayé par une analyse de chaîne à partir de données EPD. Comment procéder, vous le lirez dans le renforcement par fibres et l'Échelle de performance CO₂.

• MKI et DuboCalc — pour les projets d'infrastructure, vous convertissez le gain environnemental en un indicateur de coût environnemental plus bas ; le module CO₂ y est le poste le plus lourd. Voir le MKI et DuboCalc avec l'armature en fibres pour la systématique de calcul.

• EMVI — un exemple de calcul traçable et spécifique au projet, comme ci-dessus, score nettement mieux dans un plan qualité qu'une déclaration de durabilité générique. Ce que les évaluateurs attendent, vous le lirez dans les appels d'offres EMVI : signification et critères.

Important pour la preuve : utilisez des fibres avec une déclaration environnementale vérifiée. TwistR est une armature en fibres documentée par EPD (EN 15804+A2, ISO 14025/21930) à faible MKI, si bien que votre calcul se raccorde directement à la systématique NMD et DuboCalc. Vous trouverez plus de contexte sur les normes et les instruments de durabilité dans notre aperçu durabilité, normes et innovation.

Calculer vous-même pour votre projet

La méthode de calcul de cet article s'applique en quatre étapes à toute conception :

• Étape 1 — déterminez le poids d'acier (kg) de la conception traditionnelle, à partir du plan de ferraillage ou du cahier des charges.

• Étape 2 — multipliez par la valeur EPD de l'acier à béton (à titre indicatif 0,6–1,9 kg de CO₂-éq par kg).

• Étape 3 — calculez la variante fibrée : dosage (kg/m³) × volume de béton × valeur EPD de la fibre.

• Étape 4 — la différence est votre économie ; faites contrôler en parallèle l'équivalence structurelle par l'ingénieur structure.

Vous voulez ce calcul pour un projet concret, avec justification EPD pour votre dossier d'échelle ou EMVI ? Commencez par le calculateur ou demandez un calcul spécifique à votre projet — nous effectuons gratuitement la comparaison CO₂ pour vous.