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20181106090711 Dominique Schaad Freigestellt

Des briques et du ciment bâtisseurs d’avenir

Deux géants des matériaux de construction, avec leurs processus et produits intensifs en énergie, mais aussi une vision partagée : se rapprocher de l’objectif climatique « zéro émission nette », par des produits innovants, une R&D de longue durée et une dose de courage. Rideau sur ZZ Wancor et Holcim Suisse et leurs adaptations, pas forcément visibles, des briques, tuiles et ciments.


Les cinq étapes ci-après sont prometteuses pour la mise en oeuvre d’une production zéro émission.

QUATRIÈME ÉTAPE : MODIFICATIONS DE PRODUITS
La possibilité existe de remplacer des produits par d’autres, qui remplissent des fonctions identiques ou similaires tout en nécessitant une chaleur des procédés et des températures plus basses à la production. Les modifications de produits visent aussi à utiliser les matériaux en préservant davantage les ressources, ou à mieux séparer et recycler ces derniers lorsque les produits sont en fin de vie.


Tuiles, briques et ciment sont des matériaux qui doivent être cuits, ils nécessitent de la chaleur, et leur cuisson libère du CO2. Réduire ces émissions de CO2 ne peut que passer par la réduction de la chaleur des procédés, et il faut faire preuve d’innovation pour y parvenir. Rester inactif face à cette situation et ses contraintes physiques est exclu pour les deux entreprises ZZ Wancor et Holcim, qui travaillent sans cesse à développer des produits. Elles veulent non seulement rester concurrentielles et assumer leurs responsabilités, mais aussi tendre vers l’objectif « zéro émission nette » et vers un avenir plus durable.

QUI DIT FABRICATION DE BRIQUES ET DE TUILES DIT SÉCHAGE ET CUISSON

ZZ Wancor offre des matériaux de construction en céramique lourde et des accessoires techniques associés destinés à l’enveloppe complète du bâtiment : toiture, parois et façade. L’entreprise compte deux tuileries et une briqueterie. Forte de 160 collaborateurs en Suisse, elle offre une qualité irréprochable qui débute au moment de l’exploitation de l’argile dans la carrière, se poursuit par les procédés de fabrication et va jusqu’à l’emploi des produits sur les chantiers.

Par une chaude journée de juillet, nous contournons le dépôt d’argile pour nous rendre à la salle de réunion de l’usine du Laufonnais, dans le canton de Bâle-Campagne. Nous sommes accueillis par Michael Fritsche, CEO, et Maximilian Ulm, chef de production. Les deux hommes font partie de la vieille garde de ZZ Wancor. Ils connaissent les infrastructures, les produits et les procédés dans leurs moindres détails. « Il va faire encore plus chaud », prévient Maximilian Ulm dans un sourire, par allusion à la visite de la production. Car fabriquer des briques et des tuiles signifie sécher et cuire. « C’est un peu comme la vinification », compare Maximilian Ulm. Les briques et les tuiles sont faites d’argile, un produit naturel, ce qui implique des variations dans la composition. Or, tout comme pour le vin, la production de tuiles demande une composition bien précise. Pour l’obtenir, les matières premières sont concassées puis réunies pour former un mélange optimal et humidifiées.

La masse ainsi créée est moulée en forme de briques ou de tuiles puis séchée pour contenir le moins d’humidité possible avant la cuisson. Pour que les transformations chimiques nécessaires puissent se faire, cette masse devra atteindre une température de 1000 °C. La cuisson se fait actuellement au gaz. « En passant progressivement de l’huile lourde au gaz naturel, nous avons réduit les émissions de CO2 de plus de 25 % », explique Ruedi Räss. Depuis 2009, le conseiller AEnEC accompagne presque tous les fabricants suisses de briques et de tuiles dans la mise en œuvre de leurs conventions d’objectifs. Chez ZZ Wancor, le processus le plus intensif en énergie n’est toutefois pas la cuisson, mais l’extraction de l’eau dans les briques et tuiles qui viennent d’être moulées : ce séchage consomme 60 % du total de la chaleur nécessaire à la production. Pour limiter au maximum cette consommation, l’installation de séchage est surtout alimentée par les rejets thermiques du four. Quant à l’électricité employée sur le site de production, elle est entièrement d’origine hydraulique.

ZZ Wancor a fondé sa stratégie de durabilité sur trois piliers : préservation de la biodiversité, promotion de l’économie circulaire et développement de la décarbonation du portefeuille de produits. Comme la terre est extraite à proximité immédiate du site où elle est transformée en briques et tuiles, les transports sont très courts et les émissions de CO2 dues à ces déplacements sont donc aussi limitées. Les carrières d’argile constituent par ailleurs de précieux biotopes, utiles à la biodiversité, qui accueillent des plantes et des animaux rares grâce à des travaux d’aménagement spécifiques. Certaines abritent même des zones de protection d’amphibiens d’importance nationale.

PRESQUE À L’ÉTAT NATUREL

À Siggenthal (AG), la carrière du Gabenchopf de Holcim (Suisse) SA est un repaire pour les animaux. Même, des chamois viennent à notre rencontre alors que nous découvrons la zone d’exploitation du calcaire, de l’argile et de la marne. Cathleen Hoffmann, qui travaille depuis 2011 dans le développement des produits pour Holcim, est notre guide. Après avoir passé dix ans à l’Empa dans la recherche sur les technologies du béton, elle s’est plongée avec bonheur dans le monde industriel : « Je peux contribuer directement, concrètement, à la construction durable », précise la spécialiste. Et de nous présenter le monde du ciment. Intensive en énergie, la production de ciment débute par la préparation d’un mélange de calcaire, d’argile et de marne extraits des carrières pour former une poudre homogène brute, le cru ou farine. Cette poudre est cuite à 1450 °C pour devenir du clinker. Cette étape de la fabrication du ciment est la plus importante. Le clinker est la composante cuite du ciment. Mélangé à de l’eau, il a pour effet que le ciment prend et durcit. Pour la production, le cru est d’abord chauffé à 1000 °C dans une tour à échange de chaleur, puis conduit dans un four rotatif tubulaire. La tour est chauffée par récupération de la chaleur émise par le four. Cette économie d’énergie est « une très bonne mesure d’amélioration », juge Cathleen Hoffmann. Et de préciser : « La désacidification de la farine se produit entre 600 °C et 900 °C. Le carbonate de calcium contenu dans le calcaire et dans la marne se décompose et du dioxyde de carbone – le CO2 – se libère. Ce procédé, qui s’appelle aussi la calcination, est responsable de deux tiers environ du CO2 émis par la fabrication de ciment. On ne peut malheureusement rien y changer. Mais mettre la tête dans le sable ? Certainement pas ! »

« FAITES LE MAXIMUM ET POUR LE RESTE, COMPENSEZ »

Ces dernières années, la palette de produits de Holcim a été l’objet de toutes les attentions. « D’ici à 2050, nous produirons des matériaux de construction recyclables et sans impact sur le climat » titrait la NZZ. Un objectif trop ambitieux ? « Je pense que c’est réaliste », juge Mme Hoffmann, qui précise : « Nous assumons notre responsabilité vis-à-vis de la société. » S’il faut faire face à des défis comme la protection du climat et la raréfaction des ressources avec des innovations et des solutions intelligentes, la spécialiste va plus loin encore : « En tant qu’entreprise, nous devons apporter une réponse à trois dimensions de la durabilité : l’écologie, l’économie et la société. » Aujourd’hui, pour construire durablement, il faut choisir des matériaux de construction d’une longue durée de vie, recyclables et dont le bilan CO2 est favorable. Il faut aussi des produits concurrentiels. Holcim poursuit trois objectifs pour le développement durable, à commencer par l’optimisation des installations, à l’instar de la récupération de la chaleur émise par le four rotatif tubulaire. L’emploi de combustibles alternatifs et la réduction du taux de clinker dans le ciment présentent un impact plus marqué encore. « Avec les derniers produits que nous avons développés, le ciment Susteno, qui ménage les ressources, et les bétons durables Evopact, nous y sommes parvenus », annonce fièrement Cathleen Hoffmann.

Ces produits ont refermé le cercle. Ils présentent un taux de clinker réduit, il faut donc cuire moins de matières premières, et grâce à la réduction des besoins en combustibles et en matières premières qui en découle, les émissions de CO2 sont elles aussi réduites. Une partie du clinker est remplacé par du granulat de démolition non trié, autrement dit d’un matériau minéral de grande valeur récupéré des bâtiments. En évitant que ce matériau ne soit placé en décharge, Holcim clôt le cycle des matériaux de construction. Le taux de clinker du ciment Susteno se monte aujourd’hui à 55 %. De ce fait, les émissions de CO2 sont réduites de 10 %. Au début de 2020, Holcim a aussi lancé EvopactZero, le premier béton climatiquement neutre de Suisse. Même si produire sans émettre de CO2 n’est aujourd’hui pas encore possible, en raison des processus techniques mais aussi compte tenu du CO2 contenu dans les matières premières, il s’agit d’un important jalon sur la voie d’une production neutre en CO2. Avec EvopactZero, Holcim compense les émissions résiduelles, ce qui réalise parfaitement le principe : « Faites le maximum et pour le reste, compensez. »

REFERMER LE CERCLE, LE RECYCLAGE PAR EXCELLENCE

Le granulat de démolition non trié qui remplace le clinker est l’un des nombreux produits qu’Holcim recycle pour produire le ciment. L’entreprise valorise aussi le plastique pour réduire sa consommation de combustibles traditionnels. « Aujourd’hui, nous couvrons déjà plus de la moitié de nos besoins en énergie thermique par des déchets », se réjouit Cathleen Hoffmann. « Nous refermons le cycle en contribuant à la gestion des déchets en Suisse. » ZZ Wancor n’est pas en reste : le recyclage est intégré dans les opérations habituelles. Tant que l’argile qui rentre dans la fabrication des briques et des tuiles n’est pas cuite, il ne se produit pas de déchets. À la condition d’un contrôle qualité rigoureux, la matière en surplus est simplement réincorporée dans la masse. Le degré d’humidité de la masse est contrôlé en continu et tout produit défectueux est exclu avant la cuisson, pour éviter des cassures et donc éviter des consommations inutiles d’énergie. Les propriétés de l’argile changent avec la cuisson : cette matière souple devient un matériau de construction fragile. Mais pour autant que les propriétés techniques des produits, comme l’imperméabilité et la sécurité structurale, restent garantis, les déchets qui peuvent naître après la cuisson peuvent néanmoins eux aussi être réincorporés dans la production.

MOINS DE MATÉRIAUX ET MOINS D’ÉNERGIE POUR LES PROCÉDÉS

« Nous nous sommes demandés comment garantir les qualités techniques de nos produits tout en réduisant la consommation d’énergie », se rappelle Michael Fritsche. Le CEO, qui compte 20 ans de maison chez ZZ Wancor, a commencé au bas de l’échelle et a passé par plusieurs postes dans l’entreprise. « Il y huit ans, nous avons fait analyser nos tuiles de manière approfondie par un partenaire externe pour modéliser les tensions qu’elles subissent. » Sur cette base, on a déterminé à quels endroits les tuiles étaient soumises aux plus fortes tensions et où il était possible d’optimiser la quantité de matière. Car plus on sait avec précision comment répartir la matière qui compose un produit, moins il faut sécher et cuire de matière pour fabriquer ce produit. « Il faut automatiquement moins d’énergie », résume M. Fritsche. À qualité parfaitement égale, les nouvelles tuiles de ZZ Wancor sont produites avec 10 % de matière en moins qu’auparavant. « Nous émettons donc 10 % de CO2 en moins pour chaque tuile. » Maximilian Ulm, responsable du développement des produits, ne cache pas sa fierté : « Sur cette base, nous avons adapté tous nos produits. » Ce processus, qui s’est étendu sur plusieurs années, en aura valu la peine. « Ce changement qui a débuté en Suisse est appliqué aujourd’hui dans tout le groupe Wienerberger, le plus gros producteur au monde de briques et de tuiles. » Le groupe s’investit dans le « New Green Deal » de l’UE. Il a ainsi présenté des briques au bilan climatiquement neutre dans quelques pays. De manière comparable à Holcim, il appuie sa stratégie sur trois piliers : économies d’énergie, emploi d’énergies renouvelables et compensation par des projets de protection du climat.

DES ÉTAPES IMPORTANTES ET BIEN MENÉES

Aller du petit au grand, c’est également le cas de Holcim Suisse, qui fait aussi partie d’un groupe mondial. LafargeHolcim garde un œil attentif sur la Suisse, son pays d’origine, pour la durabilité. « Nous sommes une sorte de pays modèle pour tout le groupe », relate Cathleen Hoffmann. « Nous donnons le meilleur de nous-même pour développer des produits, pour que d’autres pays puissent apprendre de nos expériences et de nos innovations. » Toutefois, la production dépend fortement des matières premières disponibles sur place. Il incombe donc à chaque pays de trouver sa propre recette. C’est d’ailleurs une nécessité, car l’industrie du ciment est surveillée de près par le public pour ses émissions de CO2. Michael Fritsche le sait bien : « On dit de nous que nous fabriquons la même pierre depuis des décennies. Ce n’est pas vrai. Si peu de choses ont changé visuellement, l’intérieur s’est fortement modifié. » En produisant un nouveau béton qui préserve les ressources et le climat, et des briques et tuiles composées de moins de matières, les deux entreprises ont posé d’importants jalons sur la voie menant à l’objectif « zéro émission nette ».


LA GESTION EFFICACE DES RESSOURCES, UNE ÉTAPE SUPPLÉMENTAIRE

Thomas Bürki, spécialiste en efficacité énergétique et protection climatique dans l’économie, spécialiste en politique énergétique, environnementale et climatique

Lorsque les potentiels d’amélioration des processus ont été exploités, l’étape suivante consiste à améliorer le produit lui-même, et pas sous le seul angle énergétique, mais en intégrant les consommations de matières et leur impact sur l’environnement. Lorsque l’efficacité est visée aussi bien pour l’énergie que pour les matières, on parle d’efficacité dans l’utilisation des ressources.

Examiner l’efficacité de l’emploi des ressources destinées à un produit et dégager des améliorations commence par un éco-bilan. L’éco-bilan consiste dans l’analyse de tous les impacts environnementaux des consommations d’énergie et de matériaux dans le cycle de vie du produit. L’impact sur tous les milieux environnementaux (air, eau, sol) est notamment quantifié et évalué. Cette évaluation est souvent exprimée en écopoints, aussi appelés points de charge environnementale (PCE). Cette méthode synthétise sous forme de chiffre de référence toutes les formes de toutes les atteintes portées à tous les milieux environnementaux durant toutes les phases.

L’éco-bilan renseigne sur les atteintes les plus importantes portées tout au long du processus de production : sont-elles dues à la consommation d’énergie ? aux matériaux, autrement dit aux matières premières choisies pour un produit ? aux déchets en tous genres ? aux équipements ? Ce bilan permet de procéder à des améliorations qui passent par des adaptations du produit. Le but ? Réduire la consommation de ressources et réduire l’impact environnemental de cette consommation, autrement dit améliorer l’emploi des ressources.

L’éco-bilan repose sur l’analyse des flux d’énergies, ou analyse énergétique, et l’analyse des flux de matières dans une exploitation. L’analyse énergétique est le fondement de la démarche d’amélioration de l’efficacité énergétique de l’AEnEC. L’analyse des flux de matières se déroule globalement de la même manière qu’une analyse énergétique, aussi l’AEnEC l’intègre-t-elle sur demande pour l’effectuer avec la même démarche systématique. Elle aide ainsi les entreprises à déterminer leur potentiel d’amélioration dans leur emploi des ressources et à mettre en œuvre des mesures d’amélioration.

EXEMPLE 1 : MATÉRIAU ISOLANT

Un fabricant d’installations thermiques a isolé des composantes (à double paroi) contre les déperditions thermiques au moyen de mousse de polyuréthane PU. Face à un éco-bilan insatisfaisant, une solution alternative est recherchée. Elle consiste dans une matière isolante en fibres qui peut être découpée sur mesure et remplacer la mousse de polyuréthane PU. Les chutes de la découpe sont à nouveau transformées en fibres et traitées pour former un nouveau matériel isolant.

EXEMPLE 2 : ACIER INOXYDABLE

Une entreprise prévoit de construire et d’exploiter une installation transformant en électricité des rejets thermiques qui ne sont plus utilisables. Plusieurs échangeurs de chaleur amènent la chaleur des rejets gazeux dans l’unité turbines – générateur par un circuit intermédiaire. Pour tenir compte de la corrosion (en raison de la condensation des composantes acides des rejets gazeux) et pour réduire les travaux de maintenance, les échangeurs de chaleur ont été conçus en acier inoxydable. Or, l’éco-bilan met en évidence que l’acier inoxydable est la source principale de l’atteinte environnementale totale. À la suite d’une analyse serrée des conditions régnant dans les échangeurs de chaleur, ceux-ci sont conçus différemment : des éléments de l’installation sont réalisés en acier normal (ou acier noir) et l’utilisation de l’acier chromé est réduite au minimum, ce qui améliore fortement l’éco-bilan de l’installation.

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