L'innovation côté demande devient une priorité pour la décarbonation des matériaux : l'industrie mondiale de l'ingénierie fait face à une transformation.

Introduction

Les émissions mondiales de carbone industriel continuent d'augmenter, malgré des décennies de politiques climatiques. Les émissions liées à la production de matériaux de base (acier, ciment, aluminium, etc.) connaissent toujours une croissance. Les stratégies de décarbonation traditionnelles se concentrent sur le remplacement technologique du côté de l'offre, comme le captage et le stockage du carbone (CSC), la sidérurgie à l'hydrogène, les nouveaux clinkers de ciment, etc. Cependant, une étude récente publiée dans *Nature Reviews Materials* indique que les innovations du côté de l'offre sont limitées par la vitesse de déploiement et la rareté des ressources, et ne peuvent à elles seules réaliser une décarbonation rapide. L'équipe de recherche appelle à faire de l'innovation du côté de la demande – modifier la conception, l'utilisation, l'évaluation et la gouvernance des matériaux – une priorité.

Contexte du projet : limites des voies du côté de l'offre

• L'étude, menée par l'équipe de Julian M. Allwood de l'Université de Cambridge, analyse les voies de décarbonation des secteurs mondiaux de l'acier, du ciment, de l'aluminium et de la chimie. Les solutions actuelles incluent :
• Captage et stockage du carbone (CSC)
• Hydrogène vert pour remplacer les combustibles fossiles
• Nouveaux procédés comme la sidérurgie électrochimique
• Biocarburants

Mais les modèles montrent que ces technologies sont confrontées à des goulots d'étranglement structurels. Par exemple, le CSC ne capture actuellement qu'environ 40 millions de tonnes de CO₂ par an dans les projets opérationnels mondiaux, alors que les émissions annuelles des secteurs de l'acier et du ciment dépassent 7 milliards de tonnes. Même avec un déploiement accéléré, la capacité de CSC ne pourrait traiter que moins de 10 % des émissions industrielles d'ici 2050. De même, l'hydrogène vert nécessite d'énormes quantités d'électricité décarbonée, et l'expansion de la capacité des électrolyseurs mondiaux est bien inférieure à la demande.

Principales découvertes : la priorité de l'innovation du côté de la demande

L'étude utilise un modèle de contraintes de ressources pour la transition nette zéro des pays, comparant une voie dominée par l'offre à une voie dominée par la demande. La voie par l'offre exige une « croissance irréaliste des finances publiques, de l'électricité décarbonée et de la capacité de stockage du carbone », tandis que la voie par la demande – axée sur l'efficacité des matériaux, la suffisance et la participation sociale – peut réaliser des réductions d'émissions substantielles dans des limites de ressources plus réalistes.

• Les mesures clés du côté de la demande comprennent :
• Conception pour l'efficacité des matériaux : réduire la quantité d'acier et de ciment dans les bâtiments et les infrastructures (par exemple, en optimisant la conception structurelle, en utilisant des matériaux à haute résistance) ;
• Prolongation de la durée de vie : allonger la durée de vie des bâtiments et des installations industrielles par une conception modulaire, la rénovation et la réutilisation ;
• Réduction des déchets : améliorer les procédés de construction et la gestion de la chaîne d'approvisionnement pour diminuer les pertes de matériaux ;
• Stratégies de suffisance : éviter les besoins de construction inutiles, par exemple en optimisant l'aménagement urbain pour réduire les nouvelles infrastructures.

Le modèle montre que, grâce à l'innovation du côté de la demande uniquement, la production primaire d'acier et de ciment pourrait être réduite respectivement de 40 % et 30 % d'ici 2050, avec des réductions d'émissions correspondantes bien supérieures à celles obtenues par les seules technologies du côté de l'offre.

Impact sur l'industrie : le secteur de l'ingénierie doit se repositionner## Impact sur le secteur : l'ingénierie doit se repositionner

• Pour le secteur mondial de l'ingénierie et de la construction, les résultats de l'étude impliquent un changement fondamental. Traditionnellement, les entreprises d'ingénierie comptaient sur de grands projets de construction neuve et une croissance de la consommation de matériaux. À l'avenir, l'accent sera mis sur :
• La rénovation et la modernisation des infrastructures existantes : prolonger la durée de vie des ponts, tunnels, bâtiments, etc., plutôt que de les démolir et reconstruire ;
• La conception à faible matière : les technologies BIM et jumeau numérique aident à optimiser les structures et à réduire les excès de matériaux ;
• La construction circulaire : recycler le béton et l'acier sur site pour les nouveaux projets ;
• Les politiques incitatives : les pays pourraient adopter des réglementations sur les limites d'émissions de carbone des matériaux de construction, des normes de taux de recyclage, etc.

Les entreprises participant à de grands projets d'infrastructure (comme Bechtel, VINCI, China Communications Construction Company, etc.) doivent ajuster leur stratégie. Par exemple, en Europe, certains projets exigent déjà plus de 50 % de granulats recyclés, et la Federal Highway Administration des États-Unis promeut des normes pour le béton à faible carbone.

Défis et risques à relever

1. Coûts à court terme : les mesures axées sur la demande nécessitent souvent des investissements initiaux plus élevés en conception et en formation spécialisée, ce qui peut augmenter les coûts des projets à court terme. 2. Inertie de la chaîne d'approvisionnement : les profits des industries sidérurgique et cimentière dépendent des volumes de production ; une réduction de la demande pourrait provoquer des résistances. Les contrats et normes existants favorisent également les quantités traditionnelles de matériaux. 3. Acceptation sociale : prolonger la durée de vie des bâtiments ou éviter de nouvelles constructions peut être perçu comme un « non-développement », nécessitant compréhension et soutien du public. 4. Données et certification : l'amélioration de l'efficacité matérielle nécessite des analyses précises du cycle de vie (ACV), mais la base de données du secteur est faible.

Perspectives futures

• L'étude souligne que l'innovation côté demande ne doit pas être considérée comme un complément aux technologies côté offre, mais comme un pilier central de la stratégie de décarbonation. Cela implique que :
• Les politiques doivent être ajustées : passer des subventions aux nouvelles technologies à des incitations pour l'économie de matière et le recyclage (comme la taxe carbone, les achats écologiques) ;
• L'enseignement de l'ingénierie doit être réformé : former les ingénieurs en structure et les architectes à prioriser l'efficacité matérielle dès les phases de conception et de planification ;
• La coopération internationale : des organisations comme l'Agence internationale de l'énergie (AIE) et la Banque mondiale pourraient lancer des cadres normatifs pour la construction bas carbone.

Conclusion

Le secteur mondial de l'ingénierie se trouve à un carrefour de transformation. Au cours des vingt dernières années, l'innovation côté offre a promis de nombreuses merveilles technologiques, mais les données sur les émissions ne se sont pas améliorées. Cette étude de l'Université de Cambridge montre clairement que compter uniquement sur l'offre ne suffira pas à décarboner les matériaux. L'innovation côté demande — en concevant, utilisant et réutilisant les matériaux de manière plus intelligente — est la voie la plus efficace et la plus réaliste. Pour le secteur de l'ingénierie et de la construction, cela signifie passer de « construire plus » à « construire mieux », de « consommer des ressources » à « gérer les ressources ». Il ne s'agit pas seulement d'atteindre les objectifs climatiques, mais aussi de garantir la compétitivité et la durabilité à long terme du secteur.