L'IA pour calculer le carbone incorporé et optimiser le choix des matériaux
Le carbone incorporé, c'est-à-dire les émissions de gaz à effet de serre liées à la fabrication, au transport et à la pose des matériaux de construction, devient un facteur important dans la conception des bâtiments et le choix des matériaux. À mesure que le carbone d'exploitation (l'énergie consommée pendant la vie du bâtiment) diminue grâce à des systèmes plus performants et à des réseaux électriques plus propres, le carbone incorporé représente une part croissante des émissions sur le cycle de vie du bâtiment.
Pour les équipes de construction, cela ouvre une nouvelle dimension d'optimisation : choisir des matériaux qui minimisent le carbone incorporé tout en respectant les exigences structurelles, esthétiques et budgétaires. L'IA rend praticable cette optimisation multivariable.
Le défi du calcul
Le calcul du carbone incorporé exige des données sur chaque matériau du bâtiment : sa composition, son lieu de fabrication, son mode de transport jusqu'au chantier, ainsi que l'énergie et les procédés impliqués dans sa production. Ces données proviennent des Déclarations Environnementales Produit (FDES/EPD), des bases d'analyse de cycle de vie et des données spécifiques aux fabricants.
La difficulté est que ces données ne sont pas toujours disponibles ni cohérentes, et que les calculs portent sur des milliers de matériaux à travers des dizaines de systèmes du bâtiment. Un calcul manuel du carbone incorporé est faisable pour quelques matériaux clés (béton, acier, aluminium), mais impraticable pour l'inventaire matériaux complet d'un bâtiment.
Comment l'IA calcule le carbone incorporé
Les outils d'IA dédiés au carbone incorporé partent du modèle BIM et des spécifications du projet, identifient chaque matériau du bâtiment et associent à chacun les meilleures données d'émissions disponibles. Le système utilise les EPD lorsqu'elles existent, des données moyennes de la branche lorsque les EPD spécifiques aux produits font défaut, et des facteurs d'ajustement régionaux pour tenir compte du mix énergétique local et des distances de transport.
La sortie est un inventaire complet du carbone incorporé du bâtiment, ventilé par catégorie de matériau, par système et par élément. Cet inventaire montre où se concentrent les contributions les plus fortes : généralement la structure (béton et acier), l'enveloppe (aluminium, verre) et les lots techniques (cuivre, fluides frigorigènes).
Optimisation du choix des matériaux
La vraie valeur de l'IA réside dans l'optimisation : identifier les substitutions de matériaux qui réduisent le carbone incorporé sans dégrader les autres exigences. Pour le béton, cela peut consister à spécifier une teneur plus élevée en cendres volantes ou en laitier afin de réduire la part de ciment Portland. Pour l'acier, cela peut signifier privilégier un acier domestique à haut taux de recyclé plutôt qu'un acier vierge importé. Pour l'isolation, cela peut consister à choisir un produit dont le procédé de fabrication est moins carboné.
L'IA évalue ces alternatives selon plusieurs dimensions à la fois. Une substitution qui réduit le carbone de 20 % mais augmente le coût de 30 % n'est pas la même décision que celle qui réduit le carbone de 20 % à coût constant. L'IA présente des courbes d'arbitrage qui montrent la réduction de carbone atteignable à différents niveaux de surcoût, ce qui permet à l'équipe projet de prendre des décisions éclairées en fonction des objectifs carbone du maître d'ouvrage et des contraintes budgétaires.
Facteurs régionaux et chaîne d'approvisionnement
Le transport contribue de manière notable au carbone incorporé, et l'IA tient compte de la chaîne d'approvisionnement spécifique de chaque matériau. Les matériaux d'origine locale présentent généralement des émissions de transport inférieures à ceux expédiés à travers le pays ou importés. L'IA identifie les opportunités d'approvisionnement local et calcule le bénéfice carbone de retenir des fournisseurs locaux dont les produits respectent les spécifications.
Le système prend également en compte le mix énergétique de fabrication. Un matériau produit dans une région au mix électrique propre présente un carbone incorporé inférieur à celui du même matériau produit dans une région dépendante du charbon, même si le produit est par ailleurs identique.
Analyse de cycle de vie à l'échelle du bâtiment
L'analyse carbone par IA peut s'étendre au-delà du carbone incorporé pour intégrer le cycle de vie complet : énergie d'exploitation, cycles de maintenance et de remplacement, fin de vie et recyclage. Un matériau au carbone incorporé plus élevé mais à la durabilité supérieure peut afficher un carbone de cycle de vie inférieur parce qu'il n'a jamais besoin d'être remplacé. Une enveloppe au carbone incorporé plus élevé mais à la performance thermique supérieure peut réduire suffisamment le carbone d'exploitation pour compenser les émissions initiales.
Les entreprises de construction et les maîtres d'ouvrage engagés dans la réduction des émissions peuvent explorer la manière dont les outils de durabilité par IA pour la construction optimisent le choix des matériaux pour minimiser l'impact carbone tout en préservant la performance et les objectifs budgétaires.
Une exigence en plein essor
Les exigences sur le carbone incorporé passent du volontariat à l'obligation dans de nombreuses juridictions. Les politiques Buy Clean au niveau fédéral et au niveau des États commencent à fixer des seuils de carbone incorporé pour les matériaux utilisés dans les projets financés sur fonds publics. Les entreprises qui développent dès aujourd'hui la capacité de mesurer, déclarer et optimiser le carbone incorporé seront mieux positionnées à mesure que ces exigences s'étendront.