ACV du bois lamellé-collé

Une poutre en lamellé-collé est un produit constitué par la superposition de lamelles collées ensemble et dont les fibres sont orientées dans le même sens. Ce type de produit structurel peut être fabriqué selon différentes configurations, droites ou courbes.

La région wallonne comprend quatre producteurs principaux de bois lamellé-collé (Belwood Amel, Lamcol, Artbois, Hoffmann), dont la capacité de production est supérieure à 50.000 m³. La matière première principale du procédé est le bois résineux scié et séché dont 50 à 90 % (en fonction des entreprises) est originaire des pays nordiques, le restant provenant essentiellement de la région wallonne. Cette proportion pourrait être améliorée en faveur du bois local. En effet, le bois résineux local a de moins bonnes performances mécaniques mais celles-ci sont les plus exigeantes pour les couches extérieures de larges poutres. Les producteurs dépendent néanmoins des contraintes du marché qui conditionnent la disponibilité du bois local, pas toujours en phase avec la demande.

La production de poutres en lamellé-collé est caractérisée par l’utilisation de colle et une distance de transport pour la matière première non négligeables. L’analyse de cycle de vie de ce produit, du « berceau à la porte de l’usine » (cradle to gate) permet d’étudier la contribution des différents aspects de la production sur les impacts environnementaux.

La littérature sur l’ACV de ce produit montre une variété d’unités fonctionnelles, pour des configurations de poutres courbes ou droites et des applications intérieures ou extérieures. Quatre rapports et un article scientifique ont été en particulier retenus comme référence par rapport au cas de la région wallonne. Ils étudient des situations européenne, américaine, allemande, australienne et norvégienne, sur base de données représentatives de la période de 1986 à 2010. Les résultats de ces études montrent que pour la catégorie d’impacts « réchauffement climatique global », les émissions de gaz à effet de serre (GES) sont compris entre 113 and 225 kg CO₂-éq./m³ poutre lamellé-collé. Les écarts obtenus peuvent s’expliquer par des différences de contexte temporelles, géographiques et technologiques, ainsi que la méthodologie (par exemple  les frontières du système considéré, les règles d’allocation). De manière générale, les études ci-dessus montrent que la production de bois scié séché, la production de colle, la production d’énergie et le transport sont les sources principales d’impacts environnementaux. La contribution de chaque procédé varie d’une étude à l’autre.

Par rapport à la production en région wallonne, des différences dans le profil énergétique, dans la chaîne de production en usine et dans les technologies vont influencer les résultats. Deux entreprises ont été considérées dans notre étude. Elles offrent un éventail de produits. Un produit moyen, comprenant des produits de différentes dimensions, courbes ou droits, a été défini. L’unité déclarée choisie est 1 m³ de poutre lamellé-collé moyen, produit en région wallonne, à la porte de l’usine. Les résultats sont relatifs à des données de l’année 2011 pour le premier cas (Cas 1) et de 2013 pour le second cas (Cas 2).

La chaîne de production de bois lamellé-collé modélisée comprend plusieurs procédés. La chaîne commence par le stockage du bois scié, un contrôle de qualité, suivi de l’aboutage qui comprend l’usinage des entures, le collage et le pressage des planches bout à bout pour la formation de lamelles. Après une période de séchage, les lamelles sont rabotées. Elles sont ensuite encollées et pressées entre elles pour former des poutres. Après une deuxième période de séchage, les poutres sont rabotées, sciées à dimension et éventuellement traitées en fonction de l’application. Le système de séchage varie d’une entreprise à l’autre (aire confinée pour chauffage local, chauffage total de l’entrepôt, chauffage au mazout ou basé sur des coproduits du produit bois).

Les données du système proviennent soit d’informations de l’entreprise (par exemple  pour les procédés de transformation du bois et les consommations correspondantes) soit d’un set de données génériques de la base de données ecoinvent (par exemple  production des produits chimiques, de la colle, production du bois du Nord, chaudière à mazout, transport).

L’analyse des impacts suit le standard EN 15804 dans lequel sept catégories d’impacts environnementaux sont spécifiées. Les résultats pour chaque catégorie d’impacts environnementaux et pour les trois phases de la production des matières premières (A1), du transport (A2) et de la fabrication (A3) sont présentées dans les tableaux suivants pour 1 m³ bois lamellé-collé moyen (Cas 1 et Cas 2 respectivement).

*Le résultat pour le réchauffement climatique qui ne prend pas en compte le carbone biogénique est 203,34 kg CO₂-éq./m³ (131,96 kg CO₂-éq./m³ pour module A1, 52,93 CO₂-éq./m³ pour module A2, 18,44 CO₂-éq./m³ pour module A3).

* Le résultat pour le réchauffement climatique qui ne prend pas en compte le carbone biogénique est 297,33 kg CO₂-éq./m³ (132,55 kg CO₂-éq./m³ pour module A1, 99,77 kg CO₂-éq./m³ pour module A2 et 47.01  kg CO₂-éq./m³ pour module A3).

Dans la catégorie d’impact « réchauffement climatique», les émissions totales de gaz à effet de serre (GES) sont estimées à environ -656 kg CO₂-éq./m³ bois lamellé-collé moyen (incluant le carbone biogène) ou 203 kg CO₂-éq./m³ bois lamellé-collé moyen (non incluant le carbone biogène) pour le Cas 1, à -573 ou 297 kg CO₂-éq./m³ bois lamellé-collé moyen pour le Cas 2. Pour ce dernier, la valeur sans carbone biogène est supérieure à celles trouvées dans la littérature (113 à 225 kg CO₂-éq./m³), en grande partie à cause des distances et modes de transport.

L’utilisation des ressources pour la production d’1 m³ de bois lamellé-collé moyen (Cas 1) est d’environ 3919 et 19221 MJ pour les ressources énergétiques primaires non-renouvelables (17 %) et renouvelables (83 %). Pour le Cas 2, les valeurs sont de 5326 (21 %) et 19636 MJ (79 %) respectivement, ce qui montre une plus grande consommation d’énergie non-renouvelable, liée au transport.

Dans le Cas 1, les résultats normalisés (facteurs de normalisation définis par la méthode CML IA baseline V.3.01, EU25+3, 2000) pour 1 m³ de bois lamellé-collé moyen montrent que 54 % des impacts se situent dans  les catégories « diminution des ressources abiotiques » ‘éléments’ et ‘carburant fossiles’ (27 % chacune). Ces catégories sont suivies de l’acidification, du réchauffement climatique, de la création d’ozone et de l’eutrophisation. La « destruction de l’ozone » a un impact inférieur à 1 %. Dans le Cas 2, la classification est la même, mais la catégorie « diminution des ressources abiotiques ‘carburant fossile’ » est plus élevée (29 %).

L’analyse de contribution montre que dans le Cas 1, la plupart des impacts sont liés au transport, à la production de bois scié séché et à la production de colle. En comparaison, la production d’énergie (électricité et chaleur) pour le bois lamellé-collé est plus faible. Le traitement du bois montre la plus grande contribution dans la catégorie « diminution des ressources abiotiques ‘éléments’ » à cause de la production de produit de préservation.

Dans le Cas 2, les trois procédés produisant le plus d’impacts sont le transport, la production de bois scié séché et la production d’électricité, sauf pour la catégorie « diminution des ressources abiotiques ‘éléments’ » où le traitement du bois à la plus grande contribution. La production de chaleur montre une petite contribution en comparaison.

La qualité des données a été estimée via une analyse d’incertitude (analyse de Monte Carlo). Une analyse de sensibilité a également été effectuée en variant plusieurs entrées du système, au niveau de la valeur numérique et du type de module (modèle de produit de préservation, type de transport, type de systèmes d’énergie).

Une comparaison des impacts avec la base de données ecoinvent montre que le score agrégé des impacts est meilleur pour le Cas 1 en comparaison au modèle de la base de données (3,2E-10 comparé à 3,35E-10 points), tandis qu’il est moins bon pour le Cas 2 (4,44E-10 contre 3,35-10 points).

La comparaison des deux cas d’étude wallons, en excluant le transport, montre que le Cas 1 reste favorable au Cas2. Ceci s’explique par une plus grande consommation d’électricité dans le deuxième cas.

Cette étude sur la production de bois lamellé-collé en région wallonne ne prend pas en compte la phase d’utilisation et la fin de vie du produit. Ces étapes ajouteraient des effets positifs (ex : stockage du carbone, substitution d’énergie fossiles) et négatifs (ex : consommation d’énergie supplémentaire).

Le rapport (en anglais) avec la liste des références bibliographiques sont accessible ici.