Accompagner la transition vers une économie circulaire
Les ouvrages souterrains peuvent contribuer à la transition vers une économie circulaire, notamment via :
- l’optimisation de l’utilisation des ressources naturelles (économie dans le choix des matériaux et des équipements),
- le réemploi et la valorisation des matériaux excavés à travers une meilleure gestion,
- le recyclage et l’allongement de la durée de vie des équipements.
Ces principes font partie intégrante de l’écoconception des ouvrages (lien vers la rubrique outils et méthodes d’évaluation).
A travers ces travaux de recherche et d’ingénierie, le CETU vise à faire émerger des solutions et à apporter des éléments d’ordre économique, technique et méthodologique, afin d’accompagner les acteurs de la profession dans leurs choix et la mise en œuvre de ces derniers. Cet accompagnement doit également se faire sur le plan réglementaire en décryptant les évolutions et leurs implications pour la profession.
Optimiser l’utilisation des ressources naturelles
Elle passe tout d’abord par une optimisation du dimensionnement des structures et de manière plus générale par une optimisation de la conception de l’ouvrage, tant sur le plan du génie civil que sur celui des équipements. Cette optimisation s’accompagne d’un choix éclairé des matériaux de construction et des équipements. En effet, les structures ne peuvent être dimensionnées sans considérer les caractéristiques des matériaux et les interactions qui existent entre la conception du génie civil et le choix des équipements (ex. impacts des piédroits sur le dimensionnement de l’éclairage).
L’économie de matériaux et le nombre réduit d’équipements peuvent ainsi résulter d’une optimisation du dimensionnement et de la conception de l’ouvrage.
Il est également possible d’économiser des ressources naturelles en favorisant le recours à des matériaux issus de filières de recyclage ou bien en choisissant des équipements « mieux » recyclables. La construction d’un tunnel nécessite d’importantes quantités de matériaux ayant le plus souvent des impacts « carbone » très élevés comme les bétons et les aciers. Néanmoins, des innovations sur les matériaux et les méthodes constructives peuvent améliorer ce bilan carbone : recours à des bétons bas carbone, très bas carbone ou encore ultra bas carbone, choix d’aciers recyclés…On peut citer comme exemple des voussoirs ultra bas carbone expérimentés sur certaines lignes du Grand Paris Express.
Certains équipements peuvent également être reconditionnés ou faire l’objet d’un retrofit.
Enfin, une approche territoriale dans le choix des matériaux et équipements, ainsi que dans l’évacuation des déchets, peut également conduire à une optimisation de l’utilisation des ressources naturelles sur un territoire donné. Il est par exemple possible de bénéficier d’un gisement de matériaux recyclés adéquat à proximité de l’ouvrage à réaliser, tout en limitant le transport et donc l’impact sur l’environnement. Les documents de planification territoriale contribuent à soutenir de telles approches.
Mieux gérer les matériaux excavés à travers le réemploi et la valorisation
La gestion de l’emploi des matériaux excavés lors du creusement des ouvrages souterrains est une problématique relativement récente qui a pris de l’ampleur ces dix dernières années du fait de grands chantiers et projets d’ouvrages souterrains, que ce soit en France (TELT, Grand Paris Express, Futur Collisionneur Circulaire du CERN, Cigéo, nouvelles lignes ferroviaires et métros…), ou bien à l’international.
Le CETU accompagne les maîtres d’ouvrage sur cette thématique, devenue une préoccupation majeure du fait de l’importance des questions qu’elle soulève en matière de préservation des ressources naturelles et d’impacts sur l’environnement. Cette problématique doit désormais s’inscrire dans le cadre de la transition vers une économie circulaire qui impose non seulement de s’intéresser au devenir de ces matériaux mais également de réfléchir à l’écologie industrielle et territoriale et à l’écoconception des ouvrages souterrains, à l’échelle des matériaux comme des structures.
Actions de recherche du CETU
Analyse de cycle de vie des matériaux excavés
Dans le cadre d’un postdoctorat encadré par le CETU et l’Ecole des Mines de Saint Etienne, un travail a été réalisé sur l’Analyse du Cycle de Vie appliquée à l’évaluation des impacts sur l’environnement des scénarios de gestion des matériaux excavés. Ce travail, soutenu par l’ADEME, a fait l’objet d’un cas d’application sur le prolongement du métro B de Lyon avec l’appui du SYTRAL.
Toujours dans le cadre d’analyses de cycle de vie des matériaux excavés, une réflexion est menée par le CETU sur les indicateurs « épuisement des ressources » et « changement d’usage des sols ».
Ces travaux de recherche conduiront à l’élaboration d’un guide méthodologique sur l’usage des matériaux excavés, qui traitera notamment les impacts des méthodes de creusement sur les matériaux excavés et leurs usages, ainsi que l’élaboration de granulats sur site.
Le projet Future Circular Collider Innovation Study (FCCIS)
Sur le plan européen, le CETU est fortement impliqué dans le projet FCCIS (Future circular collider innovation study) en tant que responsable du livrable qui préfigure le plan de gestion des matériaux excavés sur le Futur Collisionneur Circulaire. Le CETU a également encadré des travaux de postdoctorat sur « L’analyse territoriale pour la mise en place d’une filière de valorisation des matériaux excavés en travaux souterrains avec une application au projet Futur Collisionneur Circulaire du CERN ». Ce travail a été mené en collaboration avec École Normale Supérieur de Lyon.
Toujours dans le cadre du projet FCCIS, le CETU a été membre du Jury de l’appel à innovations « Mining the future » qui visait à stimuler la recherche et à favoriser l’émergence et le développement d’usages innovants pour des matériaux actuellement difficilement valorisables, comme les molasses. Ces dernières sont en effet prépondérantes sur le tracé du futur accélérateur de particules du CERN.
Le projet REMATCH
Le CETU est également impliqué dans le projet de recherche franco-allemand REMATCH qui emploie des techniques d’intelligence artificielle d’analyse d’images et de données du tunnelier pour améliorer le recyclage des matériaux d’excavation.
Mise en application de la loi AGEC
Au-delà de la question de la gestion des matériaux excavés, le CETU travaille à la mise en application des préoccupations de la loi dite AGEC du 10 février 2020 relative à l’économie circulaire et à la lutte contre le gaspillage. Cette loi introduit l’idée qu’un pourcentage minimum de matériaux issus du réemploi ou du recyclage doit être introduit dans les produits de construction. Si de tels taux d’incorporation ne sont pas (encore) obligatoires dans le secteur du génie civil et donc des ouvrages souterrains, cet aspect doit également être pris en compte dans le cadre d’une transition vers une économie circulaire. Le CETU assure notamment une veille sur la prescription des bétons et les évolutions normatives intégrant désormais les aspects bas carbone.
Publications CETU
Le CETU a produit en 2016 un document d’information sur la thématique de la gestion des matériaux excavés. Ce document s’adresse aux maîtres d’ouvrage afin de les aider à mettre en place une démarche de gestion des MATériaux géologiques naturels EXcavés (MATEX) lors de travaux souterrains, depuis les études de définition jusqu’à la phase de travaux.
Il aborde les points suivants :
- les spécificités des matériaux excavés selon la nature géologique des terrains rencontrés et la méthode de creusement utilisée ;
- les scénarios de gestion des matériaux excavés, décrits et analysés en regard des responsabilités de chacun des acteurs et des procédures administratives ;
- les principaux usages et filières en fonction de la nature des matériaux excavés ;
- le rôle des acteurs tout au long des projets (qu’ils soient routiers ou ferroviaires).
La gestion des matériaux excavés et déchets est également traitée dans le Dossier Pilote des Tunnels, Document n°5 : Environnement, 2011.
Articles de congrès
“De la production de matériaux d’excavation à la préservation des ressources minérales »,
L. D’ALOIA SCHWARTZENTRUBER, D. CHAMOLEY, A. CHERREY, L. MONGEARD (CETU), Journées techniques GC’2021
“Which tests for a rapid geotechnical characterization of excavated materials for use as concrete aggregates? Application to the Lyon Turin base Tunnel” A. CHERREY & D. CHAMOLEY (CETU), World Tunnel Congress 2023
« Analyse du Cycle de Vie (ACV) appliquée à la gestion des matériaux excavés en travaux souterrains : Cas d’étude du prolongement du métro B à Saint-Genis-Laval Hôpital Lyon Sud » - J. RODRIGUES (dss+, Genève), L. D’ALOIA SCHWARTZENTRUBER (CETU), G. DUFOUR ( SYTRAL), N. GONDRAN (École des Mines de Saint Étienne), Congrès international de l’AFTES 2023
“Traçabilité des terres excavées, valorisation sous statut de déchet et sans statut de déchet – Cas des grands travaux », A. CHERREY (CETU), Congrès international de l’AFTES 2023
« Contexte normatif pour le réemploi des matériaux excavés en granulats pour béton », D. CHAMOLEY (CETU), J. BLACHE, M. DIERKENS (CEREMA), L. D’ALOIA, A. CHERREY (CETU), Congrès international de l’AFTES 2023
Publications dans des revues
« Réemploi et valorisation des matériaux excavés : les ouvrages souterrains sous l’angle environnemental et climatique », L. D’ALOIA (CETU), J. BURDIN (Ingénieur Conseil), Revue Mines et Carrières n°314, juin 2023.
« Droit et statut des matériaux excavés en France », A. CHERREY, L. MONGEARD, L . D’ALOIA et F. ROBERT (CETU), Revue Tunnels et Espace Souterrain n° 276, 2021.
Publications produites avec la contribution du CETU
- Recommandations du GT35 de l’AFTES « La gestion et l’emploi des matériaux excavés », 2019.
- Rapport des WG14 et 15 de l’AITES : « Handling, treatment and disposal of tunnel spoils materials » (2019).
Autres publications
D’autres informations utiles sur ces thématiques peuvent être trouvées sur le site Internet du Ministère de Transition écologique :