Communiqué de presse

Des chercheuses et chercheurs de l’EPFL ont construit une passerelle piétonne à partir de murs d’un bâtiment en rénovation. Les blocs en béton armé ont été sciés un à un sur place puis réassemblés en un arc précontraint. Une première mondiale qui vise à réduire drastiquement l’impact environnemental de l’industrie de la construction en y appliquant les principes de l’économie circulaire. Le vernissage de la passerelle se tiendra le 11 octobre au Smart Living Lab de Fribourg.

Il y a de nombreuses craintes qui freinent le réemploi du béton. Nous voulons montrer que ces craintes sont majoritairement infondées et que les éléments de réemploi sont fiables et tout aussi utiles que les neufs.

Corentin Fivet

Kontakt

Corentin Fivet

Head of Structural Xploration Lab (SXL)
Tenure Track Assistant Professor- EPFL
-low carbon and reusable
-load-bearing systems
-design and construction processes

Maléna Bastien Masse

Structural Xploration Lab (SXL)
Postdoctoral Researcher- EPFL
-low carbon and reusable
-load-bearing systems
-design and construction processes

Corentin Fivet, professeur assistant tenure track à l’EPFL, explore depuis des années le potentiel de l’économie circulaire dans la construction. Après le métal, son équipe du Laboratoire d’exploration structurale (SXL), basé au Smart Living Lab de Fribourg, s’est attaquée au réemploi du béton. L’objectif: construire une passerelle piétonne de 10 mètres de portée à partir de 25 blocs de béton issus de murs initialement destinés à être démolis. Le résultat final a été soumis à un essai de charge et est prêt à l’emploi. Son vernissage est prévu le 11 octobre, à la Halle Bleue du Smart Living Lab.

Jan Brütting, récent docteur du SXL et instigateur de ce projet, y a consacré son post-doctorat aux côtés de Maléna Bastien Masse, qui poursuit les recherches dans le cadre de son propre post-doctorat. La pratique du réemploi impose un nouveau processus de conception, remplaçant la fabrication sur-mesure par la sélection d’un stock de composants donnés aux propriétés variées et partiellement maîtrisées. Afin de tirer parti de cette nouvelle complexité, le SXL a récemment développé un outil numérique pour automatiser la sélection d’éléments issus d’un stock, tout en minimisant l’empreinte environnementale de la nouvelle structure

L’arc est idéal pour réutiliser ces blocs de béton, puisqu’ils seront sollicités en compression uniquement

La preuve par la pratique
Dans la pratique cependant, le réemploi est souvent perçu comme un risque supplémentaire. Les scientifiques de l’EPFL n’y voient pourtant que des avantages. Afin d’éprouver rapidement cette assertion, le projet de prototype de passerelle a été lancé. «On s’est donné deux mois pour trouver un bâtiment source dans la région et une entreprise de démolition qui serait motivée à travailler avec nous», explique Maléna Bastien Masse. L’entreprise Diamcoupe se montre alors intéressée à participer à l’expérience. Un chantier de transformation d’un immeuble construit il y a moins de 10 ans leur paraît une opportunité idéale pour extraire les éléments de béton souhaités. «On leur a demandé de scier les pièces aux bonnes dimensions et de percer les blocs d’un bord à l’autre, pour que nous puissions ensuite passer les câbles de précontrainte fournis par l’entreprise Freyssinet et nécessaires à la construction de l’arc.»

Des blocs de 20 centimètres d’épaisseur ont ainsi été collectés pour la construction de la passerelle. L’ajout de mortiers aux joints a permis de compenser les variations dimensionnelles des pièces, facteur inhérent aux stratégies de réemploi. «L’arc est idéal pour réutiliser ces blocs de béton, puisqu’ils seront sollicités en compression uniquement», précise Jan Brütting.

Nouvelle donne
Ce prototype, soutenu par une bourse ENAC Innovation Seed Grant, ouvre un champ de recherche fertile pour le Laboratoire SXL, inscrit dans la Faculté de l’environnement naturel, architectural et construit de l’EPFL. «Actuellement, une majorité de bâtiments en Suisse sont en béton. La production de ciment y est responsable de 7% des émissions anthropiques de CO2. Le béton constitue 35% des déchets de démolition. En fin de vie, il est aujourd’hui, au mieux, réduit en gravier ou en granulats pour constituer de nouveaux bétons recyclés, ce qui demande à nouveau beaucoup d’énergie. A la place, découper et réemployer les blocs tels quels évite la production de nouveau ciment et la génération de déchet inerte. Le nouveau bilan carbone n’est pas nul mais est drastiquement réduit. Le ‘downcycling’ du béton obsolète est retardé», explique Corentin Fivet.

Les démolisseurs, qui étaient jusqu’ici en bout de chaîne, deviennent les nouveaux producteurs de matière première, suivant les principes de l’économie circulaire. Ingénieur civil architecte, le chercheur s’intéresse aussi aux raisons menant à l’obsolescence du bâti construit et aux conditions architecturales favorisant la mise en œuvre de composants réemployés.

Appel à l’industrie
En attendant, les chercheuses et chercheurs de l’EPFL appellent le monde de l’industrie à passer à l’action. «Il n’existe pas de nouveau pont en béton ayant une empreinte carbone aussi basse que celui-ci. Imaginez que tout béton de structure obsolète soit réemployé en pièces et remplace une partie de la demande mondiale de béton neuf! Nous pourrions alors vraiment agir sur l’urgence climatique à laquelle nous devons faire face», souligne Corentin Fivet.

  • Vernissage: 11 octobre 2021 à 17h dans l’Atelier PopUp du Smart Living Lab, à la Halle bleue de blueFACTORY, Passage du Cardinal 13b, 1700 Fribourg
Détail. © 2021 EPFL

Il n’existe pas de nouveau pont en béton ayant une empreinte carbone aussi basse que celui-ci

Pressemitteilung

Forscher der EPFL haben einen Prototypen für eine Fussgängerbrücke aus Stahlbetonblöcken gebaut, die aus den Wänden eines zu renovierenden Gebäudes stammen. Die Blöcke wurden vor Ort in einzelne Stücke gesägt und anschliessend zu einem vorgespannten Bogen zusammengesetzt. Dieses Projekt, bei dem zum ersten Mal Beton auf diese Weise wiederverwendet wurde, ist Teil einer Forschungsinitiative, die darauf abzielt, den CO2-Fussabdruck der Bauindustrie durch die Anwendung der Kreislaufwirtschaft erheblich zu verringern. Die Fussgängerbrücke wird am 11. Oktober im Smart Living Lab in Fribourg eingeweiht.

"Die Baubranche zögert, Beton wiederzuverwenden, weil sie einige Bedenken hat"

"Die Baubranche zögert, Beton wiederzuverwenden, weil sie einige Bedenken hat", sagt Corentin Fivet, Tenure-Track Assistenzprofessor an der EPFL und Leiter des Structural Xploration Lab (SXL) im Smart Living Lab. "Wir wollten jedoch zeigen, dass diese Bedenken weitgehend unbegründet sind. Betonblöcke, die für die Wiederverwendung ausgewählt wurden, sind genauso zuverlässig und nützlich wie neue Blöcke."

Fivet befasst sich seit Jahren mit potenziellen Anwendungen der Kreislaufwirtschaft in der Bauindustrie. Sein Team am SXL, das zur Fakultät für Architektur, Bau- und Umweltingenieurwesen (ENAC) der EPFL gehört, befasste sich zunächst mit der Wiederverwendung von Metallbauteilen und wendet sich nun auch dem Beton zu. Bei ebendiesem Projekt ging es darum, eine 10 Meter lange Fussgängerbrücke aus 25 Betonblöcken zu bauen, die aus Wänden stammen, welche abgerissen werden sollten. Die beteiligten Ingenieure haben mittlerweile die Belastungsprüfung der neuen Struktur abgeschlossen, sodass sie für die Einweihungszeremonie in der Halle Bleue des Smart Living Lab am 11. Oktober bereit ist.

Details. © 2021 EPFL

Jan Brütting, seit kurzem am SXL promoviert und Initiator des Projekts, führte die Forschung im Rahmen seines Postdoktorats zusammen mit Maléna Bastien Masse, ebenfalls Postdoktorandin am SXL, durch. Für eine sinnvolle Wiederverwendung von Beton bedarf es neuer Entwurfsmethoden, die auf die Nutzung bestehender Betonelemente zugeschnitten sind. Dieses Vorgehen kehrt den herkömmlichen Ansatz, bei dem frischer Beton entsprechend den Anforderungen des jeweiligen Projekts gegossen wird, um. Der Haken hierbei ist, dass die Eigenschaften vorhandener Elemente variieren können und nicht immer im Voraus bekannt sind. Um Ingenieure bei der praktischen Umsetzung solch neuer Methoden zu unterstützen, hat das SXL vor kurzem eine Software entwickelt. Diese automatisert die Wahl der wiederzuverwendenden Bauteile aus einem vorhandenen Bestand und minimiert dabei den CO2-Fussabdruck des neuen Bauwerks (finden Sie den Download dazu hier).

Bewährungsprobe in der Praxis
In der Praxis sträuben sich Bauherren allerdings oft gegen die Wiederverwendung von Beton, weil sie darin ein zusätzliches Risiko sehen. Das Team des SXL ist jedoch davon überzeugt, dass es einige Vorteile gibt. Hier setzt ihr Projekt zum Bau eines Prototyps einer Fussgängerbrücke an: Sie wollen schnell und effizient beweisen, dass das Verfahren sicher und sinnvoll ist. "Wir hatten zwei Monate Zeit, um ein Gebäude in der Region und ein Abbruchunternehmen zu finden, das an einer Zusammenarbeit mit uns interessiert war", sagt Bastien Masse. Dieses Unternehmen war Diamcoupe, das mit der Renovierung eines vor weniger als 10 Jahren errichteten Gebäudes beauftragt worden war; diese Renovierungsbaustelle war die ideale Gelegenheit, um brauchbare Betonblöcke zu beschaffen. "Wir haben Diamcoupe gebeten, die Betonelemente auf die von uns benötigten Masse zuzuschneiden und Löcher für die Spannkabel zu bohren. Diese Kabel wurden von Freyssinet geliefert und für den Bau des Bogens verwendet", fügt sie hinzu.

So erhielten die Ingenieure 20 cm dicke Betonblöcke für die Fussgängerbrücke. Zwischen die Blöcke fügten sie Mörtel, um die leichten Unterschiede in den Abmessungen auszugleichen, die bei der Wiederverwendung von Bauteilen unvermeidlich sind. "Bögen sind im Grunde die ideale Tragstruktur für die Wiederverwendung von Betonblöcken, da das Material nur Druckkräften ausgesetzt ist", sagt Brütting.

"Keine andere neue Fussgängerbrücke aus Beton hat einen so kleinen ökologischen Fussabdruck wie unsere"

Erschliessung neuer Horizonte
Dieses Projekt, finanziert durch eine ENAC Innovation-Seed-Förderung, eröffnet dem SXL vielversprechende neue Forschungshorizonte. Fivet erklärt: "Die meisten Gebäude in der Schweiz bestehen aus Beton und die Herstellung dieses Rohstoffs ist für 7 % der anthropogenen CO2-Emissionen verantwortlich. Hinzu kommt, dass Beton 35 % der Abbruchabfälle ausmacht. Am Ende seiner Lebensdauer wird das Material bestenfalls zu Schotter oder Granulat zerkleinert, um daraus wiederverwertbare Objekte herzustellen - doch das verbraucht viel Energie. Wenn wir stattdessen Betonelemente zersägen und direkt wiederverwenden würden, könnten wir nicht nur die Produktion von neuem Beton vermeiden, sondern auch den entstehenden Abfall. Die Kohlenstoffemissionen dieses Prozesses wären nicht unbedingt gleich Null, aber sie würden drastisch reduziert. Somit würden wir die Notwendigkeit des Downcyclings von altem Beton hinauszögern.

Details. © 2021 EPFL

Im Rahmen dieses Kreislaufwirtschaftkonzepts würden die Abrissunternehmen, die bisher am Ende der Wertschöpfungskette standen, ebenfalls zu Produzenten werden und einen neuen Kreislauf in Gang setzen. Fivet, der seine Ausbildung als Architekt und Ingenieur absolviert hat, untersucht derzeit auch die Faktoren, die dazu führen, dass ein Gebäude überholt wird, und die architektonischen Merkmale, welche die Wiederverwendung überholter Gebäudekomponenten erleichtern würden.

Ein Appel an die gesamte Branche
Das Projekt des SXL ist ein Aufruf zum Handeln an die Bauindustrie. "Keine andere neue Fussgängerbrücke aus Beton hat einen so kleinen ökologischen Fussabdruck wie unsere", sagt Fivet. "Stellen Sie sich vor, jedes überholte Betonbauwerk würde in Blöcke geschnitten und zur Deckung der weltweiten Nachfrage nach neuem Beton verwendet. Das wäre ein grosser Schritt zur Bewältigung einiger der dringendsten Herausforderungen des Klimawandels."

Vernissage: 11. Oktober 2021 um 17:00 Uhr im Atelier PopUp des Smart Living Lab, in der Halle Bleue der blueFACTORY, Passage du Cardinal 13b, 1700 Fribourg.

Autor: Sandrine Perroud

References

Fivet C, Brütting J. Nothing is lost, nothing is created, everything is reused: structural design for a circular economy. Struct Eng. 2020;98(1):74–81.

Brütting J, Vandervaeren C, Senatore G, De Temmerman N, Fivet C. Environmental impact minimization of reticular structures made of reused and new elements through Life Cycle Assessment and Mixed-Integer Linear Programming. Energy Build. 2020 May;215:109827.

Küpfer C, Fivet C. Déconstruction Sélective - Construction Réversible: recueil pour diminuer les déchets et favoriser le réemploi dans la construction. Federal Office for the Environment FOEN; 2021.

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