L’idée que les bâtiments doivent être construits en vue de ralentir le changement climatique en les rendant neutres en carbone est dépassée par le développement de technologies encore plus ambitieuses qui visent à éliminer le CO2 de l’atmosphère, les rendant ainsi négatives en carbone. Le CO2 est le principal composant des gaz à effet de serre, responsables du réchauffement climatique.
Le ministère de l’Énergie encourage les travaux dans ce domaine, annonçant cette semaine qu’il finance 18 projets qui s’appuieront sur des technologies nouvellement développées capables de convertir des bâtiments en structures de stockage de carbone.
Dix universités et huit laboratoires nationaux et entreprises privées ont reçu 39 millions de dollars pour développer des matériaux de construction à énergie propre qui éliminent le carbone de l’atmosphère et démontrent des conceptions de bâtiments entiers à carbone négatif.
Les équipes, dirigées par l’Advanced Research Projects Agency-Energy (ARPA-E) du DOE et sélectionnées dans le cadre du programme Harnessing Emissions into Structures Taking Inputs from the Atmosphere (HESTIA) de l’agence, auront pour priorité de surmonter les principaux obstacles auxquels sont confrontés les bâtiments stockant le carbone : rareté, dépenses et des matériaux de construction géographiquement limités.
Les 10 universités qui ont reçu les subventions utilisent différentes approches pour extraire le CO2 de l’air : la Texas A&M University et l’Université de Pennsylvanie utiliseront l’impression 3D à son avantage, créant des conceptions de bâtiments à bilan carbone négatif avec du béton de chanvre, un matériau léger mélangé à le noyau de la plante de chanvre et les systèmes de plancher funiculaire absorbant la chaux et le carbone, respectivement. D’autres universités – l’Université de Clemson et l’Université du Wisconsin-Madison, entre autres organisations – prévoient de créer des substituts négatifs en carbone pour le bois, le ciment et l’isolation.
Avec des projets comme ceux-ci, le programme espère atteindre ses objectifs de décarbonisation en augmentant la quantité totale de carbone stocké dans les bâtiments, créant ainsi des « puits de carbone » – qui sont des sites qui absorbent plus de carbone qu’ils n’en produisent.
Bien que l’on ne sache pas exactement quelle quantité de carbone les nouveaux matériaux de construction absorberont, leurs mélanges de plantes sont conçus pour utiliser la capture directe de l’air, séquestrant le CO2 de l’air et le stockant dans leurs couches. Par exemple, à l’Université du Colorado à Boulder, la technologie en développement prévoit de produire du calcaire biogénique, qui utilisera des coccolithophores – ou des microalgues calcaires – pour aspirer et retenir le CO2 sous forme minérale par photosynthèse et calcification.
Dans l’état actuel des choses, de nombreux bâtiments dans le monde sont à l’opposé des puits de carbone. Ce sont des « sources de carbone », ce qui signifie qu’elles libèrent du carbone dans l’atmosphère, faisant ainsi du secteur du bâtiment et de la construction l’un des principaux producteurs de gaz à effet de serre.
À l’échelle mondiale, la part des émissions de CO2 liées à l’énergie de ce secteur par rapport à d’autres secteurs était de 37 % en 2020, selon le Rapport sur la situation mondiale des bâtiments et de la construction 2021 publié par le Programme des Nations Unies pour l’environnement. Aux États-Unis, les émissions de gaz à effet de serre produites par le secteur de la fabrication et de la construction, de la rénovation et de l’élimination des bâtiments représentent 10 % des émissions annuelles totales.
« Il existe un énorme potentiel inexploité dans la réinvention des matériaux de construction et des techniques de construction en tant que puits de carbone qui favorisent une atmosphère plus propre et font progresser les objectifs climatiques nationaux du président Biden », a déclaré la secrétaire américaine à l’Énergie, Jennifer M. Granholm. « Il s’agit d’une opportunité unique pour les chercheurs de faire progresser les matériaux énergétiques propres pour s’attaquer à l’un des secteurs les plus difficiles à décarboniser, responsable d’environ 10% des émissions annuelles totales aux États-Unis. »
Le ministère de l’Énergie indique que les émissions de gaz à effet de serre produites par les matériaux actuellement utilisés sont « concentrées au début de la vie d’un bâtiment ». Cela aggrave l’urgence de s’attaquer aux défis environnementaux nationaux, puisque le dernier rapport de l’Organisation météorologique mondiale des Nations Unies montre que la concentration de trois gaz à effet de serre en particulier – le dioxyde de carbone, l’oxyde nitreux et le méthane atmosphérique – augmenté encore plus en 2021 après avoir atteint de nouveaux sommets en 2020.
L’annonce de l’ARPA-E est la dernière action de l’agence pour refléter le plan du président Biden visant à atteindre zéro émission d’ici 2050.
Plus tôt cette année, l’ARPA-E a également accordé 5 millions de dollars pour financer les travaux de deux universités – l’Université de Washington et l’Université de Californie à Davis – pour concevoir des outils et des cadres d’évaluation pour transformer les bâtiments en structures de stockage de carbone.
HESTIA a été créée en 2021 pour développer des matériaux et des conceptions de construction qui éliminent spécifiquement le carbone pendant le processus de production du bâtiment et le stockent dans la structure chimique du produit fini.