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Le changement climatique et l'objectif d'une économie durable à zéro émission nette amènent toutes les industries à repenser leur utilisation des ressources. En tant que secteur à forte intensité de carbone, le transport est un élément clé de cette transition.

Sur le plan opérationnel, le rail est déjà reconnu comme une option à faible émission de carbone pour le transport de masse - il représente 8 % des déplacements motorisés et 7 % du fret, mais seulement 2 % de la consommation d'énergie des transports (Agence internationale de l'énergie, 2019). Cependant, la construction des infrastructures ferroviaires continue de reposer en grande partie sur des matériaux à forte intensité de carbone, tels que l'acier et le béton. Ainsi, si nous voulons que le rail continue à se développer, comment le secteur peut-il décarboniser son infrastructure ?

Nous avons étudié cette question avec la société du métro de Copenhague(Metroselskabet) pour voir dans quelle mesure des matériaux à faible teneur en carbone, réutilisables, recyclables et biodégradables pourraient remplacer les normes coûteuses en carbone. Plus précisément, un matériau naturel, durable et recyclable comme le bois pourrait-il réduire l'empreinte carbone de la conception des stations ?

La station à faible émission de carbone et à forte teneur en bois

Évidemment, pour être pratique, le bois doit répondre aux tolérances, à la durabilité et à la sécurité incendie des matériaux conventionnels. Dans les infrastructures ferroviaires, l'utilisation du bois est généralement limitée aux éléments architecturaux, tandis que le béton et l'acier constituent les principaux composants structurels. Nos conceptions envisagent un rôle plus large pour le bois et confirment que, seul ou en combinaison avec le béton, il peut effectivement fournir les performances structurelles exigées par la conception des gares. Cependant, pour être une alternative viable, il devrait répondre à des critères autres que structurels.

Notre principale motivation pour explorer l'utilisation du bois était d'ordre environnemental. Par rapport à une structure de base uniquement en béton, l'inclusion du bois a permis de réduire le carbone intégré de 50 %, soit une économie de 150 000 kg d'équivalent CO2. Les avantages du bois ne se limitent pas à la réduction du carbone : son poids plus léger permet une construction plus sûre, plus rapide et plus facile. Les fournisseurs de matériaux et les entreprises de construction ont également confirmé leur capacité à faire de la conception des gares ferroviaires en bois une réalité.

Timber in rail infrastructure CGI
Par rapport à une structure de référence en béton uniquement, l'inclusion du bois a permis de réduire le carbone incorporé de 50 %.

Des performances sûres ?

Publication
Repenser les bâtiments en bois
Rethinking timber buildings

Bien entendu, le changement de matériau entraîne de nouveaux risques. Les dégâts des eaux et le feu sont les préoccupations les plus évidentes lorsque l'on conçoit un bâtiment en bois. Nous avons étudié trois conceptions différentes de composites bois/béton, chacune offrant un niveau de protection contre l'eau qui garantirait une durée de vie de 100 ans ou plus. Nous avons également étudié deux scénarios d'incendie clés - l'incendie dans le train et l'incendie dans la gare elle-même - et pour chaque scénario, nous avons examiné les performances du bois apparent et du bois encapsulé. Notre étude d'une gare de petite taille a démontré qu'une résistance au feu de 90 minutes était réalisable. Une mise en garde s'impose : la nature flexible d'une structure en bois pose des problèmes pour les gares qui utilisent des portes palières, en raison des tolérances requises, bien que l'étude indique que ces problèmes peuvent être surmontés en combinant et en intégrant correctement les matériaux.

Une expérience attrayante

La qualité de l'expérience vécue par les passagers déterminera si un plus grand nombre de personnes abandonnent les autres moyens de transport à forte intensité de carbone au profit du rail. L'intégration du bois dans la conception des gares peut contribuer à donner le ton de cette expérience, en créant une esthétique plus chaleureuse et plus accueillante. Il en résulte une architecture attrayante, à l'échelle humaine, avec des éléments de construction plus fins plutôt que de grands éléments industriels. Les nouvelles méthodes de fabrication de l'industrie du bois permettent également de créer des détails qui ajoutent de la texture et de l'intérêt à la conception des gares.

Un matériau circulaire

La réutilisation et le recyclage du bois sont au cœur de son potentiel en tant que matériau net zéro. Notre conception est modulaire, ce qui permet de remplacer facilement n'importe quel élément et, à terme, la structure elle-même. Cette approche permet également la réutilisation ou le recyclage durable des actifs dans le cadre d'une approche d'économie circulaire. Le bois utilisé dans les générations précédentes d'infrastructures ferroviaires indique la voie à suivre. Les traverses en bois recyclé sont déjà présentes dans de nombreux jardins et espaces publics. Il existe de nombreuses autres applications potentielles une fois que nous nous sommes engagés à réutiliser les matériaux naturels. Nous élargissons notre exploration pour examiner le viaduc de métro en bois comme prochaine étape dans la réduction des émissions de carbone.

Les étapes d'un voyage

Nous pensons que cette étude était opportune et utile. Il est certain que le défi du transport zéro exige que nous testions une gamme plus large de matériaux et d'approches pour l'infrastructure de transport dont nous dépendons.

Pour parvenir à un rail net zéro, il faudra adopter une approche systémique, en s'appuyant sur des gains progressifs dans l'ensemble de l'écosystème ferroviaire et de son cycle de vie. Les gares ne sont bien sûr qu'un élément de ce système. Mais notre étude a démontré que, si elle est repensée, la conception des gares peut contribuer à cet objectif. Il existe d'autres possibilités d'infrastructures plus durables, depuis les dépôts et les auvents jusqu'aux ponts et viaducs pour piétons. Dans le cadre de nos travaux sur des projets tels que Cityringen, HS2 Interchange et le Fulton Transit Centre de New York, nous réduisons également la demande énergétique des gares. Autant de petits pas. Des gains progressifs. Mais tous essentiels dans le voyage vers un rail plus intelligent et plus durable.