Le coût environnemental de la réfection des chaussées

Les revêtements routiers entraînent des répercussions importantes sur l’environnement à tous les stades : production, transport, construction et entretien. Le recyclage peut servir à réduire la demande de matériaux vierges, mais ces approches ne sont pas la panacée non plus. À partir de l’évaluation du cycle de vie d’un cas réel près de Chatham, en Ontario, nous avons modélisé les compromis possibles d’un projet de réfection de route sur une durée de vie de 30 ans, en fonction de trois scénarios. Ces options de réfection sont le planage et resurfaçage (P&R) classiques, et deux techniques de recyclage à froid appelées recyclage à froid en place (RFP) et décohésionnement et stabilisation (retraitement en place : RTP). Chaque solution nécessite différentes quantités de ressources et de granulats bitumineux recyclés (GBR). Les résultats montrent que l’utilisation de GBR avec recyclage à froid en place au lieu de matériaux vierges améliore la performance environnementale selon les indicateurs utilisés, y compris le changement climatique. Ces gains ne sont que légèrement diminués par le transport accru de machinerie, ce que démontre notre analyse de sensibilité, situation qui devrait s’améliorer au fur et à mesure que la méthode devient plus courante.

Évaluation des répercussions

Grâce à l’analyse du cycle de vie, les résultats relatifs au changement climatique (potentiel de réchauffement global; PRG), à l’épuisement des ressources fossiles (ERF), des ressources métalliques (ERM) et des ressources en eau (ERE) sont présentés par unité fonctionnelle (un kilomètre de voie sur une durée de vie estimée de 30 ans). Les cycles d’entretien et de réfection varient d’un scénario à l’autre au cours de la période de 30 ans (Figure 1). Les impacts sont évalués sur trois étapes du cycle de vie : production (de la source à l’usine), transport et construction de la chaussée (y compris les activités d’entretien).

Figure 1. Calendrier de réfection de chaque scénario sur 30 ans

Incidences de trois scénarios de réfection routière

Les effets sur l’environnement varient dans les trois scénarios. Le GBR100 (avec RFP) génère les PRG, ERF et ERM les plus bas, tandis que le P&R génère l’ERE le plus bas. Le GBR50 (avec RTP) est la pire option pour toutes les catégories.

La production est l’étape du cycle de vie jouant le plus grand rôle dans tous les scénarios. Ce n’est pas surprenant vu les grandes quantités de diesel, de bitume et de gravier présentes dans tous les scénarios, et de l’eau dans les GBR100 et GBR50. Le transport joue aussi un rôle important, notamment sur le changement climatique. La construction a une incidence plus importante sur les changements climatiques dans le GBR50 en raison de la combustion de diesel. Elle cause également plus d’épuisement de ressources en eau dans les GBR100 et GBR50, vu la grande demande d’eau des procédés RFP et RTP. Les autres processus survenant lors de la construction sont en grande partie les flux de matériaux réutilisés (GBR), dont l’impact est moindre sur l’épuisement de matériaux. L’entretien a des répercussions relativement faibles dans tous les scénarios, car les procédés n’impliquent que les effets dus à la fabrication et à l’application de scellants pour fissures. En général, les répercussions sur l’environnement sont fortement liées à la production de ressources d’entrée (matériaux et énergie) et, à ce titre, le GBR100 est supérieur en raison de sa plus faible demande en matériaux vierges. C’est vrai pour le changement climatique, l’épuisement des ressources fossiles et des métaux, mais pas pour les ressources en eau. En effet, la demande plus élevée en eau du procédé RFP pour le GBR100 l’emporte sur les réductions de consommation de l’eau liées à la production de ressources vierges. La Figure 2 met en évidence ces compromis entre les impacts absolus pour différents stades du cycle de vie et scénarios des quatre catégories.

Figure 2. Comparaison, par scénario, des effets environnementaux associés aux étapes du cycle de vie liées à la production (y compris l’extraction des ressources), au transport, à la construction et à l’entretien

Dans l’ensemble, la production de bitume a d’importantes répercussions sur l’environnement dans les trois scénarios. La production de diesel tient également une part importante de ces impacts. Le transport a un effet moindre dans toutes les catégories dans le P&R, en grande partie en raison des distances plus courtes à parcourir pour acheminer les équipements lourds. Ces résultats liés à la distance évolueront probablement au fil du temps, à mesure que le RFP se généralisera et que les équipements spécialisés seront accessibles dans des zones de service plus courtes. Dans notre article complet, nous démontrons la pertinence des distances de transport par une analyse de sensibilité. Les effets sur l’environnement, calculés en fonction des étapes du cycle de vie pour chaque scénario, sont présentés au Tableau 1.

Tableau 1. Résultats, par scénario, des répercussions sur l’environnement pour une chaussée d’un km à une voie, indiqués en impacts absolus et en impacts par tonne de matériaux sur une durée de vie de 30 ans.

Réduire l’effet sur l’environnement

On pourrait diminuer les effets associés aux scénarios de GBR en réduisant les distances de transport. Actuellement, de grandes quantités de matériaux sont transportées sur de longues distances, entraînant des effets importants. Notre analyse de sensibilité démontre qu’une diminution des distances à l’étape du transport dans le cycle de vie pourrait réduire les impacts de cette étape de 66 % dans le scénario GBR100, contribuant ainsi à une réduction globale du PRG de 14 % (Figure 3). D’autre part, remplacer l’usine d’enrobés portable par une usine stationnaire donne des résultats mitigés. Les économies en transport, et de ce fait en combustibles, de l’usine d’enrobés jusqu’au chantier de construction réduisent les répercussions climatiques et fossiles, mais ont peu d’incidence sur l’épuisement des métaux. Plus important encore, le remplacement des combustibles augmente l’effet sur l’épuisement de l’eau de façon bien plus importante que toutes les autres solutions. Dans l’ensemble, les analyses de sensibilité suggèrent que diminuer les distances de transport améliore les performances environnementales, en particulier pour le GBR100, qui est déjà moins intensif sur le plan environnemental dans trois des quatre catégories, indiquant que cette méthode est préférable à plus long terme à mesure qu’elle se généralise. Cependant, les plus grands impacts se situent à l’étape de la production dans tous les scénarios (en particulier la production de bitume), signifiant que les efforts devraient porter sur l’amélioration d’autres procédés dans la production en amont.

Figure 3. Sensibilité des répercussions dues au transport et aux changements des usines d’enrobés

Deux leçons frappantes ressortent de cette analyse. Premièrement, la performance environnementale du GBR50 est entravée par la nécessité de procéder au P&R pendant la durée de vie de 30 ans, ce qui annule la plupart des avantages du recyclage des chaussées. Deuxièmement, la forte demande en eau lors de la fabrication de l’émulsion bitumineuse, tant pour le GBR100 que pour le GBR50, crée un conflit entre les effets sur le climat et sur l’eau. Le GBR100 obtient le plus faible PRG sur une durée de vie de 30 ans, tout en affichant un mauvais score sur l’ERE. Le jugement local prévaudra dans le choix des méthodes ; les environnements où l’eau est rare pourraient choisir le P&R pour la réfection future des routes, tandis que là où la disponibilité de l’eau n’est pas un problème, on pourrait préférer réduire l’empreinte carbone des projets routiers en optant pour la réfection au GBR100.

Conclusion

Alors que les matériaux et les procédés de fabrication d’enrobés sont relativement intensifs sur le plan environnemental par rapport au GBR, la dépendance à l’égard des enrobés supplémentaires dans le GBR50 et la demande d’eau et de bitume dans le GBR100 mettent en évidence des compromis à faire entre les répercussions et les étapes du cycle de vie dans les trois scénarios. Le GBR100 présente le potentiel de changement climatique le plus faible, ce qui en fait le scénario le moins lourd quant au changement climatique, et il est le plus performant en ce qui concerne l’épuisement des ressources fossiles et des métaux. Cependant, la demande en eau pour fabriquer l’émulsion bitumineuse dans les deux scénarios GBR en fait un mauvais choix en ce qui concerne l’épuisement de l’eau.

Bien que les résultats soulignent la complexité de la comparaison entre méthodes classiques et émergentes de recyclage des chaussées, GBR100 est à préconiser si le changement climatique et la rareté des matériaux sont les principaux critères environnementaux. Dans les régions du Canada riches en eau comme l’Ontario, l’épuisement de l’eau serait moins pertinent pour les décideurs qui choisissent une méthode de réfection routière par rapport à une autre. En revanche, dans d’autres régions (où l’eau est rare) ou lorsque les objectifs environnementaux changent, ces priorités pourraient différer.

Article connexe

Elliot, T., Carter, A., Ghattuwar, S., and A. Levasseur. (2023). Environmental impacts of road pavement rehabilitation. Transportation Research Part D, 103720.