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20 janvier 2022 - 10 min

La réduction du potentiel de réchauffement planétaire et des émissions de gaz à effet de serre du SOPRA-XPS

Publié par Pierre-André Lebeuf

Le 1er janvier 2021 marque l’entrée en vigueur de la nouvelle réglementation d’Environnement et Changement climatique Canada (ECCC), plus précisément un amendement au Règlement sur les substances appauvrissant la couche d’ozone et les halocarbures de remplacement (RSACOHR). Faisant partie de l’héritage du célèbre Protocole de Montréal de 1987 sur la protection de la couche d’ozone adopté par 197 pays signataires, dont le Canada [1], ce règlement vient encadrer et limiter l’utilisation des halocarbures comportant un potentiel de réchauffement planétaire (PRP) de plus de 150 [2]. Comme pour plusieurs autres produits fabriqués ou importés au Canada, ce règlement s’adresse notamment aux fabricants d’isolants de mousse plastique utilisant des ingrédients visés en raison de leur PRP. Pour aller au-delà de ces nouvelles exigences, SOPREMA a apporté des changements majeurs à sa gamme d’isolants en polystyrène extrudé SOPRA-XPS. Ces changements ont permis de réduire considérablement les émissions de gaz à effet de serre (GES) associées à ces panneaux tout au long de leur cycle de vie. Lisez attentivement cet article de blogue pour en apprendre davantage sur la réduction du PRP et des émissions de GES de la gamme d’isolants SOPRA-XPS, une nouvelle génération de produits qui allie performance et respect de l’environnement.

Définition des principaux concepts

Le changement climatique, aussi appelé réchauffement planétaire, est mondialement reconnu. Partout à travers le monde, l’intensification et l’augmentation de la récurrence d’événements comme les inondations, les feux de forêt, les vagues de chaleur et les précipitations révèlent les effets négatifs du phénomène. Le réchauffement planétaire est en grande partie tributaire de l’effet de serre, un phénomène occasionné par l’accumulation de gaz dans l’atmosphère qui forme une barrière et emprisonne le rayonnement solaire ainsi que la chaleur. Depuis plusieurs décennies, les conférences internationales sur le climat et l’environnement ont donné lieu à de nombreuses discussions et engagements entre les pays qui ont mené à des cibles de réduction des émissions de GES. Comme en témoigne cet article, la situation amène également certaines organisations à réduire et à atténuer leurs émissions de GES. Lorsqu’il s’agit de l’impact carbone d’une activité, d’un produit ou d’un service, plusieurs termes et concepts sont régulièrement utilisés. Voici quelques explications concernant le potentiel de réchauffement planétaire (PRP) et les émissions de gaz à effet de serre (GES).

Potentiel de réchauffement planétaire (PRP)

Le PRP s’applique généralement aux ingrédients ou aux substances utilisés dans un produit. Cet indice permet d’effectuer plus facilement la comparaison de l’impact sur le réchauffement climatique de différents gaz tels que ceux utilisés comme agents gonflants dans les mousses isolantes. Le PRP d’un gaz est une mesure de l’impact qu’auront, sur une période de 100 ans, les émissions d’une tonne de ce gaz sur les changements climatiques par rapport aux émissions d’une tonne de dioxyde de carbone (CO2). Autrement dit, plus le PRP est élevé, plus un gaz contribue au réchauffement de la Terre. [3]

Émissions de gaz à effet de serre (GES)

Les émissions de gaz à effet de serre (GES) font référence aux principaux gaz contribuant au réchauffement planétaire en raison de leur concentration accrue dans l’atmosphère. Parmi ceux-ci figurent d’ailleurs la vapeur d’eau, le dioxyde de carbone, l’oxyde nitreux, le méthane et l’ozone. Il existe également un certain nombre de GES entièrement produits par l’homme qui se retrouvent dans l’atmosphère, tels que les halocarbures et d’autres substances contenant du chlore et du brome. Pour simplifier la quantification des émissions de GES et la communication des résultats, l’équivalent de dioxyde de carbone (éq. CO2) est l’unité de référence utilisée. Celle-ci correspond à la somme des émissions de l’ensemble des GES convertie selon la même unité. [3] On parlera aussi d’impact carbone.

Les changements apportés à la gamme SOPRA-XPS

Pour bien expliquer les changements apportés à la gamme SOPRA-XPS, deux catégories distinctes sont présentées, soit l’ancienne génération (panneaux orange) et la nouvelle génération (panneaux gris). Voici quelques explications sur les différences entre ces deux générations :

Réduction du potentiel de réchauffement planétaire (PRP)

La nouvelle formule de la gamme SOPRA-XPS remplace principalement l’utilisation de HFC-134a (PRP de 1 3001 ) par un agent gonflant de type HFO (PRP de 1). En matière d’incidence sur le PRP de l’agent gonflant, il s’agit d’une réduction d’au moins 99,92 %.

Comme illustré ci-dessous, la nouvelle génération de SOPRA-XPS utilise un agent gonflant ayant un PRP qui est 99,33 % plus faible que le seuil maximal imposé par la réglementation canadienne depuis le 1er janvier 2021, soit un PRP de 150. En dépit de la nouvelle réglementation, trois autres fabricants de panneaux isolants en polystyrène extrudé (XPS) ont obtenu une dérogation d’ECCC leur permettant d’utiliser, depuis le 1er janvier 2021, des agents gonflants dont le PRP est limité à 550 ou 750, selon le cas. La durée des permis varie de 1 à 2 ans [5].

1 Le PRP du HFC-134a est tiré de l’Assessment Report 5 de l’organisme IPCC [4]. L’édition subséquente (Assessment Report 6) indique un PRP légèrement plus élevé (de l’ordre de 10 %). Cette différence est insuffisante pour influencer les conclusions présentées ici. Avant le 1er janvier 2021, tous les fabricants d’isolants en polystyrène extrudé utilisaient des agents gonflants ayant un PRP supérieur à 1 000.

Analyse du cycle de vie (ACV)

Globalement, les changements apportés à la gamme SOPRA-XPS ont permis de réduire de manière considérable les émissions absolues de GES directes et indirectes associées au procédé de fabrication de SOPREMA.

De manière à mieux comprendre les impacts environnementaux du SOPRA-XPS, une analyse du cycle de vie (ACV) a été réalisée par une tierce partie indépendante. Les résultats de l’ACV ont été synthétisés dans une déclaration environnementale de produit (DEP) spécifique à la gamme SOPRA-XPS publiée en janvier 2022 [6]. Bien qu’une telle publication aborde six catégories d’impact, le présent article aborde uniquement l’impact du produit sur le potentiel de réchauffement climatique, soit les émissions de GES (ou l’impact carbone) attribuables au SOPRA-XPS durant tout son cycle de vie.

La comparaison de l’impact carbone entre les différents isolants en polystyrène extrudé repose, d’une part, sur des données vérifiées provenant de la DEP du SOPRA-XPS et, d’autre part, sur les résultats des DEP publiées par les fabricants de produits équivalents ayant des sites de production au Canada, c’est-à-dire Owens Corning [7] [8] et Dupont [9] [10]. Toutes ces DEP incluent les éléments suivants :

  • Les résultats de l’impact environnemental du potentiel de réchauffement climatique sont exprimés en kg éq. CO2 par unité de référence. Cette unité est définie comme un mètre carré isolé à une épaisseur procurant une performance thermique RSI de 1. Pour un isolant de polystyrène extrudé, cette épaisseur est de 25 à 29 mm.
  • Les résultats divulgués englobent le cycle de vie complet des produits, c’est-à-dire de leur fabrication (incluant les matières premières) à leur élimination. La durée de vie du panneau isolant est considérée comme équivalente à celle du bâtiment, fixée à 75 ans. Les DEP sont conformes aux normes EN 15804, ISO 14025 et ISO 2193.

Impact carbone du cycle de vie complet du SOPRA-XPS

Les résultats publiés dans la DEP montrent que, sur l’ensemble de son cycle de vie, 1 m2 de SOPRA-XPS fabriqué à l’usine de SOPREMA à Sherbrooke, au Québec (Canada), installé à une épaisseur procurant une valeur RSI de 1, émettra 2,06 kg éq. CO2. Il s’agit du plus faible impact carbone de tous les isolants de type XPS. La substitution de l’agent gonflant est la cause principale d’un impact aussi minime. L’utilisation de polystyrène recyclé pouvant atteindre 63 % du contenu ainsi que la valorisation des découpes et des rejets ont aussi contribué à maintenir les émissions de GES à un niveau parmi les plus bas de tous les types d’isolants confondus.

Comme l’indique le prochain graphique, chacune des étapes du cycle de vie du produit contribue à hauteur différente aux émissions totales du SOPRA-XPS.

Les résultats montrent que l’étape du cycle de vie ayant le plus grand impact en ce qui concerne les émissions de GES est la production des matières premières, soit le module A1 (63,1 %). L’élément contributeur principal de ce module est la production des billes de polystyrène vierge. D’une manière surprenante, cet élément constitue plus de 68 % du module A1 (et 43 % de l’impact total du SOPRA-XPS sur tout son cycle de vie), malgré le fait que le polystyrène vierge ne représente que 20 % de la masse du panneau isolant. Vient ensuite l’étape de la fabrication du panneau isolant (module A3), qui constitue 12,7 % de l’impact total, puis celle du module A2 (étape du transport des matières premières vers notre usine) avec une contribution de 11,3 %. Dans ce dernier cas, le transport du polystyrène recyclé est l’élément contributeur principal du module. En outre, les étapes entourant la fin de vie utile des produits (modules C1 à C4) correspondent à 6,5 % de l’impact carbone. Les étapes de transport des panneaux vers nos clients (module A4), d’utilisation (modules B1 à B7) et d’installation (module A5) ferment la marche avec une contribution inférieure à 5 % chacune.

Impact carbone du cycle de vie complet des autres isolants XPS fabriqués au Canada

Sur l’ensemble du cycle de vie, la nouvelle génération de SOPRA-XPS produit le plus faible niveau d’émissions de GES. Le tableau suivant compare les niveaux d’émissions déclarés dans chacune des DEP des produits de XPS. Comme les DEP des produits de DuPont et d’Owens Corning montrent les impacts combinés des modules A1 à A3, la somme de ces modules est présentée ici.

Les écarts entre les produits se situent sans surprise dans les modules où l’on observe une perte d’agent gonflant. Les agents gonflants à base d’halocarbures diffusent des gaz hors de la mousse de polystyrène qui sont émis dans l’air pendant le cycle de vie du panneau isolant. On considère que 7 % de la quantité totale des émissions d’agent gonflant surviennent lors de l’étape de fabrication du panneau isolant (module A3), 70 % durant la phase d’utilisation du panneau (module B1) et 23 % lors de l’étape de fin de vie (module C4). Ce scénario s’appuie sur la vitesse de diffusion documentée [11] de l’agent de gonflement HFC-134a qui a aussi été attribuée au HFO-1234ze pour SOPRA-XPS.

Il est donc normal de constater que les deux produits XPS contenant un agent gonflant HFC indiquent des quantités d’émissions de GES bien supérieures dans les modules concernés. Pour les trois autres produits, la différence est moins grande et s’explique essentiellement par la présence d’une grande proportion de polystyrène recyclé dans SOPRA-XPS. Ce sont ces trois produits qui demeureront en vente sur le marché canadien après l’expiration des permis spéciaux émis par ECCC.

Impact carbone à l’échelle d’un bâtiment

Il a été démontré précédemment que la réduction des GES est hautement significative et peut grandement varier en fonction des étapes du cycle de vie et du choix de produit. Cela veut donc dire que les changements apportés, plus particulièrement à la gamme SOPRA-XPS, permettent grandement d’atténuer l’impact carbone qui se transposera également à l’échelle d’un bâtiment.

Impact carbone relatif au cycle de vie complet des isolants de XPS à l’échelle d’un bâtiment

De manière à mieux illustrer l’impact des produits à l’échelle d’un bâtiment, un projet réel correspondant à un mode d’application typique en construction a été analysé.

Les résultats des diverses DEP ont donc été appliqués à un projet de construction d’un bâtiment pour lequel le client a utilisé des panneaux isolants en polystyrène extrudé (XPS) afin d’assurer l’isolation thermique des murs extérieurs et de la dalle de béton. La maison des aînés de 4 375 m2 (47 092 pi2) sur trois étages, construite au Québec en 2021, a utilisé un volume total de 94,4 m3 d’isolant SOPRA-XPS.

  • Murs extérieurs : Utilisation de 750 panneaux SOPRA-XPS 20 d’une épaisseur de 2 po et de dimensions de 2 pi × 8 pi pour un volume total de 56,6 m3.
  • Dalle de béton : Utilisation de 500 panneaux SOPRA-XPS 30 d’une épaisseur de 2 po et de dimensions de 2 pi × 8 pi pour un volume total de 37,8 m3.

Comme illustré dans le prochain graphique, il est estimé que l’isolant SOPRA-XPS utilisé dans ce projet émettra un total de 6,7 tonnes éq. CO2 sur toute la durée de son cycle de vie. En comparaison, le produit StyrofoamMC Grey Reduced GWP de DuPont émettrait un total de 221,9 t éq. CO2, soit 215 t éq. CO2 de plus que le SOPRA-XPS s’il avait été installé sur le même projet. Un constat similaire est visible pour les produits comme le FOAMULARMD d’Owens Corning, qui produirait des émissions supplémentaires de 190 t éq. CO2. Pour les autres produits indiquant un plus faible impact, le StyrofoamMC ST-100 de DuPont émettrait quant à lui 23,3 t éq. CO2 et le FOAMULARMD NGXMC, 32 t éq. CO2 à l’échelle du bâtiment. Cela représente respectivement 17 et 25 t éq. CO2 de plus par rapport à SOPRA-XPS.

Certains diront que la différence entre les émissions de GES des divers types d’isolants de XPS est mineure lorsque ces émissions sont comparées aux quantités de GES qui sont économisées lors de l’exploitation du bâtiment grâce à la présence des isolants. Bien que cela soit vrai, à partir du moment où une cible de performance thermique est établie pour le bâtiment, la valeur R des isolants installés sur ce bâtiment est fixée. La quantité d’émissions de GES liées à l’exploitation du bâtiment devient donc une constante qui est indépendante du choix du type d’isolant.

Le choix de l’isolant aura cependant un impact direct sur les émissions de carbone intrinsèque des matériaux choisis pour la construction. C’est pourquoi il est préférable de favoriser des matériaux d’isolation à plus faible empreinte carbone comme ceux de la gamme SOPRA-XPS. Tout gain pour l’environnement, aussi petit soit-il, n’est pas à négliger.

Références

[1]       Environnement et ressources naturelles Canada (2019). Protocole de Montréal : protéger la couche d’ozone et s’attaquer aux changements climatiques.

[2]      Loi canadienne sur la protection de l’environnement (1999). Règlement sur les substances appauvrissant la couche d’ozone et les halocarbures de remplacement. DORS/2016-137.

[3]      Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat [GIEC] (2013). Glossaire – Changements climatiques 2013 : Les éléments scientifiques. Contribution du Groupe de travail I au cinquième Rapport d’évaluation du GIEC.

[4]     Climate Change 2013: The Physical Science Basis. Contribution of Working Group I to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Stocker, T.F., et al.], Cambridge University Press.

[5]     Environnement et ressources naturelles Canada (2021). Autorisations pour les substances appauvrissant la couche d’ozone et les halocarbures : Compagnies détenant un permis pour fin essentielle pour des mousses ou des produits en mousse.

[6]      ASTM International (2021). Déclaration environnementale de produit – Panneau isolant de polystyrène extrudé SOPRA-XPSMD. Numéro d’enregistrement EPD-283.

[7]      UL Environment (2019). Environmental Product Declaration (EPD) – FOAMULARMD XPS Insulation. Owens Corning. Numéro de déclaration 4788721182.101.1.

[8]      UL Environment (2021). Environmental Product Declaration (EPD) – FOAMULARMD NGXMC XPS Insulation. Owens Corning. Numéro de déclaration 4789639125.101.1.

[9]      UL Environment (2021). Environmental Product Declaration (EPD) – North American Grey Reduced GWP StyrofoamMC Brand XPS Products. DuPont. Numéro de déclaration 4789559274.102.1.

[10]     UL Environment (2021). Environmental Product Declaration (EPD) – StyrofoamMC Brand ST-100 Products. DuPont. Numéro de déclaration 4789868895.101.1.

[11]      American Carbon Registry (2016). Emission Reduction Measurement and Monitoring Methodology for the Transition to Advanced Formulation Blowing Agents in Foam Manufacturing and Use. Version 1.0. Table 5. 

StyrofoamMC est une marque déposée ou marque de commerce d’E.I. du Pont de Nemours and Company ou ses sociétés affiliées. FOAMULARMD et NGXMC sont des marques déposées ou des marques de commerce d’Owens Corning ou de ses sociétés affiliées.

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