Product Data Template et spécifications LOIN dans le projet RecycleBIM

La philosophie de la réutilisation s’est enfin répandue dans le secteur de la construction. Minimiser le gaspillage de ressources, en partant de la phase de projet et en planifiant également celle de démolition, est un nouveau défi auquel les techniciens ne peuvent plus se soustraire.

Une nouvelle perspective, donc, qui se tourne vers une phase délicate du cycle de vie d’un bâtiment, à savoir la mise hors service à la fin de son cycle de vie.

Cet approche a pour objectif de mieux gérer la fin de vie des constructions, en intervenant sur la planification de la réutilisation et du recyclage des produits et des matériaux de construction obtenus sur le chantier à la suite de la démolition.

Le sujet est très intéressant et d’une actualité extrême, non seulement parce qu’il vise à l’efficacité totale des processus de construction (et de démolition, en effet !), mais surtout pour ses retombées bénéfiques en termes de durabilité environnementale.

ACCA software apporte sa contribution active et proactive à la cause, mettant à disposition son expérience, ses ressources et ses technologies au service du projet RecycleBIM, une initiative multinationale et multi acteurs importante, visant à développer un cadre intégré pour la circularité des matériaux de construction.

Pour en savoir plus, lisez également RecycleBIM : un pas en avant vers la circularité des matériaux de construction.

BIM et réutilisation des matériaux

La gestion efficace des déchets de construction et de démolition (“Construction and Demolition Waste”, CDW) constitue un défi critique pour atteindre les objectifs de durabilité environnementale et de réduction des déchets.

L’utilisation de la méthodologie BIM, à travers la production et la gestion de modèles 3D numériques, le développement d’un système intégré pour la planification et l’utilisation d’outils de gestion BIM représente un tournant important dans la promotion de la circularité des matériaux de construction, clé de voûte du projet RecycleBIM.

Parmi les principaux objectifs de RecycleBIM, on trouve : 

• la numérisation de la gestion des matériaux : création de modèles BIM qui intègrent des données relatives à la circularité des matériaux, incluant des métriques de réutilisation, de recyclabilité et d’impact environnemental ;
• l’optimisation des processus de démolition : mise en œuvre de workflows favorisant la déconstruction sélective et la planification stratégique basée sur les données ;
• promotion de l’interopérabilité : utilisation de standards ouverts comme le schéma IFC pour garantir l’échange d’informations entre différentes plateformes logicielles.

Pour atteindre ces objectifs, il a d’abord été nécessaire de définir : 

• modèles de fiches de produit (Product Data Template) : élaborés sur la base des exigences d’information en matière de circularité, ces fiches fourniront un guide détaillé pour la gestion des données relatives aux matériaux ;
• spécifications LOIN (Niveau de Besoin d’Information) : relatives aux principaux éléments de construction, ces spécifications soutiendront l’analyse du cycle de vie (LCA : Life Cycle Assessment), l’audit énergétique, le projet de démolition, l’analyse des coûts du cycle de vie (LCC : Life Cycle Costing), ainsi que l’élaboration de l’inventaire des matériaux réutilisables ou recyclables, en utilisant la méthodologie BIM avec des outils applicatifs basés sur des fichiers au format IFC.

Dans cet article, nous approfondirons précisément ces deux aspects.

Comparaison de l’économie circulaire et de l’économie linéaire montrant le cycle de vie du produit

Modèles de fiches de produit (Product Data Template)

Structurer les données des produits de construction de manière standardisée et lisible par les machines est la première étape pour promouvoir la circularité des matériaux. Les PDT (Product Data Template) sont fondamentaux pour échanger des informations tout au long du cycle de vie des bâtiments et permettre des processus tels que le recyclage et la gestion durable des déchets de démolition. Cependant, pour maximiser leur efficacité, il est nécessaire de les harmoniser avec des réglementations internationales et d’assurer leur adaptabilité à des contextes locaux.

Le concept de Product Data Template est déjà abordé dans les réglementations existantes, en particulier dans les normes ISO 23386 et ISO 23387 (2020), développées par le comité CEN/TC442. Un PDT représente une description des informations essentielles sur un produit, utilisée pour des échanges d’informations lors des phases de planification, de conception, de construction ou de gestion des bâtiments. Les propriétés définies dans le PDT peuvent être regroupées par domaine d’utilisation (par exemple, données de performance ou de maintenance) ou par type de caractéristiques (géométrie, indicateurs environnementaux).

Cependant, actuellement, les ensembles de données existants pour les produits de construction ne standardisent pas adéquatement les données alphanumériques nécessaires à la circularité des matériaux de construction. Il n’existe pas de définition complète de la structure, du type et de la quantité de données requises pour favoriser la circularité. Ce problème est attribuable à l’absence de réglementations spécifiques et à une mauvaise compréhension des besoins d’information des parties prenantes.

Structure d’un Product Data Template

Les données du PDT sont organisées en une hiérarchie qui comprend des entités du modèle (par exemple, fenêtres, portes, etc.), des propriétés et des attributs.

Les propriétés décrivent les caractéristiques d’un objet, tandis que les attributs assignent des valeurs spécifiques à ces propriétés (par exemple, la surface d’un mur). Les étapes pour créer un PDT incluent la collecte et la normalisation des paramètres, l’organisation en catégories (par exemple, données géométriques, de durabilité) et leur structuration.

Un aspect crucial est de maintenir les Product Data Template à jour grâce aux retours des professionnels du secteur et d’assurer la lisibilité des informations via des connexions à des dictionnaires de données interopérables.

Pour les flux de travail circulaires, les PDT deviennent essentiels pour associer matériaux et produits de construction à leur recyclabilité, réutilisabilité ou élimination responsable. Il existe déjà des propositions, comme le «Product Circularity Datasheet» (PCDS), qui incluent des propriétés spécifiques pour la circularité (composition, indications pour le désassemblage et la réutilisation, etc.). Ces solutions doivent également être adaptées en termes d’interopérabilité pour garantir la lisibilité, l’échange et la gestion au fil du temps, par toutes les parties prenantes.

Définition du niveau de besoin d’information (LOIN) dans le projet RecycleBIM

Un autre aspect fondamental du projet RecycleBIM a été la définition du Niveau de Besoin d’Information (LOIN) qui établit la granularité et le degré de détail des informations à associer à chaque objet du modèle, nécessaires pour chaque phase du cycle de vie du projet. En se basant sur la norme EN 17412-1, le LOIN a été appliqué dans différents contextes : 

• modélisation géométrique : représentations 3D des éléments constructifs, avec des spécifications sur la complexité géométrique pour la quantification des matériaux ;
• données alphanumériques : utilisation de Product Data Template (PDT) pour garantir la lisibilité par les machines et l’uniformité des informations ;
• documentation : liaison des ensembles de données à des déclarations environnementales de produit (EPD) et d’autres sources documentaires pour soutenir l’évaluation de la circularité.

Le niveau de détail requis pour la déconstruction peut varier en fonction des besoins et peut aller d’une représentation simplifiée, pour obtenir une quantification approximative, à un niveau de détail plus élevé, pour une analyse plus détaillée des matériaux.

Le concept de granularité dans LOIN

Modélisation géométrique

La représentation géométrique des composants se fait principalement en 3D pour permettre la quantification des matériaux en fonction de leur volume. Cependant, dans certains cas, comme pour les fenêtres ou les portes, le détail en 3D peut ne pas être nécessaire et des représentations 2D (surface) peuvent suffire pour faciliter la quantification.

La géométrie doit être suffisamment détaillée pour permettre la quantification des matériaux et la compréhension de leurs caractéristiques, sans nécessiter une modélisation excessivement complexe et détaillée comme celle destinée à la visualisation.

Si, en effet, un bâtiment est considéré comme une ressource pour la récupération des matériaux, sa représentation numérique doit permettre une gestion précise des composants individuels, tant au niveau des matériaux que des produits. Par exemple, lorsqu’il s’agit de produits constitués d’un seul matériau (comme le ciment ou les revêtements), la représentation du matériau et de la géométrie coïncide. Cependant, dans le cas de produits constitués de matériaux hétérogènes, la gestion des informations doit être plus détaillée et différenciée, car la séparation des matériaux et leur récupération nécessitent une approche intégrée qui combine les informations relatives tant aux matériaux qu’aux produits.

Par exemple, la géométrie d’un mur peut être représentée comme une forme simple (rectangulaire) qui définit la forme extérieure, sans entrer dans les détails relatifs aux connexions entre éléments. Cependant, si les connexions entre les composants (comme dans le cas d’un toit avec un mur) influencent la quantité de matériau, il est nécessaire de les représenter avec plus de détail.

Données alphanumériques

Chaque objet dans le modèle BIM doit être identifié de manière unique via : 

1. Code dérivé d’un schéma standard, par exemple, en utilisant des classifications telles que : 
   • Uniclass : un système international pour la classification des objets de construction. Un exemple de code pourrait être Pr_30_59_98 pour unité fenêtre ;
   • Omniclass ou ISO 12006-2 : d’autres normes répandues dans le secteur pour garantir une intégration homogène dans les bases de données.
2. Association à la classe IFC appropriée, par exemple : 
   • IfcWall pour les murs ;
   • IfcDoor pour les portes ;
   • IfcWindow pour les fenêtres ;
   • etc.

Cette identification standardisée est cruciale pour garantir que les données puissent être utilisées et partagées sans ambiguïté entre différents acteurs et logiciels.

Pour chaque composant du modèle, il est également essentiel d’inclure des détails sur les matériaux qui le composent, notamment : 

• type de matériau : spécifier s’il s’agit de ciment, de verre, de métal, de bois, de plastique, etc. ;
• caractéristiques du matériau : poids et volume total ;
• contenu recyclé : le pourcentage de matériau recyclé présent dans le composant ;
• traitements chimiques : éventuels processus ou substances appliquées au matériau (par exemple, peintures ou scellant) ;
• données environnementales : lier le matériau à des déclarations de durabilité telles que : 
  • EPD (Environmental Product Declaration) : fournit des informations sur l’impact environnemental du matériau tout au long de son cycle de vie ;
  • DoP (Declaration of Performance) : déclaration sur les performances techniques et environnementales du matériau.

Enfin, des informations sur la circularité sont également nécessaires pour faciliter la récupération et la réutilisation des matériaux, telles que : 

• traçabilité des matériaux et des composants : informations sur le fabricant, année de fabrication, conditions d’utilisation ;
• liens vers des marchés secondaires : chaque composant doit être documenté de manière à pouvoir être facilement intégré dans des bases de données ou des places de marché pour matériaux récupérés ;
• état du matériau : spécifier si un matériau est réutilisable sans traitements, recyclable après traitement ou à éliminer en décharge.

Utilisation du Product Data Template (PDT)

Pour organiser les données alphanumériques des objets, les rendant lisibles à la fois par des humains et des machines, il est approprié d’utiliser le PDT, des modèles standardisés qui incluent : 

• informations obligatoires : données minimales nécessaires pour identifier et évaluer l’objet ;
• propriétés optionnelles : informations supplémentaires utiles pour des analyses spécifiques (ex. isolation thermique, résistance structurelle).

Les PDT sont conformes à des normes internationales telles que l’ISO 23387, qui promeut la structuration des données pour l’interopérabilité.

De plus, un dictionnaire de données est utilisé pour garantir que les termes et les propriétés alphanumériques soient définis et standardisés de manière unique. Cela assure : 

• uniformité dans la terminologie ;
• interopérabilité entre les plateformes.

Les informations alphanumériques sont intégrées directement dans le modèle BIM ou dans les bases de données associées. Par exemple : 

• attributs d’un objet BIM : chaque mur, porte ou fenêtre dans le modèle aura un ensemble d’informations alphanumériques associées, visibles directement sur l’objet ;
• tableaux et fiches de données : les données alphanumériques peuvent être exportées dans des feuilles de calcul ou des tableaux pour des analyses externes.

En résumé, les contenus alphanumériques représentent le cœur de la documentation pour la planification de la démolition et le recyclage des matériaux car : 

• ils améliorent la traçabilité des matériaux ;
• ils facilitent l’interopérabilité entre les systèmes ;
• ils favorisent la réutilisation et le recyclage, contribuant aux objectifs de durabilité et de circularité.

Documentation

Dans ce contexte, la documentation ne se limite pas seulement à enregistrer des informations alphanumériques ou géométriques, mais inclut également une série d’informations qui soutiennent la gestion, l’évaluation et la planification correctes des activités de démolition et de recyclage. La documentation peut comprendre une variété d’informations allant de la photographie à l’analyse environnementale des matériaux, et est essentielle pour faciliter la transition vers une construction plus durable et circulaire.

1. Types de documentation requise

• Photographies et scans du site
  Photographies du bâtiment ou de ses composants : les images sont des outils visuels qui permettent de documenter l’état actuel du bâtiment, avant la démolition. Les photographies servent à mettre en évidence d’éventuelles caractéristiques particulières, comme la disposition des composants, l’état des matériaux et l’accessibilité aux différentes zones.
  Ces images peuvent être chargées dans le modèle BIM comme des liens vers les ressources alphanumériques respectives, facilitant ainsi la référence visuelle aux composants décrits dans le modèle.
  Scans 3D (par exemple, via le laser scanning ou la photogrammétrie) : un scan tridimensionnel du site permet d’obtenir une représentation précise et détaillée du bâtiment, mettant en évidence la géométrie et la position exacte des objets à démolir. Ces scans sont fondamentaux pour avoir une base de données géométrique solide pour la planification de la démolition.
• Documentation historique et de projet
  Données historiques des matériaux et des composants utilisés : la documentation historique peut inclure des détails sur la construction du bâtiment, tels que le type de matériaux utilisés, les méthodes de construction, d’éventuels traitements appliqués au fil du temps, etc. Ces informations sont cruciales pour déterminer le potentiel de recyclage des matériaux ou la présence de substances dangereuses (comme l’amiante, les peintures toxiques, etc.).
  Plans et schémas architecturaux originaux : les plans originaux du bâtiment peuvent être utilisés pour mieux comprendre la disposition des espaces et la structure porteuse. Ces documents sont également importants pour déterminer comment les composants du bâtiment ont été assemblés et pour concevoir la démolition de manière sûre et efficace.
  Rapports de maintenance et d’inspection : des rapports relatifs aux interventions de maintenance effectuées au fil du temps peuvent révéler l’état de conservation de certaines structures et matériaux, comme le renforcement de fondations ou de toits, ou l’utilisation de technologies particulières d’étanchéité. Ces données peuvent influencer les décisions sur les méthodes de démolition ou de recyclage.

2. Documentation Environnementale

• Déclarations environnementales de produit (EPD) – Les EPD (Environmental Product Declarations) sont des déclarations volontaires qui fournissent des informations sur l’impact environnemental d’un matériau ou produit tout au long de son cycle de vie, de la production à l’élimination. Dans le contexte d’un bâtiment à démolir, l’inclusion d’EPD fournit des détails sur : 
  • l’impact des matières premières utilisées (par exemple, les émissions de CO2 associées à la production de ciment ou d’acier) ;
  • la durabilité et les performances des matériaux pendant leur durée de vie ;
  • les options d’élimination ou de recyclage, par exemple, s’il est facilement recyclable ou s’il doit être traité de manière spécifique pour réduire l’impact environnemental.
• Déclaration de performance (DoP) – La Déclaration de Performance (DoP) fournit des informations spécifiques sur les caractéristiques de performance d’un matériau ou d’un composant de construction, telles que la résistance structurelle, l’isolation thermique ou acoustique, la durabilité, la résistance au feu et d’autres caractéristiques techniques. Ces données sont particulièrement importantes pour : 
  • évaluer si un composant de construction peut être réutilisé sans modifications ;
  • identifier des matériaux qui pourraient nécessiter des traitements spécifiques avant d’être réutilisés.

3. Documentation pour la planification de la démolition

• Documentation pour le « lean deconstruction«  – La lean deconstruction est une approche qui se concentre sur l’optimisation des processus de démolition pour réduire les coûts, les délais et les déchets. Pour mettre en œuvre cette approche, il est nécessaire de : 
  • plans détaillés d’élimination et de récupération des matériaux;
  • programmation des phases de démolition.

4. Lien entre la documentation et le modèle BIM

La documentation doit être liée au modèle BIM afin que toutes les informations alphanumériques, géographiques et historiques soient accessibles en temps réel : 

• lien photographique aux composants dans le modèle BIM : les images et les scans peuvent être liés aux composants individuels, permettant aux techniciens de visualiser l’aspect physique de l’objet directement à l’intérieur du modèle numérique ;
• intégration des déclarations environnementales et des informations sur les matériaux : les documents EPD et DoP peuvent être liés aux objets dans le modèle BIM pour une consultation facile lors des phases de conception de la démolition.

5. Création d’une base de données de matériaux

Une fois que les matériaux et les composants du bâtiment ont été identifiés, une base de données centrale peut être créée pour suivre : 

• la disponibilité des matériaux pour la réutilisation ;
• la composition et la qualité des matériaux recyclables ;
• les opportunités de revendre ou de rendre disponibles les matériaux pour une utilisation ultérieure.

Ce sont les étapes initiales indispensables pour démarrer un projet de gestion, de réutilisation, de recyclage ou d’élimination des matériaux provenant des démolitions.