Partie 2 · Bac STI2D Ingénierie, Innovation et Développement Durable Métropole remplacement - SIN 2026

Partie 2: comment les solutions technologiques envisagées limitent les impacts environnementaux lors de la construction de la gare ?

Le projet du Grand Paris Express va générer une émission importante de $\text{CO}_2$, principalement due à l'utilisation du béton. Afin de réduire au maximum ses émissions, les entreprises de travaux ont l'obligation d'utiliser du béton dont l'empreinte carbone est au moins 40 % plus faible qu'un béton classique. L'objectif de cette partie est de vérifier que cette exigence environnementale est respectée pour la réalisation des parois moulées de la gare (DT6).

DT6: structure béton

La "boîte de la gare"

La construction de la gare commence par la réalisation de la "boîte de la gare". Sur tout le pourtour et la hauteur de la partie souterraine de l'édifice, des parois de 122 cm d'épaisseur sont coulées.

La boîte ainsi constituée forme dans le sol une enceinte étanche en béton armé. Pour la gare Arcueil-Cachan, 30 000 m² de parois moulées sont réalisés par panneaux successifs.

La fabrication du béton

Le béton est un mélange de plusieurs composants qui constituent un ensemble homogène. Les études d'analyse de cycle de vie sur le béton et ses composés mettent en évidence la répartition donnée dans les diagrammes ci-dessous.

Question 2.1

Citer les constituants entrant dans la composition d'un béton.

Indiquer le matériau responsable de la majorité des émissions de $\text{CO}_2$.

DT7: empreinte environnementale du béton

Process de fabrication du ciment, où se cache le carbone ?

Le ciment provient habituellement de la calcination du calcaire et de l'argile (le clinker), mélangés avec des produits d'addition. Le poids carbone du ciment est principalement dû au clinker en lien à deux phénomènes principaux:

- la cuisson du clinker à 1 450 °C via des combustibles fossiles ou de substitution;

- la décarbonatation du calcaire lors de la cuisson.

Question 2.2

Préciser la phase de fabrication qui rejette le plus de $\text{CO}_2$.

Citer, pour cette phase, les actions mises en œuvre pour réduire les émissions de $\text{CO}_2$.

La suite de l'étude porte sur la comparaison de deux types de béton: le béton réalisé à partir d'un ciment classique (CEM I) et le béton utilisé sur le chantier réalisé à partir d'un ciment à taux de $\text{CO}_2$ réduit (CEM III-A).

Question 2.3

Calculer, en $\text{m}^3$, le volume total de béton utilisé pour la réalisation des parois moulées.

Question 2.4 & 2.5

Sachant qu'il faut 385 kg de ciment pour la fabrication d'un mètre cube de béton et en vous aidant du tableau d'empreinte environnementale des ciments, compléter le tableau du document-réponse DR1 permettant de déterminer la différence d'émissions de $\text{CO}_2$ avec les deux types de ciment et calculer la réduction en pourcentage.

Ciment CEM I

Ciment standard

Ciment CEM III/A

Ciment bas carbone

Masse de ciment en tonne

Émission de $\text{CO}_2$ en kg eq $\text{CO}_2$ par tonne de ciment

866

Émission de $\text{CO}_2$ totale en kg eq $\text{CO}_2$

12 202 806

Différence d'émission de $\text{CO}_2$ du CEM III/A par rapport au CEM I (en kg eq $\text{CO}_2$)

Différence d'émission de $\text{CO}_2$ du CEM III/A par rapport au CEM I en pourcentage

%

Question 2.6

Conclure sur la réduction des émissions de $\text{CO}_2$ de la gare Arcueil-Cachan lors de sa construction au regard de l'exigence initiale.