Composites Biosourcés dans le Bâtiment : une Levée Concrète pour Réduire les Émissions, les Coûts et la Dépendance aux Ressources Fossiles

Les matériaux biosourcés, en particulier les composites, gagnent en visibilité dans le secteur de la construction durable. Ce changement repose non seulement sur une volonté d'innovation ou d'esthétique, mais aussi sur leur capacité à répondre à des exigences environnementales, économiques et techniques concrètes.

Les composites biosourcés se distinguent par leur composition hybride : une matrice d'origine végétale et un renfort fait de fibres naturelles. Leur intérêt réside dans la réduction mesurable de l'empreinte carbone, leur adaptabilité aux ressources locales et leur contribution à la réduction des coûts opérationnels liés à la consommation d'énergie et à l'entretien.

Réduction des Émissions de Carbone

Les composites biosourcés permettent une réduction directe des émissions de gaz à effet de serre à plusieurs niveaux :

• Production : Leur fabrication consomme moins d'énergie comparée aux matériaux conventionnels comme le ciment ou les résines synthétiques. Par exemple, la production de béton de chanvre peut réduire jusqu'à 60 % des émissions de CO₂ par rapport au béton traditionnel, grâce à une consommation énergétique bien inférieure.

• Origine Végétale : Les plantes utilisées comme fibres (chanvre, lin, cellulose) stockent du carbone pendant leur croissance, ce qui compense une partie des émissions pendant leur cycle de vie. En moyenne, un hectare de chanvre peut capter jusqu'à 15 tonnes de CO₂ par an, ce qui contribue à réduire l'empreinte carbone des bâtiments.

• Durabilité Thermique : Une fois intégrés, ces matériaux réduisent le besoin de chauffage et de climatisation, diminuant ainsi la consommation énergétique des bâtiments. Par exemple, un bâtiment avec une isolation en chanvre peut réduire les besoins de chauffage de 40 à 50 %.

Cas d’étude – WISE, Pays de Galles

Le Wales Institute for Sustainable Education (WISE), au Royaume-Uni, utilise du béton de chanvre dans ses murs. Ce bâtiment, conçu selon une approche éco-efficiente, permet une isolation thermique et acoustique optimale. Des études ont montré une réduction de 30 à 40 % de l'impact énergétique par rapport aux bâtiments traditionnels, diminuant ainsi les besoins en chauffage pendant l'hiver. En outre, grâce à l'absorption naturelle de l'humidité par le béton de chanvre, le bâtiment maintient un environnement intérieur confortable sans nécessiter de systèmes de ventilation coûteux.

Le suivi en temps réel de l'efficacité énergétique et des variations de température a confirmé une économie de 50 % d'énergie, avec une réduction des coûts de chauffage de plus de 700 £ par an pour un bâtiment de taille moyenne. Ces résultats montrent que les matériaux biosourcés, comme le béton de chanvre, peuvent non seulement réduire l’empreinte carbone, mais aussi générer des économies substantielles sur le long terme.

https://cat.org.uk/info-resources/free-information-service/building/the-wise-building/

Coûts : Investissement Raisonné et Économies à Long Terme

Bien que certains matériaux biosourcés présentent un coût initial supérieur à celui des solutions conventionnelles, ils offrent des économies d'exploitation significatives :

• Isolation Efficace : La réduction des pertes thermiques diminue les besoins énergétiques et réduit les coûts opérationnels. Par exemple, un bâtiment avec une isolation en béton de chanvre peut économiser jusqu'à 20 à 30 % sur les factures de chauffage annuelles.

• Longévité Accrue : Ces matériaux, bien protégés et entretenus, montrent une résistance accrue aux variations thermiques et à l'humidité, ce qui peut réduire les besoins de rénovation ou de remplacement. Une maison en béton de chanvre, par exemple, peut durer plus de 50 ans sans nécessiter de travaux majeurs.

• Transport Réduit : En sourçant les matières premières localement, les coûts logistiques sont réduits, surtout pour les projets en zones rurales ou décentralisées. Un projet utilisant des matériaux biosourcés locaux peut réduire les frais de transport de 40 % par rapport aux matériaux conventionnels importés.

Cas d’étude – Utilisation de la Paille comme Isolant dans une Maison en Pologne

Une maison individuelle construite dans le nord de la Pologne a été isolée à l’aide de ballots de paille préfabriqués insérés dans une ossature bois. Cette solution a permis d’atteindre une consommation énergétique annuelle inférieure à 60 kWh/m², adaptée aux climats froids.L’analyse du cycle de vie du bâtiment a montré une réduction de plus de 40 % des émissions de CO₂ par rapport à une construction équivalente en béton. Ce gain environnemental s’explique par la faible énergie grise de la paille, sa disponibilité locale et sa capacité à stocker du carbone.

https://www.mdpi.com/2071-1050/14/24/16511

Disponibilité et Valorisation des Ressources Locales

L’un des principaux avantages des composites biosourcés est leur capacité à s’adapter aux chaînes d’approvisionnement locales. Cela favorise une économie circulaire régionale et soutient l’émergence de secteurs agricoles et industriels décarbonés.

• Matériaux Disponibles : Chanvre, lin, bois, bagasse, marc de café, paille et même textiles recyclés peuvent être utilisés pour fabriquer des composites. Par exemple, un projet de construction à base de paille peut réduire les coûts de 30 à 40 % par rapport aux matériaux traditionnels.

• Développement Rural : Certaines régions développent des coopératives autour du chanvre industriel, créant de la valeur ajoutée locale. En France, des coopératives dans la région des Hauts-de-France ont vu leur production de chanvre augmenter de 25 % chaque année depuis 5 ans.

• Réduction des Déchets : L’intégration de sous-produits comme les marcs de café ou les fibres de bois recyclées donne une seconde vie à des matériaux organiques auparavant non valorisés. En Espagne, une étude a montré qu’intégrer des fibres de bois recyclées dans des composites peut réduire les coûts de production de 15 % tout en améliorant la durabilité.

Cas d’étude – Amélioration Thermique d’un Enduit de Plâtre avec du Marc de Café à Marrakech

Une étude réalisée à Marrakech (Lachheb et al., 2019) a évalué l’intégration de marc de café usagé dans un enduit de plâtre, appliqué à un logement type de la région. Ce matériau composite, incorporant 6 % de marc de café en poids, a permis d’améliorer les propriétés isolantes du plâtre en réduisant sa capacité à conduire la chaleur. Cette amélioration a permis de réduire les besoins énergétiques annuels de 20 % et de baisser les émissions de CO₂ de 1 500 kg par an, simplement en remplaçant l'enduit conventionnel par cette solution biosourcée. Ce cas montre comment un déchet organique localement disponible peut être valorisé pour améliorer l'efficacité énergétique et réduire l'impact environnemental.

Performance Technique et Confort d'Usage

Au-delà de leur impact environnemental, les composites biosourcés répondent aux exigences de performance :

• Isolation Thermique et Acoustique Efficace : Ces matériaux limitent les transferts de chaleur et les nuisances sonores. Par exemple, les composites à base de chanvre réduisent le bruit extérieur de 30 % en moyenne, améliorant ainsi le confort acoustique intérieur.

• Régulation Hygrométrique Naturelle : Ils aident à maintenir une qualité d’air intérieur plus saine sans équipements énergivores. Un mur en béton de chanvre, par exemple, peut absorber et libérer l'humidité de manière naturelle, maintenant un taux d'humidité constant, ce qui est idéal pour la santé.

• Stabilité à Long Terme : S’ils sont bien protégés contre l’humidité excessive ou les rayons UV, ces matériaux restent stables au fil du temps. Le béton de chanvre est particulièrement résistant aux attaques fongiques et aux moisissures, garantissant la durabilité du bâtiment.

Conclusion

L’utilisation de composites biosourcés s’inscrit dans une approche globale de réduction d'impact, sans compromettre les performances. Les résultats observés sur plusieurs projets montrent une réduction significative des émissions de CO₂, une efficacité énergétique accrue, et un bon potentiel de reproductibilité à différentes échelles.Cependant, leur adoption à plus grande échelle dépend de facteurs tels que la disponibilité industrielle, la normalisation des produits, le retour d’expérience sur les chantiers et le soutien professionnel. Pour les maîtres d’ouvrage et les concepteurs, ces matériaux offrent une opportunité tangible de transformer les pratiques en combinant innovation, sobriété et valorisation des ressources locales.

Sources

[1] M. A Dweib, B. Hu, R. P. Wool "Bio-based composite roof structure : Manufacturing and processing issues", 2018. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0263822305001194

[2] Brahim Mazian et al. "In-depth analysis of Lime-hemp concrete and water vapor interactions : Effect of water default and prediction of the sorption behavior"*, 2025 https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0958946525000034

[3] Mouatassim Chara et al. "In-structural wall incorporating biosourced earth for summer thermal improvement : Hygrothermal characterization and building simulation using calibrated PMV-PPD model",2022 https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0360132322000890

[4] A.Lachheb et al. " Thermal insulation improvement in construction materials by adding spent coffee grounds : An experimental and simulation study", 2019 https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0959652618335431

Vous souhaitez en savoir plus sur les matériaux bio-sourcés ? N'hésitez pas à consulter notre article 'Innovation des matériaux : des produits de pointe pour une construction durable' pour approfondir le sujet.