Matériaux Biosourcés : Vers une Construction Écologique et Durable

Face aux défis environnementaux, le secteur de la construction se tourne vers des solutions plus durables. Parmi celles-ci, les matériaux biosourcés offrent une alternative prometteuse aux matériaux traditionnels tels que le béton et l'acier, dont la production est énergivore et polluante. En France, 51 millions de tonnes de matériaux ont été consommées en 2015 pour la construction neuve, dont plus de 80 % pour le secteur résidentiel. Environ 1,3 milliard de tonnes seraient consommées jusqu’en 2050 pour le seul secteur résidentiel, dont 85 % uniquement pour les granulats, le sable et le ciment . 

Les matériaux biosourcés s'inscrivent dans une démarche de transition écologique, favorisant l'économie circulaire et la valorisation des ressources naturelles locales. Ce blogpost vous fera découvrir les différents types de matériaux biosourcés, leurs applications et les raisons de leur adoption croissante dans la construction durable.

Les Matériaux Biosourcés : Définition 

Définition

D’après la législation française concernant le label bâtiments biosourcés, “Les matériaux biosourcés sont issus de la matière organique renouvelable (biomasse), d’origine végétale ou animale. Ils peuvent être utilisés comme matière première dans des produits de construction et de décoration, de mobilier fixe et comme matériau de construction dans un bâtiment.”

Filières

Les matériaux biosourcés sont produits à partir de ressources renouvelables. Les ressources renouvelables sont des ressources  qui peuvent être régénérées naturellement à un rythme égal ou supérieur à celui de leur consommation. Elles comprennent par exemple, les plantes, les arbres et certains produits recyclés. Elles diffèrent des ressources non renouvelables, comme les combustibles fossiles ou minerais, qui se forment sur des millions d’années et ne peuvent pas être remplacées. Ces matériaux mobilisent principalement les secteurs suivants :

• La sylviculture : La laine de bois, le bois d’œuvre, et d'autres produits dérivés du bois.

• L’agriculture : Le chanvre, la paille, le miscanthus, et autres cultures similaires.

• Le recyclage : Le coton recyclé, la ouate de cellulose, et autres matériaux issus de processus de recyclage.

Application

Les matériaux biosourcés peuvent être utilisés dans diverses applications dans le secteur de la construction, en fonction de leurs propriétés spécifiques :

• Structure et ossature : Le bois, par exemple, est couramment utilisé pour les structures et ossatures de bâtiments, offrant une excellente performance mécanique et une durabilité accrue.

• Isolation : Les isolants biosourcés comme la laine de bois, le chanvre, la ouate de cellulose, les textiles recyclés et la laine de mouton sont utilisés pour isoler thermiquement et acoustiquement les bâtiments. Ils sont souvent préférés pour leur capacité à réguler l'humidité et leur faible impact environnemental.

• Revêtements et enduits : Les enduits à base de chaux et de chanvre sont utilisés pour leurs propriétés respirantes et isolantes, favorisant un climat intérieur sain.

• Panneaux et cloisons : Les panneaux de fibres de bois, les briques de chanvre et les panneaux de cellulose sont utilisés pour la construction de cloisons intérieures et de revêtements muraux par exemple.

Les matériaux biosourcés représentent une opportunité pour réduire l'empreinte écologique du secteur de la construction tout en offrant des performances techniques équivalentes, voire supérieures, aux matériaux traditionnels.

Les Matériaux Biosourcés : Pourquoi ? 

Impact environnemental des matériaux traditionnels

Les matériaux traditionnels comme le béton et l'acier sont extrêmement énergivores et polluants. Après l'eau, le béton est le produit le plus consommé dans le monde. On en fabrique 10 milliards de m³ chaque année, soit plus d'1,5 m³ par personne. Le ciment son constituant principal est responsable de 8% des émissions globales de gaz à effet de serre due à sa production. L'extraction de sable, utilisée pour la fabrication de béton, a également des impacts environnementaux significatifs, incluant la dégradation des écosystèmes fluviaux et côtiers, ainsi que la diminution des ressources naturelles. D’après un rapport du PNUE (Programme des Nations Unies pour l’environnement) paru en 2022, 50 milliards de tonnes de sable, soit un million de camions de 15 tonnes par jour, sont extraites chaque année dans le monde, dont 341 millions en France (chiffres de 2018). A ces chiffres on peut rajouter l'extraction des minerais pour les matériaux de construction comme l’acier contribuant à l’impact environnemental et social.  

Ces matériaux nécessitent non seulement une grande quantité d'énergie pour leur production, mais leur cycle de vie complet - de l'extraction des matières premières à la démolition des bâtiments - contribue également à une empreinte carbone élevée. Par exemple, la production d'une tonne de ciment émet 264 kg de CO2, tandis que celle d'une tonne d'acier en émet 694 kg.

Réduction de l'empreinte carbone

Les matériaux biosourcés offrent une solution efficace pour réduire l'empreinte carbone du secteur de la construction. En utilisant des ressources renouvelables et souvent locales, ces matériaux contribuent à diminuer les émissions de gaz à effet de serre associées au transport et à la transformation des matériaux de construction.

Les matériaux biosourcés comme le bois stockent du carbone pendant leur croissance. Par exemple, les bâtiments en bois peuvent stocker environ 2 000 tonnes de CO2, ce qui contribue à réduire les émissions globales de carbone. Une tonne de bois peut stocker jusqu'à 1,8 tonne de CO2​​​​.

De plus, produire des matériaux biosourcés génère généralement moins de CO2 que la production de matériaux traditionnels. Par exemple, produire une tonne de bois génère seulement 33 kg de CO2, comparé à 264 kg pour le ciment et 694 kg pour l'acier​​​​.

Économie circulaire et valorisation des déchets

L'utilisation de matériaux biosourcés s'inscrit dans une démarche d'économie circulaire, où les déchets d'une industrie peuvent devenir les matières premières d'une autre. Par exemple, le recyclage du papier pour produire de la ouate de cellulose, ou l'utilisation de textiles recyclés pour l'isolation, permet de réduire la quantité de déchets envoyés en décharge et de minimiser l'extraction de nouvelles ressources. La valorisation des déchets agricoles est tout aussi importante, des matériaux comme le chanvre et la paille sont des sous-produits de l'agriculture qui peuvent être transformés en matériaux de construction. Utiliser ces sous-produits réduit les déchets agricoles et les émissions associées à leur décomposition ou incinération. En favorisant l'utilisation de matériaux biosourcés produits localement, on soutient les économies locales et réduit les émissions de CO2 associées au transport des matériaux sur de longues distances. Cela stimule également l'innovation et la création d'emplois dans les secteurs de la sylviculture, de l'agriculture et du recyclage.

Amélioration de la qualité de vie

Les matériaux biosourcés contribuent de manière significative à améliorer la qualité de vie des occupants des bâtiments. Ils sont généralement moins polluants, car ils émettent peu ou pas de composés organiques volatils (COV) nuisibles à la santé. Par exemple, des études ont montré que certains composés émis par les produits en bois, comme l'α-pinène et le d-limonène, peuvent avoir des effets bénéfiques sur la santé humaine, tels que la relaxation physiologique et la réduction de la pression artérielle​​. Certains de ces  matériaux possèdent également des propriétés naturelles de régulation de l'humidité, aidant à prévenir la condensation et la formation de moisissures, ce qui améliore la qualité de l'air intérieur. La capacité de ces matériaux à modérer l'humidité et la température peut contribuer à réduire les maladies respiratoires liées à l'humidité. Par exemple, les structures en terre stabilisée peuvent maintenir des niveaux d'humidité intérieure optimaux entre 40 et 60 %, ce qui est idéal pour la santé humaine​​. En utilisant des matériaux biosourcés, les bâtiments peuvent offrir un environnement intérieur plus sain et confortable pour les occupants, réduisant les risques d'irritations, d'allergies et d'autres problèmes de santé liés à la qualité de l'air. Ces avantages illustrent l'importance des matériaux biosourcés non seulement pour l'environnement, mais aussi pour le bien-être des occupants des bâtiments.

Les Matériaux Biosourcés : Quels Usages ? 

Bois

Le bois est l'un des matériaux biosourcés les plus couramment utilisés dans la construction. Il est appliqué dans les structures, bardages, menuiseries, panneaux de bois, et laine de bois. En isolation, la laine de bois et les panneaux de fibres sont particulièrement appréciés pour leurs performances thermiques et acoustiques. Le bois est un matériau renouvelable, et lorsqu'il est certifié par des labels tels que FSC ou PEFC, il garantit une gestion forestière durable. Produire une tonne de bois génère seulement 33 kilos de CO2, comparé à 264 kilos pour le ciment et 694 kilos pour l'acier​. De plus, le bois est 400 fois plus isolant que l'acier et 15 fois plus que le béton.

Cependant, le bois peut nécessiter des traitements chimiques pour résister aux nuisibles, aux insectes ou au feu, bien que des traitements non toxiques soient de plus en plus disponibles. En large volume, les structures en bois ont une grande résistance au feu et mettent plus de temps que l’acier à tomber.  En plus de ses propriétés mécaniques et esthétiques, le bois contribue au stockage du carbone, ce qui en fait un allié de choix pour les constructions écologiques.

Chanvre

Le chanvre est un matériau polyvalent utilisé comme substitution aux fibres minérales. Il est transformé en mortier, enduit, et béton de chanvre pour l'isolation et le revêtement des bâtiments. Le béton de Chanvre avec une conductivité thermique allant de  0.056 à  0.076 selon les densités, le place parmi les meilleurs matériaux de construction à isolation répartie. On le retrouve également sous forme de blocs, briques, et panneaux préfabriqués. La laine de chanvre et les granulats de chanvre sont utilisés pour l'isolation. Le chanvre se distingue par sa faible demande en engrais et en eau pour sa production, et ses bonnes performances thermiques et acoustiques. Il régule l'humidité et est résistant au feu lorsqu'il est utilisé sous forme de béton. Cependant, le béton de chanvre projeté nécessite un temps de séchage et peut nécessiter des traitements chimiques supplémentaires contre les insectes.

Ouate de Cellulose

La ouate de cellulose est fabriquée à partir de journaux recyclés et est utilisée pour l'isolation des murs et des combles. Elle se présente sous forme de panneaux ou en vrac pour soufflage et projection. La ouate de cellulose offre une excellente performance thermique et acoustique et peut absorber jusqu'à 15% de son poids en eau sans perdre ses propriétés isolantes.  [ ]La capacité thermique d’un isolant est une grandeur qui mesure la chaleur qu’il faut lui transférer pour augmenter sa température d’un degré kelvin. Plus la capacité thermique d’un isolant est élevée, meilleure sera sa performance thermique. La ouate de cellulose a une capacité thermique de l’ordre de 1900 J/kg.K contre environ 1000 J/kg.K pour les laines minérales (laine de verre, laine de roche).

De plus, sa production nécessite peu d'énergie et ne nécessite ni eau ni combustion, ce qui en fait un choix écologique. En fin de vie, la ouate de cellulose est également recyclable en papier ou à nouveau en isolant thermique et acoustique. Ainsi, la ouate de cellulose bénéficie d’un indice carbone négatif au regard de l’intégralité de son cycle de vie; 1 tonne de ouate de cellulose stocke l'équivalent de 1370 kg de CO2. Cependant, des résidus d'encre peuvent émettre des formaldéhydes en fonction de la qualité de la ouate de cellulose, et il est recommandé de porter un masque lors de la pose pour éviter l'inhalation de ses poussières.

Textile Recyclé

Les textiles recyclés, issus de chutes de l'industrie textile et de vêtements usagés, sont utilisés principalement pour l'isolation des murs et des combles. Aujourd’hui l’industrie textile est responsable de 8% des émissions de gaz à effet de serre dans le monde  selon l’ADEME, et le recyclage du textile est peu développé comparé à sa production qui a doublé entre 2000 et 2014. Les textiles recyclés se présentent sous forme de panneaux et de rouleaux en coton recyclé, ou de coton en vrac. Les isolants en textile recyclé offrent une bonne performance thermique et acoustique, régulent l'humidité, et sont faciles à poser. Ils ne contiennent ni COV ni poussière. Contrairement à certains matériaux d’isolation traditionnels, le textile recyclé ne libère pas de gaz toxiques en cas d’incendie. Cependant, ils peuvent se tasser et perdre en performance en pose verticale et peuvent nécessiter un traitement contre le feu.

Laine de Mouton

La laine de mouton, impropre pour l'industrie textile, est valorisée dans l'isolation thermique et acoustique des bâtiments. Elle est utilisée sous forme de panneaux, rouleaux ou laine en vrac pour l’isolation, et écheveaux pour le calfeutrement et le calorifuge de gaines et tuyaux. La laine de mouton peut absorber jusqu'à 33% de son poids en eau sans perdre ses propriétés isolantes. [] Elle offre une excellente performance thermique et acoustique, est renouvelable, et produit une fumée non toxique en cas d'incendie. La conductivité thermique de la laine de mouton est souvent de 0.035 W/(m.°C) contre 0.04 W/(m.°C) pour les laines minérales. Plus la conductivité thermique d’un isolant est faible et plus sa performance thermique est élevée, il faudra une épaisseur plus grande de laine minérale que de laine de mouton pour une performance thermique similaire. Toutefois, elle nécessite un traitement antimite, qui peut être toxique, et peut avoir une odeur naturelle persistante. Le prix de la laine de mouton est toutefois plus élevé que certaines laines minérales et isolants synthétiques mais elle reste cependant un isolant naturel et renouvelable.

Conclusion 

Les matériaux biosourcés offrent une alternative durable aux matériaux traditionnels, réduisant les émissions de gaz à effet de serre et favorisant l'économie circulaire. Le bois, le chanvre, la ouate de cellulose, les textiles recyclés et la laine de mouton présentent des avantages significatifs en termes de performances thermiques et environnementales. Aujourd'hui, il existe plusieurs matériaux biosourcés, faisant de ce domaine un terrain d'innovation continue.

Adopter ces matériaux dans la construction permet de répondre aux défis climatiques et de promouvoir un avenir plus durable et responsable.

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