Réinventer les matériaux pour bâtir demain

Quelles sont les pistes privilégiées pour répondre au défi de la transition écologique et climatique et construire demain des bâtiments à faible impact environnemental⁵ ?

Céline Perlot-Bascoulès : Il est notable que, dans le bâtiment, on parle désormais de transition écologique et non plus énergétique, comme l’illustre la nouvelle réglementation française RE2020⁶. Au-delà de l’énergie – celle dite « grise », utilisée lors de la fabrication des matériaux, et celle d’usage, liée à l’exploitation d’un bâtiment – le secteur se préoccupe désormais d’un ensemble d’impacts environnementaux tels que les déchets et la déplétion des ressources naturelles, la pollution de l’air et de l’eau, la biodiversité, le confort et la santé des usagers. La recherche s’intensifie sur ces axes. Notre laboratoire travaille par exemple sur la qualité de l’air intérieur des bâtiments, un sujet important quand on sait que nous y passons plus de 90 % de notre temps. Cette recherche nous conduit à développer des matériaux à base de terre crue, capables de retenir les polluants intérieurs. Cela dit, la recette miracle du bâtiment à faible impact n’existe pas car chaque réalisation est unique. Il s’agit avant tout d’utiliser le bon matériau au bon endroit pour le bon usage, selon les besoins des usagers.

Laurent Fehr : J’insisterai sur quatre points. Les matériaux tout d’abord. Il faut décarboner leur processus de fabrication, privilégier les ressources locales, aller vers plus de mixité dans leur emploi car ce sont les performances de différents matériaux qui feront un bâtiment propre et durable dans le temps.

Le travail collaboratif de l’architecture et de l’ingénierie ensuite, grâce aux outils numériques. L’approche BIM (Building Information Modeling) par exemple, permet d’envisager toutes les étapes de la construction grâce à une maquette numérique. Cela va améliorer la performance du chantier en évitant erreurs et gaspillages. J’imagine un monde de la construction similaire à celui de l’automobile, où les bâtiments ne se construiront plus sur site mais s’assembleront sur la base d’éléments préfabriqués. La RE2020 est un point essentiel et suscite un réel dynamisme dans le secteur. Comme le souligne le Shift Project⁷, la France peut devenir un laboratoire mondial de la construction écologique en béton. Cette réglementation doit encore aller plus loin en termes de durabilité – imposer des constructions durables sur au moins cent ans me paraît essentiel – et de réversibilité, car pouvoir changer les usages d’un bâtiment (logements, bureaux, ateliers...) le rend plus pérenne.

Enfin, nous devrons collectivement être plus sobres dans l’usage du foncier et les surfaces habitables. La densification des villes est l’une des solutions, à condition bien sûr de les rendre agréables à vivre.

Quels sont les nouveaux matériaux qui participeront à la construction propre de demain ?

C. P.-B. : En réalité, les nouveaux matériaux dont on parle aujourd’hui ne le sont pas ! La paille ou la terre crue, par exemple, sont utilisées depuis très longtemps. Mais il existe un renouveau de ces matériaux dits biosourcés et géosourcés⁸, avec la volonté d’identifier des gisements de ressources locales. Il va s’agir par exemple de sous-produits agricoles – fibres de chanvre, paille, moelle de tournesol⁹ – qui serviront d’isolants thermiques à la place de produits pétrochimiques. La recherche réclame ainsi beaucoup de transdisciplinarité, réunissant sciences de l’ingénieur, biologie, agronomie. La terre crue connaît un fort regain d’intérêt comme le montre le Projet national Terre lancé en 2021. Ce matériau a l’avantage d’être disponible localement et en quantité, d’avoir une faible énergie grise et de présenter des propriétés de régulation hygrothermique et d’inertie thermique. Notre recherche porte par exemple sur le développement de panneaux zéro carbone à ossature bois : la terre crue compressée sans liants chimiques, avec un ajout de laine de mouton¹⁰ (pour la résistance), constitue le parement en remplacement des briques et des plaques de plâtre habituels. La moelle de tournesol pourrait compléter le panneau pour la partie isolation. Ce projet témoigne d’une approche multi-matériaux appelée à se développer dans la construction.

Le laboratoire SIAME copilote un groupe de recherche de la RILEM¹¹ sur la mise au point de biostabilisants alternatifs au ciment, à base de produits naturels (champignons, tanins, résidus agroalimentaires...) afin de renforcer la résistance mécanique et la durabilité de la terre crue. Les coopérations de recherche sont actives à l’international car les chercheurs ont besoin de partager les connaissances sur ces matériaux biosourcés et géosourcés, pour lesquels nous manquons encore de données, de caractérisations et de normes qui permettraient de les valoriser davantage. 

L. F. : Je crois beaucoup au développement de ces matériaux biosourcés et géosourcés, qui présentent une faible empreinte carbone. Notre entreprise mise sur des matériaux naturels comme la paille, le chanvre ou encore la terre crue. Nous avons par exemple réalisé une trentaine de murs intérieurs en terre crue, avec une armature en bois et de la paille pour le liant, pour la médiathèque James Baldwin à Paris, conçue par l’architecte Philippe Madec. La terre crue, qui régule le taux d’hygrométrie de l’air, participe à la performance énergétique du bâtiment. Et c’est une vraie alternative à des matériaux carbonés utilisés pour le cloisonnement comme le plâtre et l’acier. La clé de la construction écologique, c’est en effet d’utiliser le bon matériau au bon endroit en tenant compte des spécificités de chaque territoire. Les plus employés aujourd’hui, comme le béton notamment, garderont toute leur place mais seront de plus en plus mariés à des matériaux bio et géosourcés.

Le béton, dont la production est très carbonée, est-il en train de se réinventer ?

L. F. : Je suis convaincu que le béton¹², une fois le chemin de sa décarbonation accompli, sera un vrai allié de la transition écologique ! Mais, pour ce faire, il faut avant tout décarboner la production de ciment, qui génère 98 % des émissions de CO₂ du béton. Cela passe par la baisse du taux de clinker¹³ dans le ciment et par le recours à des combustibles non fossiles.

Les cimentiers bougent dans ce sens pour proposer de nouveaux ciments décarbonés et la réglementation RE2020 les y incite fortement. Le travail sur le design de la construction est également très important pour consommer moins de béton et utiliser d’autres matériaux. Le recours à des granulats recyclés, issus de la démolition de bâtiments, est aussi une voie que FEHR Groupe privilégie. Cette économie circulaire permet d’utiliser moins de sable et de gravier, des ressources naturelles à préserver, même si certaines régions comme l’Alsace en disposent à profusion. Surtout, l’innovation contribue à développer des solutions bas carbone. L’entreprise a par exemple mis au point un prémur intégrant l’isolation thermique par l’extérieur 100 % recyclable, pour la construction neuve. Le Précoffré® TH Green est fabriqué à base de béton bas carbone (granulats recyclés et ciment décarboné) avec un isolant biosourcé (fibre de bois) et une fenêtre intégrée pour garantir une étanchéité maximale air-eau. Sur le marché de la réhabilitation, nous avons développé une solution constructive inédite en bétons à ultra haute performance et des murs à ossature bois. Nous divisons ainsi par dix le volume de béton utilisé par rapport à un béton standard tout en proposant un mur rideau de façade décarboné.

C. P.-B. : Une nouvelle génération de ciments arrive sur le marché avec une empreinte carbone réduite annoncée entre 70 et 80 % par rapport au ciment traditionnel. Le recours aux granulats recyclés issus de la démolition de bâtiments doit en effet se développer.

Des pays comme le Danemark, les Pays-Bas, la Norvège, l’Allemagne ou la Suisse sont bien engagés dans cette voie. La valorisation de sous-produits industriels comme substituts aux granulats est également une piste à suivre : le laboratoire mène par exemple un projet de recherche avec l’université de Navarre, en Espagne, pour valoriser les scories d’aciérie. Autre exemple, dans le cadre d’un partenariat avec le syndicat de conchyliculture du bassin d’Arcachon et le laboratoire LFCR, nous expérimentons l’utilisation des coquilles d’huîtres concassées comme substitut aux granulats. Ces approches limitent l’empreinte environnementale des bétons. Beaucoup de recherches portent par ailleurs sur leurs nouveaux usages.

Au SIAME, nous cherchons à mettre au point un béton très poreux, capable de stocker l’eau de pluie et de rafraîchir l’atmosphère par évapotranspiration. Utilisé dans l’espace public (rues, esplanades...), il permettrait de lutter contre le phénomène des îlots de chaleur urbains.

La filière du BTP s’empare-t-elle de ces innovations pour généraliser l’utilisation de ces nouveaux matériaux ?

C. P.-B. : Les entreprises sont intéressées par ces innovations mais le frein majeur réside dans le manque de normes et de réglementations. Le Projet national Terre s’emploie ainsi à référencer les bonnes pratiques et fait des recommandations prénormatives. La commande publique a un rôle à jouer en favorisant le recours à ces nouveaux matériaux pour avoir des retours d’expérience. L’engagement de toutes les parties prenantes, bureaux de contrôle technique, assureurs, investisseurs, est indispensable pour soutenir les projets qui utilisent les nouveaux écomatériaux. Au niveau de la recherche, l’implication des chercheurs en sciences humaines est nécessaire pour travailler sur l’image et l’acceptabilité de ces matériaux auprès de la population.