Généralités sur les matériaux biosourcés

Généralités sur les matériaux biosourcés

Les matériaux biosourcés sont de plus en plus étudiés et leur industrialisation se développe de manière remarquable. Dans cette section, nous présentons les intérêts de ces matériaux biosourcés, notamment leurs atouts permettant de limiter l’impact environnemental de la construction ; nous faisons ensuite un inventaire des divers types de bétons végétaux, en précisant leurs différentes utilisations dans la construction.

Enjeux et intérêts des matériaux biosourcés

Le secteur de la construction est un des principaux contributeurs aux impacts sur l’environnement. Il est donc indispensable d’agir pour réduire ces impacts, en particulier ceux du secteur du bâtiment. Les règlements thermiques, d’exigence croissante, se sont ainsi imposés en définissant un ensemble de critères que les bâtiments doivent satisfaire. La notion d’éco-construction est donc apparue et le matériau de construction doit évoluer pour faire face à ses exigences. Le recours à des matériaux avec des constituants d’origine végétale, comme les matériaux dits biosourcés, est, par conséquent, une solution à explorer et à valider.

Enjeux de la construction durable
Le secteur de la construction consomme des ressources énergétiques en quantité importante. En effet, le secteur du bâtiment a consommé, en 2012, 44 % de l’énergie finale (i.e., l’énergie directement utilisable par l’utilisateur final) en France . Cette consommation est dominée par le chauffage, qui a représenté 70 % de la consommation totale en 2007 (CGDD [20]).

La construction est aussi responsable d’environ un quart des émissions françaises de gaz à effet de serre. En 2012, ce secteur a été responsable de 24 % des émissions totales de dioxyde de carbone (CO2) en France ce qui en fait, au même titre que l’industrie manufacturière, la deuxième source des émissions françaises de CO2 derrière les transports (36 % des émissions de CO2 en France). La production d’énergie par combustion représente 92 % des émissions du secteur (CGDD [20]). En outre, ce secteur contribue à une consommation de quantités importantes de ressources non renouvelables : en effet, chaque année sont utilisées pour la construction plus de 500 millions de tonnes de matériaux. De plus, la production de matières premières et élaborées a augmenté de 5 % pour les granulats et de 16 % pour le béton entre 2004 et 2006 (Unicem [21]).

Pour lutter contre ces impacts, le secteur du bâtiment représente un potentiel d’actions considérable. Le flux annuel de la construction (environ 350 000 nouveaux bâtiments sont construits en France par an), le volume du parc existant (on dénombre aujourd’hui en France 33 millions de logements et plus de 900 millions de m² de bâtiments tertiaires chauffés) (Ademe [22]) et la longue durée de vie des bâtiments (50 à 100 ans, voire plus) font de cette action une priorité. Dans ce contexte, le grenelle de l’environnement propose un ensemble d’actions à mener pour réduire la dépense énergétique et les émissions de CO2 du secteur du bâtiment. Ainsi, seuls les bâtiments neufs présentant une consommation d’énergie primaire inférieure à 50 kW.m−2 .an−1 sont autorisés à compter de la fin 2012. Cette consommation devra être inférieure à l’énergie renouvelable produite par le bâtiment à compter de la fin 2020. À cette même échéance, la consommation du parc existant sera réduite de 38 % par rapport à la consommation de 2009, par une rénovation de l’ensemble des bâtiments publics et des logements sociaux. Dans le but d’encourager la rénovation, les acteurs de formation professionnelle sont incités à engager des programmes pour assurer une qualification aux métiers de la rénovation et de l’efficacité énergétique des bâtiments.

Le domaine de la construction doit donc innover pour répondre aux critères et exigences environnementaux, d’où l’intérêt de l’éco-construction (ou construction durable). Le principe de cette nouvelle méthode de conception est de construire des bâtiments confortables à faible coût environnemental. Pour ce faire, quatre critères essentiels sont à prendre en compte : un critère écologique qui consiste à minimiser les dépenses énergétiques ainsi que les émissions de gaz à effet de serre sur l’ensemble du cycle de vie d’une construction, tout en limitant le recours aux ressources naturelles non renouvelables ; un critère sanitaire qui vise à prévenir les risques de santé des acteurs et des usagers ; un critère lié à l’amélioration du confort (hygrothermique, visuel, acoustique ou autre) des occupants ; et enfin un critère économique portant sur l’optimisation du coût global de la construction.

Dans ce contexte, le matériau de construction voit la part de sa contribution à l’impact environnemental de bâtiment augmenter. Le matériau doit donc devenir plus performant et satisfaire aux critères de l’éco-construction (Dupré [23]). Ainsi, de nouveaux matériaux dits biosourcés sont de plus en plus développés pour leur intérêt environnemental.

Intérêts des matériaux biosourcés 

Comme son nom l’indique, un matériau biosourcé est composé d’un ou plusieurs matériaux d’origine végétale. Un rapport du CSTB [17] pour le compte de l’Ademe indique que l’utilisation des matériaux et produits d’origine végétale permet de mieux répondre aux préoccupations environnementales, sanitaires et sociales.

L’utilisation des matériaux biosourcés dans la construction présente donc des enjeux environnementaux. De par leur origine végétale, les matériaux biosourcés présentent des avantages environnementaux non négligeables. En effet, ces matériaux contribuent à limiter l’épuisement des ressources finies en exploitant en alternative des ressources renouvelables issues le plus souvent des sous-produits d’autres filières (agriculture, industrie du bois, produits d’entretien des forêts,…). Ils permettent également de fixer le carbone limitant ainsi les émissions de CO2. En outre, ces matériaux se basent le plus souvent sur une production locale, limitant d’autant l’impact environnemental lié au transport. De plus, les matériaux biosourcés sont de bons isolants thermiques et incluent une faible énergie grise . Leur utilisation comme matériaux de construction est par conséquent un moyen efficace pour diminuer les dépenses énergétiques du bâtiment durant sa durée de vie.

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Table des matières

Introduction générale
I Synthèse bibliographique
I.1 Généralités sur les matériaux biosourcés
I.2 Propriétés des bétons végétaux
I.3 Limitations et freins au développement des bétons végétaux et perspectives de travail
II Matériaux et méthodes de caractérisation expérimentale et théorique
II.1 Constituants des bétons de granulats de bois
II.2 Élaboration des bétons de granulats de bois
II.3 Méthodes de caractérisation expérimentale des bétons de granulats de bois
II.4 Outils de modélisation pour l’estimation des propriétés thermiques et mécaniques
II.5 Conclusion
III Comportement mécanique des bétons de granulats de bois
III.1 Étude expérimentale du comportement mécanique des bétons de granulats de bois
III.2 Modélisation des propriétés élastiques des bétons de granulats de bois
III.3 Calibration et validation du modèle
III.4 Conclusion
IV Comportement hydromécanique des bétons de granulats de bois
IV.1 Étude expérimentale à l’échelle macroscopique
IV.2 Modélisation théorique
IV.3 Comportement local des bétons de granulats de bois sous des cycles séchage/humidification
IV.4 Conclusion
V Comportement thermique des bétons de granulats de bois
V.1 Étude expérimentale des propriétés thermiques du béton de granulats de bois
V.2 Modélisation de la conductivité thermique par la méthode d’homogénéisation autocohérente
V.3 Conclusion
Conclusion 

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