Alors que l’usage des matériaux biosourcés et géosourcés dans la construction se généralise, la recherche explore de nouvelles pistes pour consolider ces filières. Une démarche d’autant plus essentielle que le changement climatique rend la disponibilité de ces ressources toujours plus incertaine.
Sandrine Marceau, Chercheuse à l’université Gustave Eiffel
Sandrine Marceau travaille sur le développement et l’évaluation de matériaux de construction biosourcés et géosourcés, avec un accent particulier sur leur durabilité, leurs propriétés fonctionnelles et leur impact environnemental.
Florian Rollin, Ingénieur produits biosourcés à l’ADEME
Florian Rollin travaille plus particulièrement sur les matériaux de construction biosourcés, sur leurs impacts environnementaux et sur leur rôle plus large dans la transition écologique.
Je suis membre d’un laboratoire spécialisé dans l’étude des matériaux et structures pour le génie civil et le bâtiment, en particulier sur leur vieillissement. Nous menons également des activités d’expertise et, il y a une quinzaine d’années, une étude portant sur les matériaux en fibrociment nous a conduits à anticiper les risques associés aux matériaux biosourcés. C’est ainsi que nous avons abordé cette recherche : en voulant comprendre leur vieillissement, leurs conditions d’usage et leurs éventuels problèmes de durabilité.
L’ADEME soutient depuis près de trente ans la R&D sur ce sujet à travers des programmes ambitieux. Elle accompagne également le déploiement de ces matériaux auprès des entreprises, en veillant à intégrer dans chaque projet les dimensions d’innovation et d’impact environnemental. Et comme le secteur du bâtiment – à la fois fortement émetteur et porteur d’un vrai potentiel d’amélioration – est un levier majeur de la transition écologique, l’Agence œuvre à la massification de l’usage de ces matériaux dans ce domaine.
Oui, les applications qui se développent le plus concernent les matériaux d’isolation biosourcés, disponibles sous de nombreuses formes. Parallèlement, les laboratoires explorent de nouvelles ressources et l’on note que la dynamique touche la recherche elle-même : de plus en plus de laboratoires s’y intéressent et recrutent dans ce domaine.
Un autre usage s’est fortement massifié, celui du bois. La recherche est également active sur ce matériau, notamment pour mieux le caractériser et explorer l’intérêt de recourir à des essences moins utilisées. Certains travaux portent également sur la mixité des matériaux : l’objectif est de développer des systèmes combinant des matériaux biosourcés (par exemple du bois et un béton végétal) ou des matériaux conventionnels associés à des biosourcés. C’est tout l’enjeu de plusieurs de nos programmes de recherche (notamment GRAINE ou Vers des bâtiments responsables) et des cinq thèses annuelles que nous accompagnons.
L’ADEME finance plusieurs de nos travaux dans le cadre de ses appels à projets. Elle a notamment soutenu un projet visant à évaluer les performances des matériaux d’isolation biosourcés dans des conditions de réchauffement climatique. Elle accompagne également le projet POP2030 (Pour des ouvrages en paille 2030) auquel je participe, qui réunit l’ensemble des acteurs de la filière paille et explore le potentiel de ce matériau en construction et en rénovation.
Les résultats peuvent contribuer au développement de nouvelles filières à fort potentiel, parfois méconnues. C’est le cas de la paille, dont les travaux montrent le potentiel et l’intérêt d’en renforcer l’usage dans la construction. Ces résultats nous aident à appréhender ces matériaux de façon plus globale, dans le cadre de leur Analyse du Cycle de Vie. L’enjeu est ici d’identifier ceux qu’il est pertinent de soutenir parce qu’ils sont viables à moyen ou long terme, ou faciles à revaloriser en fin de vie. Là encore, la paille constitue un exemple intéressant.
Lorsque l’on utilise des matériaux biosourcés, on privilégie les ressources locales afin de réduire les besoins en transport et, donc, leur impact environnemental. Les laboratoires sont implantés partout en France et l’un de leurs objectifs est de tisser des liens avec les partenaires locaux pour travailler sur les ressources disponibles à proximité. Parallèlement, nous élaborons des méthodologies plus générales qui pourront être mises en œuvre par d’autres territoires à partir de leurs propres ressources locales.
La dimension territoriale soulève deux autres questions : tout d’abord, celle de l’adaptation au changement climatique. Les ressources végétales seront impactées par le dérèglement en cours, il est donc essentiel d’anticiper quelles espèces il sera pertinent de cultiver demain. La recherche doit ainsi intégrer, dans le temps, l’impact du climat sur les filières et sur la qualité des matières premières issues des végétaux.
La deuxième question touche à la résilience des filières. Revenons sur la filière bois : aujourd’hui, 75 % du bois d’œuvre récolté provient de cinq essences seulement. Si l’une d’elles venait à être fortement touchée par un aléa climatique ou un pathogène, c’est la filière dans son ensemble qui serait fragilisée. Développer la recherche sur une plus grande diversité d’espèces permet donc de diversifier les approvisionnements, de réduire les risques et de bâtir des filières plus durables.
C’est un vrai sujet, et de nombreux travaux essayent de gérer cette variabilité et de déterminer des critères de sélection de végétaux. Cette thématique est complexe et nécessite d’introduire d’autres disciplines, comme la biologie végétale, qui a la compétence pour caractériser ces matériaux, ce que ne saura pas forcément faire un laboratoire de matériaux de construction. Les chercheurs qui interviennent sur ces sujets sont donc issus de domaines variés : la biologie végétale, la science des matériaux, mais aussi l’Analyse du Cycle de Vie, les solutions structurales et architecturales ou encore les sciences humaines.
Prenons l’exemple de la paille comme isolant : dans l’imaginaire collectif, celle-ci reste souvent associée à un matériau qui brûle ou se dégrade facilement. D’où la nécessité d’un travail sociologique pour comprendre les freins psychologiques liés à son usage et, surtout, savoir les lever. Notre démarche s’inscrit dans une approche résolument collective. Dans cette logique, je coanime le groupement de recherche (GRD) « Matériaux de construction biosourcés », labellisé par le CNRS, qui fédère une trentaine de laboratoires. Ce réseau constitue une véritable force : il favorise la synergie des recherches et embarque avec nous, de façon durable, les doctorants investis sur ces thématiques.
Pour n’en citer qu’une, je parlerais du programme de recherche sur l’incorporation de fibres végétales issues du lin dans des enduits, afin d’en limiter la fissuration (projet COLIBRI, GRAINE 2023, porté par l’université de Technologie Tarbes Occitanie Pyrénées [UTTOP]). Remplacer les fibres synthétiques par des solutions végétales présente plusieurs avantages, notamment lors de la dégradation de la matière. De tels projets montrent également que chercheurs, centres techniques et fabricants savent travailler ensemble pour développer et mettre en œuvre des alternatives écologiques performantes.
Absolument. Nos travaux servent notamment à définir les bonnes conditions d’usage ou de stockage de ces matériaux très sensibles à l’humidité. Ils permettent ainsi de limiter les risques de dégradation et d’ajuster leur emploi selon leurs performances.
Il faut garder à l’esprit qu’un matériau biosourcé n’est pas forcément bon en soi. Une Analyse du Cycle de Vie permet d’évaluer s’il présente un impact environnemental réellement moindre que son équivalent conventionnel. D’autres questions se posent également, lorsque des acteurs souhaitent cultiver de nouvelles espèces afin de les transformer en matériaux : sur le caractère parfois envahissant de ces espèces, le cycle du carbone ou encore la santé et le changement d’affectation des sols. Autre exemple : certains produits affichent un impact environnemental plus élevé que celui initialement prévu ; cela peut être le cas de matériaux issus du végétal auxquels sont ajoutés des liants pour assurer la cohésion. On observe parfois que le besoin de liant est bien supérieur à un produit équivalent conventionnel. Il n’y a donc pas de solution unique : l’analyse doit être envisagée au cas par cas.