[Dossier biosourcés #7] Panorama international de l’usage des matériaux de construction biosourcés

Face aux besoins croissants en matières premières, à la prise de conscience de la finitude des ressources minérales et aux conséquences sur le développement durable, de nombreux secteurs d’activités se tournent vers les potentiels offerts par la biomasse. On assiste donc à un redéploiement de la bio-économie. Le monde de la construction – qui consomme près de 60% des matières minérales extraites – ne peut échapper à cette tendance et les initiatives se multiplient dans les différentes parties du globe. Analyse de la situation dans 15 pays (1).

Construire encore et toujours plus

Le domaine de la construction est le principal utilisateur de matières premières dans le monde, loin devant les besoins de l’énergie. Et, surtout depuis un siècle, l’extraction des matériaux de construction a été multipliée par 34, alors que celle des énergies fossiles a été multipliée par 12(2).

Par ailleurs, aujourd’hui, un habitant de la planète sur sept vit dans un bidonville. Selon ONU Habitat, en 2030, il faudra en compter un sur cinq, soit l’équivalent de la population actuelle de la Chine. Et, selon les estimations récentes (ONU et INED), la population mondiale doit passer de 7,2 milliards d’habitants à 9,6 milliards en 2050 et à 11 milliards en 2100.  Pour répondre aux besoins actuels et futurs, la construction de logements et d’équipements devra croître en proportion.

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L’augmentation des surfaces utilisées par habitant et le relèvement du niveau de performances des bâtiments viennent encore amplifier le besoin. Cette consommation en croissance exponentielle engendre des conséquences très lourdes sur les objectifs de développement durable, tant environnementaux que socio-économiques.

Plus que pour tout autre secteur d’activité, l’utilisation de matières premières issues de la biomasse peut apporter un ensemble de réponses pertinentes à ces besoins.

Biomasse : de la ressource et des usages

Renouvelables par nature, stockant durablement du carbone, accessibles localement, demandant généralement peu d’énergie de production et vecteurs de développements locaux, les matières premières biosourcées sont également adaptées à la fabrication de produits de construction performants et variés : isolants, mortiers et bétons, chimie du bâtiment, matériaux composites, etc.

Cette biomasse est disponible dans presque tous les pays, y compris dans des zones arides ou semi-arides. La priorité est, bien sûr, de l’utiliser pour garantir la sécurité alimentaire. Mais dans de nombreux cas il n’y a pas de concurrence directe avec l’usage alimentaire. Et les gisements sont nombreux. La forêt, bien que très irrégulièrement répartie, en est certes le plus important mais il est de plus en plus sollicité. Dans les pays agricoles tels que la France les pailles de céréales ou d’oléagineux sont largement disponibles et abondantes. Dans d’autres zones géographiques, des écosystèmes naturels prolifèrent – parfois dangereusement - comme c’est le cas avec les roseaux en Afrique de l’Ouest, en Finlande ou au Canada, le marabout à Cuba. Et dans toutes les régions du monde, les déchets biosourcés et les sous-produits de l’industrie alimentaire abondent ; cosses de riz ou d’arachides, bagasses, palettes déclassées, papiers, cartons, palmes, vêtements usagers, etc.

Globalement, les volumes et la diversité sont immenses.

Stratégies et politiques publiques : retour à la bioéconomie ?

L’opportunité offerte par les bioressources a bien été identifiée dans de nombreuses zones du globe. Que ce soit en Australie, en Allemagne, au Brésil, aux Etats-Unis au Canada ou encore dans l’Union Européenne et dans bien d’autres pays, on ne compte plus les rapports, directives et plans de développement visant le redéploiement de la bioéconomie.

Au sein de ces démarches, les matériaux de construction, même s’ils profitent quelquefois de la dynamique, sont loin d’être considérés comme des enjeux prioritaires. Il ne semble pas que les immenses besoins et potentiels du secteur soient bien identifiés par la sphère de la bioéconomie portée/dominée « culturellement » par celui de l’agriculture et surtout par l’hégémonie de la production d’énergie.

Toutefois des politiques publiques autres que celles qui visent directement la bioéconomie peuvent inciter à l’utilisation des matériaux de construction biosourcés. Le poids des bâtiments en termes de consommation d’énergie est largement identifié dans tous les pays. Mais, ici aussi, la vision énergétique domine la réflexion au détriment d’une compréhension environnementale et l’importance de la phase construction et du choix des matériaux ne fait qu’émerger.

L’excellence française

Le « Pensons carbone avant de penser énergie » de Philippe Pelletier exprimé dans les colonnes de la Tribune (3) il y a quelques semaines est un véritable changement de paradigme qui, E+C- et RE 2020 obligent, fait lentement et difficilement son chemin.

La France est sans aucun doute innovante en la matière et c’est, d’ailleurs, l’un des pays où l’on trouve le plus de démarches publiques – au niveau de l’état comme au niveau des collectivités locales – visant ce secteur particulier de l’utilisation des bioressources dans la construction. Ce positionnement s’inscrit dans un cercle vertueux où l’on retrouve en particulier la recherche et l’innovation où l’expertise française est internationalement reconnue.

Il n’en reste pas moins qu’en ce qui concerne les aides publiques, cette filière demeure le parent pauvre de la bioéconomie, surtout si on la compare aux aides dont a bénéficié, par exemple, le secteur des biocarburants qui, selon la Cour des Comptes a obtenu « 2,65 milliards d’euros […], essentiellement supportés par les consommateurs » entre 2005 et 2010. L’efficacité énergétique – et environnementale – apportée par les matériaux de construction biosourcés est malheureusement loin de mobiliser autant d’intérêt.

Innovation technologique : la diversité

L’utilisation des ressources issues de la biomasse constitue une opportunité remarquable pour innover dans le domaine de la construction. Le dynamisme de la recherche au niveau international autour des matériaux de construction biosourcés se concrétise dans la mise au point de nouveaux matériaux biosourcés et par l’optimisation de leurs performances.

Les travaux de recherche sont extrêmement variés. L’origine des matières biosourcées est en effet très diverse. Les produits, issus de l’agriculture, de la sylviculture, de l’aquaculture, des écosystèmes naturels ou encore du recyclage, ont des caractéristiques différentes. Et cette diversité est accrue par les origines géographiques, les systèmes de production ou encore les types de transformations ou les conditions de stockage. Par ailleurs, ces matières premières trouvent des valorisations dans le domaine de la construction sous différentes formes (vrac, mortiers, bétons, enduits, peinture, adjuvants, …) pour des usages très différents (isolation, renfort, structure, couverture, remplissage, …) exigeant des caractéristiques spécifiques.

Globalement, la recherche s’articule selon deux axes : d’une part, les matériaux transformés mécaniquement afin de fournir principalement des fibres pour les isolants et des granulats pour les mortiers et bétons ; d’autre part, les transformations à l’échelle moléculaire répondant aux besoins de la chimie du bâtiment : additifs, peinture, mousses isolantes, composites, etc.

Innovation technologique, encore : l’ingénierie du vide

Toutefois, une caractéristique essentielle est prise en compte dans pratiquement tous les programmes : la porosité qui résulte de la microstructure de la matière végétale, influence directement les performances et le fonctionnement de la majeure partie des matériaux issus de la biomasse.

Qu’il s’agisse de mécanique, d’acoustique ou de thermique, la porosité confère au matériaux biosourcés des propriétés spécifiques (masse volumique, capacité de déformation, absorption, transfert thermique, etc.) qui trouvent progressivement des valorisations. C’est particulièrement vrai pour ce qui concerne le fonctionnement hygrothermique qui, dans le cas des bétons végétaux, a fait et continue de faire l’objet de nombreux travaux et qui permet à ces matériaux de jouer un rôle de régulateur particulièrement performant qui trouve, entre autres, sa place dans le difficile domaine de la rénovation du bâti antérieur à 1948.

Les matériaux biosourcés n’échappent pas pour autant aux exigences communes à tous les matériaux de construction. Une part importante de la recherche concerne donc leur durabilité dans le temps, les causes et conséquences de dégradations possibles, les aspects sanitaires et la qualité de l’air intérieur qui s’y rattache ou encore l’analyse de leur cycle de vie.

Techniques vernaculaires et architecture innovante : retour aux logiques locales

Les matériaux biosourcés sont omniprésents dans le bâti vernaculaire de presque toutes les régions du monde. Ils ont, cependant, été globalement oubliés par la construction moderne. Les raisons en sont sans doute multiples : l’industrialisation et la standardisation, peu favorables aux filières locales, les exigences d’une urbanisation galopante ou encore la modification des structures sociales n’en sont sans doute que les parties les plus visibles. Relégués au rang de solution du passé, les matériaux biosourcés traditionnels ont, pendant une longue période, été ignorés par la recherche et par la formation, amplifiant une image « low-tech » et dévalorisante.

Mais nombre de paramètres qui ont porté l’architecture et la construction modernes changent pour faire face aux exigences du développement durable. La notion du « penser global, agir local », en particulier, donne un nouvel éclairage sur les filières locales. L’adaptation aux spécificités des territoires – en termes de ressources, de conditions climatiques, d’organisation sociale et de culture - plaide en faveur d’une revalorisation des matériaux locaux et des savoir-faire vernaculaires. 

Cette revalorisation n’en est pas moins un terrain d’innovation sur tous les plans : scientifique et technique mais aussi écologique, organisationnel, socio-économique et, bien sûr, architectural.

Un article signé Denis Dangaix, Laurent Arnaud (Cerema) et Bernard Boyeux (BioBuild Concept)

(1) Les Arts et Métiers - Campus de Cluny - et BioBuild Concept ont mené en 2015 une étude s’appuyant sur un panel de quinze pays. L’article ci-dessus s’appuie en grande partie sur les résultats de cette étude, qui a été soutenue par l’ADEME, la DHUP et l’ARENE Ile de France et a bénéficier de l’expertise du cabinet Nomadéis.

Télécharger l’étude >

Télécharger le tiré à part publié dans Architecture Cree >

(2) Sources : PNUE (Programme des Nations Unies pour l’environnement)  (2011) Decoupling Natural Resource Use and Environmental Impacts from Economic Growth et Fridolin Krausmann and al. (2009)  Growth in global materials use, GDP and population during the 20th century.

(3) Philippe Pelletier : "Pensons carbone avant de penser énergie"

 Crédit photo : Courtesy m'cub, Ecole Montreuil © Luc Boegly

Consulter l'article précédent :  #6 - Artisans du bâtiment et matériaux biosourcés - Nicolas Dutreix, Nomadéis

           

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