[Dossier Biosourcés #28] La construction paille : Une réponse ambitieuse aux objectifs de performances techniques et environnementales

 La paille est un matériau séculaire qui s’est adapté aux techniques nouvelles et qui s’est élargi à de nombreux secteurs de la construction jusqu’à aujourd’hui. Comment répond-t-elle aux impératifs environnementaux actuels, indissociables des objectifs de performance énergétique des matériaux ?

Contexte et évolution de la construction en paille

Evolution des techniques

La paille est utilisée depuis des siècles dans la construction mais l’ère moderne de la construction paille début avec le développement des botteleuses dans les plaines agricoles du Nebraska.

La majorité des bâtiments en paille utilisent une structure porteuse en bois, ces techniques sont maîtrisées et encadrées par des Eurocodes, la paille est alors considérée uniquement comme matériau de remplissage. L’industrie du bois a entamé depuis longtemps la transition numérique et les professionnels du secteur bois furent des pionniers dans l’utilisation des modélisations en 3D, des machines à commandes numériques et du BIM. Cette évolution a permis des assemblages de grande précision et des chantiers plus rapides et plus propres, grâce à la préfabrication.

Figure 1: Une des premières maisons en paille au Nebraska (1896)

Du logement au bâtiment public

La construction en paille, très populaire en auto-construction, a aussi séduit les architectes, les bailleurs et les promoteurs. Ces dernières années ont vu l’émergence de nombreux exemples[1] de crèches, d’écoles, de logements collectifs, de bureaux et même…de casernes et d’entrepôt de produits inflammables[2]. De quoi ranger quelques idées préconçues au placard !

Une tendance européenne

L’évolution de la construction est très variable d’un pays à l’autre mais la demande pousse les professionnels à développer des solutions constructives originales dédiées à la paille. Par exemple, PAILLE-TECH (BE), qui fêtera ses 10 ans cette année, propose des murs préfabriqués comprenant déjà des enduits de corps en argile. ISOPAILLE (FR) dispose d’un avis technique depuis 2018 pour des murs à ossature bois. ACTIV HOME est un distributeur des modules constructifs bois-paille issus d’une production industrielle selon un procédé breveté en 2017. L’entreprise anglaise MODCELL propose également des modules bois-paille. Quant aux slovaques d’ECOCOCON, ils ont développé un système de module original en paille compressée disponible dans de nombreux pays européens.

Ces initiatives nationales sont complétées par un projet international UP STRAW financé par le programme Interreg Europe du nord-ouest dans lequel des acteurs français, belges, néerlandais, anglais et allemands coopèrent. Il vise à soutenir l'utilisation de la paille dans la construction de bâtiments en milieu urbain et à développer la construction paille pour les bâtiments publics. Le budget total du projet est de 6,3 millions d’euros.

La biennale ESBG 2019 (European Straw Bale Gathering) a été l’occasion de faire le point sur l’évolution du secteur en Europe. La France, l’Italie et l’Espagne sont particulièrement dynamiques sur ce secteur qui suscite beaucoup d’intérêt chez les voisins du Nord dont notamment les Danois.

Performances énergétiques

Les valeurs de conductivité thermique sont de 0.043 W/m².K dans l’Avis Technique Européen publié par l’Allemagne, la règlementation belge PEB[3] propose une valeur de 0.06 W/m.K par défaut et la France utilise des valeurs de 0.052 à 0.08 W/m².K dans la RT2012[4]. Un ballot de 36 x 46 cm offre donc un U de 0.16 à 0.13 W/m².K alors que la PEB demande un U maximum de 0.24 W/m².K, le gain est de 32% à 46% pour les parois extérieures. Ces niveaux d’isolation permettent donc d’envisager des enveloppes en paille pour des bâtiments passifs.

Disponibilité et utilisation de la ressource paille

En France, 10% de la paille de blé produite annuellement suffirait à isoler tous les nouveaux logements construits chaque année[5]. La production de paille en Belgique est d’environ 1.000.000 tonnes/an[6]. L’utilisation d’1% de cette production permettrait de construire l’équivalent de 1000 maisons individuelles par an. L’émergence de cette filière de construction n’altère donc pas les utilisations agricoles de la paille.

En revanche, toute paille ne convient pas à la construction. Des critères de qualité doivent être respectés pour que ce produit agricole soit adapté à la construction. Ces critères couvrent essentiellement la densité (+- 100 kg/m3) et l’humidité relative (<20%) mais la régularité de la géométrie, ainsi que la taille des fibres doivent aussi être pris en compte. Une procédure de contrôle qualité est proposée dans le cadre du projet Interreg ENO UP STRAW pour les pays qui n’en disposent pas encore. L’essentiel est d’envisager la fourniture de paille dès l’esquisse. Il faudra donc tout d’abord trouver un producteur de paille apte à fournir une paille de qualité et valider avec lui les conditions de stockage et de livraison. La technique de construction pourra ensuite être choisie en fonction des ballots disponibles.

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Confort thermique

Nous passons la grande majorité de notre temps dans des bâtiments qui doivent nous protéger des aléas extérieurs, ce qui est leur mission de base. Or nos exigences de confort ont fortement évolué et nous attendons de nos bâtiments qu’ils nous offrent des conditions de vie optimales 365 jours/an.

Les réglementations actuelles permettent de construire de bâtiments très bien isolés qui ne posent plus de problème de chauffage et de confort en hiver.

En revanche, les bâtiments bien isolés peuvent être sensibles aux surchauffes estivales : la chaleur entre mais ne sort plus si nous n’y prenons pas garde. Or les périodes de canicules vont être plus longues et plus fréquentes avec les changements climatiques[7]. La conception des bâtiments doit donc respecter des principes élémentaires : éviter de sur-vitrer, limiter les apports externes (par des protections solaires) mais aussi internes (typiquement les équipements électriques), assurer une sur-ventilation nocturne pour rafraîchir le bâtiment et utiliser l’inertie des matériaux pour conserver cette fraîcheur plus longtemps.

Ces considérations s’appliquent à tout type de bâtiment mais les bâtiments en paille y répondent particulièrement bien car ils intègrent généralement des enduits lourds sur les parois intérieures. Des mesures sur des bâtiments existants durant l’été 2019 montrent que les températures intérieures se maintiennent à 25-27°C quand les températures extérieures atteignent 42°C.

Figure 2: Mesures de température réalisées sur une maison en paille à Hélécine (Cluster Eco-construction, juillet 2019)

Lors de l’été 2018, soumis à de fortes chaleurs, l’association APPROCHE-Paille a lancé une enquête dans le but d’avoir un aperçu du confort d’été dans les maisons isolées en paille. Au total, 30 bâtiments ont été étudiés, 28 utilisateurs ont qualifié leur logement de « confortable » voire « très confortable » (soit environ 93 %)[8].

Faibles impacts environnementaux

Il n’y a pas que les besoins énergétiques du bâtiment qui pèsent dans la balance. Il faut également prendre en compte l’énergie grise des matériaux c’est à dire l’énergie nécessaire à leur fabrication.

Sur des bâtiments neufs, les consommations énergétiques en usage sont du même ordre de grandeur que l’énergie grise des matériaux. Si nous souhaitons réduire l’impact environnemental global de nos bâtiments, nous devons donc questionner nos choix de matériaux.

Figure 4: énergie d'usage et énergie grise du bâtiment

Parallèlement à cela, d’autres paramètres peuvent être pris en compte dans l’analyse de cycle de vie d’un bâtiment (ACV) comme la production de déchets, la consommation d’eau, l’utilisation de ressources, les émissions de pollution, etc. Les outils permettant de réaliser les ACV se développent depuis les années 90 et se sont adaptés au domaine du bâtiment. Cette démarche d’évaluation de l’impact environnemental se généralise dans de nombreux pays et il est donc probable que ces analyses deviendront systématiques voire obligatoires dans le futur pour toute construction de bâtiment.

L’expérimentation E+C- menée en France dans le cadre de la future réglementation environnementale RE2020 définit des niveaux de performances pour les consommations d’énergie et les émissions de CO2 sur l'ensemble du cycle de vie du bâtiment et sur les produits de construction et des équipements utilisés. Le bâtiment en paille LOWCAL d’ENERTECH fut le premier à atteindre le niveau le plus exigeant E4C2[9].

Sécurité incendie

Les matériaux écologiques peuvent offrir des niveaux de sécurité incendie équivalents voire supérieurs aux matériaux conventionnels. Le bois est connu pour garder sa résistance en cas d’incendie : les poutres sont dimensionnées pour assurer la stabilité nécessaire, la couche superficielle carbonisée protégeant le cœur de la poutre. Il est important de distinguer la réaction au feu d’un produit de la résistance au feu d’un élément de construction. Par exemple, le matériau paille est classé E (produit combustible) mais un mur paille enduit sur les deux faces atteint des résistances au feu REI de plus de 1h30[10]. De plus, les éco-matériaux ne dégagent pas de gaz toxiques en cas d’incendie, ce qui est vital car la plupart des lésions et des décès sont liés à l’inhalation et à l’asphyxie et non pas au feu lui-même.

Conclusion

La construction paille est une réelle opportunité pour la construction de bâtiments performants, procurant un grand confort avec un faible impact environnemental. Les techniques existent, les savoir-faire aussi, il ne reste plus qu’à massifier la demande pour ce type de bâtiments car nous construisons à présent les bâtiments du parc immobilier qui répondront aux défis énergétiques et climatiques futurs.

Un article signé Hugues Delcourt, chargé de missions Cluster Eco-Construction

Consulter l'article précédent :  #27 - Les produits biosourcés dans la base INIES- Alliance HQE-GBC & INIES

           

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