Comment justifier l’absence de risque de développement fongique dans les isolants biosourcés ?
Les matériaux biosourcés, d’origine animale ou végétale, sont de plus en plus présents dans les procédés d’isolation. Ils viennent se substituer aux matériaux minéraux et pétro-sourcés mis en œuvre couramment depuis des décennies.
Cette substitution s’accompagne d’interrogations quant à la capacité de ces matériaux à assurer de manière fiable et durable (dans le temps) leur fonction d’isolation vis-à-vis des risques de développement fongique. Le patrimoine bâti ancien apporte la preuve de cette durabilité pour certains procédés. Mais comment garantir l’absence de risque de développement fongique lors du développement d’un nouvel isolant biosourcé ?
Spécificités des matériaux biosourcés
Les matériaux biosourcés qui entrent dans la composition des procédés d’isolation proviennent d’une matière première cultivée pour cette finalité comme le chanvre, ou de co-produits de l’agriculture ou de l’élevage comme la paille et la laine de mouton. Des déchets peuvent également être employés comme c’est le cas pour l’herbe de tonte. Dans tous les cas, il s’agit d’une matière issue de la biomasse végétale ou animale (matière organique).
Le comportement à l’humidité des biosourcés est différent de celui des laines minérales et isolants pétro-sourcés : ils sont hygroscopiques. Cette spécificité implique qu’un matériau biosourcé hygroscopique va fixer une quantité d’eau qui dépend de l’humidité relative de l’air à son contact. Plus l’air est humide, plus la quantité d’eau fixée est importante. La masse du matériau hygroscopique va donc fortement varier en fonction de l’humidité relative de l’air, comme le montre la comparaison ci-dessous entre les courbes de sorption de la paille de blé et d’une laine de verre non hygroscopique.
Risque de développement fongique dans les matériaux biosourcés
Des spores de champignons sont naturellement présentes dans l’air et à la surface des matériaux. Si celles-ci germent sur un matériau biosourcé, alors le mycélium va se développer en se « nourrissant » de la matière organique qu’il va dégrader. Mais cette germination n’est pas systématique et comme pour les graines d’une plante elle va se produire dans le cas où des conditions qui lui sont favorables sont réunies pendant une durée suffisante. La germination est influencée par la température et la présence d’eau qui se retrouve sous forme liée dans les matériaux hygroscopiques. De manière générale, plus la température est élevée et la teneur en eau importante, plus le risque de développement fongique est fort.
Caractériser la résistance du matériau au développement fongique
Tous les matériaux biosourcés ne présentent pas la même résistance au développement fongique. Pour le développement d’un procédé d’isolation intégrant des matériaux biosourcés, la première étape consiste à évaluer sa résistance au développement fongique. Dans le cadre des démarches d’évaluation techniques (ATEx et ATec) c’est généralement le protocole d’essai présenté en annexe 3 du Cahier 3713_V3 qui est préconisé. L’essai consiste à exposer le matériau à différents champignons pendant une certaine durée et dans des conditions de température et d’humidité définies. Les scénarios HR 85 (28 °C (+/- 2°C) et humidité relative 85 % (+/- 4 %)) et HR 95 (28 °C (+/- 2°C) et humidité relative 95 % (+/- 4 %)) sont proposés pour tenir compte des différentes conditions que peuvent rencontrer les isolants. Après la durée d’exposition, le développement fongique est évalué par observation visuelle et dans certains cas par une quantification de la flore fongique. Ce type d’essai est généralement réalisé après vieillissement accéléré du matériau pour tenir compte de son comportement à long terme. Ainsi l’essai permet de définir dans quelles conditions (température et humidité) le matériau est résistant.
Justifier de l’absence de risque par la simulation
Les conditions de température et d’humidité relative auxquelles l’isolant peut être soumis au cours de la vie de l’ouvrage peuvent être évaluées par simulation hygrothermique. Pour le développement d’un nouveau produit, il s’agit alors d’assurer que les conditions au-delà desquelles le matériau est considéré sensible au développement fongique ne sont pas rencontrées. Les simulations hygrothermiques sont généralement réalisées conformément aux préconisations du Guide du Programme PACTE « Détermination des hypothèses pour les simulations de transferts couplés température / humidité dans les parois de bâtiment », qui fait référence sur le sujet. Les logiciels de simulation permettent la modélisation géométrique de la paroi contenant l’isolant biosourcé, la définition des propriétés hygrothermiques des matériaux et des conditions aux limites (climats intérieur et extérieur). La simulation est réalisée sur plusieurs années et les résultats permettent d’évaluer les températures et humidités auxquelles sont soumis les différents matériaux. Ces simulations permettent ainsi d’étudier différentes compositions de paroi sous différents climats.
Dans le Guide du Programme PACTE, le développement fongique dans les matériaux biosourcés est considéré probable dans le cas où la teneur en eau massique du matériau excède 23% en masse pendant plus de 8 semaines par an (successives ou non). Les périodes inférieures à une semaine n’étant pas comptabilisées (voir figure suivante). Ce critère est utilisé pour justifier du non-développement fongique lors de la réalisation des simulations hygrothermiques. Dans le cas où ce critère n’est pas respecté, il s’agit de comparer les conditions (température et humidité) auxquelles est confronté le matériau biosourcé avec les résultats de l’essai de résistance au développement fongique décrit ci-dessus.
Justifier de l’absence de risque par l’expérimentation
La réalisation d’un essai de résistance au développement fongique et de simulations hygrothermiques est généralement un prérequis à la mise en œuvre du procédé d’isolation sur de premières opérations. Celles-ci peuvent ensuite être le support d’une justification expérimentale de l’absence de risque. L’isolant biosourcé mis en œuvre peut faire l’objet de prélèvements périodiques qui sont analysés en laboratoire pour justifier de l’absence de développement fongique. Il s’agit alors de prévoir un accès à l’isolant biosourcé avec par exemple la mise en place de trappes dans une ou plusieurs parois du bâtiment. Le matériau biosourcé fait l’objet d’une première analyse avant sa mise en œuvre puis des prélèvements annuels sont réalisés. Les échantillons sont analysés visuellement et dans le cas où un développement fongique est observé, une quantification de la flore fongique peut être réalisée.
Expérimentalement, il est également possible d’observer les conditions auxquelles est confronté l’isolant biosourcé. La mise en place de capteurs dans les parois du bâtiment, au sein de l’isolant biosourcé, permet de mesurer les températures et humidités relatives atteintes dans une situation réelle. Ces données permettent d’observer un éventuel dépassement des conditions au-delà desquelles le matériau biosourcé n’est pas résistant au développement fongique. Il s’agit du même type d’analyse que celui réalisé lors des simulations hygrothermiques mais cette fois-ci sur la base de données mesurées.
Un processus de justification qui écarte le risque de développement fongique
C’est par le processus de justification présenté ci-dessus que le risque de développement fongique peut être écarté. Une fois la résistance au développement fongique du matériau biosourcé évaluée par essai en laboratoire, il s’agit de définir pour le procédé d’isolation un domaine d’emploi (type de locaux isolés, zone géographique, …) et des dispositions de mise en œuvre qui évitent les conditions (température et humidité) défavorables au matériau. Les simulations hygrothermiques et les justifications expérimentales visent à assurer de la pérennité du matériau pour des conditions de mise en œuvre définies. Ce processus de justification a été suivi par l’entreprise Ielo accompagnée par NOBATEK/INEF4 et d’autres experts pour le développement de son procédé d’isolation par insufflation de paille hachée. Les éléments de preuves obtenus sont venus alimenter une demande d’ATEx de cas « a » qui a reçu un avis favorable.
Un article signé Thomas Garnesson, Chef de projets et Maia Louvard, Ingénieure Matériaux et Systèmes Constructifs - Nobatek/INEF4
Article suivant : « Du champ à la construction, quels sont les maillons clés pour massifier les isolants biosourcés ? », Magali Castex, chef de projet chez Zefco, Florian Dupont, Dirigeant-fondateur de Zefco, Eric Dibling, Dirigeant-Fondateur d'INGENECO Technologies (29/01)
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