Rénovation énergétique des logements avec des isolants biosourcés : les ressources seront-elles suffisantes ?
La France s’est dotée d’une politique de rénovation ambitieuse, à savoir atteindre un niveau « basse consommation » pour tous les logements en 2050. En outre, de nombreux acteurs prônent l’utilisation des isolants biosourcés pour ces rénovations. Est-ce vraiment possible ?
Pour commencer, il est nécessaire d’expliciter les hypothèses prises en compte pour l’étude.
1. Les isolants étudiés sont les suivants : ouate de cellulose, paille, chanvre (béton et panneaux), fibre de bois et liège.
2. Les matériaux ont des caractéristiques génériques afin de pouvoir généraliser les calculs.
3. Les isolants doivent atteindre les niveaux de résistance thermique donnés par l’Observatoire BBC pour les maisons individuelles et les logements collectifs et rappelés dans la Tableau 1. Seul le béton de chanvre, étant donné ses caractéristiques hygrothermiques, ne répond pas à cette demande.
4. Pour des raisons technico-économiques, les planchers bas ne sont pas isolés.
5. L’échelle d’étude est l’échelle nationale aussi bien pour la production d’isolant que pour le parc de logements.
6. La période étudiée est la période 2025-2050 (période donnée par la stratégie nationale bas carbone-SNBC).
NOTA : afin de faciliter la lecture, toutes les sources ne sont pas données. Cependant, l’auteur reste disponible pour fournir toutes les sources utilisées.
Quantifier la production
Pour pouvoir répondre à la problématique, il est nécessaire de connaitre la production et le besoin en isolants. La première étape s’attachera donc à quantifier la production d’isolants. Cette étape passe d’abord par une quantification de la production de matériaux puis de la production d’isolants.
La Tableau 2 explicite les différentes données acquises en fonction du matériau. Il est donné conséquemment une masse utilisable pour la rénovation.
Pour la ouate de cellulose, le chanvre et la fibre de bois, ces données sont des données en « sortie d’usine », c’est-à-dire que cela correspond à un volume directement utilisable, achetable chez les commerçants et plateformes du bâtiment.
En revanche, pour la paille, il a fallu soustraire certains usages de la production totale. En effet, une quantité reste au champ et une autre quantité sert pour la litière animale. La quantité de paille utilisée par ces deux usages est quasiment fixe. La valeur « retenue » est donc celle ouverte à la concurrence d’usage. Afin d’être en accord avec la réalité de la concurrence d’usage, il a été fait l’hypothèse que le reste « utilisable » pour la rénovation correspond à la moitié de la production de paille mobilisable. Quant au liège, la production pour le bâtiment correspond à environ 20 % de la production totale.
La Figure 1 donne une vision graphique des différents niveaux de production pour chacun des isolants et matériaux. On y retrouve donc les valeurs du Tableau 2.
Quantifier le besoin en isolants
Après avoir quantifié la production d’isolant, il faut maintenant quantifier le besoin en isolants pour la rénovation des bâtiments. Cette quantification passe par une modélisation du parc de logements français. La méthodologie est la suivante :
1. Modéliser le parc de logements français ;
2. Ajuster les données d’entrée de la modélisation pour correspondre aux besoins de notre étude (matériaux, type d’isolation, etc.) ;
3. Calculer les besoins.
- Modéliser le parc de bâtiment
La modélisation se divise en deux types de bâtiment : les maisons individuelles et les bâtiments de logements collectifs. C’est l’étude de l’Ademe Prospective de consommation de matériaux pour la rénovation énergétique BBC des bâtiments résidentiels aux horizons 2035 et 2050 qui donne la base de la modélisation.
Cette étude a été réalisée grâce à 22 configurations pour les maisons individuelles (7 modèles, 2 à 4 typologies par
modèle) représentant 17,57 millions de logements sur un total de 19,7 millions en 2018 et 19 configurations pour les bâtiments de logements collectifs (9 modèles, 2 à 3 typologies par modèle) représentant 703 000 bâtiments sur un total de 900 000 en 2018.
Pour permettre des comparaisons et asseoir la légitimité de notre calcul, nous repartons de la même modélisation. La différence se fait dans les choix d’isolation. En effet, afin de correspondre à la réalité et aux besoins de l’étude, les isolants sont modifiés tout comme les techniques d’isolation
(ITI, ITE, etc.).
- Ajuster les données d'entrée
L’ajustement des données d’entrée se fait principalement pour la mise en œuvre de l’isolant (isolant, épaisseur, parois) et le choix de l’isolation du bâtiment (ITI ou ITE). Concernant la mise en œuvre de l’isolant, le Tableau 3 synthétise pour chacun d’eux les données d’entrée prises en compte.
Pour beaucoup de bâtiments, le choix de l’isolation ne pose pas de question. Par exemple, un immeuble patrimonial ou en limite de parcelle ne pourra pas recevoir d’isolation thermique par l’extérieur. Cependant, pour d’autres bâtiments, comme les logements collectifs de type « barres », la question se pose. Il en va de même pour le choix des matériaux. Pour le bâti moderne, tous les matériaux sont utilisables, mais pour le bâti ancien, les matériaux peuvent être imposés afin de ne pas dégrader le bâti. Les hypothèses prises pour chaque bâtiment sont données dans le tableau. Les
modèles de bâtiments sont ceux de la modélisation de l’Ademe, reprise dans notre étude.
- Calculer les besoins en isolants
Grâce à la modélisation du parc de bâtiments et aux différentes données d’entrée, le calcul peut être effectué sans difficulté à l’aide d’un tableur. Les résultats sont donnés dans le Tableau 6.
Comparer production et besoin
Après avoir effectué les calculs de production et de besoin en matériaux, nous pouvons maintenant les comparer pour répondre à notre problématique « les ressources sont-elles suffisantes ? ». Le Tableau 7 rappelle la production et le besoin en matériaux et ajoute un rapport entre ces deux termes.
Posons qu’un rapport entre production et besoin inférieur à 2 peut être comblé en moins de 3 à 5 ans (hypothèse optimiste quand on connait le « temps industriel »). Dans ce cas, la paille et la fibre de bois rigide pourraient répondre au besoin en matériaux pour la rénovation des logements (dans les conditions de l’étude). Les besoins en matériaux autres sont très grands par rapport à la production. Dans le meilleur des cas, il faut multiplier par 4 la production et dans le cas le plus défavorable, il faut quasiment la multiplier par 10 (on ne compte pas le liège).
On notera trois grandes catégories. La première concerne la modélisation du parc, la deuxième la mise en œuvre des isolants et la dernière concerne les calculs stricto sensu.
Pour la modélisation du parc, on notera principalement les limites suivantes :
- Le choix des typologies (simplification et schématisation des bâtiments) ;
- Le nombre de logements (une partie n’est pas modélisée) ;
- Précision des modèles (une typologie regroupe différents modèles de logements même s’ils sont proches, ils ne sont pas identiques).
Pour la mise en œuvre des isolants, on notera principalement les limites suivantes :
- Choix des matériaux ;
- Données génériques des matériaux ;
- Résistance thermique BBC à atteindre ;
- Arbitrage entre ITI et ITE.
Pour les calculs, on notera principalement les limites suivantes :
- Métrés schématiques (pas de métrés détaillés) ;
- Façade plane (pas de prise en compte des décrochés, des balcons, des tableaux de fenêtres, etc.).
Les isolants biosourcés pourraient, dès demain, jouer un rôle majeur dans la rénovation des bâtiments, avec comme fer-de-lance la paille et la fibre de bois rigide. En effet, la paille et la fibre de bois rigide ont un rapport entre production et besoin d’environ 1.
La paille s’oriente plutôt pour les maisons individuelles et la fibre de bois rigide pour les logements collectifs. Dès lors, et sans augmenter la production de matériaux, le rôle des isolants biosourcés pourrait passer d’anecdotique (actuellement inférieur à 10 % du marché) à bien implanté (voire majoritaire) sur le marché des isolants.
Cependant, il ne faut pas non plus s’imaginer que les isolants biosourcés, seuls, arriveront à combler le besoin en isolant permettant la rénovation du parc de logements français au niveau basse consommation. En effet, le rapport entre production et consommation est trop important (supérieur à 4 pour tous les matériaux) pour un certain nombre d’entre eux.
Devant ces résultats, des questions légitimes apparaissent. Comment réussir à davantage mettre en œuvre des isolants biosourcés ? Hormis pour la paille et la fibre de bois rigide, ne serait-il pas plus constructif de réfléchir « au bon isolant au bon endroit » (biosourcés en intérieur et les « autres » à l’extérieur) ?
Enfin, une dernière réflexion est celle du paradigme du matériau. Pourrons-nous, un jour, ne plus penser seulement « résistance thermique », mais plutôt « confort d’usage » en intriquant notamment résistance thermique, changement de phase, effusivité et diffusivité ?
Un article signé Marceau Gourovitch (ENSACF/UMR Ressources et C-TEK, ingénieur doctorant)
Article suivant : « Isolation durable en Outre-Mer, la Martinique montre le chemin », Quentin Godinot, Cofondateur / Responsable technique et R&D, Emerwall
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