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Quels sont les matériaux de construction les plus écologiques

La construction écologique exige l’utilisation de matériaux écologiques. Comment les choisir en fonction des performances énergétiques, de la recyclabilité et de la durabilité

Actuellement en Europe, les bâtiments sont responsables d’environ 40% de la consommation finale d’énergie, dont 25% sont attribués aux logements et 15% au secteur tertiaire. Cette valeur dépasse les pourcentages attribués à l’industrie (28%) et aux transports (32%).

Le secteur de la construction contribue à environ 30% des émissions de gaz à effet de serre dans l’atmosphère.

Un autre aspect critique associé au secteur de la construction concerne la consommation de sol, avec la superficie artificielle européenne représentant actuellement 4% du total, mais entre 2000 et 2006, elle a enregistré une perte d’environ 600 000 hectares de terres agricoles, entraînant une augmentation de 3,4% des zones cimentées.

Un aspect important de la construction écologique est sans aucun doute la sélection des matériaux de construction. Découvrons quels sont les matériaux écologiques et pourquoi il est important de les choisir.

Vers une durabilité environnementale, économique et sociale

Les surfaces cimentées et urbaines augmentent tandis qu’on assiste à une diminution des terres agricoles, avec une réduction de 0,2% pour les terres arables et permanentes et de 0,3% pour les terres de pâturage.

Il est crucial d’essayer de contrer ces problématiques avec l’utilisation rationnelle du sol. Dans quelle direction faut-il aller ? Certainement vers la réduction de la consommation d’énergie et des émissions nocives, à travers des politiques territoriales et urbanistiques ciblées; vers l’adoption de technologies à haute efficacité énergétique, l’utilisation de matériaux à faible impact environnemental et le recours aux sources d’énergie renouvelables. Ces actions sont orientées vers la durabilité environnementale, économique et sociale. Cette transformation ne concerne pas seulement les nouvelles constructions, mais représente surtout un défi pour la rénovation du patrimoine bâti existant dont nous nous occuperons plus tard.

Ce sont là les thèmes clés de la construction durable, de la bioconstruction, du green building.

Architecture durable : comment choisir les matériaux ?

Le choix des matériaux pour le secteur du bâtiment est le cœur de la phase de mise en œuvre d’un ouvrage. On assiste à un retour vers le passé en termes de types de matériaux utilisés pour la construction, mais avec 2 avantages : le développement de la technologie et la modernité. Utiliser des matériaux naturels signifie faire un choix responsable à la fois pour le bien-être de l’homme et pour celui de l’environnement.

L’architecture durable se dirige de plus en plus vers ces systèmes constructifs à combiner avec des matériaux naturels (les systèmes de bioconstruction). Le bois, par exemple, est un matériau qui a connu un développement exponentiel même dans des régions aux climats modérés. Mais comment évaluer l’impact des matériaux sur l’environnement ? Certainement en les analysant sur l’ensemble de leur cycle de vie, de l’extraction au recyclage. Parmi les aspects à considérer, nous ne pouvons pas ne pas mentionner : 

  • l’économie d’énergie qui doit dominer le processus de production pour minimiser les émissions de CO2 dans l’air ;
  • la toxicité du matériau pendant la phase d’utilisation ;
  • la durabilité et le taux de recyclabilité ;
  • la pollution due au transport du matériau.

Pour l’évaluation des performances énergétiques des bâtiments de toute nature, il est fondamental d’utiliser un logiciel d’analyse et de simulation énergétique dynamique qui permet de prendre en compte dans le modèle de construction des matériaux écologiques et dans la partie installation des générateurs à haute efficacité et des installations à sources renouvelables.

Evaluation des performances énergétiques des bâtiments issu du logiciel TerMus PLUS

Évaluation des performances énergétiques des bâtiments issu du logiciel TerMus PLUS

Matériaux de construction écologiques

Les matériaux de construction représentent 50% de la matière extraite de la croûte terrestre pour les activités que nous réalisons au quotidien. La consommation mondiale d’énergie primaire et les émissions de gaz à effet de serre sont de l’ordre de 40%. C’est pourquoi il est crucial de choisir soigneusement les matériaux à utiliser en faveur de la durabilité environnementale. Comme mentionné précédemment, il est nécessaire de tenir compte du cycle de vie du matériau et de réaliser une véritable évaluation pour prendre en compte les impacts environnementaux, économiques et sociaux d’un matériau.

Un matériau est durable lorsqu’il respecte au moins les caractéristiques suivantes : 

  • consommation d’énergie inférieure par rapport aux bâtiments traditionnels tout au long du cycle de vie ;
  • consommation d’eau inférieure par rapport aux bâtiments traditionnels ;
  • impact environnemental plus faible tout au long du cycle de vie;
  • meilleure qualité et confort intérieur ;
  • plus grande durabilité par rapport à un bâtiment traditionnel ;
  • absence de substances toxiques ;
  • recyclabilité.

Mais quels sont les matériaux de construction les plus couramment considérés comme écologiques ? Nous pouvons inclure dans la liste différents types de briques, de blocs en béton léger et en argile expansée, de pierres naturelles et de terre crue. Analysons-les en détail.

Brique

Dans l’ancienne Rome, le terme «brique» désignait la brique utilisée dans l’opus latericium : la technique de construction de la maçonnerie. Au fil des ans, le terme a pris un sens plus général englobant une grande variété de produits parmi lesquels la brique pleine et creuse, la tuile, la tablette, le bloc, la tuile marseillaise, etc., utilisés dans la construction d’éléments verticaux (murs porteurs, de cloison, etc.) et horizontaux (planchers, couvertures, etc.).

Les briques sont le résultat d’un mélange d’argile, de sable et d’eau, qui, après le malaxage, est façonné par extrusion ou estampage. Le séchage ultérieur et la cuisson dans des fours tunnel à une température de 1200° donnent naissance au produit fini. Pour améliorer les propriétés isolantes du matériau, divers composants tels que des billes de polystyrène, de la sciure, des résidus de la transformation du papier ou d’autres matériaux de rebut peuvent être ajoutés à la pâte brute. Après la cuisson, ces ajouts sont éliminés, générant de petits pores d’air. Cela réduit la densité de la brique et améliore ses propriétés thermo-acoustiques.

Il s’agit de produits fabriqués avec des matières premières naturelles, dont le processus de production ne génère pas de déchets, mais permet la récupération des déchets provenant d’autres transformations. Il est important de noter, cependant, que le processus de cuisson nécessite une quantité importante dénergie thermique, généralement produite avec des combustibles fossiles ayant un impact environnemental significatif.

Les briques offrent également la possibilité d’être recyclées après utilisation : elles peuvent être utilisées comme base pour la construction de routes après avoir été broyées. Au cours du processus de production, les déchets d’un cycle sont réutilisés dans le cycle suivant, contribuant à une gestion durable des ressources.

Blocs en béton avec argile expansée

Les blocs en béton avec argile expansée sont obtenus par le mélange de granulés d’argile expansée avec le mélange traditionnel utilisé pour la production de blocs destinés aux murs porteurs, de remplissage, de séparation et de revêtement de sols. L’argile expansée est obtenue par le broyage et la cuisson de l’argile brute. Lors du processus de chauffage, les granulés, à mesure que la température augmente, subissent une expansion grâce au développement de dioxyde de carbone et d’eau. Ensuite, le passage dans un lit fluide d’air induit le refroidissement des granulés et le durcissement de leur couche externe, tandis que le noyau interne reste poreux. Cette caractéristique confère au matériau une grande légèreté et, en même temps, une bonne résistance mécanique.

Les granulés de l’argile expansée présentent une bonne inertie thermique et résistance à la compression. Étant d’origine minérale, ils présentent des caractéristiques de non-combustibilité, de réfractariat, d’inertie chimique, de stabilité temporelle, de durabilité et de résistance à l’humidité. La présence de ces granulés confère aux blocs en béton d’importantes propriétés isolantes tant thermiques qu’acoustiques, en plus d’une légèreté considérable qui facilite l’installation, entraînant des avantages économiques. La perméabilité à la vapeur d’eau de ces blocs empêche la formation de condensation et de moisissures à l’intérieur des murs, assurant la respirabilité du bâtiment.

Les propriétés ignifuges combinées à la géométrie contrôlée des blocs en argile expansée permettent de réduire au minimum l’utilisation de mortier dans les joints et, le cas échéant, de réduire l’épaisseur de l’enduit.

Pierre naturelle

La pierre naturelle a été en partie remplacée au XXe siècle par des matériaux tels que l’acier, le béton armé et le verre. Cependant, avec l’attention portée aux composants de construction à faible impact environnemental, la pierre a retrouvé de l’importance aussi bien dans les rénovations que dans les nouvelles constructions. D’un point de vue bioécologique, la pierre est appropriée, mais il est essentiel de considérer des aspects tels que les propriétés bioécologiques (perméabilité et conductivité thermique), le poids volumétrique, le degré de compacité et de porosité, la durabilité, la résistance et l’aspect esthétique.

Les pierres, classées en fonction du poids volumétrique et du traitement, incluent la tuf, le granite, le travertin, le marbre, la diorite, la syénite, le porphyre et le basalte. Le choix de la pierre devrait également tenir compte de l’affinité avec les mortiers pour garantir la cohérence structurelle. Le travail des pierres peut être brut, fini, en coupe ou sous forme de dalles.

Terre crue

La terre crue est obtenue en séchant un mélange d’argile, de fibres végétales comme le chanvre et la paille, et d’inertes de différentes granulométries comme le sable et le gravier. Ce matériau de construction naturel, connu depuis l’Antiquité, est facile à travailler, à faible impact environnemental et entièrement recyclable. Grâce à sa flexibilité dans la composition du mélange, il peut être utilisé pour la construction de murs porteurs, de toitures, de planchers et de finitions. L’inertie thermique remarquable de la terre crue offre une isolation thermique efficace, adaptée également aux climats extrêmes. De plus, l’argile agit comme une « éponge », absorbant et libérant l’humidité de manière contrôlée, maintenant un taux d’humidité relative confortable dans les environnements.

Il existe 3 techniques principales pour la mise en œuvre de la terre crue, en fonction des proportions dans le mélange. La technique du pisé, utilisée avec un faible pourcentage d’argile, implique l’insertion de terre dans des coffrages de dimensions souhaitées, compactant et battant chaque couche successive. Avec un pourcentage élevé d’argile et de sable, la technique de la briquette crue est adoptée, insérant la terre et la paille dans des moules en bois retournés pour le séchage, évitant un retrait excessif en desséchant sous des tas de sable. Enfin, avec une proportion élevée de limon, la technique de la bauge est employée, étalant le mélange sur des cadres en bois ancrés à la structure du bâtiment.

Grâce au logiciel de conception de bâtiments, vous pouvez réaliser votre conception architecturale 2D/3D de nouvelles constructions et de rénovations en choisissant d’utiliser des matériaux écologiques.

Conception de bâtiments écologiques issu du logiciel Edificius

Conception de bâtiments écologiques issu du logiciel Edificius

Matériaux de construction écologiques : les matériaux isolants

Une caractéristique importante dans une optique d’éco-responsabilité est sans aucun doute la capacité isolante d’un matériau. L’isolation thermique, souvent liée à l’isolation acoustique, représente un aspect fondamental de la conception des bâtiments car elle influe sur la consommation énergétique et les pertes à travers l’enveloppe extérieure. L’utilisation de matériaux à haute performance thermique contribue à réduire la demande énergétique des bâtiments, réduisant ainsi les émissions de CO2 et les coûts opérationnels.

Malgré l’efficacité isolante des matériaux « artificiels » d’origine pétrolière (comme le polystyrène expansé ou extrudé, le polyuréthane, etc.), leur production comporte des risques de pollution environnementale, des émissions potentiellement toxiques en cas d’incendie et des défis en matière de recyclage. Par conséquent, le choix des isolants devrait privilégier des matériaux d’origine végétale ou animale, tels que la fibre de bois, le liège, la cellulose, la laine de mouton, le coton ou le lin. Cette sélection vise à garantir des performances isolantes élevées tout en minimisant les impacts environnementaux négatifs.

Fibre de bois

Les panneaux en fibre de bois sont largement utilisés comme composants isolants d’origine naturelle. Le processus de production implique le broyage de bois d’épicéa ou de pin, suivi d’un séchage à des températures élevées (350°) et d’une pressurisation. L’ajout d’alun favorise la libération des résines naturelles du bois, conférant au panneau une hydrofugation marquée, renforcée encore davantage par des traitements à la cire ou au latex. Cette méthode exploite des matières premières naturelles telles que les résidus de scierie et les bois de faible qualité, rendant le panneau entièrement recyclable. Les déchets des panneaux peuvent être réutilisés pour la production d’autres isolants ou compostés.

Les panneaux en fibre de bois présentent d’excellentes propriétés isolantes thermiques, avec un coefficient de conductivité thermique d’environ 0,04 W/mK, et acoustiques grâce à l’entrelacement des fibres qui entrave la propagation des ondes sonores. La structure ouverte des panneaux permet le passage de la vapeur d’eau, favorise la respirabilité des toitures ou des murs, et contribue à la régulation naturelle de l’humidité dans les environnements. De plus, la qualité esthétique des panneaux permet la création d’espaces agréables, offrant des sensations de bien-être visuel et tactile grâce à l’origine naturelle du matériau.

Liège

Les panneaux de liège sont obtenus par compression de copeaux d’écorce de chêne-liège (Quercus Suber L.) moins précieux, connus sous le nom de liège mâle. Ces composants, également fabriqués à partir de matières premières naturelles, sont biodégradables et exempts de substances toxiques. Il est important de noter que le cycle de régénération de l’écorce de l’arbre nécessite environ 9 ans. La structure cellulaire du liège, avec environ 30 à 40 millions de cavités d’air par cm3, confère au matériau une élasticité élevée, une résistance mécanique et d’excellentes propriétés isolantes thermiques (avec un coefficient de conductivité thermique d’environ 0,038 W/mK) et acoustiques. Le liège est également imperméable, ignifuge et résistant aux attaques d’insectes, de rongeurs, de vers et de bactéries.

Les panneaux, vendus en formats de 50×100 cm avec des épaisseurs variables de 1 à 6 cm, sont utilisés pour l’isolation thermique et acoustique de structures verticales telles que les murs extérieurs et les cloisons, ainsi que d’éléments horizontaux tels que les planchers, les greniers et les toits. Le liège est imputrescible, ce qui permet de le placer directement sous la couche de couverture en tuiles ou en ardoises sans nécessiter l’installation d’une membrane d’étanchéité.

Fibre de cellulose

L’isolant en cellulose est produit en broyant des feuilles de journaux, suivie d’un traitement des flocons résultants avec des sels de bore à des fins ignifuges et antiparasitaires. Le processus de production a un faible impact environnemental, mais le matériau obtenu n’est pas éliminable en décharge en raison des sels mentionnés, ce qui rend l’incinération nécessaire.

La fibre de cellulose, avec un coefficient de conductivité thermique d’environ 0,037 W/mK, se révèle être un isolant thermique efficace grâce aux petites cavités dans les flocons qui entravent la transmission de la chaleur. Caractérisée par une hygroscopicité élevée, elle peut absorber environ 30% de l’humidité présente dans un environnement, la libérant lentement pour assurer le confort habitable.

La mise en œuvre se fait par insufflation des flocons dans les interstices ou par pulvérisation sur les murs du matériau préalablement humidifiés. En plus des flocons, des panneaux de cellulose pressée sont disponibles sur le marché, adaptés comme revêtements pour les murs existants lors de travaux de rénovation.

Matériaux de finition écologiques : les matériaux de finition

Les matériaux de finition représentent la couche qui recouvre les bâtiments. Il est important de les choisir avec la plus grande attention afin de ne pas annuler tout le travail réalisé lors de la construction du bâtiment. Deux éléments doivent donc être évalués : la peinture et l’enduit.

Enduit naturel

L’enduit est appliqué sur les murs pour donner une homogénéité à la surface et sert de protection contre les événements climatiques et/ou les facteurs mécaniques. La respirabilité est certainement la caractéristique la plus importante à prendre en compte : généralement, on préfère les enduits à base de chaux hydraulique naturelle avec des propriétés déshumidifiant, ainsi que respirantes. Il convient de rappeler que la chaux est le meilleur isolant naturel, un matériau utilisé depuis des temps très anciens. De plus, l’enduit à la chaux est très respirant : il favorise un échange avec l’extérieur et prévient la formation de condensation sur les murs.

Un autre exemple d’enduit naturel est l’argile brute, un matériau toujours naturel, facile à extraire et 100% recyclable. Il est de plus en plus utilisé pour ses propriétés esthétiques et fonctionnelles, allant du poreux au lisse avec une variété de couleurs. L’enduit d’argile peut être appliqué sur divers supports, offrant une isolation thermique et acoustique, et il est biocompatible, hypoallergénique et hygroscopique. Il joue un rôle significatif dans les Passivhaus, contribuant à maintenir des températures et une humidité stables, améliorant le confort habitable.

Peintures naturelles

Les peintures naturelles, également connues sous le nom de peintures naturelles, sont fabriquées exclusivement avec des ingrédients biologiques, principalement à base de résine extraite de conifères tels que le mélèze et le pin. Ces matériaux offrent de nombreux avantages, dont une haute respirabilité, des propriétés anti-allergènes et anti-moisissures, l’absence de substances toxiques, une durabilité dans le temps, n’attirent pas la poussière, ont un parfum agréable dérivé des pigments naturels, peuvent être appliquées même avec les fenêtres fermées, offrent une esthétique de qualité, sont faciles à travailler et nécessitent un entretien simple. Ces peintures naturelles sont idéales pour les projets de construction écologique, aussi bien pour l’intérieur que pour l’extérieur, et peuvent être utilisées dans de nouvelles constructions ou dans la rénovation de bâtiments existants, y compris ceux situés dans les centres historiques. Leur nature saine, sûre et performante contribue au bien-être général et au confort habitable élevé.

Durabilité environnementale : entre innovation et bénéfices

En conclusion, l’adoption de plus en plus massive de matériaux écologiques dans la construction représente une avancée fondamentale vers la création d’environnements de vie qui conjuguent durabilité environnementale, efficacité énergétique et bien-être des occupants. Le choix avisé de matériaux tels que le bois certifié, l’argile, la fibre de bois et d’autres solutions éco compatibles non seulement réduit l’impact environnemental de la construction, mais contribue également à créer des espaces plus sains et adaptés au bien-être des personnes.

Ces matériaux respectent non seulement des normes environnementales rigoureuses, mais offrent également des propriétés intrinsèquement bénéfiques, telles qu’une excellente régulation thermique, la capacité à absorber l’excès d’humidité et la résistance aux agents pathogènes tels que les moisissures et les bactéries. Au-delà des considérations environnementales, l’utilisation de ces solutions se traduit par une économie d’énergie considérable à long terme, contribuant ainsi à la durabilité économique des bâtiments.

Dans un contexte où la sensibilisation environnementale est de plus en plus centrale, l’industrie du bâtiment adopte ces pratiques pour répondre aux besoins actuels et futurs.

 

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