1. ARGILE,
MISCANTHUS
ET
AUTRES
MATÉRIAUX
BIO-‐SOURCÉS
U5lisa5on
des
éco-‐
matériaux
dans
la
construc5on,
avancées
et
perspec5ves
en
Grande
Région
Sophie
GRIGOLETTO,
Luc
COURARD
ULg
Campus
d’Arlon
-‐
23
mai
2014
2. Plan
de
la
présenta5on
• Construc5on
et
environnement
• Matériaux
bio-‐sourcés
• Le
Projet
AGROMOB
• Autres
projets
de
recherche
sur
les
matériaux
bio-‐sourcés
(ULg-‐
GeMMe)
• Béton
de
miscanthus
• Projet
aPROpaille
• Béton
de
bois
3. Plan
de
la
présenta5on
• Construc5on
et
environnement
• Matériaux
bio-‐sourcés
• Le
Projet
AGROMOB
• Autres
projets
de
recherche
sur
les
matériaux
bio-‐sourcés
(ULg-‐
GeMMe)
• Béton
de
miscanthus
• Projet
aPROpaille
• Béton
de
bois
4. Le
secteur
de
la
construc5on
doit
faire
face
à
4
impacts
principaux
sur
l’environnement:
• ses
émissions
de
GES
(près
de
40%
du
CO2
produit
dans
le
monde);
• sa
consomma/on
d’énergie
(40%
de
l’énergie
u5lisée);
• sa
consomma/on
de
ressources
naturelles
(entre
40
et
50%
des
ressources
naturelles
sous
forme
de
matériaux);
• sa
produc/on
de
déchets
(50%
de
tous
les
déchets
produits
dans
le
monde).
Construc5on
et
environnement
5. Réduc5on
des
consomma5ons
énergé5ques
des
bâ5ments
et
des
émissions
de
GES
• Isola5on
• Concep5on
bioclima5que
• Recours
aux
énergies
renouvelables
Construc5on
et
environnement
6.
• Améliora5on
des
performances
énergé5ques
des
bâ5ments
• Augmenta5on
du
poids
rela5f
des
matériaux
de
construc5on
/
impacts
environnementaux
• Nécessité
de
développer
des
matériaux
alterna5fs
Source
:
G.
Escadeillas,
Métamorphoses,
Liège,
2011
Construc5on
et
environnement
7. Développement
de
matériaux
et
techniques
alterna5ves
pour
le
bâ5ment
• limiter
les
consomma5ons
énergé5ques
pendant
la
phase
d’exploita5on
du
bâ5ment,
• être
sains,
• contribuer
à
la
no5on
de
confort,
• leur
produc5on
ne
doit
pas
générer
une
consomma5on
importante
d’énergie
ni
une
produc5on
de
déchets.
Construc5on
et
environnement
8. Plan
de
la
présenta5on
• Construc5on
et
environnement
• Matériaux
bio-‐sourcés
• Le
Projet
AGROMOB
• Autres
projets
de
recherche
sur
les
matériaux
bio-‐sourcés
(ULg-‐
GeMMe)
• Béton
de
miscanthus
• Projet
aPROpaille
• Béton
de
bois
9. • Défini5on
Matériaux
issus
de
la
biomasse
végétale
ou
animale
• Large
gamme
de
produits
et
de
mul5ples
applica5ons
dans
le
domaine
du
bâ5ment
et
de
la
construc5on
:
• isolants,
• mor5ers
et
bétons,
• panneaux
de
par5cules
ou
fibres
végétales,
• matériaux
composites
plas5ques,
• colles,
adjuvants,
peintures,
etc.
www.bridge-‐ecocluster.eu
Matériaux
bio-‐sourcés
10. Isolants
bio-‐sourcés
h2p://www.lejdd.fr
• Essen5ellement
des
laines
de
fibres
et
des
produits
en
vrac
déversés
ou
insufflés
• Produits
de
subs5tu5on
aux
isolants
conven5onnels
11. www.chanvreservice.com
www.mafuturemaison.fr
• Liant
+
granulat
végétal
• Propriétés
mécanique,
thermique,
acous5que
mais
surtout
hygrothermique
très
spécifiques,
avec
des
valorisa5ons
performantes
pour
la
consomma5on
énergé5ques
des
bâ5ments
• Soit
confec5onnés
sur
chan5er,
soit
préfabriqués
en
atelier
Mor5ers
et
bétons
de
granulats
végétaux
12. Terre
crue
Blocs
de
terre
crue
comprimée
(BTC)
Shibam,
Yemen
(XVIe
siècle):
technique
de
l’adobe
(brique
de
terre
crue
séchée
au
soleil)
h2p://whc.unesco.org/fr/list/192
13. Panneaux
de
par5cules
ou
de
fibres
végétales
h2p://www.materiaux-‐naturels.fr
h2p://www.acqualys.fr
• U5lisés
pour
le
lambrissage,
l’isola5on,
les
portes,
cloisons,
placards,
ameublement,
etc
14. Matériaux
composites
plas5ques
• Résines
bio-‐sourcées
en
associa5on
avec
matériaux
de
fibres
naturelles
• Essen5ellement
valorisés
dans
le
decking
(terrasse)
et
les
bardages
www.ccirezo-‐normandie.fr
15. Plan
de
la
présenta5on
• Construc5on
et
environnement
• Matériaux
bio-‐sourcés
• Le
Projet
AGROMOB
• Autres
projets
de
recherche
sur
les
matériaux
bio-‐sourcés
(ULg-‐
GeMMe)
• Béton
de
miscanthus
• Béton
de
copaux
de
bois
• aPROpaille
16. Le
projet
AGROMOB
• Titre
du
projet
:
Améliora5on
de
l’iner5e
thermique
des
bâ5ments
à
ossature
bois
par
incorpora5on
de
matériaux
bio-‐sourcés
au
moment
de
la
préfabrica5on
• Programme
CWALity
de
la
DGO6:
Recherche
collabora5ve
entre
une
PME
et
un
organisme
de
recherche
• Durée
du
projet
:
24
mois
(01/12/2011
-‐
30/11/2013)
• Partenaires
:
17. Le
projet
AGROMOB
• Cadre
général
:
• Construc5on
à
ossature
bois:
marché
en
plein
essor
en
Europe
• MOBIC
réalise
depuis
14
ans
des
ossatures
bois
préfabriquées
en
atelier
• Défaut
de
ce
système
construc5f:
manque
d’iner5e
thermique
• Objec/fs
du
projet:
• Iden5fier
et
mehre
au
point
un
mélange
de
matériaux
bio-‐sourcés
conférant
une
iner5e
thermique
sa5sfaisante
• Industrialisa5on
de
l’applica5on
en
atelier
(préfabrica5on)
dans
les
parois
en
ossature
Matériau
bio-‐sourcé
• possédant
les
propriétés
au
niveau
de
l’iner5e,
• rendant
possible
son
applica5on
industrielle
automa5sée,
• résistant
aux
manipula5ons,
19. Etapes
du
projet
1. Travaux
de
modélisa5on
de
l’iner5e
thermique
(ULg–
Gembloux):
• Augmenta5on
d’iner5e
directement
valorisable
au
niveau
du
cadre
réglementaire
de
la
PEB:
• Importance
du
phénomène
de
retrait:
impact
d’une
lame
d’air
sur
la
capacité
thermique
du
mur
• Couche
d’iner5e
de
5
cm
-‐>
passage
d’une
classe
d’iner5e
«
léger
»
à
«
peu-‐lourd
»
• Influence
significa5ve
sur
PEB:
jusqu’à
+
10%
de
gains
de
chaleur
-‐>
réduc5on
des
besoins
en
chauffage
(mais
peu
d’influence
sur
surchauffe)
20. Etapes
du
projet
2. Iden5fica5on
d’un
mélange
de
départ
(ULg
–
GeMMe)
• Caractéris5ques
requises:
• Suffisamment
malléable
• Résistance
mécanique
à
court
terme
élevée
• Masse
volumique
élevée
(+/-‐
2000
kg/m³)
• Mélange
iden5fié:
à
base
de
boues
de
lavage
(résidus
d’exploita5on
du
grès
–
40%
d’argile),
de
chaux
et
de
sable
21. Etapes
du
projet
3. Essais
d’extrusion
en
atelier
(MOBIC)
• Machine
achetée
d’occasion
→
remontage
et
mise
en
ordre
• Difficulté
d’extruder
la
pâte
d’argile
→
adapta5ons
des
pièces
de
la
machine
4. Tests
d’automa5sa5on
et
de
manuten5on
et
de
transport
des
murs
2D
(MOBIC)
5. Tests
en
vrai
grandeur
(MOBIC)
Bâ5ment-‐test
à
Targnion,
équipé
de
capteurs.
22. Etapes
du
projet
6. Essais
d’adhérence
(ULg
-‐
GeMMe)
• Différents
types
d’enduits
But:
savoir
s’il
est
envisageable
de
fixer
ces
plaques
directement
aux
parois
• Différents
types
de
colle
But:
déterminer
comment
coller
le
mélange
d’argile
sur
les
panneaux
d’OSB
ou
de
Rigidur
23. Commercialisa5on
• Avantages
• Réduc5on
des
coûts
d’énergie
sur
du
long
terme
• Réduc5on
importante
des
besoins
de
chauffage
en
mi-‐saison
(+-‐
10%)
• Réduc5on
du
pic
de
température
intérieure
aheint
durant
la
saison
chaude
• Amor5ssement
des
varia5ons
des
températures
intérieures
• Améliora5on
de
l’isola5on
acous5que
par
l’apport
de
masse
à
la
structure.
24. Plan
de
la
présenta5on
• Construc5on
et
environnement
• Matériaux
bio-‐sourcés
• Le
Projet
AGROMOB
• Autres
projets
de
recherche
sur
les
matériaux
bio-‐sourcés
(ULg-‐
GeMMe)
• Béton
de
miscanthus
• Projet
aPROpaille
• Béton
de
bois
25. • Blocs
de
béton
:
Faible
teneur
en
ciment
et
aucune
cuisson
nécessaire
à
limite
fortement
émissions
de
CO2
• Fibres
végétales
de
type
miscanthus
:
Ressources
renouvelables
et
disponibles
presque
partout
dans
le
monde.
à
Fixer
le
CO2
avec
des
blocs
de
béton
à
base
de
fibres
végétales
Béton
de
miscanthus
26. Béton
de
miscanthus
• Miscanthus:
Variété
de
la
famille
des
graminées,
produisant
une
canne
ressemblant
au
bambou
pouvant
aheindre
4m
de
hauteur.
• Besoins
en
engrais
et
en
pes5cides
très
limités
• Récolte:
A
l’ensileuse
à
maïs
1x/an,
à
par5r
de
la
2ème
ou
3ème
année,
en
fin
d'hiver
pour
obtenir
un
produit
sec
•
27. • Rendement
très
élevés
• Impact
environnemental
• Valorisa5on:
bio-‐combus5ble,
plasturgie,
li5ère,
chaume,
isola5on
Béton
de
miscanthus
28. Traitement
préalable
avant
d’u5liser
les
fibres
de
miscanthus,
de
façon
à
accroître
la
durabilité
du
composite
et
à
réduire
les
transferts
de
liquide
entre
les
fibres
végétales
et
leur
environnement
minéralisa/on:
imprégna5on
des
fibres
par
un
mélange
de
chaux,
ciment,
adjuvants,
addi5ons
et
eau
Béton
de
miscanthus
Figure 6c - micanthus after
mineralization
Figure 6d - bamboo after
mineralization
Figure 8c - Miscanthus after
mineralization
Figure 8d - Bamboo
after mineralization
Mineralization of bio-based materials: effect on cement-based mix properties. L. Courard, A. Darimont, A. Louis and F. Michel. Bulletin of the
Polytechnic Institute of Iassi (Romania), LIV(LVIII), 2012
29. Béton
de
miscanthus
Objec/f
du
projet:
Fabrica5on
d’éléments
de
construc5on
durables,
spécifiquement
des
blocs
de
construc5on
en
béton
de
fibres
de
miscanthus
minéralisées,
obtenus
en
séquestrant
du
CO2.
30. Béton
de
miscanthus
• Objec5f
de
la
fixa5on
du
CO2
Performances
améliorées
en
termes
de
résistance
mécanique,
de
durabilité
et
de
stabilité
dimensionnelle,
grâce
à
la
dispari5on
aussi
complète
que
possible
de
Ca(OH)2.
Carbonata5on
• Energie
consommée
lors
du
processus
de
cure
des
blocs
• 0.71
GJ/m³
en
autoclave,
• 0.59
GJ/m³
pour
cure
humide,
• 0.02-‐0.10
GJ/m³
quand
10-‐50%
de
fixa5on
[CO2]
dans
ciment
• Fixa5on
poten5elle
de
CO2
• dans
un
bloc
39x19x19
cm:
0.18
kg
• dans
1
mur
de
1
m²
(soit
12.5
blocs
39x19x19
cm):
2.25
kg
31. • Améliora5on
significa5ve
de
résistance
en
compression
entre
les
deux
types
de
cure
• Intérêt
de
carbonater
préalablement
les
fibres
0.05 MPa
0.03 MPa
0.009 MPa
0.205 MPa
Béton
de
miscanthus
Résultats
et
observa5ons
Résistance
en
compression
à
7
heures
32. Projet
aPROpaille
(2011-‐2013)
Vers
une
reconnaissance
de
l’usage
de
la
paille
comme
matériau
isolant
dans
la
construc5on
Objec5f:
améliorer
la
connaissance
sur
le
comportement
et
les
performances
de
parois
dont
la
performance
thermique
est
essen5ellement
obtenue
par
usage
de
la
paille
en
op5misant
un
module
construc5f
préfabriqué.
33. Projet
Béton
de
bois
• Mélange
de
copeaux
de
bois
et
de
pâte
de
ciment
• Réalisa5on
de
cloisons
intérieures
et
extérieures
(avec
recouvrement)
• Isola5on
thermique:
λ
=
0.09
W/m.°K
(bloc
de
béton
cellulaire
λ
=
0.12
W/m.°K
et
brique
de
terre
cuite
λ
=
0.27
W/m.°K)
34. Conclusions
• Moyens
à
développer
pour
répondre
au
besoin
de
matériaux
de
construc5on
• Propriétés
intrinsèques
intéressantes
• Apport
en
terme
d’isola5on
ET
iner5e
thermiques
• Sélec5on
de
matériaux
à
faible
consomma5on
d’énergie
• Filières
porteuses
d’emploi
local
qualifié,
de
développement
économique
ou
encore
de
lien
social
• Mise
en
valeur
de
l’économie
circulaire
