Le sixième rapport du GIEC (avril 2022) entérine que des actions à grande échelle sont nécessaires dans tous les secteurs de l’économie pour réduire les émissions et s’adapter aux impacts du changement climatique. Dans le secteur de la construction, cela implique des investissements massifs dans l’efficacité énergétique. Parallèlement, entreprises, ingénieurs et chercheurs sont activement à la recherche de matériaux de construction du futur plus efficaces et moins polluants, afin de réduire l’empreinte écologique de la construction.
Faisons le tour de ces matériaux que nous avons qualifiés “du futur”, alors que certains sont d’ores et déjà sur le marché !
Les matériaux innovants pour le gros oeuvre :
L’acier à mémoire de forme :
L’acier à mémoire de forme a la capacité de se souvenir de sa forme d’origine après avoir été déformé.
C’est une propriété appelée « effet de mémoire de forme », qui est due à sa structure moléculaire unique qui rend le matériau capable de cette résilience. En chauffant l’acier à une température spécifique, les atomes dans sa structure se réorganisent pour retrouver leur position d’origine, ce qui ramène l’acier à sa forme précédente.
L’acier à mémoire de forme est un matériau dit “intelligent” qui peut être utilisé pour consolider les structures neuves ou existantes en béton. Renforcement des ponts, des routes et des autoroutes existants, l’acier à mémoire de forme pourrait révolutionner non seulement la manière dont on construit de nouvelles infrastructures, mais également la rénovation de l’existant.
Du ciment zéro carbone :
Le ciment est à l’origine de 5% des émissions de carbone dans le monde, mais reste l’un des matériaux de construction les plus utilisés. Composé principalement de calcaire, de calcium, de silicium, de fer et d’aluminium, il constitue le matériau principal du béton.
- Créé récemment par la société Cemfree, le béton sans ciment permet d’économiser jusqu’à 88% de CO² par rapport à un mélange conventionnel, sans compromettre la résistance.
- Il existe également le Concrete Canvas, un matériau géosynthétique flexible, rempli de béton, qui, lorsqu’elle est hydratée, devient une couche de béton mince, durable, imperméable et résistante au feu. Le matériau, livré en rouleaux, peut être posé nettement plus rapidement que le béton conventionnel.
Ces deux nouveaux produits sont d’ores et déjà utilisés pour la construction d’infrastructures dans le monde entier.
Un béton auto-régénérant… et vivant !
Depuis des décennies, le béton a largement été utilisé pour construire nos villes : solide, abordable et facile à produire, il est néanmoins très polluant. Autre inconvénient majeur, il a tendance à se fissurer à long terme et à demander des réparations.
De nombreuses entreprises s’intéressent depuis longtemps au béton auto régénérant sous plusieurs formes. Il y a quelques années, un chercheur en biologie marine nommé Hendricks Jonkers, dévoilait un nouveau type de béton dont la composition intègre des bactéries. Aussitôt que le béton commence à se fissurer et que de l’eau s’y infiltre, les bactéries se réveillent en produisant du calcaire qui va combler les failles apparues.
Ce matériau révolutionnaire est constitué d’un mélange de gélatine, de sable et de cyanobactéries qui utilisent la photosynthèse pour fabriquer du carbonate de sodium, ingrédient de base du ciment.
Les cyanobactéries produisent un matériau dont les propriétés mécaniques sont très proches de celles du béton. Ces blocs de béton « vivant » présentent la particularité de pouvoir s’auto-régénérer en cas de cassure ou de fêlure.
Ce nouveau type de matériau présente également l’avantage d’être plus écologique, par rapport au ciment et au béton dont la production est polluante pour l’atmosphère. Le béton vivant, lui, n’a besoin que des rayons du soleil, d’un peu de sable et de gélatine pour pouvoir s’auto-répliquer.
Le bois lamellé-croisé :
Inventé en Europe au début des années 1990, il est composé de morceaux de bois résineux laminés pour former une structure plus grande. Les morceaux sont collés perpendiculairement les uns aux autres par pression extrême, ce qui lui confère une très grande résistance. Cette disposition permet de fabriquer de grands panneaux massifs pouvant servir de planchers ou de murs dans les constructions. Il est principalement utilisé pour sa grande résistance mécanique, sa stabilité et sa rapidité de montage.
Grâce à cette technique de fabrication, il est possible d’utiliser du bois dégradé par la sécheresse ou des insectes dans les panneaux sans compromettre la structure. On obtient ainsi une fabrication plus durable. En outre, le lamellé croisé permet de produire des panneaux sur mesure, un gain de temps qui rend la construction bien plus rapide qu’avec des matériaux traditionnels.
Les matériaux innovants dans le second-œuvre :
Des panneaux de pommes de terre ?
Une entreprise britannique développe des panneaux à usage intérieur composés de fibres naturelles de pommes de terre, de bambou, de bois recyclé ou de houblon, et d’un liant naturel.
Ce liant, extrait des épluchures de pommes de terre provenant de l’industrie alimentaire, peut remplacer le formaldéhyde nocif dans les panneaux de fibres traditionnels. Les deux matières premières sont mélangées, puis mises sous presse à haute température pour obtenir des panneaux qui peuvent être utilisés pour diverses applications. Selon leurs concepteurs, les panneaux sont entièrement biodégradables et compostables après usage, contribuant ainsi à l’économie circulaire.
Un champignon isolant :
Des chercheurs ont trouvé le moyen d’exploiter l’incroyable potentiel de champignons afin d’assurer l’isolation des bâtiments. L’isolant est produit à partir de la partie végétative des champignons, appelée mycélium (les « racines » du champignon). Le processus de biofabrication consiste à laisser la moisissure se nourrir d’un substrat, par exemple : de l’eau, des minéraux, du peroxyde d’hydrogène et de l’amidon . Le champignon se développe et prend la forme du moule dans lequel il est placé. Pour terminer le processus de fabrication, il faut ensuite chauffer le matériau obtenu à une température de 65°C afin d’éliminer le surplus d’eau et les organismes qui le constituent. A la fin de ces différentes étapes, on obtient un bloc d’isolant compact, léger et bien résistant. Le produit séché final présente des qualités remarquables : résistant, écologique, durable, bas coût. Il peut être poncé et peint.
Non seulement, le matériau est complètement naturel et biodégradable, mais il réduit considérablement l’empreinte carbone d’un bâtiment. En effet, le matériau est naturellement auto-extinguible, il élimine le carbone de l’atmosphère et devient encore plus fort au cours du processus. Ce matériau innovant pourrait être utilisé dans tous types de construction.
Bientôt les aérogels pour lutter contre les passoires thermiques ?
L’isolant est sans doute l’élément le plus important pour améliorer l’efficacité énergétique d’un bâtiment. L’arrivée des aérogels constitue l’une des technologies les plus prometteuses.
Les aérogels sont des solides extrêmement légers et composés à plus de 99,9% d’air. Très efficace, ce matériau procure non seulement une excellente isolation thermique, mais il est également isolant contre le son et l’électricité. Les aérogels sont aujourd’hui essentiellement utilisés dans les batteries et certaines technologies sensibles en raison de leur coût encore élevé. Néanmoins, les coûts baissent régulièrement et on pourrait rapidement les retrouver dans les nouvelles constructions.
Une façade qui purifie l’air :
Créé avec le concours de scientifiques de l’aéronautique, un nouveau matériau de façade permet de purifier l’air environnant. En effet, le matériau élimine les particules fines et autres polluants qui entrent en contact avec sa surface photocatalytique. Il réduit ainsi la pollution tout en maintenant la propreté des surfaces. Selon ses créateurs, 4 m2 de ce matériau peuvent réduire la quantité de polluants oxydes d’azote équivalente à celle produite par une voiture en un an.
Le graphène, une molécule révolutionnaire ?
Synthétisé pour la première fois en 2004, le graphène est un cristal bidimensionnel de carbone, réputé pour ses nombreuses qualités, très prometteuses pour l’avenir : solidité, conductivité, légèreté, imperméabilité et même adhésivité.
Meilleur conducteur que le cuivre, deux cents fois plus résistant que l’acier tout en étant six fois plus léger, flexible, imperméable. Ce matériau pourrait s’imposer dans tous les domaines, au point d’envisager un jour de remplacer le métal ou le plastique.
Le graphène améliorant l’évacuation du courant, il permettrait par exemple d’éviter d’ajouter une protection métallique supplémentaire pour évacuer la foudre. Néanmoins, sa structure peu modulable limite ses applications pour l’instant.
De plus, sa production reste encore problématique et onéreuse. Le principal obstacle à franchir est donc la synthèse de la molécule de graphène elle-même, selon des procédés surs et rentables. Mais lorsque cette étape sera franchie, on estime que son utilisation pourrait diviser par deux la consommation de matériaux sur un chantier, tout en améliorant fortement la résistance et la durabilité des bâtiments.
Si la construction est régulièrement pointée du doigt comme étant un grand pollueur, on le voit aujourd’hui, c’est surtout un secteur très dynamique qui se remet en question et développe sans cesse des matériaux innovants dont la vocation est d’accélérer la décarbonation. Chez Orion nous restons très attentifs au développement de ces matériaux du futur, à l’affût de leur arrivée sur le marché afin de pouvoir les implanter dans nos projets.