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Architecture Ecologique : Les matériaux biosourcés et géosourcés

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Rapport d’étude : EBERHARD Tom

Enseignante : NOURRIGAT Elodie

Ecole Nationale Supérieure d’Architecture de Montpellier - S6 - 2017 / 2018

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Sommaire Sommaire

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Introduction : A la recherche d’une nouvelle architecture

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- Pourquoi doit on revenir à une architecture plus écologique ? - Comment se nourrir de l’architecture et des savoirs faires patrimoniaux ?

Inventaire des matériaux biosourcés et géosourcés - Quelles sont les acteurs du biosourcé et du géosourcé à ce jour ?

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Biosourcés : La Fibre - Le Bois - La Paille - Le Chanvre, le Lin et autres fibres végétales - Les Matières Recyclées

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Géosourcés : Le Grain - La Terre - La Pierre

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Bilan : La maison écologique d’aujourd’hui

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- Peut-on réaliser une maison complétement écologique ? - Vers quoi ce tourne l’architecture écologique de demain ? - Etude de cas : Les matériaux biosourcés et géosourcés à Montpellier

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Conclusion Personelle

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Bibliographie

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Sources Photographiques

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Introduction : A la recherche d’une nouvelle architecture

Bruxelles, la vieille ville industrielle

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Rotterdam, la ville moderne et design

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- Pourquoi doit on revenir à une architecture plus écologique ? Révolution Industrielle : Au début du XIXème siècle, les matériaux naturels comme le bois ou la pierre sont encore très fortement utilisés dans la construction ; la terre cuite et les métaux sont sollicités mais restent encore peu présents. Il faut attendre la révolution industrielle, au milieu du XIXème siècle, pour voir apparaitre massivement l’usage des métaux, du béton, du verre, et des briques de terre cuite. Ces matériaux étaient déjà employés dans la construction mais avec la découverte des énergies fossiles comme le charbon, le gaz puis le pétrole, l’usage de ces matériaux s’est fortement popularisé pendant la révolution industrielle. Grâce aux progrès de l’ingénierie et l’exploitation de ces énergies fossiles à moindre coût, on a pu augmenter l’usage de ces nouveaux matériaux ainsi que la création de systèmes constructifs adaptés à cette période (avec la construction de grandes usines de production et d’ouvrages importants). Cela a permis de développer une économie autour de ces matériaux et de les généraliser pour en faire aujourd’hui des filières très développées.

Reconstruction et Nouveaux Matériaux : A partir des années 1930, on voit aussi apparaitre la plasturgie qui, avec des produits dérivés du pétrole, popularise l’emploi des matériaux plastiques dans la construction. Puis après la 2nde Guerre Mondiale, l’Europe doit massivement se reconstruire et cela le plus rapidement possible, le béton et l’acier se sont révélés être les matériaux idéaux pour répondre à cette demande. La disponibilité ainsi que la facilité de mise en œuvre de ces matériaux en font des produits propices à la mondialisation et bientôt ils deviennent incontournables dans le monde entier. La filière du béton et de la terre cuite se développe et ils deviennent les matériaux les plus économiques sur le marché. Du fait de leurs disponibilités, de leurs performances et de leur faible coût de production, ils en viennent à être utilisés dans les maisons individuelles comme dans les grands bâtiments publics. Dans les pays pauvres comme dans les pays riches, le béton et les briques de terre cuite apparaissent comme des matériaux modernes et on préfère donc abandonner les matériaux traditionnels, soit trop chers ou nécessitant une main d’œuvre trop spécifique. Dans beaucoup de pays, ils deviennent synonyme de pauvreté.

L’architecture d’aujourd’hui : Rentabilité / Performance / Innovation Aujourd’hui on continue dans la lancée de la fin du XXème siècle avec un emploi massif du verre, de l’acier et de l’aluminium pour les immeubles de grandes hauteurs ainsi qu’un emploi presque systématique du béton ou de la terre cuite pour les maisons individuelles. Avec le développement de ces matériaux performants, mais énergivores, on retrouve une liberté totale d’expression de l’architecture. Cette liberté de l’architecte et surtout du client aboutit à la création de bâtiments novateurs et exemplaires mais qui participent grandement à l’épuisement des ressources et au rejet de C0², tant au moment de sa construction que lors de son usage. Peut-être que, avec cette pression écologique qui s’alourdit de jour en jour, il est temps de changer de paradigme et de se tourner vers une architecture plus durable. 5


Introduction : A la recherche d’une nouvelle architecture

La maison Feuillette, article de journal, mai 1921

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Workshop europĂŠen autour de la paille et des enduits terre, en Autriche

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- Comment se nourrir de l’architecture et des savoirs faires patrimoniaux ? Un regard sur le futur qui se fait par un retour sur le passé Comme on a pu le voir, on doit aujourd’hui essayer au maximum de se limiter aux matériaux provenant des circuits courts voir locaux. Avant la mondialisation, l’industrialisation et le bouleversement des voies de communication et de transport, lorsque que l’on n’était pas fortuné on avait l’obligation d’utiliser comme matériaux de construction les ressources locales et liés au territoire. On a donc surement beaucoup à apprendre des savoirs faires patrimoniaux afin d’utiliser avec plus d’intelligence nos ressources.

Vers une nouvelle échelle des ressources et acteurs Cela ne veut pas dire refuser le progrès et revenir à une architecture primitive sans architecte, au contraire il faut faire la part des choses et puiser dans le patrimoine tout en le réinterprétant et en le resituant à notre époque. Les ressources locales sont celles qu’on trouve à proximité de la construction mais pour parvenir à une architecture cohérente vis à vis des normes, de la volonté du client et de son économie il va falloir bien souvent utiliser aussi les ressources non locales. C’est pourquoi on a élargi les contraintes de ressources à l’échelle des circuits courts afin de limiter la pollution liée aux transports, l’épuisement des ressources exotiques, mais aussi afin de faire fonctionner une économie locale. Pour que ceci soit réalisable et qu’on conserve ces savoirs faires, il faut développer la recherche et l’expérimentation autour de ces matériaux oubliés comme la terre ou la paille mais aussi dans le but de former une main d’œuvre expérimentée. Le monde de la construction en est déjà conscient et multiplie de plus en plus les formations autours du biosourcé et géosourcé comme la formation Pro paille ou les formations de Craterre et Amaco.

Vers une architecture durable : Environnementale / Economique / Sociale Se pose aujourd’hui la question du cycle de vie des matériaux, de leur fin de vie, de leur stockage et de leur recyclage ou leur destruction. Il faut arriver à correctement gérer les matériaux n’existant pas à l’état naturel, n’étant pas biodégradables et présentant un caractère plus ou moins nocif. La gestion des ressources devient donc essentielle mais cet élan vers le biosourcé et le géosourcé est aussi dû à la volonté de construire des bâtiments sains et confortables pour les usagers. Par une bonne gestion de ces ressources, possédant des propriétés participant à un assainissent de nos espaces ainsi qu’à un grand confort bioclimatique, couplé à un développement des filières afin d’en faire des matériaux accessibles économiquement et géographiquement (et en leurs donnant des normes reconnues) ; on se dirigera vers une architecture plus durable avec une prise en compte sociale, économique et environnementale.

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Inventaire des matériaux bio-sourcés et géo-sourcés

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- Quelles sont les acteurs du biosourcé et du géosourcé à ce jour ? Il existe plusieurs organismes qui travaillent sur ce sujet, avec différentes fonctions, objectifs et échelles : La filière : Biosourcé Tout d’abord on trouve la filière bois qui est déjà très bien organisée depuis des années. Les matériaux biosourcés sont gérés à l’échelle nationale par le CF2B, le collectif français Bâtiment Biosourcé. Celui-ci est composé de plusieurs organismes et réseaux : le RFCP, Réseaux français construction paille, ou Ecima qui gère la ouate de cellulose. Bâtir en balle fait aussi partie de ce collectif et agit pour la mise en œuvre de la filière d’isolant en balle d’épeautre et de riz. En ce qui concerne le chanvre, il est géré par deux associations : les chanvriers en circuits court (3C), qui est un réseau de producteur de chanvre fermier pour l’écoconstruction, ainsi que Construire en Chanvre (CenC) qui réunit 120 acteurs autour de la construction. CenC développe l’utilisation du chanvre et a établi les règles professionnelles de ce matériau. On retrouve en parallèle du CF2B, l’Association des Industriels de la Construction Bio sourcée qui gère l’ensemble des laines industriels biosourcés. Tous ces organismes sont en communication avec Karibati (avant «C+B») qui conduit l’expertise sur ces matériaux notamment avec la création en 2012 du Label Biosourcé. Géosourcé En ce qui concerne la Terre le principal réseau se trouve être Asterre à l’échelle nationale. Il entre en communication avec des acteurs régionaux comme Atout Terre en Occitanie (Briques), TERA en Rhône Alpes (Pisé), ARPE en Normandie (Torchis), ARESO en Occitanie avec la terre allégé, et les terreux-armoricains en Bretagne avec la Bauge. Visant à revaloriser la construction en terre auprès du grand public Amaco et CRAterre sont des organismes qui exercent une recherche et une diffusion de ce matériau. Les formations autour de ces matériaux sont proposées par la fédération Eco Construire ainsi que par LESA pour la terre crue, mais aussi de façon plus large elle se fait dans les ENSA, chez les Compagnons du devoir ainsi qu’en CFA, GRETA et lycées professionnels. Les laboratoires de recherche : Leurs rôles est de tester les matériaux, d’analyser leurs propriétés, leurs disponibilités afin d’établir des caractéristiques techniques. Exemple : AE&CC / LMDC / CSDB / CEREMA / ECO ETUDES ...

Le Gouvernement et les représentants des professionnels du bâtiment : Ce sont eux qui établissent les réglementations sur la construction, leur but et de mettre en place des règles et normes précises sur l’utilisation des matériaux. A l’échelle nationale : ADEME / Ministère du développement durable / Ministère du logement / … A l’échelle régionale : DREAL / Les Régions / … A l’échelle départementale : Le département / CAUE / CAPEB / FFB / ... 9


Inventaire des matériaux bio-sourcés et géo-sourcés

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Bio-Sourcés : La Fibre Le terme biosourcé désigne les « matériaux à base de matière première issue de la biomasse », ils peuvent être d’origine végétale ou animale. Ce sont des matériaux renouvelables et ont la propriété intrinsèque de séquestrer le dioxyde de carbone atmosphérique et de le stocker de manière temporaire. De plus ils sont souvent associés à des filières éco-industrielles qui portent des schémas de développement territoriaux. Sylviculture La forêt, source principale des matériaux de construction biosourcés, couvre irrégulièrement, environ 30% de la planète. Cette forêt nous offre des ressources importantes pour le bois d’œuvre : structure, parement, parquet, menuiserie, etc. Mais on peut aussi l’utiliser, notamment en matière de recyclage des bois usés ou peu nobles, pour la fibre de bois permettant la fabrication de nombreux matériaux : panneaux, isolants, composites plastiques, béton végétal. Agriculture Les surfaces agricoles correspondent à 12% du globe mais tendent à augmenter fortement dans les années à venir afin de palier à l’insécurité alimentaire. Sa présence sur la planète est variable d’une zone géographique à l’autre car l’accroissement des volumes s’opère principalement sur les rendements et dépend largement des ressources en eau. On retrouve une grande diversité des matières pour la construction avec notamment les plantes à fibres (chanvre, lin) qui sont les plus exploitées actuellement mais on retrouve aussi les sous-produits des productions alimentaires (paille de céréales ou d’oléagineux, cosses de riz ou d’arachides, palmes, etc.) qui représentent des potentiels considérables. Aquaculture Les matériaux provenant de l’aquaculture restent encore peu utilisés mais tendent à devenir des solutions innovantes grâce à la recherche effectuée sur ces matériaux. On retrouve par exemple avec les algues des solutions innovantes issues de savoir-faire vernaculaires (peinture, facade Ennesys, isolant, couverture de toiture à Læsø). Ecosystèmes naturels Les Ecosystèmes sont depuis toujours utilisés dans l’architecture vernaculaire car ce sont les ressources les plus accessible. De plus ce sont souvent les espèces invasives qui sont exploitées afin de ralentir la prolifération et de transformer ces nuisances en ressource. (Au Maroc, par exemple, une exploitation raisonnée des alfatières pourrait produire un million de tonnes de fibres par an). Cette utilisation de l’écosystème naturel n’est plus du tout présente dans la construction conventionnelle. Pourtant, exploitée avec rigueur, cette ressource pourrait devenir aussi importante que la forêt ou que l’agriculture. Recyclage Le recyclage permet à certains matériaux biosourcés comme le papier, le carton ou les fibres textiles de retrouver une nouvelle vie. Ces matériaux issus du recyclage ont généralement de bonnes caractéristiques thermiques et s’intègrent dans une économie circulaire.

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Le Bois

Halle de Beaumont-du-Gâtinais

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Grange aux dîmes de Vollerand

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Maison en bardeaux (toiture et murs), à Hures

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Gymnase ZAC du Bon Lait, Lyon

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Maîtres d’oeuvre : Dietrich I Untertrifaller Architectes / Têkhnê Architectes

DDTM du Morbihan, Vannes Maître d’oeuvre : AIA Associés

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Halle de Tendon

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Maître d’oeuvre : Atelier d’architecture HAHA

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Matière Le bois est depuis très longtemps utilisé dans la construction, il peut travailler aussi bien en compression qu’en traction, ce qui en fait le seul matériau avec lequel on peut réaliser presque la totalité des éléments d’un bâtiment : des parois aux toitures, en passant par les planchers et les revêtements de sol. Ce sont les arbres qui furent les premiers abris des hommes (en dehors des grottes) et c’est avec la naissance de l’agriculture que l’homme devient sédentaire et qu’il commence à construire des maisons en bois et en feuillage, en paille et en peau de bête. C’est un matériau largement disponible, présent de façon très diversifié sur tout le pays car la forêt occupe aujourd’hui 28 % du territoire français et mille ans avant notre ère, la majeure partie de la France était boisée et ses habitants vivaient surtout en forêt. On peut donc retrouver en France un patrimoine très riche de construction en bois. Les premières charpentes bois composés de fermes et de contreventement, utilisées déjà pendant l’antiquité, se sont réellement développées en France au cours du moyen âge, notamment avec le développement du compagnonnage. Les pièces étaient de dimension importante en raison des connaissances empiriques de l’époque et d’une surabondance en bois disponible. On les retrouve souvent dans les constructions rurales associées à des murs de maçonnerie en pierre. Une autre technique ancestrale est celle du bois empilé, fait de rondins et de madriers emboités les uns sur les autres. Dans cette technique, surtout présente dans les régions montagneuses et de forêts de résineux (notamment en Europe du Nord), le bois sert de structure mais aussi de parement intérieur et extérieur. Un vieil usage du bois, beaucoup utilisé dans toute la France au cours du Moyen Age, s’est fait par la technique du colombage. Une ossature bois est assemblée en tenon mortaise puis ensuite remplie avec différents matériaux selon la région et les traditions : torchis / brique / pierre. La présence de bois en revêtement extérieur sous forme de bardage bois n’est que très récente (le bardage scié apparait avec la révolution industrielle), en effet cette technique d’habillage en planche de bois « rainures et languettes » est devenu très populaire aux cours des derniers siècles en assurant un habillage participant à l’isolation thermique et acoustique de la maison mais aussi à son étanchéité et à sa résistance aux intempéries. On retrouve aussi l’emploi de ce bardage avec les bardeaux de bois, matériau employé depuis des millénaires (bois fendu) et qui est utilisé pour les murs mais surtout comme couverture de toiture. Le bois en fondation est exploité depuis le néolithique afin de stabiliser les bâtiments sur des sols de mauvaise qualité, c’est la technique de fondation sur pieux de bois. La France possède de nombreux bâtiments qui utilisent cette technique comme le Grand Palais, le Chateau de Chambord ou encore de nombreux ponts. On commence à abandonner les pieux de bois au XIXème siècle et aujourd’hui l’absence d’un contexte normatif ne permet pas de mettre en place cette technique de façon stable et économique contrairement à ce qui se fait dans d’autres pays comme les Pays Bas ou les Etats Unis. Cependant elle recommence à se développer et son usage est autorisé dans certaines zones humides.

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Matériaux Le bois d’œuvre est utilisé pour les éléments de charpente et de construction bois, les panneaux, les parquets, les lambris et les menuiseries. Comme on a pu le voir, la filière du bois d’œuvre est déjà très développée avec de nombreux produits industriels comme les bardages bois, les panneaux de fibres et de particules (OSB) en contreventement et parement, les panneaux contreplaqués, etc... On a fait de nombreux progrès techniques concernant les structures bois avec le lamellé collé qui a permis d’agrandir considérablement les portées des structures bois mais aussi de donner une nouvelle identité au bois qui peut maintenant offrir des formes courbes. Invention plus récente, le CLT, composé de lames de bois massif croisées perpendiculairement, a permis de construire une alternative aux bétons notamment pour les bâtiments de grande hauteurs grâce à ces panneaux structurels utilisés en mur, plancher et toiture. Les applications du bois (hors structure) dans le bâtiment sont surtout des applications en termes d’isolation thermique ou de correction acoustique. C’est cette application du bois qui tente aujourd’hui d’innover et de se développer afin de concurrencer les isolants minéraux et non renouvelables. À l’origine une invention française, les produits isolants à base de fibres de bois se sont développés depuis une quinzaine d’année Outre-Rhin avec des fabrications améliorées et des applications plus étendues. Fabriqués à base des chute de bois résineux, qui sont défibrées, ils présentent des avantages, tant au niveau environnemental, parce que le bois est une ressource naturelle et renouvelable et que ces produits sont issus du recyclage des déchets de l’industrie du bois, qu’au niveau des performances thermiques, équivalentes à celles des isolants minéraux. + Le Liège Un matériau qui fait son grand retour depuis quelques années c’est le liège. Ce matériau est obtenu à partir de l’écorce du chêne-liège, une espèce présente sur tout le pourtour méditerranéen. Les forêts de chêne jouent un grand rôle pour la régulation de l’eau et la protection des sols. Il permet également un très bon stockage du carbone sur une longue période, propriété toujours présente dans le liège en tant que produit. Le liège est obtenu à partir de l’écorce de l’arbre qui se régénère une fois retirée. Sa récolte demande un grand savoir-faire afin de ne pas abimer l’arbre. La récolte du chêne liège se fait au plus tôt tous les neufs ans à partir de ses vingt-cinq ans environ. Il est aujourd’hui utilisé principalement pour la fabrication de bouchon de bouteille de vin et de champagne. Ainsi pour obtenir ce produit il faut attendre le troisième écorçage pour que le liège possède les qualités requises. Les écorces prélevées lors des précédentes récoltes sont donc des déchets utilisés comme isolant et revêtement de sol. C’est un matériau peu disponible mais qui possède de très bonnes propriétés : imputrescible, résistant à l’humidité, et aux fortes températures, résistant à la compression ainsi qu’à l’usure. Son utilisation doit donc se faire ponctuellement là où les autres isolants biosourcés ne peuvent pas être appliqués (en isolant sous chappe par exemple).

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La Paille

Simonton House, Purdum, Nebraska, 1908

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Maison Feuillette, Montargis. Le plus ancien

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bâtiment construit en ossature bois et remplissage paille

Maison en ossature bois, remplissage paille et enduit terre dans l’Aude

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Formation Européenne STEP divisée en unités (16) (préparant aux differents travaux autour de la paille)

Maison en paille

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Groupe Scolaire d’Issy-les-Moulineaux,

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Maître d’oeuvre : Sonia Cortesse / Bernard Dufournet

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Matière En observant le patrimoine on remarque que les fibres végétales sont présentes dans les plus vieilles constructions humaines. On les retrouve notamment en couverture avec les toitures de chaume mais aussi en parement extérieur avec le bardage paille (tressé comme pour la chaume) ou encore combiné à la terre avec le torchis ou la bauge. Là où son usage devient innovant c’est en tant qu’isolant. Elle était déjà utilisée en vrac pour isoler les combles ou les vieilles bâtisses en pierre, mais c’est en tant que résidu de l’agriculture qu’elle possède aujourd’hui un renouveau immense grâce a ses excellentes propriétés. En 2013, on estime le nombre de bâtiments isolés en botte de paille à environ 3000 réalisations en France (source : RFCP). Les logements sont largement majoritaires même si la part des immeubles tertiaires est en augmentation. C’est la paille de blé qui est principalement utilisée, ce qui est logique puisque c’est la céréale la plus cultivée en France. Mais on peut retrouver des constructions en paille de riz, ou en millet, ou avec toutes autres céréales produites dans l’agriculture régionale. La technique la plus courante en France est celle de la botte de paille comme isolant et support d’enduit (ou de parement en plaque) dans les maisons à ossature porteuse en bois. Dans ce cas, l’ossature sera dimensionnée en fonction des bottes de pailles utilisées. Il faut savoir que les bottes de paille peuvent être placées à plat mais aussi sur la tranche. Les dimensions des bottes de paille standard sont de 37cm de hauteur pour 47cm de largeur, enfin la longueur peut varier de 80 à 120cm. Bien que ce soit la technique du remplissage paille qui soit la plus utilisée en France, la paille existe dans un autre système constructif : c’est la technique Nebraska. Dans ce système constructif, la paille assure à la fois un rôle structurel et un rôle d’isolant thermique. La construction en bottes de paille porteuses a démarrée dans la région des Sand Hills au Nebraska à la fin du XIXe siècle, lorsque les premières presses agricoles sont apparues. Elle était pratiquée par les paysans-constructeurs avec de petites bottes posées à plat sur lesquelles une lisse haute venait répartir les charges de la toiture. Cette technique est encore rare en France pour cause de normes et de règlementations encore insuffisantes mais elle reste la technique paille la plus utilisée aux Etats Unis et prend de l’essor dans certains pays européens comme l’Angleterre ou la Suisse.

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Matériaux La construction en bottes de paille s’appuie sur l’utilisation des matériaux premiers et n’a donc pas besoin de passer par une usine comme les autre produits classiques. En effet elle s’appuie sur une ressource renouvelable (chaque année), est par sa position de sous-produit de l’agriculture céréalière elle n’entre pas en concurrence avec la production alimentaire. Elle ne nécessite donc pas de champs supplémentaires puisqu’elle mobilise une faible part de la production. Dans l’hypothèse où la totalité des murs des constructions neuves réalisées chaque année en France était isolée en paille, il suffirait d’en utiliser moins de 2 millions de tonnes soit 10% de la production de la seule paille de blé, sachant que d’autres types de pailles peuvent être utilisés (Source : Eco Etudes). La paille, provenant directement du champ, est conditionnée sous forme de bottes puis sera soit stockée en attendant sa pose ou bien directement acheminée vers le chantier. Aujourd’hui on a compris que la paille est un matériau d’avenir car largement disponible et possédant de grandes propriétés. Depuis la fin du XXe siècle, les acteurs se multiplient afin de valoriser ce matériau, développer la filière et de créer des règles professionnelles solides. Des produits innovants comme des panneaux de contreventement en paille ont été mis en place, on retrouve aussi la paille en vrac soufflée en Autriche, ou encore des nouvelles techniques d’utilisation des bottes de paille comme le CST (Cellule Sous Tension), CUT en anglais, ou encore le GREP, qui consiste à utiliser la paille en remplissage mais aussi en contreventement. L’innovation se fait aussi au travers du développement de la botteleuse qui dimensionne des bottes de pailles afin d’élargir l’utilisation de paille (notamment en ITE) et de développer des produits de qualité ou dérivés comme le matelas de paille. Cette innovation questionne l’utilisation de la paille comme déchet lié à l’agriculture, car elle développe un marché de la paille manufacturée spécialement pour la construction. Notons qu’aujourd’hui la botte de paille est officiellement reconnue comme matériau «conventionnel » et que le prix d’un bâtiment isolé en paille est comparable à celui du marché habituel tout en offrant des performances environnementales, thermiques et de confort nettement supérieures. La qualité de l’enveloppe permet de faire des économies sur les équipements techniques et participe à la baisse du prix global.

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Le Chanvre, le Lin et autres fibres végétales

Bloc porteur en béton de miscanthus, présenté à Châlons-en-Champagne (Marne)

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Mise en place de l’isolant en laine de Lin

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Isolation en béton de Chanvre

Mise en place de l’isolation en Miscanthus, Maison Rousseau

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Matière Aujourd’hui la recherche sur la fibre végétale dans la construction est en plein essor afin de proposer de nouveaux produits comme des isolants, des bétons souples ou des blocs porteurs. On a découvert que ces plantes possèdent des qualités remarquables tout en étant respectueuses de l’environnent. Ainsi la production de chanvre s’est rétablie peu à peu et d’autres plantes ont été importées comme le miscanthus, plante asiatique possédant un énorme potentiel agricole et des grandes propriétés en tant que matériau. Mais ces plantes ne sont pas des sous-produits de l’agriculture car leur production vise presque essentiellement à en faire des produits pour la construction. C’est pourquoi s’organise peu à peu une recherche sur les sous-produits de l’agriculture française comme le Lin, le Tournesol et le Mais afin de récupérer ces déchets agricoles et en faires des matériaux d’avenir pour la construction. Dans le secteur de la construction, ce sont la fibre et la chènevotte qui sont les plus utilisées, elles sont transformées par un processus industriel ou en atelier afin de créer des produits comme le mortier, le béton de chanvre, la laine de chanvre ou bien de l’isolant en vrac. La culture du chanvre est peut-être une des plus anciennes que l’homme ait pratiquée. A la fin du siècle dernier il y avait près de 176 000 ha de chanvre en France, on en cultivait dans presque toutes les régions. C’était un acteur incontournable du quotidien et de l’économie et il avait de nombreux usages, depuis les vêtements ou les draps, jusqu’aux cordages et aux voiles pour la marine en passant par l’huile d’éclairage. L’importance du chanvre a rapidement diminué dès la fin du 19eme siècle. La disparition de la marine à voile, la concurrence des fibres exotiques puis synthétiques, et enfin la prohibition interdisant la culture aux Etats-Unis suivis par la plupart des pays occidentaux, ont fait qu’en 1960, le chanvre avait presque disparu de nos paysages. Si une personne peut revendiquer une paternité de la construction en chanvre c’est Charles Rasetti, maçon inventif, qui en 1986 proposera à la Chanvrière de l’Aube d’exploiter les qualités isolantes de la chènevotte comme isolant en vrac et comme granulats pour des bétons légers isolants. Il s’ensuivra le dépôt des premiers brevets sur le sujet. Le lin cultivé appartient à l’espèce Linum usitatissimum. Celle-ci compte des variétés sélectionnées pour la production de fibres, d’autres pour la production de graines. Le lin fibre, cultivé sur un territoire qui s’étend du Sud de la Normandie jusqu’à la Belgique et les Pays-Bas, de Caen à Amsterdam, représente 85% de la production mondiale. La France est le principal producteur en termes de surfaces implantées avec ses 70 000 ha pour une production de pailles estimées à 525 000 tonnes (moyenne de 7,5t/ha). 10% du lin est désormais consacré aux applications techniques, bâtiment et applications composites (valorisant les étoupes et anas essentiellement), le marché du lin étant concentré sur les secteurs textiles habillement et art de vivre (90% du marché valorisant les fibres teillées).

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Matériaux Le Chanvre est cultivé pour son utilisation dans les textiles et la construction. Sa culture est remarquable car elle permet la production de dix tonnes de matière sèche par hectare en quelques mois et cela sans malmener les sols et donc tout en restant respectueux de l’environnement. De plus son système radiculaire permet d’améliorer la structure de terres réputées difficiles et est une grande consommatrice de C0². Les matériaux à base de Chanvre sont dimensionnés afin de répondre aux exigences mécanique, thermique, acoustique et de durabilité d’une construction de qualité. Il est utilisé en tant qu’isolant mais aussi comme granulat pour le béton végétal. La substitution des granulats minéraux par des granulats végétaux confère aux bétons un ensemble de caractéristiques qui n’a pas échappé aux chercheurs et, par conséquent, aux fabricants de chaux et de ciment. Au-delà des qualités environnementales, les bétons végétaux bénéficient d’une faible masse volumique, d’une grande plasticité et d’une résistance thermique améliorée. De plus leur porosité très élevée permet un fonctionnement hygrothermique qui en fait des matériaux à changement de phases « naturel » et qui implique de modifier l’approche thermique des bâtiments. Le béton végétal n’a pas la résistance du béton armé ou du verre cellulaire face à la compression. Un m3 de ce béton coûte environ 500€, ce qui est cinq fois plus que le béton classique. Cependant, de part ces propriétés isolantes et respirantes, l’utilisation de ce matériau réduit le budget isolation global d’une construction. Le lin lui est utilisé pour la fabrication de lino (linoléum) un revêtement de sol souple composé d’huile de lin, de poudre de bois et de liège ; d’huile de lin simple, de peintures naturelles ainsi que de matériaux innovant comme les panneaux agglomérés ou des pare-pluie. Il est aussi utilisé comme isolant mais la fabrication de laine végétal a besoin d’un liant qui se trouve être souvent du polyester, en quantité élevée (de 5 à 8%). C’est pourquoi la recherche autour des liants végétaux s’organise avec un développement des liants à base de fécule de pomme de terre ou de maïs.

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Les Matières Recyclées

Maison fabriquée à partir de fenetres recuperées, Christiania, Copenhague

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Circuits de récuperation des déchets comme granulat pour le béton

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Ouate de cellulose, issue du recyclage du papier

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Panneaux fabriqués à partir de coton recyclé (vieux vetements)

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Matière Face aux problèmes d’épuisement des ressources en sable pour le béton, des circuits de récupération de déchets de granulats sont mise en place. Souvent on rencontre des problèmes de granulométrie (compromettant l’exactitude des données et caractéristiques du béton crée) et d’éléments métalliques encore présents dans ces déchets. Il existe aussi des systèmes de récupération des matières recyclée d’origine biosourcée pour une réutilisation dans la construction : le carton, le papier, les fibres textiles ... Le papier recyclé en élément de construction (en isolant) se nomme la Ouate de cellulose. Ce matériau existe déjà depuis plus de cent ans aux Etats Unis et au Canada et aujourd’hui se développe grandement en France. La ouate de cellulose est fabriquée en usine et nécessite une transformation mécanique et non par chaleur ce qui réduit considérablement la consommation de sa production. De plus il n’est pas nécessaire de posséder une grande installation technique comme pour la fibre de bois, mais de petites unités de productions. Une autre qualité de ce matériau, c’est qu’il ne nécessite pas de liant pour sa fabrication. En revanche on rencontre un problème de sel de Bore et de sel d’Ammoniac, adjuvants nécessaires pour rendre ce matériau résistant au feu et aux champignons. On retrouve aussi des isolants fabriqués à partir de coton recyclé provenant des déchets de l’industrie textile.

+Laine de Mouton Connue depuis des siècles les isolants fabriqués à partir du recyclage des déchets animaux comme la laine de mouton mais aussi les plumes de canard, pourrait bien être des produits à développer. Il existe aujourd’hui quelques usines qui produisent ces matériaux mais ces usines souffrent encore du manque de demande. La laine de mouton est intéressante pour sa capacité à être appliquée en revêtement de mur, mais surtout parce qu’elle possède la capacité d’assainir considérablement l’air intérieur en absorbant la Formaldéhyde, principal COV (composé organique volatile) présent dans l’air.

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Matériaux Pour une utilisation dans le bâtiment, les papiers recyclés peuvent suivre deux transformations : Une première transformation qui consiste à les trier, broyer, puis traiter pour résister au feu et aux développements fongiques. Une deuxième transformation (le cas échéant) de mise en forme qui permet d’obtenir des produits sous forme de panneaux. Les produits ainsi obtenus sont utilisés, en construction neuve ou en rénovation pour l’isolation des planchers, des toitures et des murs. En France, il existe plusieurs fabricants de produits de construction à base de ouate de cellulose. À ce jour, seulement 50 % des déchets de journaux sont recyclés. La filière pourrait donc encore se développer. En ce qui concerne le coton recyclé, à ce jour le seul fabricant de panneaux et rouleaux en laine de coton se trouve être le Relais (Membre d’Emmaüs France) avec Métisse®, le leader européen de l’isolation en coton recyclé. Les textiles en coton qui ne sont pas réutilisables et donc voués à l’incinération sont collectés et recyclés afin d’en faire des isolants innovants et possédant de grandes performances acoustiques et thermiques. On peut retrouver des produits de construction de type panneaux ou rouleaux en laine. Ils possèdent de très bonnes qualités thermiques mais surtout isolantes mais demeurent tout de même encore le problème lié à la production de liant afin de fabriquer ces laines biosourcées. On peut aussi noter que toutes les laines biosourcées possèdent une très bonne capacité d’absorption de l’humidité et peuvent absorber jusqu’à 20% (30% pour la laine de mouton) de leurs poids en eau sans perdre leurs qualités techniques.

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Inventaire des matériaux bio-sourcés et géo-sourcés

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Le Géo-Sourcé : Le Grain Les matériaux géosourcés sont des matériaux dit premiers, qui demandent peu de transformation, à faible énergie mais qui ne sont pas biosourcés et non renouvelables à court terme. 90 % de la surface de la terre est couverte de grains. Le Grain peut prendre plusieurs échelles, de la poussière au rocher. On peut citer comme matière géo-sourcés première : l’argile, le limon, le sable, le gravier et la pierre. On retrouve ces matériaux en grande abondance sur toute la planète c’est donc normal que l’homme ait décidé depuis longtemps de construire avec ces matériaux. Ces matières ne sont pas renouvelables à court terme, il y donc un risque d’épuisement de ces ressources mais la terre et la pierre sont des ressources présentes en énorme quantité sur la planète et sont capables aussi d’être réutiliser de façon presque infinie. On estime qu’au minimum 30 % de la population mondiale vit dans des constructions en terre et 17 % des constructions inscrites sur la liste du patrimoine mondial de l’UNESCO sont des œuvres architecturales en terre. Sur la surface de la Terre on retrouve parfois sur des centaines de kilomètres à la ronde rien d’autre que ces ressources venant du sol et même quand il n’y a pas de terre on retrouvera du sable ou de la pierre (exemple de la grande muraille de Chine en partie faite de sable) Le matériau pierre, par ses qualités techniques, architecturales, esthétiques, économiques, … connues et reconnues depuis des millénaires, peut constituer un élément de réponse aux enjeux environnementaux actuels. Il est donc nécessaire de revaloriser ces matériaux ancestraux qui ont aujourd’hui perdu beaucoup avec la mondialisation et l’industrialisation des matériaux de construction.

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La Terre Crue

Chantier participatif en terre Amacò

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Grange agricole en bauge à Melesse

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Maison en bauge coffrée à St Germain sur Ille,

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Maison en pisé à Schlins en Autriche

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Maitre d’oeuvre : Atelier ALP

Maison des associations (en Terre Coulée) Maitre d’oeuvre : Agence Mil Lieux

Maitre d’oeuvre : Boltshauser Architekten, Martin Rauch

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Enduits terre avec differents adjuvants

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Matière Contrairement à ce qu’on peut voir en Occident, la Terre est bel et bien le matériau le plus répandu, la moitié de la population mondiale vit dans des habitats en terre. Cette utilisation de la terre dans la construction se fait depuis des temps très anciens. En effet c’est un matériau largement disponible : il est universel, abondant, accessible et réutilisable. En résulte que c’est un matériau peu cher alors qu’il possède des atouts et caractéristiques très performants. Il possède aussi l’avantage d’être lié à de multiples mises en œuvre et techniques constructives : brique, enduit, pisé, bauge, enduit,... La terre est donc un matériau employé de façon très variée autour du globe à des fins différentes. Ce n’est que très récemment qu’on se rend compte de la richesse de ce patrimoine en terre, ainsi que de la dégradation grandissant de ce patrimoine. En effet l’architecture en terre est menacée par des causes naturelles comme les tremblements de terre ou les inondations mais aussi humaines avec une perte progressive des savoirs faires lié à l’urbanisation, la mondialisation ainsi que par un rejet de matériaux. Malheureusement, sur toute la planète (excepté les pays développés) le matériau « terre » est aujourd’hui progressivement abandonné au profit de matériaux dits « modernes », en particulier le parpaing et le béton ciment La terre est utilisée depuis longtemps et les savoirs faire reposent sur des connaissances profondes des matériaux mais souvent empiriques. C’est pourquoi ce matériau est encore mal connus des scientifiques et techniciens Il est nécessaire d’avoir un travail d’expérimentation scientifique de cette matière comme le fait Amaco ou CRAterre. Peu à peu la terre se popularise dans l’architecture contemporaine et on retrouve de nombreux projets possédant de grandes propriétés thermiques et de confort mais aussi de grandes qualités techniques et esthétiques. Cet élan autour d’un matériau disponible sur toute la planète et adapté à des chantiers participatifs et sociaux pourrait bien aboutir à résoudre les problèmes écologiques et économiques autour du logement.

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Matériaux

Quand il est question de terre, on parle de terre crue c’est à dire d’un matériau brut, non transformé industriellement. Les matériaux industriels de terre cuite utilisent bien sûr cette ressource de terre mais il en résulte pour venir faire cuire cette terre une grande dépense d’énergie : la cuisson des tuiles et des briques nécessite une température du four de 900°C à 1200°C. La filière terre cuite a, en l’espace de 30 ans, divisé par 2 ses émissions de CO2 ; réduire les impacts liés à la fabrication des produits, à leur transport ou à leur entretien est nécessaire. Le combustible le plus utilisé est désormais le gaz naturel, source énergétique moins polluante ; celui-ci représente de l’ordre de 96% de la consommation énergétique totale. Il existe, en dehors de ces produits manufacturés, de nombreuses techniques de terre crue utilisées selon les régions du monde et les usages voulus. On retrouve dans les régions montagneuses, le pisé, technique qui consiste à tasser une terre composée de peu d’argile mais de beaucoup de pierre et d’une consistance humide (très peu d’eau). On obtient ainsi des murs en pisé qui ne peuvent être sollicités qu’en compression et qui doivent être protégés de l’humidité en pied et tête (soubassement et toiture). Dans les régions plus humides et avec une terre argileuse, comme en Normandie, on utilisera la bauge qui est assemblage de terre argileuse et de fibres végétales (paille par exemple). On rencontre un peu partout sur la planète l’utilisation de la terre argileuse en brique : Brique de terre comprimé et Adobe qui permet l’édification rapide de murs et de voûte en terre. On trouvera aussi souvent couplé au bois et à la paille : la terre paille allégée ou le torchis. Ce sont des mixtures humides d’argile préparées avec de l’eau et appliquées sur un support en bois, en paille ou en roseaux. On conçoit ces bâtiments avec de la terre en remplissage, en mur porteur et en enduit pour leurs qualités d’inertie favorisant un confort d’été (dans les climats chauds) et pour leurs capacités de régulateur hygrométrique (dans milieux humides). Il faut savoir que la terre est aussi utilisée en traitement du sol : chappe, dalle, revêtement de sol et remplissage des planchers

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La Pierre

Abri en pierre séche

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Maison en mur de pierre et toiture de lauze

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Piscinas do Atlantico à Madeira, Portugal Maître d’oeuvre : Paulo David Arquitecto

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Chantier en pierre de taille, Calder Ingenierie

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Extension de la chambre d’agriculture de Vouillé Maître d’oeuvre : Hervé Beaudouin

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Chai viticole en pierre de taille, Vauvert Maître d’oeuvre : Gilles Perraudin

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Matière C’est la roche qui, creusée par l’érosion, a offert le premier abri pour l’homme. Par la suit les premiers édifices en pierre ont été des lieux de religion comme les menhirs ou les dolmens en 2800 av. J-C. Par la suite le travail de la pierre a évolué avec les outils de l’homme, parfois facilité dans certaines régions où la roche était tendre et exploitable. Les premières constructions furent un assemblage de pierre de rivière et d’un mortier de terre et parfois de chaux. Mais les premiers véritables savoirs faires liés à la pierre nous viennent de la Grèce Antique et de l’empire romain. En effet ils ont mis en place de véritables filières allant de la carrière, au transport puis à l’agencement de pierre pour réaliser des bâtiments qui sont encore debout aujourd’hui. Ensuite la pierre s’est beaucoup développée pendant la période romane et gothique jusqu’à atteindre l’âge industrielle où elle fut totalement délaissée pour des matériaux industriels plus rentables comme la brique puis le béton. Cependant, la pierre revient aujourd’hui fortement comme produit industriel mais aussi matériau brut suite à une prise de conscience écologique. Cet élan avait déjà commencé au lendemain de la seconde guerre mondiale en posant une pierre massive mais industrialisée pour réaliser de nombreux édifices. Cette démarche a aussi permis de revaloriser les carrières et de développer les modes d’extractions. La construction en Pierre témoigne d’une matérialité brute, liée au paysage et à l’écriture de l’homme dans celui-ci. C’est un des seuls matériaux naturels qui possède une réelle résistance à l’eau et qui peut offrir une alternative à l’usage massif du béton. La construction en pierre massive porteuse avait presque disparu des pratiques constructives européenne, mais certains architectes ont travaillé afin de la revaloriser et d’en faire un matériau disponible en revalorisant les carrières. On peut citer Gilles Perraudin qui a réintroduit la pierre massive dans le Languedoc Roussillon. Un ouvrage est considéré en pierre massive lorsque son épaisseur est de plus de 80mm. On retrouve donc de la pierre de taille (matériau sortant de la carrière et donc non transformé en usine) ou la maçonnerie de pierre assemblée à l’aide d’un mortier.

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Matériaux Quand on observe les différentes carrières de pierre en France, on remarque qu’il existe de nombreux types de pierre qui ont leurs usages. On retrouve beaucoup de carrière de Calcaire un peu partout en France, principal matériau utilisé dans la construction en pierre. Mais on retrouve aussi des carrières de Grès, de Gneiss, de Schiste, de Granite ou encore de Lauze et d’Ardoise ou encore de marbre. Toutes ces pierres sont utilisées dans la construction mais chacune possède ses particularités et ses caractéristiques d’usage. S’il existe différents types de pierre, on retrouve aussi plusieurs façons de les mettre en œuvre. On démarque premièrement les maçonneries de module industriel standardisé et composé de plusieurs petits éléments réguliers comme les agglomérés de béton ou les briques pleines et creuses. Ceux-ci utilisent des matériaux non renouvelables comme le ciment et sont parfois issus de processus de fabrication très polluants. On retrouve aussi beaucoup de produits en pierres naturelles mais standardisés et industrialisés comme les pierres de parements ou les pierres agrafées. Une autre utilisation de la pierre consiste aussi en la réalisation de murs double avec des éléments pierres en façade et un béton entre deux parois de pierre ou simplement à l’arrière de la pierre qui assurera la structure du bâtiment. Autre que son utilisation en mur, on retrouve de la pierre en revêtement de sol intérieur et extérieur, en soubassement, ou encore en couverture de toiture (en lauze et en ardoise.)

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Bilan : La maison écologique d’aujourd’hui

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Peut-on réaliser une maison complétement écologique ?

Fondation Après le terrassement, on construit les fondations, ce sont elles qui supportent le poids du bâtiment et qui l’ancre au sol. Les fondations vont donc systématiquement dépendre de la nature du sol (argileux, rocheux, humide,...) ainsi que de sa topographie. A ce jour, la grande majorité des techniques de fondation autorisées utilisent du béton. Jadis, on réalisait des fondations en pierre mais qui malheureusement ne fonctionnaient pas en flexion, la pierre ne constituant pas des fondations anti sismiques suffisantes. Dans les milieux humides et marécageux on utilisait les pieux de bois, comme à Venise par exemple. Les fondations cyclopéennes sont une autre possibilité avec la technique de béton romain. Avec des matières premières comme de la roche et de la chaux, c’est une méthode peu coûteuse appréciée par les auto- constructeurs. Une autre technique alternative récente consiste a réalisé des fondations en pneus remplis de graviers. D’autres alternatives sont étudiées comme un béton porteur à base de chanvre ou une économie circulaire du béton avec réemploi du béton en fin de vie.

Structure En structure, en dehors du béton de chanvre, on retrouve quatre grands matériaux porteurs : - Le Bois, grandement utilisé aujourd’hui comme bois massif ou industrialisé qui a la grande qualité de supporter la compression et la flexion. Mais qui malheureusement à part quelques bois spécifiques résistent mal à l’eau. - La Pierre, employée depuis des millénaires pour faire des maisons ou des constructions religieuses. C’est un matériau souvent utilisé en compression mais qui, avec la voute, a pu participer à la réalisation de nombreux édifices supportant la flexion (cathédrale). La pierre a la particularité d’être un matériau minéral et donc résistant à l’eau. - La Terre, avec le pisé mais aussi les briques de terre crue, la terre est un matériau énormément utilisé dans les pays pauvres comme structure. Il est néanmoins peu résistant à l’eau et reste encore en manque de réglementation pour être accepter en tant que structure en France. - La Paille, en effet ce matériau souple peut quand il est assemblé en botte de paille devenir porteur. Ce fut la première utilisation des bottes de paille, au Nebraska, et aujourd’hui, elle est beaucoup utilisée dans de nombreux pays. Du fait de sa densité, la botte de paille peut fonctionner en compression, combinée avec un tassement de la toiture. La paille reste cependant très sensible à l’eau il est donc nécessaire de la protéger en partie haute et basse mais aussi avec un revêtement extérieur.

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Bilan : La maison écologique d’aujourd’hui

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Peut-on réaliser une maison complétement écologique ?

Isolant Les matériaux biosourcés ont des caractéristiques qui permettent de fabriquer des isolants performants et c’est sans doute dans ce domaine qu’ils connaissent les développements les plus rapides. Les papiers recyclés et les fibres de bois, occupent presque l’essentiel du marché, pratiquement toutes les matières biosourcées (paille de céréales, roseaux, laine de mouton, chanvre, graminées, textile recyclé, etc.) peuvent trouver des utilisations dans ce domaine. Et c’est souvent la disponibilité de la ressource qui décide du déploiement d’une filière et de ses avancées.

Parement En ce qui concerne les parements, on retrouve globalement un usage du bois, de la terre et de la pierre. Les revêtements intérieurs peuvent être en panneaux de parement (lambris bois, panneaux de bois, panneaux d’argile) et en enduit terre. On rencontre aussi un grand développement des peintures écologiques à base de composants d’origine végétale ou minérale (caséine, colophane, huile de ricin, huile de lin, latex, cire d’abeille, terpène d’agrumes…) Les revêtements de sol sont soit composés de bois (souvent parquet de bois massif mais aussi lino à base de lin) ou en pierre naturelles. On retrouve aussi des revêtements en liège qui possèdent l’avantage de pouvoir être mis en place dans les pièces humides. En revêtement extérieur on retrouve du bois en bardage ou bardeaux ou encore les enduits terre et terre-paille pour les facades abritées (sinon enduit de finition à la chaux). Une grande partie des pierres peuvent aussi directement être apparentes à l’extérieur.

Couverture La couverture, tout comme les fondations, constitue un grand enjeu dans le développement du biosourcé et géosourcé. En effet, combinés, ils forment une grande partie du bâtiment et ont donc un grand impact sur l’environnement. De plus ce sont souvent les tuiles de terre cuite, le métal ou le plastique qui sont utilisés en couverture. Néanmoins on peut trouver des alternatives en pierre avec la lauze et l’ardoise ou encore les bardeaux de bois et la paille de seigle et de roseaux (chaume).

Réseaux Souvent oubliés, les réseaux (électricité/plomberie et ventilation) constituent eux aussi un grand enjeu de l’architecture écologique. Les réseaux se trouvent être souvent réalisés en plastique et constituent des déchets non réutilisables lors de la fin de vie du bâtiment. L’enjeu serait d’avoir la possibilité de réutiliser ces matériaux en facilitant la mise en œuvre ou en utilisant davantage de métal réutilisable, ou encore de développer des polymères bio sourcés.

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Bilan : La maison écologique d’aujourd’hui

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Vers quoi ce tourne l’architecture écologique de demain ? Dans le monde entier et en France, on se rend compte de l’urgence écologique à laquelle on doit faire face. Depuis plusieurs années, la transition énergétique et écologique se met en place. On sait que le secteur du bâtiment est un des plus gros polluants et exploiteurs des ressources (fossiles ou non), il a donc un grand rôle à jouer dans cette transition. Le marché qui se développe le plus aujourd’hui c’est le marché des isolants biosourcés et de l’isolation en général. En effet, le but est d’éliminer les consommations d’énergie en chauffage et climatisation, minimisées considérablement avec une bonne isolation du bâtiment, mais aussi d’utiliser des matériaux avec un faible impact en CO². Avec la découverte de ces nouvelles ressources du biosourcé va se poser la question de leur emploi et usages. En effet certains matériaux sont des déchets de l’agriculture et donc des sous-produits, mais certaines plantes comme le chanvre, le lin, le miscanthus sont cultivés uniquement pour leurs usages dans la construction. Seulement ils se révèlent tous être aussi d’excellents producteurs d’énergie par combustion, ou pour la production de biogaz et de bioéthanol. On peut facilement s’imaginer un nouveau conflit s’opérer entre les producteurs d’énergie et les producteurs de matériaux de construction. Les filières énergétiques et de construction peuvent être complémentaires mais le développement des matériaux bio sourcés est plus lent que celui de leurs usages énergétiques. Le développement énergétique de la bio masse doit être contrôlé afin de ne pas déstabiliser les filières de la construction voir de l’alimentation. Il faut aussi privilégier un usage de ces ressources à un niveau local afin d’assurer un développement cohérent du territoire et une gestion raisonnée des ressources. Dans les années à venir on observa aussi le développement d’innovations pertinentes en matière de béton, comme le béton à base de Terre ou encore l’usage du metakaolin, obtenue à partir du kaolin, une roche argileuse blanche et friable et disponible dans le monde entier. Le metakaolin a été utilisé comme liant en association avec la chaux dans de nombreux édifices dans l’antiquité et on se rend compte aujourd’hui que ces édifices ont survécu dans des meilleures conditions que les pierres naturelles ou les briques de terre cuite. De plus on observe aujourd’hui un bien meilleur comportement que les bétons modernes : empreinte environnementale divisée par deux par rapport au ciment, amélioration des résistances mécaniques, meilleure durabilité et un résultat beaucoup plus lisse et fermé (limitation des efflorescences). Ce matériau est connu depuis longtemps par les industriels et les laboratoires mais sa production était trop coûteuse et résultait d’une méthode de fabrication très consommatrice en énergie. Mais aujourd’hui on développe de nouvelles méthodes de fabrication moins consommatrices qui permet de repositionner le produit et d’en faire un liant de grande consommation. Combiné à la chaux on peut l’utiliser comme substitut du ciment pour les bétons et mortiers mais aussi pour la production des terres cuites. Ajouté à la terre, le Metakaolin réduit considérablement la température suffisante pour cuire les briques et tuiles et ainsi réduit la consommation d’énergie nécessaire à la production de ces matériaux. Un autre grand enjeu pour arriver à une architecture plus respectueuse de l’environnement constitue la recherche de nouveaux plastiques en polymères bio sourcés ainsi que la recherche sur les liants et les colles qui sont très utilisés dans le bois comme structure et parement ainsi que pour la fabrication des isolants. 43


Bilan : La maison écologique d’aujourd’hui

Institut Agronomique de Montpellier (en pisé)

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Maître d’oeuvre : Teissier Portal Architecture

Siège du CIAS de Montredon (en bois et paille)

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Maître d’oeuvre : Apache Architectes

Crèche de Camaret (en bois et pierre)

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Maître d’oeuvre : Agence Architecture Environnement

Maison de la chasse et de la pêche de Montpellier (en bois et enduit terre)

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Maître d’oeuvre : Agence Architecture Environnement

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Etude de cas : Les matériaux biosourcés et géosourcés à Montpelier La région de Montpellier et de ses alentours est déjà riche en disponibilité de matériaux bio sourcés et géosourcés. - On retrouve du bois local en lauze et dans la Gard avec des scieries de douglas et de pin principalement mais aussi de châtaigner, chêne et hêtre. - A Béziers on fabrique de la ouate de cellulose ISOCELL qui transforme et recycle les invendu Midi Libre et de l’Indépendant en isolant biosourcé. - Déchet de la production de riz en Camargue, on retrouve en abondance des bottes de paille de riz ou encore du roseau. Autre déchet de cette agriculture, les balle de riz (la peau sur le grain) sont transformées en isolation en vrac ou en granulat pour le béton. - On retrouve aussi des bottes en paille de blé, avec un réseau de stockage et de valorisation de ces déchets de l’agriculture local mise en place par l’association PISTES (Patrimoine Innovation Savoir-faire et TerritoirES), fondée en 2015 par Sophie Lossky à Uzès et qui œuvre aussi pour la valorisation du chanvre, de la terre et de la pierre sèche. En effet on rencontre aussi dans le Gard une forte production de chanvre. - En ce qui concerne les ressources en géo-sourcés, on retrouve des carrières de terre crue à Uzès et au Salagou qui vendent des sacs de terre en vrac mais il existe aussi beaucoup de disponibilité en terre de terrassement, qu’on peut se procurer sur chantier. On a notamment pu voir avec le chantier de la déviation de l’A9 à Montpellier la quantité de terre extraite et disponible pour la construction. - En ce qui concerne la pierre il existe des carrières de pierre de taille dans le Gard et des carrières de lauze en Lauzere. Il faut aussi savoir que Montpellier possède un grand patrimoine en pierre qui peut être disponible en réemploi. Là où il y a un réel besoin de développement, c’est pour le stockage de ces matériaux, en organisant la filière avec des relais de stockage (à la manière du travail de PISTES). En ce qui concerne la filière bois, elle est déjà bien structurée avec Bois Sud de France mais il reste encore beaucoup à faire en ce qui concerne les unités de production réalisant les sous-produits du bois comme la laine ou les panneaux de bois.

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Conclusion Personelle Le monde est en changement. De plus en plus la prise de conscience écologique se fait une place dans les esprits. Malheureusement celle-ci reste bien souvent dans nos têtes et ne se manifeste par des actions que très rarement, en particulier à l’échelle internationale et nationale. Mais c’est aussi à l’échelle locale qu’une véritable transition écologique est possible. Dans le secteur du bâtiment, on remarque un attrait grandissant pour les matériaux biosourcés et géosourcés, «les matériaux écolo», et plus particulièrement pour la paille et la terre, qui viennent rejoindre le bois et compléter ainsi l’imaginaire autour de la maison écologique. A l’heure actuel, beaucoup apprécient ces matériaux pour leurs qualités esthétiques, avec comme exemple l’engouement actuel pour le pisé, travestissant cet attrait en mode, et non en réelle prise de conscience. Des écoles isolées en paille se construisent peu à peu autour de Paris, Kengo Kuma, après avoir longtemps mis en valeur l’artisanat et les savoirs faires autour du bois, s’intéresse maintenant à la paille et à la terre, et on raconte que Renzo Piano était supposé intervenir à la rencontre européenne de la construction paille. Après le bois, les isolants biosourcés se développent et l’intérêt pour le géosourcé s’amplifie. En 2016, la chaire UNESCO « Architectures de terre, cultures constructives et développement durable », le laboratoire CRAterre-AE&CC-ENSAG, amàco, les Grands Ateliers, et le magazine EcologiK/EK lancent le TERRA Award. Ce prix a pour but de valoriser les architectures de terre crue du monde entier, séparées en plusieurs catégories. Le premier prix fut présidé par Wang Shu, lauréat du pritzker prize 2012, et porte vers le haut des architectes et des projets en nommant des lauréats mais aussi des mentions et surtout rend hommage aux pionniers de l’architecture en terre. En continuité de cet hommage à la terre crue, cette année se met en place pour la première fois le FIBRA Award qui récompense les architectures construites en fibres végétales. Cette fois-ci les projets ne sont pas séparés en type de programme comme pour le TERRA award mais en notions d’utilisation de ces matériaux : Porter-Franchir, Clore -Séparer, Isoler-Coffrer, Filtrer-Tamiser, Habiller-Couvrir. Ces deux prix ont pour but de révéler au grand public ces bâtiments exemplaires construits dans le monde entier et qui portent des qualités esthétiques, constructives et environnementales. Par cette valorisation va aussi se créer un renforcement des filières et des acteurs, car se sont aussi le courage des maitres d’ouvrage, l’ingéniosité des architectes et des ingénieurs ainsi que les compétences des artisans et entreprises qui sont récompensés. Les prix et les concours d’idées sur le biosourcé et le géosourcé se multiplient et commencent à modifier l’architecture contemporaine du monde entier. On peut se poser la question de quelle sera l’architecture de demain : est-ce que le béton sera toujours présent ? L’architecte sera-il penseur mais aussi constructeur ? Peut-on imaginer une architecture conventionnelle avec des matériaux écologiques ?

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L’architecture vernaculaire par son utilisation des matériaux premiers présents sur la terre possède comme grande qualité d’être une langue universelle. En effet on construira avec les même matériaux au Japon et en France mais pas mis en place de la même façon. Les architectures de terre, de bois, de fibres et de pierre sont présentes dans le monde entier, et chaque région possède ses savoirs faires et techniques constructives. La mondialisation, a permis aux matériaux industriels comme le béton, la brique de terre cuite, le verre et l’acier de se développer dans le monde entier, quel scénario envisager si la mondialisation se mettait au service des matériaux biosourcés et géosourcés ? Aujourd’hui la logique capitaliste et mondialiste est au service du matériel, de l’objet, du produit mais depuis 1990 on reconnait la montée de l’économie de la connaissance, une économie au service du savoir et du partage. En effet, à l’âge d’internet, avec le partage des savoirs (faires) et non des produits, l’architecture vernaculaire peut espérer s’ouvrir à tous et ainsi apprendre à chacun comment mieux utiliser nos ressources naturelles. Selon moi, il reste encore beaucoup à apprendre et à expérimenter sur ce qui concerne les matériaux biosourcés et géosourcés. Cette expérimentation s’est faite depuis la construction du premier abri humain et elle continuera de se faire pendant de nombreuses années. Il est donc nécessaire de continuer à partager, à se documenter et à valoriser ces matériaux pour construire l’architecture écologique de demain, une architecture qui n’est pas située dans le temps et l’histoire mais dans le lieu et le territoire, une architecture brute mais ingénieuse, une architecture érigée avec la nature et façonnée par l’homme, une architecture qui fait lien entre l’homme et son milieu.

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Bibliographie Livres et Revues : - Pierre Frey / Learning from vernacular, pour une nouvelle architecture vernaculaire / actes Sud - Pierre von Meiss / De la forme au lieu + de la tectonique, une introduction à l’étude de l’architecture / Presses polytechniques et universitaires romandes - Alvaro Siza / Imaginer l’évidence / éditions Parenthèses - Nadia Hoyet / Matériaux et architecture durable, Fabrication et transformation, Propriétés physiques et architecturales, Approche environnementale / éditions Dunod - Marie-Hélène Contal et Jana Revedin / Sustainable design II, vers une nouvelle éthique pour l’architecture et la ville / Actes sud - Wolfram Graubner / Assemblage du bois, l’Europe et le Japon face à face / éditions VIAL - Dominique Gauzin-Müller / Architecture en terre d’aujourd’hui / éditions Museo - Louis I. Kahn / Silence et lumière / édition du Linteau - Revue «Créations et Recherches Esthétiques Européennes Architectures» (Archicree), Matériaux de construction : retour aux (biores)sources : Panorama et perspectives de l’utilisation des matériaux de construction biosourcés dans le monde - Birkhäuser Basel / Material and Form - “Form Follows Material ?” / Transparent Plastics

Articles, Documents et Rapports : - Analyses : Recensement des produits biosourcés disponibles sur le marché et identification des marchés publics cibles, par l’ADEME et la DGE (Direction générale des Entreprises) - Rapport : Le coût des matériaux biosourcés dans la construction, par CEREMA - Etat des lieux & Enjeux : Les filières locales de matériaux de construction biosourcés et géosourcés en Midi-Pyrénées, par CeRCAD (Centre de Ressources Construction Aménagement Durables Midi-Pyrénées) - Recherche et Expertise : Matériaux biosourcés pour la construction durable, par Gilles Labat, ITF, Julien Lamoulie, CIAT, Isabelle Le Bayon, Laboratoire de biologie, Sylvain Boulet, IBC ER et le FCBA. - Matériaux bio-sourcés : 12 enseignements à connaître, par l’Agence Qualité Construction - Plaquette AE&CC - Thèse : Culture constructive vernaculaire et résilience, par Annalisa Caimi en 2006 à Grenoble - Avis d’expert : Fin de vie des produits biosourcés : des enjeux multiples, par Karibati - Réalisations et projets à venir : Amaco, par Aurélie Vissac - Plan recherche & innovation 2025 : Filière Forêt bois, par Antoine D’AMECOURT, François HOULLIER, Pierre-René LEMAS et Jean-Claude SÈVE. - Synthèse de projets de R&D : Biomasse energie et produits biosourcés, par l’ADEME - Mémoire de fin d’études : l’essence de la matière, par Flora BYK de l’école Camondo - Etude sur le secteur et les filières de production des matériaux et produits bio-sourcés utilisés dans la construction (à l’exception du bois), par Nomadéis - Rapport : Colles vertes et liants biosourcés, du FCBA - Le guide pratique de la pierre naturelle, par Untec et le CTMNC

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- La paille doit-elle être utilisé en construction, en énérgie, ou les deux ? Article de Bati Actu - Matériaux de construction à base de chanvre, par la Direction régionale et interdépartementale de l’Equipement et de l’Aménagement d’Ile-de-France - Artcile : Les atouts des matériaux biosourcés face aux nouveaux enjeux de la construction durable, par Vegetal-e - Rapport : Les métaux dans le bâtiment Essentiels & 100 % recyclables, par metalsforbuildings.eu - Article : L’art du scénario environnemental : une conception écologique et sociale de l’architecture, par la revue SurMesure et ABF-LAB - Synthèse d’étude : La paille, Concurrence et complementarité des usages du gisement agricole en Ile de France, par Louise VAISMAN, cheffe de projet, IAU Île-de-France - Département Energie et Climat - ARENE et Nomadéis - Rapport TerraCrea : par Pierre Besse, Luc Floissac, Hans Vankhoff du Laboratoire de recherche en architecture LRA/ ENSA Toulouse et de Sylvain Angerand et Franck Chaumartin de Les Amis de la Terre. - Matériaux de constructions biosourcés, ressources agricoles et forestières. Etat des lieux, prospectives et propositions à l’horizon 2030-2050. - Disponibilités en terres arables métropolitaines pour une production soutenable de matériaux biosourcés pour la construction / réhabilitation de bâtiments compatibles avec les objectifs « Grenelle » - Les usages du bois dans la construction en Rhône Alpes, par la Cellule Economique Rhône Alpes Vidéos et Films : - Arte / David Perrier, Jacques Offre, Olivier Lassu/ / “Habiter le monde” / Série documentaire - Yves Bréchet / “La science des matériaux, du matériau de rencontre au matériau sur mesure” / Conférence / Collège de France - Lucien Kroll / “Une architecture habitée” / Conférence

Sites Internet : - Amaco http://www.amaco.org/ - CRAterre http://craterre.org/ - RFCP http://rfcp.fr/ - Karibati http://www.karibati.fr/ - Ecoconso http://www.ecoconso.be/ - Bellastock http://www.bellastock.com/ - Pierreseche https://www.pierreseche.com/ - TerraAward http://terra-award.org/?lang=fr - Laboratoire Cultures Constructives http://culturesconstructives-aecc.com/ - DREAL Occitanie http://www.occitanie.developpement-durable.gouv.fr/

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Sources photographiques :

(1) 2002, BoeR theatre à Bois-le-Duc, photographie de Ineke Oostveen

(26) Isolant Metisse dans Batimed

(2) Photographie personelle de Bruxelles en Juillet 2015

(27) André Berthier, Joseph Frassanito, Espaces Libres (K’ADH) pour Terra Award

(3) Photographie personelle de Rotterdam en Juillet 2015

(28) Pierre-Yves Brunaud pour Atelier ALP

(4) La Science et la Vie » mai 1921, n° 56.

(29) Amelie pour Atelier ALP

(5) Photographie personelle d’un workshop en Autriche en Avril 2017

(30) Pierre-Yves Brunaud pour Atelier ALP

(6) Photographie personelle d’un workshop en Autriche en Avril 2017

(31) Beat Bühler et Martin Rauch pour Lehm Ton Erde

(7) Photographie de Francis Cohuzac pour la Commission Française pour la

(32) Christophe Malecot et Yann Letenier SCB pour Terra Award 2016

Protection du Patrimoine Historique et Rural

(8) Photographie de Francis Cohuzac pour la Commission Française pour la

(33) Extrait de «Construire en terre crue — Terre coulée (béton d’argile)»

Protection du Patrimoine Historique et Rural

(9) SARL AINE Antoine ( Lozere ossature bois) (10) Photographie de Julien Lanoo pour le Prix National de la Construction Bois (11) Photographie de Frederic Baron pour le Prix National de la Construction Bois (12) Photographie de Haha pour le Prix National de la Construction Bois (13) Presentation on Strawbale House, California, 1998 par Jozef van Ruiten (14) Reseau Francais de la Construction Paille (15) Photographie de la Scop CO-PO (16) Herbert Gruber et Matthias Eigner pour European Straw Building Association (17) Recensement batiments paille du Reseau Francais de la Construction Paille (18) Gaujard Technologie scop

vidéo de Amaco

(34) Photographie de Vi..Cult... (35) Agence Immobilière Sanfourche Peiro (36) Photographie de Fernando Guerra pour Paulo David (37) Calder Ingenierie (38) Hervé Beaudouin (39) Gilles Perraudin (40) Teissier Portal Architecture (41) Apache architectes (42) Agence Architecture Environnement (43) Agence Architecture Environnement

(19) Batirama et Corinne Bailly (20) Entreprise AK-bois (21) Vegetal(e), laine BIOFIB (22) Emmanuel de Maupeou, de NovaBiom (23) Photographie personelle de Copenhague en Juillet 2015 (24) Projet national Recybéton (25) Isofloc dans le Moniteur

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Profile for eberhard tom

Architecture Écologique : Les matériaux biosourcés et géosourcés / Rapport d'étude / Eberhard Tom  

Rapport d'étude - S6 - ENSA Montpellier - 2017/2018 Enseignante : Elodie Nourrigat

Architecture Écologique : Les matériaux biosourcés et géosourcés / Rapport d'étude / Eberhard Tom  

Rapport d'étude - S6 - ENSA Montpellier - 2017/2018 Enseignante : Elodie Nourrigat

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