Technologies clés 2010

TECHNOLOGIES CLÉS 2010 (novembre 2006)

Bâtiment

27. Matériaux composites pour la construction, à base de matériaux recyclés ou de biomasse

Description

Si les matériaux composites sont aujourd'hui d'utilisation courante dans des secteurs tels que l'aéronautique ou l'automobile, leurs applications dans le domaine du bâtiment et du génie civil restent embryonnaires. Ils se heurtent aux conditions de mise en śuvre, aux exigences de durée de vie des bâtiments ainsi qu'à de fortes contraintes en terme de coût (du fait de la concurrence des matériaux dits traditionnels). Deux familles de composites peuvent toutefois trouver des débouchés dans le secteur de la construction : les composites à matrice organique, et les composites cimentaires. Dans le gros śuvre, l'utilisation d'entrevous (éléments de plancher préfabriqués) en matériaux composites se développe rapidement.

Les fibres végétales de plantes annuelles (fibres de chanvre et de lin, par exemple) ou les fibres de bois peuvent être utilisées dans la formulation de certains polymères plastiques (polypropylène, PVC ... constituant la matrice organique) comme renfort du matériau, en remplacement des fibres de verre. Plus légères, elles présentent également des propriétés mécaniques comparables à celles du verre (résistance à la traction, résilience ...). Toutefois, leur sensibilité à la température et à l'humidité limitent encore leur utilisation.

Concernant l'utilisation de matériaux recyclés, il peut s'agir, en premier lieu, des déchets de construction et de démolition du batiment et du génie civil, mais aussi des déchets et sous-produits issus d'autres secteurs industriels. L'objectif est, ici, de proposer des matériaux nouveaux, et non simplement des matériaux de récupération (comme c'est le cas avec le ré-emploi de poutres, de tuiles ...). On peut citer comme exemples la terre cuite additionnée de sciure de bois, les panneaux reconstitués à partir de déchets de bois, les isolants à base de polyuréthane recyclé et de liège, les stratifiés avec âme en matériau recyclé.

La diffusion de ce type de matériaux composites est conditionnée par leur respect des spécifications propres au secteur de la construction, mais aussi par leur prise en compte, dès le stade de la conception, par les bureaux d'études, les architectes.

Degré de développement :
Emergence	Croissance	Maturité

Enjeux, Impact

Le secteur de la construction se caractérise par de très gros volumes de matériaux mis en śuvre. Il s'agit également d'un secteur grand producteur de déchets : 30 Mt par an en France, dont environ 90 % sont mis en décharge.

Le choix de produits de construction à faible impact sur l'environnement fait partie de la démarche HQE (haute qualité environnementale) dans le domaine du bâtiment. Ainsi, 1 m³ de bois mis en śuvre fixe 1 tonne de CO₂ et fait économiser au moins 3 000 kWh utiles par m³ par rapport aux matériaux concurrents.

Marché

Le marché français des composites représente 300 000 t par an (toutes applications confondues) ; le bâtiment en consomme 21 %.

Le marché des composites plastique-bois représentait 700 000 t en 2002 (Europe et Amérique du Nord). C'est un marché largement dominé par les producteurs américains Environ 70 % des produits vendus sont destinés au bâtiment.

Les composites sont aujourd'hui une classe de matériaux très marginale dans le secteur de la construction. Ils correspondent à des marchés de « niches ». Cette situation devrait évoluer très rapidement, dans un sens favorable aux composites issus de la biomasse notamment.

Degré de diffusion de la technologie :
Naissance	Diffusion	Généralisation

Domaines d'application :
fabrication de produits céramiques et de matériaux de construction ; travail du bois et fabrication d'articles en bois ; chimie, caoutchouc, plastiques ; bâtiment ; travaux publics.

Acteurs

Disciplines scientifiques : chimie du solide, matériaux mécaniques, génie des matériaux, génie civil.

Compétences technologiques : chimie macromoléculaire, matériaux - métallurgie, procédés techniques, travail matériaux, BTP.

Pôles de compétitivité : Plasturgie (Rhône-Alpes, Franche-Comté), Fibres naturelles Grand-Est (Alsace, Lorraine).

Liens avec (technologies) : recyclage des matériaux spécifiques ; assemblage multimatériaux ; procédés de mise en forme de matériaux innovants.

Principaux acteurs français

Centres de compétences : CEBTP, CSTB, CTBA, ENTPE, Pôle européen de plasturgie.

Industriels : Groupement de la plasturgie industrielle et des composites (GPIC) (www.gpic.fr), Silvadec ...

Le tissu industriel de la transformation des composites est surtout constitué de PMI.

Des travaux de recherche sont notamment menés dans le cadre du Réseau génie civil et urbain (RGCU) (www.rgcu.prd.fr).

Exemples d'acteurs dans le monde : Nexwood (Canada), Timbertech (États-Unis), Trex (États-Unis) ...

Commentaires

Le développement des utilisations de matériaux composites dans la construction est régulier. Il concerne notamment les composites à base de matériaux recyclés ou de biomasse, et plus généralement toutes les familles de composites. Il concerne autant les composants de gros śuvre que le second śuvre, notamment les façades (isolation en particulier). La créativité dans ce domaine est régulée par la réglementation et les garanties nécessaires apportées aux utilisateurs (décennale, etc). À moyen et long termes, les solutions constructives adossées à la biomasse (au sens large) devraient progressivement dominer, notamment en construction individuelle, la construction traditionnelle (à base de ciment) étant très énergivore et donc contributive aux émissions de gaz à effet de serre.