9 matériaux biosourcés pour bâtir demain

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Pour protéger un revêtement, un film alimentaire ou une peinture d’une contamination par des microorganismes, l’industrie s’est massivement tournée vers les nanoparticules d’argent pour leurs propriétés biocides. Problème : avec le temps, ces nanoparticules ont tendance à se retrouver dans l’environnement puis dans les organismes vivants, pouvant impacter à terme la biodiversité. INRAE, associé à des partenaires publics et privés au sein du laboratoire d’excellence SERENADE, a développé un procédé pour réduire au maximum la quantité de ces particules toxiques, notamment au sein de peintures. Pour cela, les chercheurs se sont tournés vers des nanocristaux de cellulose issus de l’industrie du papier – mais pouvant potentiellement être obtenus à partir de n’importe quelle source végétale – entièrement naturels et biodégradables. Les nanoparticules d’argent se fixent sur ces nanocristaux de cellulose, via un processus permettant de contrôler leur nombre, leur répartition ou leur taille. Le produit obtenu relargue la quantité minimum possible d’argent, avec un effet biocide plus important qu’une peinture classique grâce à une répartition plus efficace de ces nanoparticules. En attendant une éventuelle commercialisation de ces produits plus écologiques, INRAE a breveté cette nouvelle technique en 2020.

Depuis maintenant plus de 10 ans, l’unité INRAE Biopolymères, interactions, assemblages (BIA) travaille sur la capacité de la cellulose à stabiliser des émulsions. Pour mélanger deux liquides normalement non miscibles, comme l’huile et l’eau, il fallait jusqu’ici utiliser des tensioactifs potentiellement nocifs pour l’environnement. L’unité BIA les a remplacés par des nanofibres de cellulose, entièrement biodégradables et renouvelables. Parmi les applications possibles de ce procédé, les chercheurs ont notamment développé des « superisolants ». « Pour augmenter les propriétés isolantes d’un matériau, il faut pouvoir réduire la densité et la taille des pores de ce matériau, explique Isabelle Capron, directrice de recherche au sein de l’unité BIA. Or, avec notre procédé, il devient possible de contrôler précisément ces paramètres. » Après séchage, cette émulsion stabilisée uniquement par les nanofibres de cellulose prend la forme d’un panneau rigide doté d’impressionnantes capacités isolantes, plus efficace que la laine minérale ou le polystyrène. « Nous travaillons encore sur le procédé pour améliorer la résistance, conclut Isabelle Capron, et nous rapprocher des normes existantes dans le bâtiment. » Avec comme seuls composants de l’eau, de l’huile végétale et de la cellulose.

Et si demain nos fenêtres possédaient un film anti-UV ou nos murs et sols repoussaient physiquement les microbes ? Les lignines sont des composés chimiques naturellement présents dans les plantes fibreuses comme le chanvre et le bois. Ces molécules organiques ont la particularité d’être anti-UV, antioxydantes et antimicrobiennes. Les scientifiques de l’UMR FARE ont cherché à exploiter ces capacités en mélangeant différents types de lignine avec un solvant eau/alcool, puis en appliquant ces mélanges sur différentes surfaces. Ils ont pu obtenir des films de revêtement de surface conservant ces propriétés qui pourraient déboucher sur le développement de peintures ou d’enduits biosourcés et antimicrobiens. Une technologie brevetée qui intéresse les professionnels du bâtiment. 

Avec plus de 750 000 hectares de tournesol semés en 2022, la France fait partie des plus gros producteurs européens. Mais une fois les précieuses graines récoltées, les tiges sont le plus souvent laissées dans les champs, ou brûlées pour la production d’énergie. Pourtant, leur richesse en fibres et leur porosité, apportant respectivement résistance et isolation thermique, en font de bonnes candidates pour des panneaux isolants dans le secteur du bâtiment. Entre 2011 et 2015, INRAE a mené avec d’autres partenaires le projet Demether pour valoriser ces sous-produits agricoles inutilisés. Les tiges broyées ont été mélangées avec un liant de chitosane, produit à partir d’une substance présente notamment dans la carapace des crustacés. Un liant naturel, biodégradable et possédant de surcroît des propriétés antibactériennes.

Le projet Demether a finalement abouti à la conception de prototypes de panneaux isolants particulièrement peu onéreux à produire, valorisant des résidus agricoles jusqu’ici inutilisés. Plusieurs partenaires industriels se sont emparés de ces résultats dans l’optique d’une commercialisation. À noter que la recherche publique comme privée s’intéresse également à d’autres fibres végétales pour leur pouvoir isolant. INRAE s’est par exemple intéressé au lin à travers le  SINFONI, un projet de recherche et développement structurant pour la compétitivité du premier programme d’investissements d’avenir déployé par l’État français. . Si les panneaux intégrant les fibres de cette plante herbacée ont de bonnes propriétés isolantes et phoniques, leur sensibilité à l’humidité exclut pour le moment leur utilisation en extérieur. La recherche continue donc. Car dans une industrie de l’isolation dominée à 92 % par les laines minérales, dangereuses pour la santé humaine, et les plastiques alvéolaires, peu écologiques, ces isolants à base de fibres végétales ouvrent d’immenses perspectives.

C’est l’angle mort du recyclage. En France, quelque 40 millions de tonnes de déchets non recyclables sont enfouis ou incinérés chaque année. En interrogeant différents experts du Carnot 3BCAR, la start-up Néolithe a trouvé une autre porte de sortie pour ces déchets ultimes : les transformer en pierre. Plus précisément en granulats, ces fragments de roche utilisés dans le secteur de la construction (sous-couche routière, béton, etc.). Les déchets sont broyés en une poudre fine, à laquelle sont ajoutés de l’eau et un liant, formant alors de petites pierres constituées à 80 % de déchets. La start-up fondée en 2019 s’est d’abord tournée vers les restes de chantier (isolants, plâtre, bois…) avant d’élargir sa matière première aux déchets ménagers et industriels. En 2022, Néolithe annonçait la création d’un site industriel de plus de 11 ha près d’Angers, ambitionnant pour 2023 de produire 24 « fossilisateurs » capables de traiter chacun 20 tonnes de déchets par jour. Un programme ambitieux, à la hauteur de l’enjeu.