Transition écologique

Introduction au lexique des matériaux

Par Julien VINCENT, Conseiller national de l’Ordre des architectes et Julie LAMOUREUX, ​Chargée de mission logement et transition écologique au Conseil national - Mieux connaître les matériaux de construction pour mieux orienter les bâtiments dans une logique durable
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(© Shutterstock)
Matériaux

Dans ce contexte de révolution écologique qu'il nous faut continuer d'inventer et de mettre en œuvre, nos pratiques et nos habitudes sont en train de changer, tant au niveau de la conception de nos projets que de la manière de les décrire et d'en parler. Face à ce changement, il nous faut nous comprendre, entre architectes mais aussi et surtout avec les entrepreneurs du bâtiment, les maîtres d'ouvrage et les décideurs. Des appels d'offre de maîtrise d'œuvre aux CCTP, en passant par nos Dossiers de Consultation des Entreprises (DCE) ou même notre communication publique des projets, ou encore nos échanges de chantier et nos comptes-rendus...

L'usage des matériaux devient donc, en particulier en construction neuve avec la nouvelle RE2020, un enjeu majeur. La connaissance des enjeux environnementaux, écologiques et sanitaires, principalement liés à la provenance des matières premières et aux processus de fabrication des matériaux et équipements de construction, qui est complexe, doit faire l’objet d’une classification objective pour que nous puissions progresser et nous comprendre.

Le secteur du bâtiment en France est responsable chaque année de près de 45% de la consommation énergétique[1] et émet près d’un tiers des émissions nationales, dont la majorité en phase construction (60%), étape dans laquelle les matériaux pèsent pour 40%[2]. Ces derniers jouent en outre un rôle prépondérant dans la production des déchets (plus de 40 millions de tonnes de déchets de matériaux générés en France) et l’épuisement des ressources naturelles et minières (90% des minéraux extraits sont des graviers et sables pour la construction en France)[3]. Pour autant, une mobilisation accrue et équilibrée de matériaux de construction alternatifs à l’empreinte écologique moindre, via le développement simultané des filières de valorisation de la biomasse et des déchets, permet de construire des bâtiments moins énergivores donc plus respectueux de l’environnement.

Face à ces constats, il apparaît urgent d’adopter une réflexion intégrée sur le choix des matériaux de manière à prendre en compte l’ensemble des caractéristiques qu’ils détiennent et à différencier les produits globalement de meilleure qualité.

Il s’agit tout d’abord de choisir le matériau adéquat en fonction de chaque usage qu’il occupe dans le bâtiment, sur le long terme. Outre cette exigence de base indispensable, le choix judicieux de matériaux doit être fonction notamment des caractéristiques environnementales, depuis l’extraction de matière à l’élimination ou le recyclage du produit, et sanitaires, afin de limiter l’impact sur l’environnement, d’économiser des énergies et ressources et d’offrir aux habitants et usagers un environnement sain et confortable.

Alors que les évolutions de la réglementation du secteur du bâtiment et des attentes de la société encouragent l’utilisation de matériaux biosourcés, et géosourcés, il n’existe pas encore d’outil pour distinguer simplement les matériaux d’un point de vue écologique et fédérer la plupart des professionnels pour les désigner. Il nous faut donc faire connaître les mots existants et proposer à l’usage quelques adjectifs permettant d’échanger de manière simple sur ces sujets.

Si aujourd’hui les matériaux biosourcés sont considérés comme forcément bénéfiques, il est important de dépasser les généralités et préjugés, positifs comme négatifs, pour les évaluer uniquement sur la base d’arguments concrets et objectifs. Néanmoins nous avons pu constater que certains vendeurs de matériaux profitent d’un flou actuel sur la dénomination des familles de matériaux (ou d’un manque de connaissance commune des définitions existantes) pour qualifier dans leurs démarches commerciales, des produits peu vertueux des mêmes adjectifs que ceux qui le sont.

Les architectes qui ne sont pas tous experts en ce domaine, ont besoin, pour appliquer la révolution écologique dans leur travail quotidien, dans leurs CCTP et autres documents de travail, dans leurs échanges, d’adjectifs qualifiant les familles de matériaux en fonction de leurs origines et procédés de fabrication et d’élimination, plus ou moins compatibles avec les objectifs de développement durable.

Pour préciser exactement ce qu’on entend par « biosourcé » et orienter réellement le marché en ce sens, il semble nécessaire de disposer d’un outil permettant d’aller vers une prise en compte plus objective des impacts des matériaux de construction : les caractéristiques environnementales, écologiques et sanitaires de tous les matériaux doivent pouvoir être évaluées de manière objective et identifiées sans ambiguïté, de manière claire et immédiate, et ce avant l’exécution de tout contrat. 

En l’absence d’un cadre de référence « officiel », le Conseil national a souhaité mettre à disposition cet outil de classification des matériaux. Pensé sous la forme d’un lexique, il a pour objectif de permettre, via une classification par grandes familles de matériaux selon leur provenance et procédés de fabrication, d’orienter le choix d’une solution constructive face à une autre en connaissance de cause. S’il convient de noter que la lecture de ce lexique doit être circonstanciée, cela ne remet pas en cause pour autant la pertinence des éléments présentés.

Ce lexique présente, au travers de définitions simples, les analogies et les principales différences entre les matériaux d’un point de vue écologique. Il a pour but de favoriser le transfert de connaissances entre les professionnels du bâtiment mais aussi de sensibiliser l’ensemble des acteurs concernés – acteurs publics, maîtres d’ouvrages, usagers – sur les enjeux liés aux choix des matériaux et procédés constructifs associés. Au-delà des performances techniques, différencier les matériaux selon leurs performances environnementales et sanitaires permet des décisions et comportements favorables à une architecture soutenable, reposant sur une approche de qualité de service rendu aux habitants et usagers des bâtiments et d’empreinte écologique la plus faible possible.

Ce lexique a été créé dans l’optique d’une large diffusion auprès des architectes et étudiants en architecture, urbanistes, bureaux d’études, entreprises du BTP, fournisseurs, collectivités, donneurs d’ordre. Des mots simples et des arguments concrets pour avoir à l’esprit le bâtiment à moindre impact environnemental, intégrer des pratiques vertueuses dans les choix de conception et techniques constructives associées, et instaurer un climat de confiance entre les prestataires et professionnels du bâtiment. Autrement dit, il s’agit de comprendre pourquoi, parmi les innombrables choix de matériaux, il faut privilégier des types de matériaux biosourcés, géosourcés ou écosourcés à leurs homologues « pétrosourcés ». Et surtout, de savoir comment prioriser la lutte contre les dérèglements climatiques et accélérer la transition. 


Un matériau biosourcé[1] 

Matière issue de la biomasse végétale ou animale, n’incluant pas les matières de formation géologique ou fossile. (définition basée sur l’arrêté du 19 décembre 2012, JORF du 23 décembre 2012)

Donc, un matériau biosourcé vient directement des végétaux ou des animaux.

Exemples : bois, chanvre, laine de mouton…

Avantages : 

  • Contribue à l’atténuation et à l’adaptation en matière de changement climatique : Matériaux disponibles localement et à faible empreinte carbone, car extrait ou exploité de manière durable ;
  • Réduit la dépendance vis-à-vis des énergies fossiles et lutte contre l’épuisement des ressources naturelles : Matériaux nécessitant peu d’énergie grise pour être produits, renouvelables et disponibles en quantité suffisante pour l’ensemble des usages du bâtiment ;
  • Contribue au développement de circuits courts, de filières locales et d’emplois locaux : Matériaux favorisant le développement des filières agricoles, forêt-bois, marines et aquacoles pourvoyeuses de bioressources et souvent solidement ancrées dans les territoires ;
  • Constitue des opportunités de marché à saisir et un fort potentiel d’innovation pour le secteur du bâtiment : de plus en plus disponibles sur le marché, les matériaux biosourcés représentent des solutions d’avenir pour la majorité des situations constructives, en apportant des réponses adaptées aux multiples enjeux de la construction neuve et de la réhabilitation de l’existant.

Inconvénients :

  • Nécessite d’apprendre à choisir le bon matériau pour le bon usage : un matériau biosourcé demande des connaissances et un savoir-faire spécifiques avant et lors de sa mise en œuvre ;
  • N’exclut pas de porter une attention particulière à l’origine du matériau : un matériau biosourcé n’est pas obligatoirement ni naturel à 100% ni sans impact sur l’environnement. Cela demande à être attentif à son extraction, sa transformation éventuelle, ainsi qu’aux distances parcourues lors de son transport. Dans tous les cas, l’usage d’un matériau biosourcé est plus vertueux et éco-responsable que de recourir à un matériau thermo-industriel.

Les matériaux biosourcés incluent les matériaux d’origine végétale et animale.

Un matériau d’origine végétale

Matière issue du monde végétal, ayant stocké du carbone au cours de sa croissance via la photosynthèse.

Donc, un matériau provenant des arbres et plantes.

Exemples : bois, paille, chanvre…

Avantages :

  • Représente un avantage certain dans l’amélioration du confort d’été : un matériau végétal permet d’éviter de recourir à la climatisation, donc de réduire fortement les émissions de gaz très nocifs, inclus au départ dans les pompes à chaleur.
  • Compatible avec la lutte contre le dérèglement climatique : un matériau végétal contribue à la réduction des émissions de gaz à effet de serre en permettant le stockage du carbone dans un produit à durée de vie longue ;
  • Compatible avec la lutte contre l’épuisement des ressources : un matériau végétal est une ressource naturelle au potentiel renouvelable ;
  • Contribue au profit économique des agriculteurs maraîchers, forestiers et aquacoles et constitue un levier socio-économique pour les territoires : ouverture de nouveaux débouchés pour les producteurs locaux et renforcement des liens agris-urbains ;
  • Pourrait compenser les émissions à l’échelle du bâtiment voire permettre de considérer les bâtiments comme des puits de carbone, à condition que leur gisement soit géré de manière durable.

Inconvénients :

  • Le rôle des matériaux d’origine végétale dans l’atténuation du changement climatique n’est réel que si leur gisement est géré de manière durable :
    • La ressource utilisée est renouvelée : par exemple la biomasse extraite durant une année est compensée par la biomasse créée ;
    • Le stockage temporaire du carbone est établi pour une durée suffisante, de l’ordre de grandeur du siècle : la durée de vie du bâtiment et des produits conditionnent le temps de stockage.

Les matériaux d’origine végétale sont des matériaux biosourcés.

Un matériau d’origine animale

Matière issue de l’industrie animale, via la valorisation des déchets liés à l’élevage.

Donc, un matériau provenant d’un animal, soit de son épiderme (poils et plumages) soit de ses sécrétions (soie).

Exemple : laine de mouton, plumes de canard, cuir de vache…

Avantages :

  • Contribue au profit économique des éleveurs et au développement de nouvelles filières locales : recourir à un matériau d’origine animal a un impact économique et social certain dans les communautés rurales (notamment chez les petits éleveurs) et participe à un développement et une diversification rentables des activités d’élevage ; 
  • Encourage et valorise des synergies entre agriculture et biodiversité afin de concilier production alimentaire et protection de la biodiversité : les éleveurs sont incités à changer leurs pratiques d’utilisation des sols (rotations culturales, association entre culture et élevage), en augmentant aussi la part de biomasse qui retourne au sol, ce qui permettrait d’accroître le stockage du carbone et la fertilité des terres.

Inconvénients :

  • Contribue au risque de pénurie d’eau : une part notable de la consommation d’eau est liée à l’agriculture et en particulier à l’élevage ;
  • Contribue moins efficacement au confort d’été que les matériaux d’origine végétale ;
  • Nécessite des additifs et traitements complémentaires : les matériaux d’origine animale sont généralement plus vulnérables à la nidification des petits animaux ;
  • Ne participe pas à un stockage pérenne du carbone : les apports de matière organique carbonée d’origine animale (déjections) dans les sols ne compensent pas les émissions occasionnées par les activités d’élevage (abattage, transformation, transport, énergie, etc.) ;
  • Présente un risque pour le ralentissement du dérèglement climatique : non encadrée, la production de matériaux d’origine animale pourrait ralentir la transition de l’élevage industriel vers d’autres utilisations des sols, compatibles avec la neutralité carbone ;

Les matériaux d’origine animale sont des matériaux biosourcés.
 

Un matériau géosourcé

Matière issue des formations géologiques de surface, sans changement d’état physique.

Donc, un matériau géosourcé se ramasse au sol.

Exemples : terre, gravier, sable, chaux, pierre…

Contre-exemple : laines minérales dont les matières géosourcées ont subit une fusion, changement d’état physique.

Avantages :

  • Matériau « brut » ayant généralement subi un traitement minimal : matériau naturel ou peu transformé, c’est-à-dire avec des procédés de transformation simples, qui ont généralement un impact écologique moindre ;
  • Apporte des réponses aux enjeux de confort intérieur : les matériaux géosourcés confèrent généralement au bâtiment une bonne inertie thermique et une meilleure qualité acoustique ;
  • Permet de limiter les consommations d’énergies et d’éviter les émissions nocives et les déchets : en étant peu traité, un matériau géosourcé minimise sa consommation d’énergie et sa production de déchets cachés lors de sa fabrication ;
  • Représente un potentiel pour le développement de l’économie circulaire : en synergie avec le tissu économique local, des filières de réemploi et/ou de valorisation des matériaux géologiques excavés se développent ;
  • S’inscrit dans des démarches de valorisation des ressources territoriales : les matériaux géosourcés jouent un rôle majeur dans la conservation du patrimoine et la valorisation des savoir-faire locaux et des territoires.

Inconvénients :

  • Contribue au risque d’épuisement des ressources naturelles et minières : matériau généralement non renouvelable à court terme, à l’exception de la terre et de la pierre présentes en grandes quantités ;
  • Présente un risque important sur l’environnement :
    • Si les matériaux excavés peuvent être valorisés in situ, l’épuisement progressif des ressources locales conduit généralement à la création de nouvelles carrières et à l’allongement des distances parcourues lors du transport par voie routière de ces matériaux pondéreux ;
    • Si l’autorisation d’ouvrir de nouvelles carrières est de plus en plus difficile, le risque d’exploiter des carrières irrespectueuses de l’environnement demeure ;
  • Fait face à des contraintes d’accessibilité à la ressource : une disponibilité de la ressource non homogène sur le territoire (certaines régions sont déficitaires en matériaux, et la qualité des matériaux varie) et l’exploitation de carrières potentiellement source de nuisances (bruit, trafic routier, poussières, etc.) rencontre souvent l’opposition des riverains.
     

Un matériau écosourcé

Matière issue de l’économie circulaire, notamment du réemploi et du recyclage de déchets.

Donc, un matériau écosourcé se fabrique avec un déchet, qui n’en est plus lorsqu’il devient une matière première.

Exemples : certains isolants sont fabriqués avec les bouteilles d’eau usagées, en plastique transparent non-coloré, d’autres avec d’anciens pantalons « jean’s » en coton, sans oublier la ouate de cellulose insufflée, fabriquée avec du papier recyclé (isolant le moins cher du marché à coef. R constant, avec un déphasage correct) …

Avantages :

  • Contribue à un usage rationnel des ressources : bien que ce ne soit pas toujours possible ou approprié, l’utilisation de matériaux écosourcés est une bonne façon de minimiser l’utilisation des matières premières et énergies ;
  • Contribue à la diminution du volume de déchets ultimes : concevoir en prévoyant la réutilisation d’éléments d’un chantier voisin ou d’une ressourcerie, la conservation d’éléments gardés en l’état ou réparés, démonter en vue de réutiliser des éléments sur site… tout cela contribue à limiter la production de déchets et à éviter le gaspillage « pur et simple » de produits d’origine, parfois neufs ;
  • Minimise les impacts environnementaux et l’empreinte carbone : en plus de réduire la production de déchets, la consommation d’énergie, les pollutions de l’air et de l’eau, la réutilisation des matériaux sur place permet également d’économiser de l’énergie et des coûts relatifs à la production et à l’acheminement de matériaux neufs ;

Inconvénients : 

  • Nécessite une structuration de la filière de valorisation des déchets : il est essentiel d’assurer la traçabilité des matériaux (origine, datation, interdiction d’utilisation, etc.) pour prévenir toute difficulté de gestion du chantier et identifier facilement les possibilités de réemploi sur site ;
  • Nécessite une vigilance accrue pour exclure de la réutilisation les éléments polluants ou pollués : toute opération de recyclage ou de réutilisation sur site n’est pas toujours pertinente tant sur le plan environnemental, sanitaire que technique, et notamment en cas de pollution (amiante, éléments dangereux, terres polluées, etc.).
  • Entraîne un risque de cautionnement de la production de déchets : Permettre le recyclage peut conforter la production de déchets. En effet, lorsque les déchets sont recyclables, et alors qu’ils le sont en minorité, les consommateurs admettent de consommer ces produits et se dirigent moins vers les autres produits ne nécessitant pas de recyclage (car non-emballés, biodégradables, etc.).
     

Un matériau thermo-industriel 

Matière issue d’une réaction endothermique, nécessitant une forte quantité de chaleur pour sa fabrication. Dans la majorité des cas, les matériaux thermo-industriels sont produits par fusion de matière dans des fours à haute température ou par polymérisation, alimentés par différents combustibles, produisant de grandes quantités de CO₂ et souvent une pollution de l’air.

Donc, un matériau thermo-industriel a besoin de chaleur et participe au dérèglement climatique lors de sa fabrication.

Exemples : les laines minérales créées par fusion du verre ou du basalte, l’acier, le ciment…

Avantage :

  • Matériaux facilement disponibles car devenus standard au XXème siècle.

Inconvénients :

  • Présente un bilan environnemental défavorable : un matériau thermo-industriel est plus émetteur de gaz à effet de serre que les matériaux précités ;
  • Incompatible avec des stratégies durables : un matériau thermo-industriel nécessite d’importantes quantités d’énergie pour sa fabrication et se recycle assez mal ;
  • Incompatible avec l’objectif de neutralité carbone : dans le cas du ciment, la réaction chimique lors du séchage dégage une quantité importante de CO₂, du même ordre de grandeur qu’à la fabrication ;
  • Présente un risque pour la santé humaine : un matériau thermo-industriel est plus souvent facteur d’émissions de polluants et de développement de micro-organismes toxiques ou allergisants.

Les matériaux thermo-industriels incluent les matériaux pétrochimiques.

Un matériau pétrochimique

Matière issue de l’industrie pétrochimique, utilisant le pétrole ou le gaz, extraits de gisements terrestres anciens et profonds, pour fabriquer des composés chimiques synthétiques.

Donc, un matériau pétrochimique est produit avec des ressources non-renouvelables, en supplément d’avoir besoin de chaleur et de contribuer au dérèglement climatique par sa fabrication.

Exemples : polystyrène, polyuréthane…

Avantage :

  • Matériau d’isolation généralement très performant pour le confort d’hiver (haute valeur de résistance thermique)

Inconvénients :

  • Contribue à créer un mauvais confort d’été : un matériau pétrochimique a un déphasage très faible ;
  • Demande de fournir un effort important pour la gestion des déchets : matériaux composites difficilement recyclables, voire même davantage exposés à des pénalités financières pour ceux dont le recyclage est le plus limité ;
  • Contribue fortement à la dépense énergétique, au dérèglement climatique et à l’érosion de la biodiversité :
    • Un matériau pétrochimique nécessite une forte dépense en énergies fossiles et grises pour sa production ;
    • Il renforce l’effet de serre : l’industrie pétrochimique compte pour environ 20% des émissions de CO2 à l’échelle mondiale, principalement émis au cours de l’extraction de la matière première, de la fabrication du produit et de la consommation d’énergie associée [4] ;
    • Il contribue à la pollution des océans en générant des gaz toxiques et un surplus de déchets plastiques.

Les matériaux pétrochimiques sont des matériaux thermo-industriels.
 

Conclusion

Face à l’urgence climatique et dans un souci d’amélioration continue de la qualité de vie (santé, confort, bien-être), les matériaux biosourcés présentent des atouts sérieux à faire valoir face à leurs homologues issus de la pétrochimie.

Outre des qualités techniques indéniables (qualité architecturale, durabilité, résistance au feu, régulation hygrothermique, etc.), les matériaux biosourcés ont de faibles répercussions environnementales et un bon bilan carbone en raison de taux d’émissions de gaz à effet de serre fortement réduits, en particulier les matériaux issus de la biomasse végétale (transport, exploitation, recyclage optimisés). En outre, leur impact sur la performance énergétique et le bilan carbone des bâtiments est effectif dès la construction, même sur le chantier.  

Pour diminuer l’impact environnemental de nos projets tout en assurant de hautes performances techniques pour les bâtiments d’aujourd’hui et de demain, il est temps d’y incorporer massivement des matériaux biosourcés, ressources et savoir-faire français à notre disposition, qui apportent des solutions indiscutables et indispensables à la transition environnementale…
 

Julien VINCENT
Conseiller national de l’Ordre des architectes
Julie LAMOUREUX
Chargée de mission logement et transition écologique au Conseil national

 

[1] Source : Chiffres-clés du bâtiment 2017, ADEME

[2] Source : Association Bâtiment Bas Carbone (BBCA), batimentbascarbone.org 

[3] Source : Données issues du site du Ministère de la Transition écologique et solidaire, mis à jour en 2019.

[4] Etude « The future of petrochemicals » publiée par l’Agence internationale de l’énergie (AIE), Octobre 2018.

 

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Publiée le 29.09.2020 - Modifié le 06.10.2020