Bois, paille et autres biosourcés
Plus-value environnementale intrinsèque au matériau
Dans la stratégie climatique 2050, l’obligation environnementale d’émissions plafonnées en CO2 par m2 construit pourrait être associée à des exigences complémentaires en carbone stocké dans les constructions et devenir encore plus incitative pour développer l’utilisation de matériaux biosourcés. Ces matériaux nécessitent très peu d’énergie pour leur transformation en matériau de construction, ce qui se répercute directement sur leur écobilan. De plus, les matériaux organiques, renouvelables, captent par photosynthèse le carbone du CO2 lors de leur croissance. Ainsi, utilisés comme matériaux de construction, les biosourcés continuent à stocker le carbone biogénique. Les bâtiments font alors office de « puits de carbone » tout au long de leur durée d’utilisation. S’il faut à l’arbre une centaine d’années en moyenne pour atteindre une taille adulte, d’autres matériaux comme le chanvre, le lin ou la paille, présentant une récolte annuelle voire semestrielle, offrent un bilan encore plus favorable. Ce critère écologique est dorénavant inclus dans les bases de données des Ecobilans comme celles de la KBOB valables en Suisse.
Figure 1 Les trois prestations climatiques des forêts et du bois, appelées les "trois S"
Plus-value environnementale liée aux systèmes constructifs et à l’utilisation de la matière
Le bois, chef de file des matériaux biosourcés, peut être utilisé sous un grand nombre de types de matériau et de systèmes de construction. Ressource de proximité, naturelle et renouvelable, ce matériau offre un éventail de produits standardisés, performants et éprouvés, dont les qualités physiques et structurelles sont aujourd’hui optimisées. Léger et résistant, il est prédestiné à assumer la fonction porteuse des systèmes biosourcés. L’ossature bois illustre l’optimisation des ressources avec des sections structurelles réduites, l’intégration de l’isolation dans un seul élément offrant ainsi une compacité remarquable. Des panneaux à base de bois pour les couches isolantes, d’étanchéité à l’air, de contreventement, permettent de couvrir plusieurs fonctionnalités avec peu de matière. Ainsi, le recours à des systèmes constructifs bois répond au bon sens écologique, sans même tenir compte des avantages en termes d’empreinte carbone du matériau en lui-même.
Une isolation idéale en biosourcé
Un grand nombre de matériaux biosourcés trouvent une place de choix dans le monde des produits isolants. Ils possèdent certes des valeurs λ (conductivité thermique (W/m.K)) légèrement plus élevées que les produits synthétiques, mais la comparaison des isolants ne saurait se réduire à déterminer l’épaisseur nécessaire à atteindre le niveau d’isolation cible. Cette comparaison doit intégrer l’énergie grise lors de la fabrication du matériau, son coût, sa capacité de diffusion à la vapeur, son déphasage, etc. Si on souhaite réaliser une comparaison du point de vue gain total en énergie, on peut se référer au guide de l’OFEN « L'énergie grise dans les nouveaux bâtiments » pour une approche globale.
Pour les matériaux isolants, si les contenus en énergie grise augmentent proportionnellement à leur épaisseur, les pertes de chaleur par transmission à travers l'enveloppe diminuent, ce qui a pour effet de réduire globalement les besoins d'énergie pour le chauffage. L’OFEN dans son guide illustre l’optimum des besoins globaux d’énergie avec la recherche d’équilibre entre énergie grise « dépensée pour l’isolation » et les besoins d’énergie pour le chauffage effectifs. Le bilan de l'énergie globale consommée est obtenu en soustrayant les dépenses d'énergie grise aux gains en énergie de chauffage. Les exemples en figure 3 repris du guide de l’OFEN ont été calculés en prenant en compte une installation de chauffage par pompe à chaleur avec coefficient de performance annuel de 3,2 fonctionnant avec le mix d'électricité suisse typique.
Le graphique montre que la dépense totale d'énergie augmente à nouveau à partir d'une certaine épaisseur optimale d'isolant. Cette observation dépend bien entendu d’autres facteurs comme le type de bâtiment, son emplacement, les apports solaires possibles, le type d'installations techniques du bâtiment et de l'agent énergétique utilisé.
Le type d'isolant joue néanmoins ici un rôle capital, comme le montre le graphique de la figure 4. Ainsi les matériaux isolants nécessitant peu d’énergie grise pour leur fabrication comme la ouate de cellulose, peuvent être mis en œuvre avec des épaisseurs plus importantes que les matériaux demandant beaucoup d’énergie grise. Ainsi l’optimal est atteint aux alentours de 17 cm pour des isolants issus de la pétrochimie, ce qui correspond à une épaisseur légèrement inférieure à celles prônées dans la SIA 380/1 2016 pour les performances ponctuelles, soit 20 cm d’épaisseur pour ce type d’isolant avec une valeur limite de U < 0.17 W/m2K. Au-delà de l’optimum, l’impact carbone global augmente à nouveau. À l’inverse, pour des isolants minéraux et biosourcés, l’impact carbone continue de diminuer, même s’il a tendance à se stabiliser. Ainsi, avec 40 cm d’épaisseur de ce type d’isolant, on se situe au-delà de 0.1 W/m2K (correspondant à Minergie-P) et l’augmentation de l’épaisseur n’apporte plus de gain. Limiter l’énergie grise nécessaire à la fabrication des matériaux constitue un pas de plus pour réduire notre dépendance aux énergies fossiles. Ainsi, les isolants biosourcés apportent une solution d’avenir à cette problématique. Ils offrent un rapport optimum entre gain énergétique et dépense liée à leur fabrication.
Figure 2 Dépense totale d'énergie en fonction de l'épaisseur de l'isolation – source Guide OFEN « L'énergie grise dans les nouveaux bâtiments »
Figure 3 Comparatif des isolants en regard de l'optimum d'épaisseur pour une dépense totale d'énergie diminuée. Source Guide OFEN « L'énergie grise dans les nouveaux bâtiments »
La paille
L’industrie de la construction a souvent préféré rester fidèle aux matériaux traditionnels dont l’utilisation est établie et les propriétés reconnues. Il peut être difficile de changer les pratiques existantes et dans ce cas des documents état de la technique permettent de pallier l’absence normative. Les produits biosourcés mis sur le marché se substituent aujourd’hui à leurs équivalents non biosourcés et sont donc conçus pour répondre aux mêmes caractéristiques fonctionnelles, voire en amener de nouvelles.
L’utilisation de la paille dans la construction augmente en Suisse pour tout type de bâtiment et de construction. Certains pays disposent même de documents état de la technique visant aussi les systèmes de paille porteuse. En France par exemple, le RFCP (réseau français de la construction paille) a édité les règles professionnelles CP 2012 permettant d’apporter des précisions techniques sur le remplissage isolant thermique et phonique, voire de la paille porteuse avec des valeurs de conductivité thermique, des règles de conception et des détails de liaison.
Le remplissage en bottes de paille nécessite en effet quelques dispositions techniques qu’il est bon de connaître avant d’envisager ce type de construction. La dimension des bottes de paille, leur stockage et contrôle de teneur en eau, la modification des dimensions, etc., sont autant de points techniques cruciaux pour mettre en œuvre ce type d’isolant dans des ossatures bois.
Figure 4 Vestiaire Venoge à Daillens – architecte Localarchitecture - Élément d’ossature bois avec isolation en bottes de paille, 360 mm, recouvert à l’extérieur d’un lé de façade ouvert à la diffusion. Le bois comme la paille sont issus de productions locales, avec un souci particulier de travail de proximité pour toutes les étapes de transformation (séchage, stockage, sciage, assemblage). Ce projet fait figure d’exemple en termes d’utilisation des ressources locales.
photos @Corinne Cuendet
D’autres systèmes existent, comme la paille insufflée présentée en figure 5. La conception se rapproche alors d’une ossature bois avec ouate de cellulose insufflée, à ceci près que la paille est plus sensible à l’humidité et que la protection en chantier est encore plus essentielle.
Figure 5 Coopérative Ecopolis – architecte ATBA – Une structure en caissons porteurs bois sur 5 niveaux dans laquelle la paille finement coupée a été insufflée. Le lambda de la façade en paille caisson insufflée atteint 0.043 W/mK contre 0.055 0.07pour la botte. L’épaisseur est réduite et le calepinage moins contraignant car on s’affranchit des dimensions standardisées des bottes de paille.
Conclusion
Considérer le bon matériau au bon endroit c’est aussi appréhender la construction et les systèmes constructifs dans l’ensemble de leur fonction pour conduire à des choix pertinents. Le matériau bois se combine avantageusement avec les matériaux biosourcés sans dénaturer le comportement respirant de ces matières. Le charpentier a donc un rôle déterminant à jouer dans l’établissement des bonnes pratiques pour la mise en œuvre de ces matériaux et leur intégration à la construction bois. Souvent aujourd’hui c’est bien ce corps de métier qui prend en charge la pose de bottes de paille intégrées à ses éléments en adaptant certains usages pour garantir une réalisation dans les règles de l’art.
De nombreuses perspectives continuent donc de voir le jour dans la construction bois avec la particularité pour les charpentiers de disposer dès à présent d’un savoir-faire adapté et conforme aux exigences de ces matériaux biosourcés grâce à sa connaissance du bois et des thèmes connexes à la construction comme la thermique, l’étanchéité à l’air, ou à la protection incendie.
Texte : CEDOTEC Lucie Mérigeaux
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Article du service technique du Cedotec Office romand de Lignum paru dans l'IDB no 07 de juillet 2025 de la FRECEM. Texte Lucie Mérigeaux.
