[Série technique] - Les isolants biosourcés
La rénovation énergétique globale d’un bâtiment comprend très souvent l'isolation de son enveloppe. Les isolants les plus classiques sont des isolants minéraux (ex : laine de roche) ou synthétiques (ex : polyuréthane). Il est également possible d'avoir recours à des matériaux dits biosourcés. De quoi parle-t-on ? Quels sont leurs avantages ? Comment les utiliser ? Réponses dans cet article technique !
L’isolation d’un bâtiment consiste à le recouvrir d’un manteau lui permettant de conserver sa chaleur en hiver, et de limiter les déperditions énergétiques et donc les consommations. Cependant, le dérèglement climatique actuel se fait ressentir en milieu urbain : des vagues de chaleur importantes entrainent la surchauffe de certains logements. Isoler le bâtiment, quelque soit le matériau, permet hiver comme été de limiter les flux de chaleur.
Cet article propose de faire un zoom sur les matériaux biosourcés, leurs caractéristiques, et la pertinence de leur utilisation, notamment dans le bâti ancien.
Rappel sur les isolants et leurs caractéristiques
Les isolants biosourcés sont avant tout des matériaux isolants, qui permettent d'améliorer la performance thermique de l'enveloppe d'un bâtiment.
L'isolation de l'enveloppe d'un bâtiment peut se faire soit par l'intérieur (ITI), soit par l'extérieur (ITE), au niveau des façades ou encore de la toiture.
Les matériaux isolants sont définis par différentes caractéristiques physiques telles que :
- Leur conductivité thermique λ (W/m.K) soit leur capacité à conduire la chaleur en leur sein. Rapportée à l'épaisseur de l'isolant, on obtient la résistance thermique R de l'isolant (m².K/W), soit la capacité de l'isolant à empêcher les transferts de chaleur.
- Leur masse volumique (ou densité en kg/m3) qui a notamment une influence sur l'inertie du matériau.
- Leur déphasage (heures) qui correspond au temps que met la chaleur à traverser l'isolant. Celui-ci dépend notamment de la masse volumique et de la chaleur spécifique du matériau : plus elles sont élevées, plus le déphasage sera important.
Selon le matériau choisi, ses caractéristiques seront différentes et il faudra notamment jouer sur les épaisseurs porur obtenir des performances équivalentes en termes de résistance thermique.
Il existe différents types d'isolants que l'on peut classer en trois grandes familles :
- Les isolants synthétiques (ex : polystyrène expansé, polyuréthane...)
- Les isolants minéraux (ex : laine de roche, laine de verre ...)
- Les isolants biosourcés (ex : fibre de bois, béton de chanvre ...).
Nous nous intéressons ici aux matériaux biosourcés, issus du vivant (végétal ou animal) : quelles sont leurs spécificités lorsqu'ils sont utilisés comme isolants ?
Quelles sont les spécificités des isolants biosourcés ?
Nous nous intéressons ici surtout aux isolants biosourcés d'origine végétale qui sont les plus utilisés en rénovation énergétique.
Des isolants plus performants ?
Les isolants biosourcés sont-ils plus performants d'un point de vue thermique ?
Si nous nous intéressons aux propriétés thermiques de ces isolants citées en préambule de cet article, voici ce qu'il est possible d'observer.
Conductivité thermique
A épaisseur égale, les isolants bisourcés ne sont pas nécessairement plus résistants thermiquement que les autres isolants.
En effet, voici quelques valeurs de conductivité thermique pour différents matériaux isolants (plus la valeur est faible, plus l'isolant est performant) :
- Ouate de cellulose (biosourcé) : 0,036 à 0,045 W/m.K
- Fibre de bois (biosourcé) : 0,036 à 0,050 W/m.K
- Liège expansé (biosourcé) : 0,040 à 0,048 W/m.K
- Laine de roche (minéral) : 0,032 à 0,050 W/m.K
- Polyuréthane (synthétique) : 0,024 à 0,030 W/m.K
- Polystyrène expansé (synthétique) : 0,032 à 0,038 W/m.K
Ainsi, ce ne sont pas des isolants remarquables en comparaison à d'autres matériaux. L'amélioration du confort thermique en hiver comme en été passe notamment par le renforcement de la résistance thermique R de l'enveloppe du bâtiment (parois, planchers bas et toiture).
Inertie et déphasage
En revanche, d'après Oliva et Courgey en 2023, la densité (masse volumique) et la chaleur spécifique des matériaux jouent un rôle dans l'inertie de transmission des matériaux, et donc dans leur déphasage, soit leur capacité à décaler les pics de chaleur dans le temps, notamment en été.
Les isolants biosourcés ont généralement des masses volumiques plus importantes que les autres isolants, idem pour la chaleur spécifique.
Le déphasage des isolants biosourcés est donc plus important que pour les autres isolants, ce qui est un avantage supplémentaire pour aller plus loin dans la prise en compte du confort d'été dans les rénovations énergétiques.
Finalement, les matériaux biosourcés ne sont pas forcément les matériaux les plus performants d'un point de vue thermique, sauf sur la question du déphasage où ils concurrencent les autres.
Le choix de matériaux biosourcés se fera tout particulièrement lorsque l'on se trouve dans un bâti ancien, où les parois ont été construites avec des matériaux dits perspirants.
Des isolants particulièrement adaptés au bâti ancien
Les bâtiments anciens étant construits avec des matériaux perspirants, qui laissent passer l’eau, il est important de les isoler avec des matériaux ayant ces mêmes caractéristiques et qui ne vont pas venir l’étouffer.
Isoler un bâtiment ancien avec des matériaux qui ne respirent pas peut causer de réels dégâts sur la paroi !
Zoom sur le comportement des matériaux à l'eau
Les matériaux se comportent différemment vis-à-vis de l'eau en fonction de leur :
- Porosité : les matériaux poreux comportent des cavités (des pores) qui peuvent stocker de l'air. Les structures ouvertes ont des pores reliés entre eux, tandis que les structures fermées ont des pores isolés les uns des autres.
- Hygrophilie : les matériaux hygrophiles attirent l'eau (contrairement aux matériaux hygrophobes telles que les surfaces huilées).
- Capillarité : est-ce que le matériau est capable de faire migrer l'eau vers ses parties plus sèches ?
L'ensemble de ces caractéristiques détermine l'hygroscopicité du matériau, soit sa capacité à "fixer sur leurs pores des molécules de vapeur d'eau qui [...] condensent plus ou moins rapidement" (Oliva et Courgey, 2023).
Les parois composées de matériaux hygroscopiques (poreux, à structure ouverte et hydrophiles, avec une bonne capillarité) sont capables d'abaisser le taux d'humidité de l'air et retardent le point de rosée dans la paroi !
Les matériaux biosourcés sont des matériaux hygroscopiques : ils contiennent des cavités qui peuvent stocker la vapeur d’eau. Les matériaux poreux permettent de réguler l’humidité en stockant l’excès d’humidité du logement, puis la restituent lorsque l’air devient plus sec. Ils procurent une meilleure sensation à celui qui vit dans le logement.
Le fait d’utiliser des matériaux hygroscopiques, et perspirants, tels que les matériaux biosourcés pour isoler un bâtiment par l’extérieur consiste à respecter le principe de perméabilité croissante : les matériaux placés à l’extérieur du bâtiment sont plus perméables que les matériaux du bâtiment en lui-même (schémas ci-dessous) : ainsi, l’évacuation de l’humidité peut se faire sans souci et la qualité du bâtiment est garantie !
Pour éviter tout risque de condensation, qu’il s’agisse de matériaux biosourcés ou non, il est préférable d’isoler par l’extérieur (schéma du bas) que par l’intérieur (schéma du haut).
Améliorer le bilan carbone des opérations de rénovation
Les isolants biosourcés, notamment composés de matériaux d'origine végétale, sont capables de fixer du CO2, ce qui leur confère un meilleur bilan carbone que d'autres matériaux.
A titre d'exemple :
- Fibre de bois (matériau biosourcé) : bilan carbone négatif allant de -0,15 à -0,80 kgCO2eq/kg
- Ouate de cellulose (matériau biosourcé) : bilan carbone négatif allant de -0,24 à -0,88 kgCO2eq/kg
- Polystyrène expansé (matériau synthétique) : bilan carbone positif de +3,45 kgCO2eq/kg
- Laine de roche (matériau minéral) : bilan carbone positif de +1,64 kgCO2eq/kg
Ainsi, les matériaux biosourcés sont préférables afin de limiter le bilan carbone des opérations de rénovation énergétique.
Retours d'expérience d'une rénovation avec isolation en biosourcé
Isolation des parois par l'extérieur avec du béton de chanvre
La monopropriété du 22 rue des Artistes dans le 14e arrondissement de Paris a isolé ses façades en béton de chanvre.
Il s'agit d'un immeuble construit en 1880, c'est notamment pour le caractère ancien de la copropriété que ce matériau a été choisi.
En outre, la toiture a également été isolée (combles) avec un matério également biosourcé : la laine de bois.
Solution technique utilisée pour l'isolation :
Isolation par l'extérieur avec 10 cm de béton de chanvre en RDC et 20 cm aux étages (R=2.7 m².K/W)
Isolation des combles en ouate de cellulose
Les combles de la copropriété du 262 rue du Nivolet en Savoie (73) ont été isolés avec de la ouate de cellulose, matériau biosourcé qui est venu remplacer la laine de verre originelle.
Solution technique utilisée pour l'isolation :
Après dépose de la laine de verre existante, nouvelle isolation avec 40,5 cm - 32 cm après tassement de ouate de cellulose.
+ R = 8 m².K/W
Pour aller plus loin
Vous souhaitez en savoir plus sur les matériaux biosourcés ? Voici quelques ressources possibles à explorer :
Le lien vers la page "Matériaux biosourcés" de l'Association Arcanne dont les membres fondateurs sont M. Oliva et Courgey, auteurs du livre L'isolation écologique écrit en 2023, mentionné plusieurs fois dans cet article
[Guide] Les matériaux durables pour le bâtiment - Agence Parisienne du Climat
La page des projets réalisés sur CoachCopro : il est possible de filtrer les "particularités du projet" en choisissant "Matériaux biosourcés".