Etude bibliographique sur le béton de chanvre .1 Un matériau bio-sourcé

Un matériau « bio-sourcé » est défini dans le Larousse comme étant un matériau « d’origine naturelle non traité chimiquement ». Une autre définition de ces matériaux a été effectuée par le MEEDDM (2010) en tant que « matériaux d’origine végétale ou animale ». D’autres études présentent aussi le concept d’« éco-matériaux » qui représente les « matériaux présentant de meilleures performances suivant leur contenu énergétique, leurs

émissions de gaz à effet de serre, leur renouvelabilité et leur impact sur la santé par rapport au matériau classique » (Esnault et al. 2010).

Cependant, cette dernière définition est imprécise. Elle suppose d’une part que ces matériaux ont effectivement de meilleures performances environnementales, et d’autre part, ne précise pas la référence par rapport à laquelle le mot meilleur est utilisé. Cette dernière

définition n’est pas particulièrement spécifique aux matériaux bio-sourcés. Enfin, associer les deux mots préjuge des performances environnementales de ces matériaux.

Pour notre cas, nous utiliserons le terme « bio-sourcés » matériaux d’origine biologique qui ne présente pas d’ambiguïté de définition. En ce qui concerne notre étude, elle se porte

sur les matériaux d’origine végétale, en raison de leur potentiel de réduction des gaz à effet

de serre lié à l’absorption du dioxyde de carbone atmosphérique pendant l’étape d’agriculture (Arnaud & Boyeux 2011; Boutin et al. 2006) et de même leur potentiel de diminution de la consommation de ressources minérales et fossile du fait de leur origine végétale.

Tableau 11 : les sources végétales

Origines végétales

Récolte Produits dérivés

Principale Secondaire 1er produit 2e produit

Coton Graines - Fibre -

Kapok Graines - Fibre -

Lin Tiges Graines Fibre Anas

Chanvre Tiges Graines Fibre Chènevotte

Bois Troncs - Panneau Fibre

Jute Tiges - Fibre -

Ramie Tiges - Fibre -

Bambou Tiges - Tige -

Kenaf Tiges - Fibre -

Miscanthus Tiges - Fibre -

Sisal Feuilles - Fibre -

Abaca Feuilles - Fibre -

Agave Feuilles - Fibre -

Coco Fruit - Fibre -

Céréale Graines Paille Paille -

Les différentes sources végétales et leurs produits dérivés pouvant être utilisés dans l’élaboration des matériaux du bâtiment, sont récapitulés dans le Tableau 11. Ces matériaux bio-sourcés peuvent être utilisés dans les différentes parties du bâtiment. Ainsi, dans le bâti et le gros œuvre, nous avons la botte de paille, et le béton de chanvre, dans l’isolation thermique : la laine de bois, de lin, de mouton, les plumes de canard, la fibre de

noix de coco et enfin dans la couverture / gros œuvre : les tuiles de bois,...

Parmi les différentes sources végétales recensées, les matériaux dérivés du chanvre et du lin sont déjà présents dans le marché. Malgré cela, tous les matériaux d’origine végétale sont encore au stade de la recherche, mais il semble que les matériaux issus du chanvre sont parmi les matériaux qui connaissent le plus de développement à l’heure actuelle.

Le Tableau 12 recense les fonctions potentielles qui peuvent être assurées par les matériaux bio-sourcés dans le bâtiment. Ces fonctions peuvent être structurelles où le rôle des matériaux est d’assurer la stabilité du bâti, pour cela les propriétés suivantes sont étudiées : rigidité, résistance en compression, résistance en tension, et la durabilité mécanique qui est caractérisée par le fluage du matériau. Ces fonctions peuvent aussi refléter des échanges avec le milieu extérieur tels que la fonction de couverture et d’ouverture qui a pour objectif de protéger des intempéries, assurer l’étanchéité du bâtiment, des fonctions d’isolation

thermique ayant pour but d’assurer une certaine résistance thermique afin de maintenir une

certaine température à l’intérieur du bâtiment, des fonctions l’isolation phonique où l’objectif est d’assurer une certaine isolation acoustique à l’intérieur du bâti. Nous pouvons remarquer du Tableau 12 que le matériau à base de chanvre peut répondre à plusieurs fonctions, il peut être utilisé en tant qu’isolant thermique ou acoustique ou encore en tant que matériau de couverture combiné à une structure en bois.

Tableau 12 : Les fonctions potentielles des matériaux bio-sourcés dans le bâtiment (Idir et al. 2012)

Fonction Matière première Forme mise en œuvre

Isolation thermique

Chènevotte (bois du chanvre)

Bloc de chanvre (chanvre chaux) Béton de chanvre (avec ossature, bois / projeté)

Mortier de chanvre

Fibre de chanvre ^{Panneau / rouleau}

Bloc

Fibre de jute Rouleau

Fibre de Lin Plaque

Fibre Kenaf Matériaux composites isolation

Fibre de bois Composite ciment fibre de bois

Paille Balle de paille

Structurelle

Paille Balle de paille

Chènevotte et bois Béton de chanvre avec ossature bois

Isolation phonique

Bois Matériaux à base fibres et copeaux

Chènevotte Béton de chanvre

Dans ce qui suit, nous présenterons les différentes études effectuées sur le béton de chanvre pour ces différents sous-systèmes (Figure 26). Cela permettra d’avoir un aperçu des données concernant la variabilité de ce matériau.

III.2.2 Le cycle de vie du béton de chanvre

Le béton de chanvre est un matériau obtenu à partir de l’utilisation du bois de chanvre appelé encore « chènevotte » qui est mélangé avec un liant à base de chaux (Evrard & Herde 2010; Collet et al. 2013; Le 2010).

Comme nous avons vu de la Figure 26, l’ensemble du cycle de vie du matériau issu du chanvre pris en compte dans cette étude comprend quatre principaux sous-systèmes qui sont : (i) la production des différentes matières premières (ii) la mise en œuvre du matériau qui comprend deux étapes : la transformation primaire de la paille issue de l’agriculture et la mise en œuvre du matériau (iii) son utilisation dans le bâtiment (iv) sa fin de vie (Figure 26). Nous allons présenter ces différents sous-systèmes du cycle de vie du chanvre et les différentes caractéristiques du produit issu de chaque sous-système.

III.2.2.1 L’agriculture du chanvre

Le chanvre « Cannabis sativa » est une plante de la famille des cannabacées. C’est une plante annuelle. Les tiges de chanvre peuvent atteindre une taille de 2,5 à 3 m en 120 à 150 jours. Un hectare de chanvre produit jusqu’à 10 tonnes de matière sèche, ce qui permet d’absorber une importante quantité de CO2. La culture du chanvre est simple, elle ne nécessite aucune intervention entre le semis et la récolte. Les travaux mécanisés pour le semis et la récolte sont effectués avec du matériel classique céréalier.

En France, deux systèmes de production de chanvre existent : le mode de culture non battue, on produit uniquement la paille de chanvre, et le mode de culture battue, on produit à la fois la graine de chanvre appelé « chènevis » et la paille. La Figure 27 représente

Figure 27 : L’itinéraire technique du chanvre

Il existe de nombreuses variétés de chanvre industriel. En France, seules les variétés de chanvre qui sont fournies par la Fédération nationale de producteur de chanvre (FNPC) sont autorisées actuellement pour la culture. Les propriétés qui différencient ces variétés sont présentées dans ce qui suit.

Le rendement

Le rendement en paille du chanvre est variable suivant la variété de chanvre choisie. Elle est de l’ordre de 7 tonnes à l’ha pour la paille et de 1 tonne à l’ha pour la graine. Ce rendement varie aussi en fonction d’autres paramètres telle que le type de sol, le climat, la disponibilité en éléments minéraux, la disponibilité en eau. Cette variabilité est présentée dans le prochain chapitre de mise en œuvre de notre méthode.