Les superisolants organiques

Des superisolants organiques, à base de cellulose, existent, bien qu’ils ne soient

pas encore sur le marché [42]. Ils pourraient permettre de fabriquer des

superiso-lants (PIV ou SIPA) avec une faible énergie grise avec pour matériau de base une

ressource abondante et renouvelable.

2.5 Énergie utilisée sur un cycle de vie : la

ques-tion de l’énergie grise

Nous allons dans cette partie nous intéresser de plus près à l’impact écologique

des PIV, au travers de l’énergie grise et de l’impact climatique. Nous comparerons

l’énergie totale utilisée (chauffage sur une durée de vie du matériau et énergie

L’énergie grise d’un PIV de conductivité thermique λ = 7 mW m

K

et

d’épaisseur 25 mm est de 40 à 170 kW h m

selon les PIV et les auteurs [36,

page 10]. Cela correspond à une résistance thermique R

=

= 5 m

K/W, où

e est l’épaisseur de l’isolant. La même source nous indique qu’il faut entre 55 et

110 kW h m

pour une isolation identique à l’aide de panneaux de laine de verre.

D’autres sources [45, 35] donnent une énergie grise des PIV de l’ordre de deux fois

plus que celle de la laine de verre, avec 100 kW h m

pour la laine de verre et

210 kW h m

pour les PIV pour une R

de 5 m

K/W.

Cependant, la connaissance de l’énergie elle-même n’est pas suffisante pour

es-timer l’impact environnemental. L’étude de Karami [37] estime aussi la quantité

de gaz à effet de serre, en équivalent CO

, émis par le PIV tout au long de sa vie.

Ses conclusions sont qu’une bonne isolation à l’aide de PIV permet de diminuer

l’impact climatique par rapport à une isolation classique, mais conserve un impact

supérieur à celui d’une bonne isolation à l’aide de matériaux standards. De plus,

l’énergie consommée est plus grande avec les PIV que dans les autres cas ; seule

la nature décarbonée de l’énergie utilisée lors de la fabrication des PIV permet

une réduction sous condition de l’impact climatique. Ainsi, les PIV seraient

éco-logiquement rentables à condition que les seules alternatives soient la rénovation

énergétique à l’aide de PIV ou pas de rénovation (donc dans les cas où la

rénova-tion énergétique à l’aide de matériaux standards n’est pas possible, typiquement

parce qu’elle impliquerait une perte en surface habitable trop importante).

L’étude étant suédoise, il conviendrait de s’assurer qu’elle est transposable tant

sur le passage de l’énergie consommée à l’impact climatique que sur les gains

d’énergie dus à l’isolation. Les résultats principaux de l’étude sont présentés sur

la figure 2.9.

L’énergie grise des PIV est globalement plus grande que celle des isolants

stan-dards, avec de fortes variations selon le PIV. Les PIV ne semblent, dans l’état

actuel des choses, être un atout pour l’écologie qu’à la condition de permettre une

isolation qui aurait été impossible avec d’autres isolants (surface au sol perdue trop

importante...). Il conviendrait, pour faciliter la rénovation énergétique sans souffrir

de ces limitations, de diminuer fortement l’énergie grise des PIV, par exemple en

utilisant une voie de synthèse moins énergivore. De manière générale, les isolants

usuels ont été optimisés tandis que les PIV, moins utilisés, possèdent encore une

marge de progression pour diminuer leur énergie grise et leur cout (plus faible

densité) ou pour augmenter leur efficacité.

Fig. 2.9 : Énergie utilisée pour le chauffage d’un logement (dont énergie grise)

pour trois configurations (haut). L’usage de PIV est plus couteux en énergie. Gaz

à effet de serre émis par le chauffage et la production d’isolant pour trois

configura-tions (bas). L’usage des PIV pour une bonne isolation permet de réduire l’impact

Chapitre 3

Les silices nanostructurées

De manière générale, les silices étudiées sont constituées de dioxyde de silicium

amorphe SiO

, associées à des molécules d’eau. Ces molécules s’organisent sous la

forme de tétraèdres de SiO

, présentées sur la figure 3.1. Derrière ce cas générique,

de nombreuses organisations sont possibles, dues à l’existence de nombreuses voies

de synthèse. Il existe trois sortes de silices nanostructurées : les aérogels de silice,

les silices pyrogénées et les silices précipitées [46].

Ces silices ont été étudiées par le groupe de recherche sur les nanosilices. M.

Boucquerel [6] a étudié en 2012 les panneaux de PIV à l’échelle macroscopique.

L. Dewolf [38] a réalisé en 2013 des essais mécaniques sur des pastilles de silice

pyrogénées et précipitées. Elle a aussi étudié au MET les silices à l’échelle sub

micrométrique. A. Perret [4] a réalisé en 2015 sur des composites à base

d’aéro-gels de silices des expériences de porosimétrie, des images MET et aux rayons X,

ainsi que des essais mécaniques en flexion et des analyses thermiques. L. Roiban

et G. Foray [43] ont poussé en 2015 plus loin l’étude MET en s’intéressant aux

trois types de silice et en mesurant entre autres la taille des pores à l’échelle de la

centaine de nanomètres. W. Gonçalves [30, 29, 28] a étudié, en 2016 et 2017, les

aérogels de silices à l’aide de simulation de dynamique moléculaire. En particulier,

le comportement mécanique, la morphologie de l’aérogel de silice et son énergie

de surface ont été étudiés. B. Benane [5] a étudié en 2018 les silices

nanostruc-turées précipitée et pyrogénée. Ces études sont aussi bien des études mécaniques

(compression œdométrique) que structurelles (SAXS, porosimétrie). Elle a aussi

travaillé sur l’influence du vieillissement des silices sur leurs propriétés mécaniques

et structurelles. B. Chal est actuellement en thèse et étudie le vieillissement des

silices.

Nous ne traiterons par la suite que des silices dites précipitées et pyrogénées.

Nous allons maintenant décrire les procédés de fabrication et les propriétés de

ces silices [5]. Nous nous focaliserons en particulier sur la silice K200, une silice

pyrogénée et la silice T365, une silice précipitée. Ces silices ont été caractérisées

Fig. 3.1 : Tétraèdre de SiO

. Tiré de [28].

en détail dans la thèse de B. Benane.