Révolutionner la construction
La construction repose depuis des siècles sur des matériaux éprouvés tels que le bois, la pierre, la brique ou le béton. Ces matériaux traditionnels ont façonné nos villes et nos habitats, grâce à leurs qualités structurelles, leur durabilité ou encore leur disponibilité.
Cependant, l’évolution des technologies, les exigences environnementales et les nouveaux défis architecturaux poussent à intégrer des matériaux innovants, plus durables, performants et respectueux de l’environnement.
Les matériaux traditionnels
Matériau phare du XXe siècle, le béton est constitué d’un mélange de ciment, d’eau, de sable et de gravier. Facile à produire, il est surtout apprécié pour sa solidité, sa résistance à la compression et sa capacité à prendre des formes variées.
Cependant, sa fabrication est très énergivore, principalement à cause du ciment, générant une part importante des émissions de CO₂ du secteur du bâtiment.
Le béton reste incontournable pour les fondations, les dalles ou les infrastructures lourdes.
Utilisé depuis toujours, le bois est un matériau naturel, renouvelable, et facilement transformable. Il se distingue par sa légèreté, ses propriétés isolantes et son faible impact carbone, à condition qu’il provienne de forêts gérées durablement.
Cependant, le bois nécessite un traitement particulier pour résister aux insectes, à l’humidité et au feu. Les constructions bois sont aujourd’hui en plein essor, portées par des techniques modernes comme le bois lamellé-collé ou le bois massif empilé.
La brique, constituée d’argile cuite, est appréciée pour sa solidité, sa résistance au feu et son isolation thermique et phonique. Son esthétique rustique, sa durabilité et sa capacité à réguler l’humidité intérieure en font un matériau plébiscité, notamment dans le résidentiel.
Elle est cependant lourde, et sa mise en œuvre reste plus longue que celle de certains matériaux modernes.
Matériau noble et intemporel, la pierre naturelle (calcaire, granit, schiste…) est prisée pour sa robustesse, son aspect esthétique et sa durabilité exceptionnelle.
Cependant, son coût élevé, son poids important et sa faible capacité isolante limitent son emploi aux bâtiments haut de gamme, aux éléments décoratifs ou aux ouvrages de voirie.
L’acier et le fer sont des matériaux essentiels dans la construction contemporaine, notamment pour les charpentes, poutres et structures porteuses. Leur résistance mécanique et leur souplesse de conception permettent des réalisations architecturales audacieuses.
Toutefois, ils nécessitent des traitements anticorrosion et sont d’excellents conducteurs thermiques, ce qui peut poser problème pour l’isolation.
Utilisé principalement pour les cloisons, les faux plafonds et les enduits intérieurs, le plâtre est léger, facile à travailler et économique. Il offre également de bonnes performances acoustiques.
Son principal défaut reste sa fragilité et sa sensibilité à l’humidité, qui limite son utilisation dans les zones exposées.
La terre crue (pisé, torchis, adobe) connaît un regain d’intérêt pour ses qualités écologiques. Non cuite, elle présente une faible empreinte carbone, une excellente régulation hygrométrique et de bonnes performances thermiques.
Cependant, elle demande un savoir-faire spécifique et reste sensible aux intempéries sans traitement approprié.
Les nouveaux matériaux qui transforment la construction
Aujourd’hui, le béton est l’un des matériaux les plus utilisés au monde. S’il possède de nombreux avantages, il perd néanmoins ses propriétés lorsqu’il se fissure. C’est pourquoi différents groupes de recherche tentent de trouver une solution, avec ce qu’on appelle le béton auto-réparant.
Il existe différentes méthodes qui reposent sur le même principe : l’ajout de capsules dans le béton. La première à avoir été développée consistait à l’ajout de bactéries encapsulées qui produisent du calcaire lorsqu’elles sont exposées à l’eau et à l’air. Ce processus permet de combler les fissures dans le béton, prolongeant ainsi la durée de vie des structures.
Le bois laminé croisé se présente sous la forme d’un panneau multi-couche, composé de 3 à 11 couches de bois empilées perpendiculairement et collées ensemble. Ce matériau est non seulement durable et renouvelable, mais il offre également une grande résistance structurelle, rivalisant avec l’acier et le béton. Un atout de plus pour le secteur de la construction en bois en pleine expansion.
Le graphène est un matériau révolutionnaire constitué d’une seule couche d’atomes de carbone. Ultra-conducteur et ultra-stable, le graphène promet des avancées majeures dans de nombreux secteurs d’activité de l’aérospatiale au médical, en passant par l’énergie. Renforcement des structures, amélioration des batteries, chauffage… les applications semblent sans limite.
L’aérogel est un matériau ultra-léger composé de gel dont le composant liquide est remplacé en quasi-totalité par un gaz. Il s’agit d’un excellent isolant thermique et acoustique, idéal pour les applications nécessitant une isolation maximale sans ajouter de poids.
Le béton de chanvre est fabriqué à partir de sable, de chaux et de fibres de chanvre. Il existe sous deux formes : les briques de chanvre, ou directement coulé sur place. Les briques sont légères, isolantes et absorbent le dioxyde de carbone pendant le processus de durcissement, ce qui les rend très écologiques. De plus, elles offrent une bonne régulation thermique et acoustique. Des formations proposent de maîtriser ce type de construction.
Le béton transparent, aussi appelé béton translucide, a la capacité de faire pénétrer la lumière grâce à la fibre optique incorporée dans la matière. Ce matériau innovant, pour le moment encore peu utilisé, est idéal pour les façades et les murs intérieurs, apportant une esthétique unique et améliorant l’éclairage naturel. Paroi de douche, escalier et en façade, les utilisations du béton transparent sont nombreuses.
Fabriquées à partir de déchets plastiques recyclés, ces tuiles sont légères, durables et résistantes aux intempéries. Elles offrent une alternative écologique aux matériaux de toiture traditionnels tout en réduisant les déchets plastiques. Ces tuiles sont généralement sept fois plus légères que les tuiles conventionnelles, permettant ainsi des économies d’énergie importantes, notamment en matière de transport. Les tuiles en plastique recyclé présentent un deuxième avantage considérable : le temps de montage. Celui-ci est 70 % plus rapide par rapport au montage d’un toit en tuiles classiques.
Le verre intelligent, aussi appelé vitrage électrochrome ou vitrage dynamique, est composé de plusieurs couches de matériau céramique déposées sur un panneau de verre. L’application d’une faible tension électrique permet, via un transfert d’ions lithium, au verre de se teinter afin de contrôler la quantité de lumière qui passe à travers. Cette technologie permet à la fois d’améliorer le confort intérieur, mais aussi de réduire les coûts énergétiques liés à la climatisation et au chauffage. Un logiciel de commande, combinant données en temps réel et données prédictives, permet d’adapter la teinte des verres en fonction de la luminosité et de l’éblouissement tout au long de la journée.
Les matériaux à changement de phase (MCP) absorbent et libèrent de la chaleur lorsqu’ils passent d’un état solide à liquide et vice-versa. Ils sont utilisés dans les bâtiments pour réguler la température intérieure et améliorer l’efficacité énergétique. Concrètement, en période de surchauffe, le MCP fond et la chaleur est emmagasinée. Lorsque le bâtiment se refroidit, c’est l’inverse qui se produit. Le MCP restitue de la chaleur en se durcissant. On estime que ce matériau permettrait de réaliser jusqu’à 30 % d’économies d’énergie en matière de climatisation. Si la recherche concernant les MCP se poursuit, des solutions sont d’ores et déjà commercialisées aux alentours de 50 euros le m².
Depuis 2016, des scientifiques travaillent sur le bois transparent, obtenu en trempant le bois dans une solution spéciale avant de lui ajouter de la résine époxy. Cette technique permet d’obtenir un bois transparent, 5 fois plus léger et résistant que le verre. Ses caractéristiques en font une alternative crédible et durable au plastique et au verre.