Projet ISOBIO

http://isobioproject.com/

Le projet européen ISOBIO a été financé dans le cadre de l’appel à projets HORIZON 2020 de l’Union Européenne.

Ce projet a duré 4 ans, du 1^er février 2015 au 31 janvier 2019 et a réuni 11 partenaires de 6 pays différents dont :

2 laboratoires universitaires,
5 partenaires industriels (TWI : porteur du projet),
2 bureaux d’études, maîtrise d’œuvre et modélisation,
1 bureau d’études ACV,
1 agence de communication.

Les objectifs du projet étaient de développer des parois à faible empreinte environnementale avec de hautes performances hygrothermiques pour différentes applications : neuf et rénovation par l’intérieur ou par l’extérieur.

Ce projet a ainsi conduit au développement de deux types de matériaux :

Composites à mettre en œuvre sur chantier (voie humide)
Panneaux isolants (voie sèche)

Ces matériaux ont été développés à partir de matières premières agro-sourcées.

Ce projet s’étendait de la caractérisation des matières premières à la réalisation de démonstrateurs, en passant par le développement de liants, le développement de composites à l’échelle du laboratoire et la transposition à l’échelle industrielle. Les matériaux développés ont été caractérisés d’un point de vue multi-physique (mécanique, thermique et hygrique) et une sélection d’entre eux a également fait l’objet d’une étude de durabilité (résistance au feu, développement fongique…). La modélisation du comportement hygrothermique à l’échelle de la paroi ainsi qu’une analyse de cycle de vie ont également été réalisées.

Le partenaire industriel CAVAC a fourni cinq types d’agro-ressources (chanvre, lin, colza, blé, maïs) sous différentes granulométries, conduisant ainsi à dix-sept granulats. Afin d’en déterminer la meilleure valorisation possible, ces granulats ont été étudiés d’un point de vue chimique et multi-physique. Leur analyse chimique a montré une teneur élevée en polysaccharides qui permet de les utiliser en tant que colles ou matières premières servant à la production de liants verts. La caractérisation thermique et hygrique des agro-ressources a permis d’en identifier la meilleure valorisation possible en tant que granulat. La paille de blé présente la plus faible conductivité thermique, les rafles de maïs apportent la meilleure régulation hygrique, le chanvre, le lin et le colza présentent à la fois une conductivité thermique faible et une capacité de régulation hygrique élevée. Les rafles de maïs ont donc été privilégiées en développement de parement intérieur, les autres agro-ressources conviennent pour le développement de corps isolant.

Trente-deux composites ont été produits en laboratoire en couplant dix-sept granulats bio-sourcés et six liants bio-sourcés (dont deux issus des extractions réalisées sur les rafles de maïs et sur les fines de lin). Le plan d’expérience mis en place autour d’un procédé de thermopressage a montré l’influence des granulats, du liant, de la granulométrie des granulats, de la réalisation d’un pré-traitement alcalins des granulats et de la pression de compaction appliquée lors de la mise en oeuvre des composites sur leurs performances hygrothermiques ainsi que leurs propriétés mécaniques.

Les composites développés sont pertinents pour les enveloppes de bâtiment. Ils présentent de très bonnes performances hygriques et une faible conductivité thermique, adéquate pour une isolation répartie. Cette conductivité peut être réduite par diminution de la masse volumique via la maîtrise de la pression de compaction.

La transposition à l’échelle industrielle a été réalisée avec le partenaire CAVAC (thèse CIFRE). La solution présentant le meilleur compromis a été obtenue en associant des chènevottes avec un liant thermodurcissable. La possibilité de fabriquer un panneau rigide avec une chaine entièrement automatisée a été démontrée. En utilisant ce procédé, la densité peut être facilement contrôlée et réduite jusqu'à 150 kg/m³. Les panneaux produits pour la réalisation des démonstrateurs ont une masse volumique de 200 kg/m³, une conductivité thermique de 0.07 W/(m.K), une valeur MBV de 1.7 g/(m².%HR). Les résistances mécaniques sont supérieures à celles observées sur des panneaux isolants en fibre de bois.

Les solutions techniques développées pour la réalisation de paroi en bâtiment neuf ou en rénovation par l’intérieur ou par l’extérieur ont été mises en place au sein de trois démonstrateurs faisant l’objet d’un suivi expérimental. Ces démonstrateurs ont permis de prouver la faisabilité technique de ces solutions. Le suivi expérimental ont permis d’en étudier le comportement hygrothermique.

Parallèlement aux travaux expérimentaux, des travaux numériques ont été développés dans l’objectif de prédire le comportement hygrothermique des parois. En effet, dans ces matériaux, le phénomène de transfert de masse est complexe et a un impact important sur la performance de l'enveloppe du bâtiment. Ce comportement hygrothermique particulier nécessite le développement d’un modèle spécifique. Ainsi, dans des travaux précdents, le code TMC avait été complété en incluant le phénomène d’hystérésis dans la modélisation. Ici, l’effet de cinétique a été introduit, permettant de reproduire au mieux l’évolution de l’humidité mesurée au sein des matériaux lors du suivi des démonstrateurs ISOBIO ou lors des essai MBV.