Les matériaux biosourcés sont une catégorie de matériaux fabriqués en partie ou en totalité, à partir de substances dérivées d'organismes vivants, ou ayant été vivants, comme les végétaux, les animaux, ou les micro-organismes, notamment les bactéries, les champignons et les levures. Ces substances sont parfois issues de déchets ou de coproduits de l'agriculture ou des industries agroalimentaire ou forestière.
Les matériaux biosourcés constituent une grande variété de matériaux, dont la fabrication peut nécessiter des étapes de purification et transformation plus ou moins complexes. On peut ainsi distinguer:
les matériaux peu transformés, souvent utilisés dans le bâtiment (par exemple: bois, chanvre, paille, ouate de cellulose, textiles recyclés, balles de céréales, miscanthus, liège, chaume, herbe de prairie, champignons avec les mycomatériaux) ; les fibres textiles biosourcées, souvent traitées et teintes par des procédés chimiques (par exemple: laine, soie, coton, lin) ; les papiers et cartons issus de l'industrie papetière ; une partie des bioplastiques, dont la fabrication implique des techniques avancées de synthèse chimique ou biologique (par exemple : acide polylactique, acétate de cellulose, polyhydroxyalcanoate).
Les matériaux biosourcés peuvent avoir de nombreux usages. Ils sont surtout utilisés comme matériaux et produits de construction dans le bâtiment, mais peuvent aussi l'être dans certains produits de décoration, dans l'habillement, dans l'emballage ou encore dans le mobilier fixe.
Étymologie et sémantique Le terme biosourcé signifie issu du vivant. Il s'oppose à d'autres origines de matériaux, comme pétrosourcé (issu de ressources fossiles) ou géosourcé (issu de ressources minérales).
Certains chercheurs parlent aussi d'agromatériaux (et de manière connexe d'agrocomposites)Chegdani, F. (2016). Analyse multiéchelle de l'usinage des matériaux biosourcés: Application aux agrocomposites (Doctoral dissertation, Paris, ENSAM) url=https://www.theses.fr/2016ENAM0043.pdf. pour désigner les matériaux biosourcés issus de l'agriculture, et biodégradablesEvon Philippe, « Les matériaux biosourcés, une alternative pour l’avenir », Sesame, 2020/2 (N° 8), p. 56-57. URL : https://www.cairn.info/revue-sesame-2020-2-page-56.htm . Le terme matériaux biosourcés ne doit pas être confondu avec le terme écomatériaux qui inclut aussi les matériaux géosourcés, ainsi parfois que les matériaux de réemploi, réutilisés et recyclés.
Le terme matériaux géosourcés désigne les matériaux d'origine minérale, dit premiers, utilisables avec peu de transformation : terre crue, pierre.
Il n'existe pas de législation contraignante sur l'utilisation du terme biosourcé dans la plupart des domaines d'utilisation de ces matériaux. Cela signifie que les fabricants de matières biosourcées commercialisées peuvent l'employer même lorsque les matières premières biosourcées sont mélangées avec des matières premières d'autres sources. Par exemple, la certification allemande "DIN-Geprüft Biobased" emploie trois niveaux de certifications, qui indiquent le contenu biosourcé d'un produit: "Biosourcé 20-50 %", "Biosourcé 50-85 %", et "Biosourcé >85 %".
Les matériaux biosourcés dans le bâtiment
Arguments des promoteurs des matériaux biosourcés
Les matériaux biosourcés présentent l'intérêt de bien s'intégrer à la fois dans l'adaptation au changement climatique et dans la lutte contre le réchauffement climatique., notamment via la bioéconomie, car pouvant souvent être produits localement à partir de ressources renouvelables et d'être en fin de vie biodégradablesKurek M & Benbettaieb N (2022) Matériaux biosourcés et biodégradables. Matériaux et procédés d'emballage pour les industries alimentaires, cosmétiques et pharmaceutiques (ISTE Edition, p. 169-208).
Ils peuvent être utilisés tels quels (sans transformation) ou avec peu de transformation (bois, chanvre, textiles recyclés, ouate de cellulose, paille, lin…), ou de manière très transformée ( nanocomposites à partir de polyalcool furfurylique)Zavaglia R (2011). Nouveaux matériaux biosourcés: étude et élaboration de nanocompostites à partir de polyalcool furfurylique (Doctoral dissertation, Nice)..
Ils présentent pour certains des propriétés thermiques, acoustiquesBlinet T. & al. (2018) Propriétés acoustiques des matériaux biosourcés. Rapport final CSTB-Cerema-DHUP.. et/ou hygroscopiques intéressantes ; ils permettent d'associer en parois multicouches efficaces en termes d'isolation thermique et phonique, des matériaux hygroscopiques (ex : béton de chanvre) et peu hygroscopiques (ex : enduits à base de chaux hydraulique naturelle) différentiellement capables d'inertie thermique et de régulation (« pouvoir tampon à l'humidité ».)... Sous certaines conditions, ils peuvent être utilisés dans le secteur de la rénovation ou de la restauration de monuments historiques et du patrimoine construit ancien..
Concernant leurs propriétés acoustiques, leur structure poreuse et leur composition naturelle, souvent à base de fibres végétales ou de granulats, leur confèrent de très bonnes propriétés d'absorption sonore. Ces matériaux rivalisent avec les matériaux traditionnels comme les laines minérales en termes de performance acoustique. Par exemple, les laines végétales absorbent efficacement les bruits grâce à leur porosité élevée, tandis que les bétons végétaux et les panneaux de fibres offrent des performances intéressantes pour l'atténuation sonore et l'isolation. De plus, leur caractère léger et flexible permet une adaptation à diverses applications dans le bâtiment, tout en maintenant une efficacité acoustique notable.
Remplacer les matériaux traditionnels par des matériaux biosourcés permet un gain significatif du « poids carbone » (de l'« empreinte carbone »), par effet de substitution (sans prise en compte de la séquestration, et de la méthode dynamique). Ils sont souvent issus de ressources renouvelables ou de sous-produits agricoles, réduisant ainsi la dépendance aux matières premières fossiles et non renouvelables. Leur production génère généralement moins de gaz à effet de serre, et ils contribuent à la réduction de l’empreinte carbone des bâtiments. Selon les comparaisons statistiques effectuées par le hub des prescripteurs bas-carbone, le recours aux matériaux biosourcés diminuerait ainsi jusqu'à 60 % de l'impact carbone pour un grand nombre de produits (cloisonnement, bardages, fenêtres, portes, revêtements de sols durs, revêtements muraux, planchers, isolants, etc.). De plus, ces matériaux sont parfois compostables ou recyclables, ce qui prolonge leur cycle de vie et diminue les déchets. Enfin, leur contribution à la qualité de l'air intérieur est un autre atout, car ils libèrent peu de composés organiques volatils (COV), contrairement à certains matériaux synthétiques. Cependant, utiliser les matériaux biosourcés demande une certaine adaptation au niveau opérationnel : enjeux de coût, de disponibilité, d'assurabilité, de caractéristiques techniques, etc..
Enjeux sociétaux L’utilisation des matériaux biosourcés dans la construction présente de nombreux avantages sociétaux :
Impact environnemental et circuits courts
La production et utilisation des matériaux biosourcés permet de réduire les émissions de gaz à effet de serre, notamment du fait de la provenance des matières premières et d’une transformation moins importante.
De plus, elle favorise les circuits courts en utilisant des matériaux recyclables et en offrant plus d’opportunités de culture et de transformation locale, ce qui permet de réduire les émissions de CO2 liées au transport des matériaux.
Transfert vers une économie plus locale
Valorisation des filières agricoles et forestières locales en créant de nouvelles opportunités économiques pour les agriculteurs et sylviculteurs. En diversifiant l’économie locale, cela permet la relance de ces secteurs voire la création de nouvelles filières, ce qui ouvre de nouvelles opportunités d’emplois.
Création d’un habitat plus sain et plus agréable à moindre coût
Les matériaux biosourcés, moins transformés que les matériaux synthétiques, libèrent peu de composés organiques volatils (COV) ce qui rend l’air de l’habitat plus sain.
De plus, ils ont la capacité d’absorber et restituer l’humidité ce qui permet de participer au confort hygrométrique des habitations, tandis que leur porosité ouverte emprisonne l’air ce qui en fait des isolants thermiques et acoustiques.
Ces propriétés permettent de contribuer à des infrastructures publiques et des habitats plus calmes et plus sains tout en réduisant les dépenses liées au chauffage, la climatisation et la ventilation de l’habitat.
Cependant, la démocratisation de leur utilisation est entravée par plusieurs obstacles.
En effet, les capacités de production actuelles des matériaux biosourcés sont insuffisantes pour répondre à une demande plus accrue, ce qui limite leur adoption à grande échelle. L’industrie des matériaux biosourcés est encore un marché de niche, et leur prix est donc plus important que celui des matériaux usuels, ce qui freine leur usage a une plus grande échelle.
De plus, le modèle agricole actuel est tourné vers des cultures intensives ce qui n’est pas adapté pour la production de matières premières comme le chanvre ou le lin, l’adoption des matériaux biosourcés à grande échelle nécessite donc une transition agricole vers des formes de permaculture, qui sont aussi bénéfiques pour l’environnement.
Matériaux biosourcés en France
Contexte et développement des matériaux biosourcés Dans le contexte multicrise (crise de la biodiversité, crise du dérèglement climatique, crise socio-économique, crise des matériaux et de l'énergie), une construction plus durable et soutenable est souhaitée.
Dans le contexte des lois Grenelle une écolabellisation émerge (« bâtiment biosourcé » pour la construction neuve), et en , la filière des matériaux biosourcés est classée par un rapport du Commissariat général au développement durable (CGDD), comme l'une des 18 filières vertes à fort potentiel de développement économique pour l'avenir. Le rapport intitulé « Les filières industrielles stratégiques de l'économie verte » publié par le Ministère de l’Écologie en precise que .
En 2015, la loi du 17 août 2015 relative à la transition énergétique pour la croissance verte (article 5). stipule que « l'utilisation des matériaux biosourcés concourt significativement au stockage de carbone atmosphérique et à la préservation des ressources naturelles » et qu' « elle est encouragée par les pouvoirs publics lors de la construction ou de la rénovation des bâtiments ».
Mi-2010, la Direction de l'habitat de l'urbanisme et des paysages (DHUP) lance une concertation avec les professionnels du bâtiment, les administrations concernées et les représentants des filières de matériaux de construction biosourcés pour identifier et lever les freins rencontrés par cette filière, aboutissant à un 1er plan d'actions « matériaux de construction biosourcés » porté par la DHUP, suivi en 2014 d'un second plan, parallèlement à des démarches de soutien à la R&D et à la mise en place d'un réseau de compétences au sein du Cerema et du monde scientifique (ex : Karibati, projet « Mabionat » (Matériaux BIOsourcés et NATurels pour une construction durable) pilotée par l'Ifsttar et le Cerema, accompagnement et soutien de programmes de R&D tels que l'opération de recherche.
Ces matériaux sont ensuite peu à peu rendus obligatoires, via notamment une nouvelle réglementation environnementale, RE2020, entrée en vigueur le . Cette norme vise notamment :