En matière de poids, les matériaux isolants ne constituent qu'une petite partie des matériaux de construction. Ils sont donc souvent négligés à tort dans les considérations écologiques. Dans cet article, Maja Wiprächtiger, chercheuse à l'ETH, explique leur potentiel de circularité dans la construction.
Les matériaux isolants sont responsables d'une part considérable des émissions de gaz à effet de serre (GES) dans le secteur de la construction, malgré leur faible quantité(Heeren and Hellweg 2019). En effet, à l'heure actuelle, les matériaux isolants ne sont pratiquement pas recyclés. Aujourd'hui, les déchets des matériaux isolants à base de pétrole, qui constituent la plus grande partie en Suisse, ne peuvent pas être recyclés, car ils ont été mélangés avec l'hexabromocyclododécane (HBCD), un produit retardateur de flamme(Brupbacher and Rubli 2016). L'HBCD a certes été interdit en 2015, mais étant donné que les matériaux d'isolation restent normalement longtemps dans les bâtiments, ils continueront à être contaminés par l'HBCD pendant longtemps lorsqu'ils seront démantelés. Comme l'isolation n'est standard que depuis les années 1970, il y a de plus moins de déchets que de nouveaux matériaux installés. Selon les calculs du modèle, la même quantité de matériau isolant ne sera pas installée et enlevée avant 2055 environ(Heeren and Hellweg 2018; Jakob et al. 2016). Ce n'est que grâce à cet équilibre que la possibilité de fermer le cycle pour ce matériau de construction sera effective.
Une étude de l'ETH place les bâtiments résidentiels sous le prisme de la recherche
Dans une étude menée à l'École polytechnique fédérale de Zurich (ETH), nous avons examiné comment le recyclage en boucle fermée des matériaux isolants peut réduire l'impact négatif sur l'environnement(Wiprächtiger et al. 2020). Les immeubles d'habitation de toute la Suisse ont servi de base. Nous avons enquêté sur la quantité de matériaux produits, installés, démantelés et éliminés. Nous avons ensuite présenté le résultat dans une analyse des flux de matériaux(Brunner and Rechberger 2010). Dans l'étude, nous avons examiné trois matériaux isolants à base de pétrole (EPS, XPS, PUR), deux à base de minéraux (laine de roche, laine de verre) et un biologique (fibre de bois). Ensemble, ils représentent 95 pour cent des matériaux isolants actuellement vendus et installés. En plus des matériaux isolants, les colles et le crépi utilisés pour l'installation ont également été modélisés. Le collage est la méthode d'installation la plus rapide, mais il est très long de séparer les colles des matériaux isolants lors du démontage. C'est pourquoi ces polluants sont désormais éliminés en même temps que les matériaux isolants.
«Les matériaux isolants doivent être conçus et produits de manière à être exempts de substances nocives et donc recyclables.»
Maja Wiprächtiger, chercheuse, ETH
Afin de connaître l'importance de l'impact de ces flux de matériaux sur l'environnement, nous avons procédé à un bilan écologique modulaire(Hellweg and Milà i Canals 2014; Haupt et al. 2018). Nous avons calculé un scénario «Continuons comme avant», ainsi que les trois scénarios suivants jusqu'à l'année 2055:
• Taux de recyclage élevés: dans ce scénario, nous supposons que la proportion de matériaux recyclables sera fortement augmentée. Cela exige, d'une part, que le retardateur de flamme puisse être retiré du matériau isolant et, d'autre part, que la colle soit séparée de ce matériau isolant.
• Matériaux renouvelables: les matériaux à base de pétrole ne sont plus utilisés. La majorité d'entre eux sont remplacés par des matériaux biorenouvelables (chanvre, bois, cellulose). Ce scénario tient compte du fait que l'isolation à base de pétrole dans le sol ne peut être remplacée que par du verre cellulaire.
• Scénario combiné: ce scénario diffère du scénario «Matériaux renouvelables» dans la mesure où les matériaux à base de pétrole sont utilisés pour l'isolation dans le sol, mais sont de plus en plus recyclés, comme dans le scénario «Taux de recyclage élevés».
Remplacer les matériaux à base de pétrole par des matériaux biologiques renouvelables
L'analyse des flux de matériaux a montré qu'en Suisse aujourd'hui, seulement 1,5 pour cent des matériaux isolants sont recyclés. Selon le bilan écologique, la production de matériaux isolants est de loin le processus le plus intensif en termes d'émissions. Il est suivi par la combustion, en particulier la combustion des polluants, malgré la récupération d'énergie. Cependant, l'incinération est maintenant nécessaire pour retirer l'HBCD du cycle.
Si moins de matériaux isolants étaient brûlés et davantage recyclés, 30 pour cent des équivalents de CO2 pourraient être économisés d'ici 2055. C'est ce que montre la comparaison entre le scénario «Taux de recyclage élevés» et le scénario «Continuons comme avant». Pour atteindre le taux de recyclage requis, il faut une logistique inverse appropriée, un processus de recyclage pour éliminer l'HBCD et une nouvelle conception des matériaux isolants. Ceux-ci doivent être conçus et produits de manière à être exempts de substances nocives et donc recyclables. En outre, il faut veiller, lors de l'installation, à ce que les matériaux isolants puissent être retirés sans polluants si possible, par exemple en les vissant au lieu de les coller.
Si les matériaux isolants à base de pétrole étaient remplacés par des matériaux biologiques renouvelables et du verre cellulaire, 32 pour cent des équivalents de CO2 pourraient être économisés en 2055. La légère baisse des émissions par rapport au scénario précédent est principalement due aux impacts environnementaux plus faibles lors de la fabrication. Si les deux scénarios précédents étaient maintenant combinés, les impacts environnementaux en équivalent CO2 seraient réduits de 44 pour cent en 2055. Ce serait donc le meilleur scénario pour l'environnement. D'après les résultats obtenus, il est plus judicieux, d'un point de vue écologique, de remplacer les matériaux à base de pétrole par des matériaux biologiques renouvelables. À l'exception des isolants recyclables à base de pétrole qui sont utilisés pour l'isolation sous la surface de la terre.
Le recyclage doit être repensé
À l'heure actuelle, le recyclage des matériaux isolants est difficile. Outre les défis techniques que représente la pollution par les retardateurs de flamme, les colles ou le crépi, cela a également des raisons logistiques et économiques. Cependant, le recyclage serait écologiquement intéressant. Les matériaux isolants doivent donc être conçus pour être exempts de substances dangereuses et être faciles et rapides à installer et à retirer. Ces propriétés doivent déjà être prises en compte lors de la conception des matériaux isolants.
Contact
Maja Wiprächtiger, Doktorandin, ETH Zürich, Institut für Umweltingenieurswissenschaften,
wipraechtiger@ifu.baug.ethz.ch
Références
Brunner, P. and H. Rechberger. 2010. Methodology of MFA. In Practical Handbook of Material Flow Analysis
Brupbacher, A. and S. Rubli. 2016. Entsorgungssituation von Dämmmaterialien in der Schweiz. Bern.
Haupt, M., T. Kägi, and S. Hellweg. 2018. Modular life cycle assessment of municipal solid waste management. Waste Management.
Heeren, N. and S. Hellweg. 2018. Tracking Construction Material over Space and Time: Prospective and Geo‐referenced Modeling of Building Stocks and Construction Material Flows. Journal of Industrial Ecology 0(0).
Heeren, N. and S. Hellweg. 2019. Tracking Construction Material over Space and Time: Prospective and Geo-referenced Modeling of Building Stocks and Construction Material Flows. Journal of Industrial Ecology.
Hellweg, S. and L. Milà i Canals. 2014. Emerging approaches, challenges and opportunities in life cycle assessment. Science 344(6188): 1109–1113.
Jakob, M., S. Rubli, and B. Sunarjo. 2016. Dämmmaterialien im Gebäudepark der Schweiz - Eine Bestandesaufnahme. Zürich.
Wiprächtiger, M., M. Haupt, N. Heeren, E. Waser, and S. Hellweg. 2020. A framework for sustainable and circular system design: Development and application on thermal insulation materials. Resources, Conservation and Recycling 154: 104631.
