La renaissance du chanvre Alexodus

Jadis, le chanvre était utilisé pour la fabrication de cordages, des draps et des vêtements, du papier, et en architecture, il entrait dans la composition du torchis qui garnissait les murs entre les colombages. De ce fait, jusqu’au XIXe siècle, la culture du chanvre était omniprésente en France, couvrant jusqu’à 176 000 hectares en 1840. Mais le recul de la marine à voiles, l’arrivée du coton et des fibres synthétiques ont progressivement fait chuter les surfaces cultivées sous les 1 000 hectares en 1959.

Sur le point de disparaître, la culture du chanvre refait pourtant surface pour atteindre aujourd’hui 22 000 hectares, grâce à une diversité de nouveaux usages, notamment en architecture.

De la plante aux matériaux

Le chanvre dont il est question est le chanvre industriel qui se distingue du cannabis par sa teneur en tétrahydrocannabinol (THC). Il a en effet été sélectionné pour contenir moins de 0,2 % de THC, et c’est le seul autorisé à la culture en France et, plus largement, en Europe. De ce chanvre, on récolte la graine, la fibre (la couche extérieure de la tige) et la chènevotte (le cœur de la tige). Ces trois composantes approvisionnent plusieurs industries. La graine rejoint les industries alimentaire et cosmétique, la fibre alimente la plasturgie et l’industrie textile, et la chènevotte est transformée en litière animale et paillage horticole.

Quant à l’industrie de la construction, elle tire parti autant de la fibre que de la chènevotte. La fibre, en vrac ou en nattes, est mise à profit dans les isolants alors que la chènevotte, réduite en fragments, sert de granulats dans la composition d’enduits chaux-chanvre et de béton de chanvre. Celui-ci peut être mis en œuvre sous forme de blocs, de panneaux de revêtement ; il peut être projeté, banché dans un coffrage de bois in situ ou coulé en panneaux muraux préfabriqués.

Les atouts du matériau chanvre

Si le chanvre fait son chemin dans la construction, c’est parce qu’il concentre plusieurs propriétés physiques et environnementales avantageuses. Sa résistance thermique, de l’ordre de 3,7 m² K/W, est similaire à celle de la cellulose, mais moindre que celle du polystyrène expansé. C’est bien, mais c’est surtout par sa masse thermique et son déphasage thermique que le chanvre se distingue. « Pour une épaisseur de 30 cm et une résistance de 4,5 m² K/W, le déphasage est de douze heures. S’il fait très chaud à l’extérieur, il faudra douze heures pour que la chaleur atteigne l’intérieur », détaille Arthur Cordelier, directeur général de Wall’Up Préfa. C’est un avantage en période chaude, car le pic de chaleur du début d’après-midi n’atteindra théoriquement l’intérieur du logement qu’en milieu de nuit, réduisant le recours à la climatisation. Dans un contexte de changements climatiques et de besoins croissants de climatisation, les isolants en chanvre réduisent la consommation énergétique des logements et donc l’empreinte du carbone opérationnel du bâtiment. Inversement, avec un isolant dont le déphasage thermique n’est que de six heures, le pic de chaleur atteint l’intérieur en fin d’après-midi quand il fait encore chaud dehors sans possibilité d’ouvrir les fenêtres pour faire entrer de l’air frais.

Isolant thermique, le chanvre l’est aussi contre le bruit puisqu’il offre un coefficient d’affaiblissement acoustique de 51 dB, confie Arthur Cordelier.

Le chanvre est aussi un matériau hygroscopique avec une forte capacité d’adsorption et de désorption des molécules d’eau, facilitant la gestion de la vapeur d’eau dans le mur. « La chènevotte peut absorber jusqu’à 250 % de son poids en eau en cinq minutes. C’est une grosse éponge », compare Philippe Fortin, cofondateur de HECO Innovation Chanvre. « Cette capacité évite de devoir installer une membrane pour gérer la migration de la vapeur d’eau dans le mur », précise Arthur Cordelier. Ces propriétés physiques concourent à faire du chanvre un matériau monolithique qui peut remplacer plusieurs composantes du mur et simplifier le système constructif. « On a les parements intérieur et extérieur et le béton de chanvre entre les deux », résume Arthur Cordelier.

 

À Mirabel, HECO se spécialise dans la fabrication de blocs et de panneaux de béton de chanvre. Sur l’île d’Orléans, au studio de yoga Triangle d’été (1), l’entrepreneur Symbiose Éco-construction a installé sur un mur des panneaux HECOPANEL (2) et les a enduits à la chaux (3). Sources : Triangle d'été (1), HECO (2 et (3)

 

Sur le plan environnemental, un premier avantage des matériaux de construction en chanvre est que leur fabrication nécessite peu d’énergie, ce qui se traduit par une faible empreinte du carbone intrinsèque. Christiane Bérubé, directrice adjointe et responsable de la communication chez Nature fibres, donne l’exemple du produit Profib Mat, un matelas isolant en fibres de chanvre. Pour 1 m2 de Profib Mat offrant une résistance thermique RSI de 1 m2 K/W, le carbone intrinsèque calculé sur l’ensemble du cycle de vie, de la fabrication du Profib Mat jusqu’à la fin de vie du bâtiment, vaut 0,68 kg éqCO2. Or, « l’isolation représente entre 15 et 26 % du carbone intrinsèque d’une maison unifamiliale », soutient Christiane Bérubé, études scientifiques à l’appui. Un isolant en chanvre a donc le potentiel de réduire à la fois le carbone intrinsèque et le carbone opérationnel du bâtiment.

Les trois carbones : intrinsèque, biogénique et opérationnel

L’empreinte carbone d’un matériau se décline en carbone intrinsèque et carbone biogénique.

Le carbone intrinsèque d’un matériau correspond aux GES émis lors de sa fabrication, de son entretien durant son utilisation et lors de l’élimination en fin de vie du matériau. Ces émissions de GES ne sont pas exclusivement fossiles. Par exemple, une partie des GES émis par la fabrication du ciment provient de la réaction chimique de décarbonatation du calcaire.

Le carbone biogénique correspond au carbone séquestré dans un matériau biosourcé, après captage du CO2 de l’air par la photosynthèse par les plantes ou les arbres à l’origine du matériau.

Dans le cas d’un bâtiment, le carbone intrinsèque correspond aux GES émis par la fabrication des matériaux (construction et rénovation), par leur mise en œuvre (construction et rénovation) et par la démolition ou déconstruction en fin de vie du bâtiment.

Le bâtiment comporte une part de carbone biogénique si des matériaux biosourcés entrent dans sa composition.

Pour un bâtiment, il faut ajouter le carbone opérationnel qui correspond aux GES émis par la dépense énergétique lors de la phase d’opération du bâtiment, essentiellement pour le chauffage de l’air et de l’eau, la climatisation, l’éclairage et les divers équipements électriques.

Toutefois, selon la méthodologie suivie, le calcul n’inclut pas toujours toutes les étapes du cycle de vie du produit ou du bâtiment et le carbone biogénique n’est pas toujours considéré.

Un deuxième avantage environnemental du chanvre est sa capacité à capter le CO2 de l’air par la voie de la photosynthèse pour synthétiser la cellulose, la lignine et autres molécules carbonées. Concrètement, « un hectare de chanvre capte entre neuf et quinze tonnes de CO2 annuellement », indique Philippe Fortin. Le matériau bois présente le même avantage, puisqu’un hectare de forêt capte entre six et douze tonnes de CO2 annuellement, toujours selon Philippe Fortin. Mais alors qu’il faut attendre cinquante ans pour couper un arbre, le chanvre se récolte après cent jours. Et comme le dit Philippe Fortin, « on n’a pas cinquante ans pour agir, donc le chanvre donne une option efficace pour agir à court terme ». Ce carbone capté par la plante, puis séquestré dans le matériau de construction et donc dans le bâtiment, est le carbone biogénique. Reprenons l’exemple du matelas Profib Mat de Nature fibres. La déclaration environnementale de produit disponible sur le site de l’entreprise donne le détail du carbone intrinsèque de 0,68 éqCO2 annoncé par Christiane Bérubé. Il est le bilan du carbone fossile (2,28 kg éqCO2) lié à la consommation d’énergie fossile tout au long du cycle de vie du produit et du carbone biogénique (- 1,6 kg éqCO2) séquestré dans le produit. Ce carbone biogénique, soustrait de l’atmosphère, reste stocké dans le matériau chanvre et dans la construction aussi longtemps que le bâtiment tient debout. Et il le sera encore si, en fin de vie du bâtiment, le matériau est récupéré et réemployé.

Les défis d’un matériau émergent

« Entre l’innovation et la mise en marché, il y a tout un monde », prévient Christiane Bérubé. Un nouveau matériau doit en effet subir une batterie d’essais pour traverser les processus de normalisation et de certification. Or, les normes en place ne mettent pas toujours en valeur les atouts du chanvre et notamment le déphasage thermique. Cet avantage est difficile à faire valoir, car comme le dit Arthur Cordelier, « toute la réglementation est bâtie sur la résistance thermique. Il faut un R de x pour répondre au marché ».

Une fois certifié, le matériau se heurte encore aux habitudes du milieu de la construction. « C’est très difficile de partir en affaires avec un produit qui va contre la mentalité du domaine de la construction, domaine très conservateur », constate Robert Coveney, cofondateur de COPP Net Zéro, une entreprise se spécialisant dans les produits de construction carbone zéro. « Il faut casser le dogme disant que la construction biosourcée est pour la maison individuelle et pour des gens initiés. Il faut élargir le marché, promouvoir le matériau pour pouvoir construire plus facilement des bâtiments de plus grande dimension et il faut que la démarche des écomatériaux devienne logique même pour des bâtis qui sont concernés uniquement par le béton », clame Arthur Cordelier.

Mais convaincre le marché de la construction ne suffit pas, car comme le dit Caroline Coulombe, fondatrice de la Société québécoise de développement des plantes industrielles (SQDPI), « si on n’a pas de matière première, tous les beaux produits biosourcés qu’on présente n’existent pas ». Sur le plan agricole, le chanvre ne manque pas d’avantages, car la plante ne nécessite pas d’intrants, est peu gourmande en eau et se cultive en rotation avec la betterave ou une céréale pour régénérer le sol. Mais encore faut-il que les agriculteurs y trouvent leur compte financièrement pour les convaincre de consacrer une partie de leurs terres au chanvre.

Photo : Mayur Sharma - Unsplash

 

C’est donc en intégrant tous les acteurs, de la plante au bâtiment, que la filière chanvre peut se développer.

Le chanvre en mode solutions en France…

Dans les campagnes de la France des années 1960, le chanvre était une espèce en voie de disparition. Mais ses qualités, elles, n’avaient pas disparu et d’irréductibles cultivateurs, industriels, constructeurs, architectes convaincus des vertus du chanvre l’ont peu à peu remis sur les rails. Depuis les années 1990, la filière chanvre française s’organise sous l’égide de Construire en chanvre et InterChanvre, faisant passer la surface cultivée de 4 000 hectares en 1990 à 20 000 hectares en 2020. Lors du premier RDV des écomatériaux en 2015, l’architecte Jean-Marc Naumovic était venu présenter Construire en chanvre, une association qu’il a fondée en 1998 pour établir le cadre réglementaire et normatif de la construction en chanvre (FORMES, vol. 11, no 3). En cette 8e édition du Rendez-vous des écomatériaux, c’était au tour d’Arthur Cordelier de présenter le rôle fédérateur d’InterChanvre et Wall’Up Préfa, l’entreprise de préfabrication de panneaux de béton de chanvre qu’il a fondée en 2020.

InterChanvre a été créée en 2003 pour réunir les acteurs de la filière chanvre, de la plante jusqu’aux industriels. Elle regroupe ainsi les producteurs de semences, les agriculteurs, les chanvrières qui font la première transformation du chanvre (pour fournir la graine, la fibre et la chènevotte) et les industriels de la deuxième transformation. L’idée de fédérer la filière de l’amont à l’aval était d’assurer un revenu aux producteurs et agriculteurs en évitant que les profits de la valeur ajoutée restent dans la poche des transformateurs.

Plusieurs chanvrières produisent de la fibre et de la chènevotte à destination de l’industrie de la construction, et certaines assurent elles-mêmes la deuxième transformation en matériaux de construction. C’est le cas du groupe Cavac avec sa filiale Cavac Biomatériaux qui a développé les isolants Biofib’Isolation, ou de l’entreprise GatiChanvre qui fournit de la chènevotte à Vieille Matériaux qui les transforme en blocs de béton de chanvre. C’est aussi le cas de Planète Chanvre, une chanvrière installée dans le département de Seine-et-Marne près de Paris et qui effectue la première transformation de 8 200 hectares de chanvre annuellement. Planète Chanvre fournit les semences aux agriculteurs. Ceux-ci assurent le travail du sol et les semis et, en fin de saison de croissance, c’est Planète Chanvre qui récolte et transforme le chanvre, notamment en chènevotte pour approvisionner Wall’Up Préfa.

« Le pari de Wall’Up Préfa était d’implanter une usine de préfabrication de panneaux à côté de la chanvrière pour limiter les coûts et le carbone du transport parce que la chènevotte est un matériau très léger », explique Arthur Cordelier. La chènevotte et la chaux sont livrées à l’usine de Wall’Up Préfa dans deux silos qui alimentent un malaxeur où est produit le béton de chanvre. Celui-ci est ensuite coulé dans des coffrages pour constituer des murs préfabriqués avec ouvertures, enduit et un bardage extérieur. Après trente jours de séchage, les panneaux sont expédiés au chantier où un entrepreneur se chargera de leur installation.

Près de Paris, Wall’Up Préfa est une entreprise de préfabrication de panneaux de béton de chanvre. Elle reçoit la chaux et la chènevotte dans des silos extérieurs (1). À l’intérieur, la chaux et la chènevotte sont mélangées pour produire le béton de chanvre (2). Les coffrages sont assemblés sur la chaîne de montage (3), puis remplis (4) et (5). Un enduit à la chaux est appliqué et après trente jours de séchage, le mur est livré au chantier (6). – Source : Wall’Up Préfa

 

« Wall’Up Préfa est un préfabricant, donc on n’intervient pas sur site. Notre travail est l’étude du design, la fabrication et la livraison du produit sur le chantier. Ensuite, c’est un constructeur qui le met en œuvre. N’importe quel charpentier est capable de poser un mur Wall’Up Préfa parce que c’est un mur à ossature bois », détaille Arthur Cordelier. Wall’Up Préfa ne cible pas les maisons unifamiliales, car ce marché est limité aux constructeurs initiés aux écomatériaux. L’entreprise vise plutôt les bâtiments résidentiels de faible à moyenne hauteur, les établissements recevant public (ERP) et les bâtiments du secteur tertiaire – par exemple, le Carré des officiers, un immeuble de logements locatifs (Badia Berger Architectes) à Nantes, et une école à Chevilly-Larue (DE-SO architectes et urbanistes). Pour les années 2022 et 2023, Wall’Up Préfa avait déjà reçu des commandes de 26 000 m2, mais l’ambition est de monter à 70 000 m2/an.

… et au Québec

« Avec sa filière chanvre, la France a une bonne longueur d’avance sur nous », constatait Christiane Bérubé alors qu’elle prenait la parole juste après la présentation d’InterChanvre par Arthur Cordelier. Mais la France construit sa filière depuis plus de vingt-cinq ans. En comparaison, depuis le premier RDV des écomatériaux en 2015, la filière québécoise du chanvre a déjà de belles réalisations. Nature fibres est un habitué du RDV et Christiane Bérubé était de retour cette année pour présenter les avancées de l’entreprise installée à Val-des-Sources. Comme elle le rappelle, « c’est la première entreprise en Amérique du Nord à se spécialiser dans la production industrielle de matelas isolants écologiques pour la construction ». Nature fibres a déjà deux produits en fibres de chanvre à son actif, Profib Mat, un isolant thermique souple en chanvre qui s’installe dans les ossatures légères en bois, et Nosound, des isolants acoustiques souples ou semi-rigides. 

L’empreinte carbone du Profib Mat sur l’ensemble du cycle de vie du bâtiment, incluant le carbone biogénique, est de 0,68 kg éqCO2. Nature fibres espère réduire cette empreinte pour tendre vers la carboneutralité en jouant sur le liant et sur la provenance du chanvre. Le liant utilisé est en effet un polyester responsable de 29 % de l’empreinte carbone du produit et le chanvre vient de France. Nature fibres envisage de remplacer le polyester par un liant biosourcé et souhaite pouvoir s’approvisionner en chanvre québécois.

Deux produits de Nature fibres : à gauche Profib Mat, le premier isolant thermique en fibres de chanvre à être évalué en conformité avec la partie 9 du CNB, et à droite l’isolant acoustique Nosound. – Source : Nature fibre

 

Au-delà des qualités environnementales, les produits doivent répondre aux normes et aux codes de construction. Le Centre canadien des matériaux de construction (CCMC) offre un service d’examen pour vérifier qu’un produit réponde aux normes et aux codes, mais il n’existait aucun essai spécifique pour des isolants biosourcés. Cette lacune a été corrigée en 2022 par la publication d’un guide technique du CCMC sur les matelas d’isolation thermique en fibre de chanvre et de bois. « Ce guide servira à Nature fibres, mais aussi à d’autres industries qui utilisent les fibres de chanvre et de bois. C’est une grande avancée pour la commercialisation de ces matériaux », estime Christiane Bérubé. Depuis, Profib Mat a été soumis à une batterie d’essais pour vérifier la conformité aux normes ASTM et CAN/ULC. Et fin 2023, le CCMC a certifié la conformité du Profib Mat aux exigences des codes de construction.

Nature fibres a encore un défi de taille à relever, celui de se faire une place dans le marché des isolants, car l’entreprise fait face à des concurrents bien établis et à des habitudes de construction fortement ancrées. Or, « l’impact des matériaux biosourcés demeurera marginal sans une adoption à grande échelle. Il faut les essayer et adopter ces matériaux pour qu’ils prennent une place importante dans la construction », concluait Christiane Bérubé.

Un nouveau joueur

En 2020, un nouveau joueur a rejoint Nature fibres dans la filière québécoise du chanvre. HECO (pour Hemp Engineering Carbon Zero) a été fondée par Maxime St-Pierre et Philippe Fortin, deux ingénieurs de l’École de technologie supérieure. « L’idée s’est immiscée dans nos têtes en 2019 quand on était étudiants en génie de la construction. On s’est questionné à savoir comment apporter des matériaux plus durables dans la construction », raconte Philippe Fortin. Alors que Nature fibres occupait déjà le terrain des isolants en fibres, HECO s’est tournée vers la chènevotte et le béton de chanvre. L’entreprise a développé son propre liant à base de chaux, de pouzzolanes et d’additifs biosourcés et offre deux produits : HECOPANEL et HECOBLOC. Le premier est une solution de rechange au panneau de gypse en plus d’améliorer l’isolation thermique et la régulation de l’humidité ambiante. Le second s’ajoute à un mur, à l’intérieur ou à l’extérieur, pour améliorer la performance thermique ou le confort intérieur.

Quelques projets pilotes ont déjà été réalisés avec le HECOPANEL. À Val-David, l’entrepreneur X-ÉCO a mis à profit l’hygroscopicité du chanvre pour réguler l’humidité d’une serre. Sur l’île d’Orléans, au studio de yoga Triangle d’été, le constructeur Symbiose Éco-construction a installé les panneaux en y ajoutant un enduit de finition à la chaux.

La filière s’organise aussi en amont pour cultiver le chanvre au Québec. C’est le mandat que s’est donné Caroline Coulombe avec la SQDPI en s’inspirant de l’expérience française. « On a commencé par une mission en France pour rencontrer InterChanvre et Wall’Up Préfa et on les a reçus chez nous », raconte Caroline Coulombe. Sur le modèle d’InterChanvre, la SQDPI souhaite développer la culture du chanvre, créer une chanvrière qui en fasse la première transformation dont les produits pourront ensuite alimenter les industriels de la deuxième transformation. Elle a déjà acquis un bâtiment à Val-des-Sources et des équipements de transformation, dont une défibreuse, et ambitionne de produire 3 000 hectares dans un rayon de 100 km autour de l’usine. « On a déjà des ententes avec des agriculteurs locaux pour cultiver 2 000 hectares dans un rayon de 50 km », assure Caroline Coulombe. Le CÉROM, le Centre de recherche sur les grains, qui a déjà une expérience de la culture du chanvre, a identifié des cultivars qui fournissent un maximum de biomasse et des essais en champs sont prévus en 2024. Avec la SQDPI, Caroline Coulombe est bien déterminée à faire passer Val-des-Sources « de la fibre d’amiante à la fibre de chanvre », sans oublier la chènevotte et la graine pour maximiser le potentiel de la plante et les revenus des agriculteurs.


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