Demain, le bois remplacera-t-il le béton dans les constructions ?

Des chercheurs viennent de dessiner la première carte des essences de France associée à une xylothèque rassemblant des échantillons. L’enjeu : mieux utiliser les vastes ressources forestières à l’heure où le bois fait un retour spectaculaire dans le bâtiment.

Cet article est un extrait du magazine Sciences et Avenirn°852 (daté février 2018) en kiosque jusqu’au 21 mars 2018.

Tours de plus de 50 mètres en Norvège, à Paris et Bordeaux, bâtiment d’université haut de 53 mètres en Colombie-Britannique (Canada), stade pour les jeux Olympiques à Tokyo (Japon) en 2020… Ces constructions en cours de réalisation ont toutes un point commun : elles sont faites de bois, un matériau qui connaît un formidable regain d’intérêt. Pour accompagner son retour dans la construction, les scientifiques oeuvrent à mieux connaître nos forêts. Ainsi, des chercheurs de l’Institut national de recherche agronomique (Inra) associés à l’institut géographique national (IGN) viennent de dessiner la première carte complète des arbres de France, la « Xylodensmap« .

« L’objectif est de valoriser les mesures de l’inventaire forestier national : une sorte d’Insee des arbres », raconte Jean-Michel Leban, directeur de recherche à l’Inra, à l’origine du projet. Cet atlas anatomique de tous les bois « permettra d’identifier les essences et sera associé à une xylothèque comprenant des échantillons de bois “idéaux” sur lesquels les experts pourront visualiser l’anatomie des trois plans de coupe : transversal, tangentiel et longitudinal ». Il caractérisera aussi la densité des bois, une donnée essentielle pour évaluer le potentiel des essences : plus le bois est dense, meilleures sont ses propriétés mécaniques. « Nous allons pouvoir prédire les propriétés d’un bois », confirme Jean-Michel Leban.

C’est en plein coeur de la forêt, près de Nancy, que des chercheurs s’y emploient en mettant en oeuvre une technique inédite pour décrire l’anatomie du bois en 3D, la micro-tomographie aux rayons X. Elle permet, à partir d’un simple éclat, de visualiser le « plan ligneux » (disposition des tissus, taille et forme des cellules). Pas moins de 30.000 carottes de sondage sont ainsi récoltées chaque année par l’IGN. « D’ici à la fin de l’année, nous aurons pour la première fois une mesure de densité de toutes les ressources forestières de France », assure le scientifique. Une première mondiale qui s’inscrit dans un mouvement plus général de caractérisation des différentes essences d’arbres : dans le monde, il en existerait plus de 40.000. Comment déterminer celles propres à la construction ? Et comment s’assurer de leur nature et leur provenance ?

Pour répondre plus facilement à ces questions, les ingénieurs travaillent sur des algorithmes d’identification automatique du bois à partir d’images saisies par une caméra. Une solution qui intéresse autant les professionnels de la menuiserie que les douaniers qui traquent les commerces illégaux d’essences protégées. Le développement de ces applications sera « accessible aux non-spécialistes soumis aux exigences grandissantes européennes des déclarations d’essences et d’origine du bois », explique Nathalie Passedat, expert anatomie au FCBA (institut technologique Forêt, cellulose, bois construction, ameublement). En développement en Malaisie et aux États-Unis, elles pourraient arriver en France en 2019.

Les réserves en bois sont abondantes

Le retour du bois s’inscrit dans un contexte où le bâtiment est en « quête de matériaux de substitution », estime Pascal Triboulot, ancien directeur de l’École nationale supérieure des technologies et industries du bois (Enstib). Le ciment est en effet en disgrâce. D’abord en raison des problèmes soulevés par « l’approvisionnement en sable nécessaire à la fabrication du béton et le coût énergétique de cette fabrication », analyse l’expert.

Le sable est devenu en effet la ressource la plus utilisée dans le monde après le sel et l’eau avec 15 milliards de tonnes par an. Or il en faut 200 tonnes pour une maison individuelle et 3000 pour réaliser un grand bâtiment comme un hôpital. Une consommation qui menace les plages exploitées dans le monde. Sans oublier l’impact en CO2 de la fabrication du ciment : celle-ci représente environ 7 à 8 % des émissions totales à l’échelle du globe. Ainsi, le bois revient comme une alternative très intéressante : « une bonne densité, une dépense énergétique de production quasi nulle, pas d’eau pour sa mise en oeuvre, des performances mécaniques élevées. Sans compter qu’il s’agit d’un isolant naturel », énumère Pascal Triboulot. En outre, c’est le seul matériau de construction renouvelable, biodégradable et qui stocke du CO2. Les réserves européennes sont abondantes (20 milliards de m3) et continuent de s’enrichir (+170 millions de m3 par an).

La France a vu la surface occupée par les forêts doubler depuis le milieu du XIXe siècle, pour atteindre désormais 30 % du territoire national. Pourtant, la construction dans le pays accuse un retard pour le taux d’incorporation du bois : il stagne à 10 %, contre 15 % en Allemagne et 35 % en Scandinavie. En cause ? Les espèces majoritairement présentes dans l’Hexagone, qui ne sont pas les plus recherchées dans le BTP. Nos forêts comptent 72 % de feuillus (chêne, hêtre, châtaignier, peuplier…). Or, les essences les plus utilisées sont des résineux comme l’épicéa, le Douglas et le mélèze, en raison notamment de leur pousse droite et homogène. « Pour remettre le bois en avant, il faut utiliser des essences qui poussent à proximité des chantiers », précise Corentin Desmichelle, architecte spécialisé dans les matériaux biosourcés. Ainsi, en Lorraine, un bâtiment scolaire, à Tendon, et des gîtes de tourisme, à Xertigny, ont été construits en bois de hêtre, essence localement abondante. Avec la Xylodensmap, architectes et ingénieurs auront un outil permettant d’imposer le bois dans les futures constructions, où qu’elles soient.

Les principales essences utilisées dans le bâtiment

  • Sapin (ou épicéa) : Bois résineux léger, le plus utilisé en charpente en Europe. Pas naturellement protégé contre les champignons ou les insectes.
  • Douglas : Bois résineux très utilisé en charpente. Plutôt pour les poteaux et parties moins visibles car pas très esthétique.
  • Mélèze : Bois résineux plus fin et plus esthétique que le Douglas, et donc davantage utilisé dans les structures apparentes.
  • Peuplier : Moins léger et régulier qu’un résineux mais peu cher. Souvent utilisé « en composite », c’est-à-dire mélangé avec des résines plastiques.
  • Chêne : Bois de charpente ne nécessitant pas de traitement. Quatre fois plus dur que le sapin mais sensible aux changements d’humidité. Peu utilisé car coûteux.
  • Ébène verte (ipé) : Bois de Guyane idéal pour les parquets extérieurs car trois fois plus dur que le chêne et peu sensible à l’humidité.
  • Teck : Équivalent au chêne pour ses propriétés mécaniques, très résistant aux dégradations et peu sensible à l’humidité. Il a quasiment disparu des forêts naturelles.
  • Angélique : Bois de Guyane, polyvalent pour la construction et l’ameublement. Il est très utilisé pour fabriquer des pontons en raison de sa résistance aux mollusques marins.