Réutilisation des matériaux d'isolation: de 6 toitures testées à 67 cas [partie 1]
Start2ReuseInsulation teste 8 matériaux isolants pour évaluer leur potentiel de réutilisation
Après la publication, il y a deux ans, de l’interview de Gentiel Acar sur ses recherches concernant la réutilisation de l’isolation en laine de roche provenant de toitures plates, les choses se sont accélérées. La même année encore, la recherche a connu un véritable élan. Fin 2024, Start2ReuseInsulation a été lancé, un projet TETRA mené conjointement par l’UGent, Odisee et Buildwise. Les chercheurs HanneloreGoens (Odisee), Gentiel Acar (UGent) et Thieme Engelborghs (Buildwise) présentent le projet en détail: il s'agit d'une extension des recherches précédentes à 67 cas, à différents matériaux d'isolation et à de multiples applications. Dans la première partie, vous découvrirez tout sur cette étude et ses résultats.
D’une thèse primée à un vaste partenariat
Goens: "Dès le début de la recherche, le projet a réuni 34 entreprises et organisations: des fabricants de matériaux et des entrepreneurs aux architectes, en passant par les organisations sectorielles, les négociants en matériaux de construction et les maîtres d’ouvrage. Au cours de différents ateliers, ils ont apporté leur contribution au démantèlement, à l’évaluation des performances et à la réutilisation des matériaux d’isolation."
Les contributions des experts, associées aux résultats de la recherche, ont jeté les bases de lignes directrices, de plans par étapes et d’un nouvel outil numérique. La recherche a été menée par trois partenaires: Odisee a coordonné le projet, a joué un rôle majeur dans le développement de l’outil, a participé à la rédaction des lignes directrices pour le démantèlement et la réintégration, et a élaboré les plans par étapes.
Pour le compte de l’UGent, Gentiel Acar a recueilli des cas concrets, a mené des tests approfondis en collaboration avec Thieme Engelborghs de Buildwise, et ensemble, ils sont parvenus à un certain nombre de conclusions générales. Par ailleurs, l’UGent a travaillé sur les directives découlant de l’évaluation des performances et des chercheurs de l’université ont participé aux groupes de travail consacrés à la réutilisation des isolants contenant des substances potentiellement dangereuses. Buildwise a participé à la rédaction des lignes directrices et a dressé un aperçu de toutes les exigences minimales pour les différents éléments de construction.
"Grâce à cette extension d’échelle, nous avons pu étudier un nombre bien plus important de cas concrets. Nous sommes passés d’environ six 'toitures tests' à 67 cas." Environ 30% des cas ont été fournis par des entreprises de démolition néerlandaises (BORK et Snellen).
Des toitures plates aux façades et aux planchers
L'étude ne s'est pas limitée aux matériaux d'isolation provenant de toits plats (52%). Elle a également porté sur les toits en pente (19%), les façades (17%) et les planchers (6%). Il est bon de savoir que bon nombre des 'échantillons' étudiés ont été mis au rebut après seulement dix ou vingt ans. Certains n’ont toutefois été mis au rebut qu’après trente ans, voire plus. L’éventail des types d’isolants étudiés a également été élargi.
Acar: "La majeure partie était constituée d’isolants synthétiques; le PUR et le PIR représentaient ensemble 43%. Le XPS représentait 16%, l’EPS 12%, la laine de roche 18% et la laine de verre 5%. Le verre cellulaire et la cellulose représentaient chacun 3%."
En fonction du type de matériau, la densité, l’épaisseur, l’absorption d’eau à court et à long terme, la résistance à la compression à 10% d’enfoncement, la stabilité dimensionnelle et la conductivité thermique ont été analysées.
Les résultats ne doivent pas être généralisés
"Les 67 cas permettent de dégager des tendances, mais il s’agit tout de même d’un échantillon relativement limité. Les résultats et les conclusions qui en découlent doivent donc être interprétés avec la prudence nécessaire", souligne Goens.
Résultats de l'étude
Laine minérale
L’âge de la laine minérale laisse des traces sur les qualités intrinsèques du matériau isolant. L’absorption d’eau augmente progressivement. Le contact prolongé avec l’air semble jouer un rôle important à cet égard. Les résultats de l’étude de l’un des cas le montrent clairement.
"Il s'agissait plus précisément de panneaux isolants en laine de roche à haute densité utilisés comme isolation thermique et acoustique au plafond d'un sous-sol. La face en contact avec l’air présentait une absorption d’eau en moyenne jusqu’à 38,8 fois supérieure à celle de la face en contact avec le sol en béton", explique M . Engelborghs. Malgré cela, les panneaux ont été réutilisés avec succès par TROVO/Huismus, car toutes les applications ne présentent pas les mêmes exigences. Ainsi, une isolation qui ne répond plus aux exigences pour certaines applications (par exemple celles liées à l’eau) peut encore satisfaire aux exigences requises dans d’autres contextes.
En matière de performances thermiques, la laine minérale affiche de meilleurs résultats. La valeur lambda de la laine minérale testée s’est avérée comparable à celle de la laine de verre et de la laine de roche commercialisées sur le marché. Cela ne vaut toutefois qu’à condition que le matériau ait été et soit resté sec. La densité à l'état sec s'avère étroitement liée à la conductivité thermique et constitue donc, dans l'outil numérique, la base de la valeur lambda proposée en cas de réutilisation.
PUR et PIR
Pour le PUR et le PIR, 63% des échantillons analysés respectaient la valeur limite à long terme d’absorption d’eau. "Nous constatons toutefois que les panneaux plus anciens, les isolants provenant de toitures plates, les panneaux dotés de revêtements ouverts à la diffusion et les matériaux présentant des dommages localisés absorbent l’eau plus rapidement et en plus grande quantité", explique Acar.
La résistance à la compression à 10% d’enfoncement reste bonne, notamment dans le cas du PIR. Après les essais, l’équipe de recherche a obtenu des valeurs supérieures à 120 kPa et, dans de nombreux cas, même supérieures à 150 kPa.
En matière de stabilité dimensionnelle, le PUR et le PIR obtiennent de bons résultats à des températures de -20 °C. Tous les résultats étaient conformes aux critères normatifs applicables. À 70 °C et avec une humidité relative de 90%, la situation est tout autre. Il est frappant de constater que ce sont surtout les anciens panneaux isolants en PUR provenant de toitures plates et les panneaux isolants dont le revêtement est fortement endommagé qui se dilatent davantage. Les déformations dans le sens de la longueur et de la largeur dépassaient souvent la limite fixée par la norme.
Dans le cadre de cette étude, la valeur EPB, en l'absence de données sur la conductivité thermique, était au moins 17% et en moyenne 35% supérieure à la valeur lambda mesurée. La densité, l’humidité, l’âge et le type de revêtement ont une grande influence sur la valeur lambda réelle. Selon l’étude, les panneaux PUR/PIR humides dont la densité est supérieure à 60 kg/m³ sèchent difficilement de manière naturelle. Cela réduit considérablement leurs chances d’être réutilisés.
XPS
Le XPS résiste bien à l’épreuve du temps. Les performances thermiques sont restées stables, la résistance à la compression était bonne et même le XPS un peu plus ancien s’est révélé capable de conserver une hydrofugation stable. Le matériau est également resté globalement stable dimensionnellement. Ces constatations incitent les chercheurs à se montrer optimistes quant au potentiel de réutilisation. Il y a toutefois une réserve. Acar: "Le XPS est souvent disponible en petites quantités et en épaisseurs limitées, ce qui nécessite plusieurs couches en cas de réutilisation."
Causes des dommages
Alors qu’Acar avait principalement constaté, dans le cas de l’isolation des toits-plats, des dommages au niveau de la couche supérieure, des résidus de membrane d’étanchéité et de colle, ainsi que des perforations dues à des fixations mécaniques, les 67 cas étudiés ont mis en évidence des types de dommages bien plus variés. Les chercheurs distinguent globalement trois causes: les dommages dus au démantèlement, à l’usure ou à une mauvaise conception.
"Sur les panneaux de toiture, on observe surtout des dommages aux angles et aux bords, au niveau du revêtement, des perforations et des dégâts causés par l’eau. Ces derniers constituent d’ailleurs en grande partie la raison pour laquelle ce type d’isolation est démantelé. Si l’on se concentre sur les matelas et les rouleaux d’isolation, on constate que la salissure, les dégâts causés par les nuisibles et la formation de flocons constituent ici les principaux problèmes", explique Goens.
Réaction au feu et détection des gaz F
Aucun essai de réaction au feu n’a été réalisé dans le cadre du projet. Selon M. Goens, les installations d’essai nécessaires faisaient défaut et les essais externes étaient trop coûteux.
Des recherches ont toutefois été menées sur la présence de *gaz F. "En collaboration avec l’OVAM, nous avons effectué des détections de gaz F sur les échantillons. Sur la base des constatations, une proposition a été élaborée pour une méthode de test plus rapide visant à exclure la présence éventuelle de gaz F." L’OVAM a sélectionné deux appareils pouvant être utilisés à cette fin.
* Les gaz F sont des gaz fluorés qui étaient autrefois utilisés comme agents gonflants dans la production d’isolants XPS et PUR/PIR. Comme nombre de ces gaz présentent un potentiel de réchauffement global (PRG) très élevé, leur utilisation a progressivement été restreinte, puis interdite.
De la recherche à la mise en œuvre
Dans la [partie 2], nous nous concentrerons sur les aspects pratiques et vous expliquerons ce que cet outil numérique peut concrètement apporter aux entrepreneurs, architectes et autres professionnels du bâtiment.