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RÉSUMÉ
Le monde du BTP a la réputation d'être traditionnel. Cet article montre qu'au-delà de ce cliché, ce secteur est poussé par notre urbanisation croissante et l'impérieuse nécessité d'un impact minimal sur nos ressources et notre environnement. Il est ainsi maintenant le lieu d'innovations, qualifiées à juste titre de nanotechnologiques. Cette innovation touche déjà et touchera autant l'habitat individuel que le tertiaire, le milieu urbain et nos grandes infrastructures, que celles-ci soient énergétiques, environnementales ou de mobilité. Cet article est également consacré aux matériaux d'enveloppe du bâtiment et à leur impact sur la qualité urbaine.
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Henri VAN DAMME : Directeur scientifique de l'Institut français des sciences et technologies des transports, de l'aménagement et des réseaux (IFSTTAR) - Professeur à l’École supérieure de physique et chimie industrielles, ESPCI-ParisTech
INTRODUCTION
Le monde du « BTP » a la réputation d’être traditionnel. L’objet de ce dossier, conçu en deux parties, est de montrer qu’au-delà de ce cliché, c’est au contraire un monde qui, poussé par notre urbanisation croissante et l’impérieuse nécessité d’un impact minimal sur nos ressources et notre environnement, sera le lieu d’innovations que l’on peut à juste titre qualifier de nanotechnologiques. La diversité des innovations qui se dessine va bien au-delà de l’usage – anxiogène pour le grand public – de nanoparticules. Ceci touche déjà et touchera autant l’habitat individuel que le tertiaire, le milieu urbain et nos grandes infrastructures, que celles-ci soient énergétiques, environnementales ou de mobilité. Ce premier dossier est consacré aux matériaux d’enveloppe du bâtiment et à leur impact sur la qualité urbaine.
Un monde aussi traditionnel que le bâtiment et le génie civil – le « BTP » pour faire court – peut-il être un terreau fertile pour l’accueil d’innovations faisant appel à la maîtrise de la matière aux échelles de longueur approchant celles de l’atome et des molécules ? Il n’y a pas si longtemps la question aurait paru saugrenue, tant le désir de traditionnel et de perpétuation des savoir-faire était au cœur des préoccupations, en particulier dans le monde du bâtiment. Le seul moteur du changement était pour le particulier le désir d’un confort supérieur et, pour le monde industriel, la marche vers plus de rationalité, d’efficacité et de profit.
Les choses ont changé, même si les motivations qui viennent d’être évoquées restent d’actualité. Les soucis d’efficacité énergétique, de réduction des émissions de gaz à effet de serre, d’économie des ressources naturelles, de durabilité et de recyclabilité, de maintien de la biodiversité, de sécurité aussi ont désormais pris le pas sur les précédents ou, tout au moins, les complètent. Ceci ouvre des perspectives nouvelles pour les innovations. Il reste malgré tout deux spécificités du monde de la construction à laquelle les nanotechnologies doivent s’adapter. La première est l’échelle – en volume, tonnage, nombre de pièces – à laquelle ces technologies doivent pouvoir diffuser. Aucun autre domaine de l’activité humaine ne rivalise sur ce point avec la construction. La seconde spécificité, qui découle en réalité de la première, est ce que l’on pourrait appeler la rusticité ou, plus exactement, la robustesse impérative de leur mise en œuvre. Une technologie n’a de chances de se répandre dans le monde de la construction que si elle est compatible avec une mise en œuvre relativement simple et si possible tolérante (robuste) vis-à-vis des écarts de procédure.
Le monde de la « construction » recouvre en réalité plusieurs domaines assez distincts sur le plan technique. Le premier est celui du bâtiment, c’est-à-dire essentiellement de l’habitat – individuel ou collectif – et des bâtiments du tertiaire. Le deuxième recouvre les grandes infrastructures de ce que l’on appelle habituellement le génie civil. C’est le monde des « ouvrages d’art » : ponts, tunnels, viaducs, barrages… Le troisième est celui de la route, qui possède lui aussi ses spécificités. Ce premier dossier traite du bâtiment en se concentrant sur les matériaux d’enveloppe et, plus particulièrement, sur les fonctionnalités que les nanotechnologies leur apportent grâce, le plus souvent, à l’ingénierie de leur porosité et de leurs propriétés de surface.
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Nanotechnologies et nanomatériaux pour un bâtiment fonctionnalisé
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2. Nanotechnologies et nanomatériaux dans le bâtiment et l’espace urbain
Deux secondes de réflexion suffisent à réaliser que les nanotechnologies (NT) et nanomatériaux (NM) peuvent intervenir de manière extrêmement variée dans un bâtiment de type « basse consommation » ou à « énergie positive », à l’échelle individuelle, à l’échelle du quartier ou à l’échelle urbaine. Dans la maîtrise des transferts de chaleur et de la consommation énergétiques d’abord. Comme on le verra, ceci ne concerne pas seulement l’isolation thermique. Dans l’alimentation en énergie renouvelable également, que celle-ci soit d’origine solaire, éolienne ou géothermique. Dans son stockage ensuite, en particulier dans le stockage d’énergie électrique à l’aide de batteries – que ce soit celles du véhicule ou celles de l’installation photovoltaïque – ou encore à l’aide d’un couple électrolyseur/pile à combustible. Dans les commodités et la santé, que ce soit dans les surfaces autonettoyantes et/ou capables d’améliorer la qualité de l’air, ou encore dans les multiples dispositifs qui peupleront l’univers domotique. Dans la décoration et le design intérieur enfin, où les possibilités sont infinies.
Ce qui suit n’est pas un inventaire exhaustif de ces possibilités. De manière générale, on se focalisera surtout sur les NM et les NT pour l’enveloppe du bâtiment – isolants, régulateurs thermiques, matériaux autonettoyants et dépolluants, convertisseurs énergétiques – et sur les dispositifs s’intégrant à l’aménagement intérieur. On fera l’impasse sur la décoration et sur les dispositifs domotiques, ces derniers relevant largement de la microélectronique et des STIC générales. Une exception notable est l’intégration de capteurs massivement distribués dans le bâti et le milieu urbain pour le suivi de la qualité de l’air intérieur ou extérieur. On fera également l’impasse sur :
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les batteries pour le stockage de l’énergie électrique, qui nous semblent représenter un enjeu dépassant de loin le monde de la construction ;
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les matériaux et dispositifs de la conversion photovoltaïque ou thermoélectrique, pour la même raison, sauf lorsque les dispositifs deviennent des éléments mêmes de la construction (tuiles, vitrages) ;
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les diodes électroluminescentes...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - * - Rapport ETHEL (Énergie, Transport, Habitat, Environnement, Localisations) de l’Action Concertée Énergie du Ministère de la Recherche et du CNRS http://ethel.ish-lyon.cnrs.fr/ (2004).
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(2) - * - http://www.effet-de-serre.gouv.fr/images/medias/Evolutionsecteur.JPG.
-
(3) - ENKVIST (P.-A.), NAUCLER (T.), ROSANDER (J.) - A cost curve for greenhouse gas reduction - The McKinsey Quarterly, N° 1, pp 35-45 http://www.berc.berkeley.edu/flyers/McKinseyQ.pfhttp://www.mckinsey.com/clientservice/ccsi/greenhousegas.asp (2007).
-
(4) - MAUGARD (A.), VISIER (J.C.), QUENARD (D.) - Le Bâtiment à Énergie Positive - Futuribles, N° 304 (Janvier 2004).
-
(5) - QUENARD (D.) - Le Bâtiment à Énergie Positive - Supplément à La Recherche, N° 398 (Juin 2006).
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(6) - QUENARD (D.) - * - ....
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