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À l’heure actuelle au Québec, on assiste progressivement à un virage
vers la construction dite « écologique ». Cette notion de
construction écologique englobe plusieurs concepts, dont celui de
l’utilisation de matériaux à faible impact sur l’environnement. Bien
que le Québec soit un chef de file en ce qui a trait à la production
et à l’utilisation de bois de structure en construction, d’autres
pays (européens surtout) sont plus avancés dans la fabrication et
l’utilisation d’isolants naturels. Une variété de produits comme la
cellulose en matelas semi-rigides (tissée avec des fibres
synthétiques recyclées), les laines de bois en nattes, celles de
chanvre ou de lin sont progressivement introduits sur le marché
européen en remplacement des laines de roche et de verre. Ces
matériaux, faits à partir d’une matière première renouvelable, sinon
recyclée et dont la fabrication est moins polluante que les autres
matériaux isolants, sont reconnus en Europe comme une solution pour
lutter contre les changements climatiques. À l’exception de la
cellulose en vrac et des panneaux de fibres de bois de basse densité
qui sont fabriqués et utilisés ici au Québec, il n’existe pas
d’alternative sérieuse aux laines de verre et de roche qui domine le
marché des isolants pour cavités murales à l’échelle de l’Amérique
du Nord.
FIGURE 1 : ISOLANT NATUREL A BASE DE FIBRES DE BOIS
(SOURCE : KRONOPLY)
C’est dans ce contexte que CECOBOIS confiait au CRIQ la
réalisation d’une mission et d’une étude de préfaisabilité technique
et financière afin d’évaluer la possibilité de fabriquer au Québec
une nouvelle gamme d’isolants à base de bois.
Matériau écologique
Les matériaux isolants à base de fibres de bois étant fabriqués à
partir de copeaux de bois non traités, ils renferment cette même
quantité de CO2 qui elle, ne sera pas rejetée dans l’atmosphère sous
forme de gaz à effet de serre. La sécurité en matière d’écoconstruction
s’explique également par leur recyclabilité. Ces matériaux se
trouvent donc au sein d’un circuit écologique fermé. C’est pourquoi
en Europe, l’isolant en fibres de bois est considéré en tout point
comme un matériau écologique.
Propriétés
Le tableau suivant donne la conductivité thermique (le coefficient
λ) et quelques autres caractéristiques des principaux matériaux
d’isolation conventionnels et écologiques.
PROPRIÉTÉS DE CERTAINS MATÉRIAUX ISOLANTS
Sources : AGEDEN – Énergies renouvelables, France
Vlaams Instituut voor Bio-ecologisch Bouwen en Wonen vzu (VIBE),
Belgique
* L’énergie grise est celle qui est dépensée :
- lors de la conception du produit ou du service;
- lors de l’extraction et du transport des matières premières;
- lors de la transformation des matières premières et la fabrication
du produit;
- lors de la commercialisation du produit ou du service;
- lors de l’usage ou la mise en œuvre du produit ou lors de la
fourniture du service;
- lors du recyclage du produit.
Les matériaux isolants à base de fibres de bois possèdent
plusieurs caractéristiques qui en font pratiquement la meilleure
solution en construction comme en rénovation. En effet, le matériau
isolant idéal doit, d’une part, protéger contre le froid en hiver
et, d’autre part, protéger contre la chaleur en été. Les panneaux en
fibres de bois répondent de manière optimale à ces deux exigences.
Tout d’abord, ils ont une faible conductivité thermique (λ) entre
0,037 et 0,040 W/m.oC et une capacité de stockage thermique
spécifique entre 115 et 155 Wh/m3.K (voir le tableau ci-dessus). De
plus, leur diffusion thermique, qui est le rapport entre la
conductivité thermique et la chaleur spécifique par la densité, est
la plus faible de tous les matériaux isolants connus, soit autour de
4 (104m2/h), comparativement à 49 pour la laine minérale et la
laine de verre, soit plus de 10 fois supérieures.
FIGURE 2 : PANNEAU HOLZFLEX
(SOURCE : HOMATHERM GMBH)
Procédés de fabrication
Il existe deux procédés majeurs pour la fabrication de matériaux
isolants à base de fibres de bois, sous forme de panneaux flexibles
ou semi-rigides. Il s’agit d’un procédé par voie humide plus
conventionnel et d’un nouveau procédé à sec développé par la
compagnie allemande Siempelkamp Maschinen- und Alnagenbau GmbH & Co.
KG pour le compte de l’entreprise germanique Gutex
Holzfaserplattenwerk H. Henselmann GmbH & Co. KG. L’entreprise
Dieffenbacher GmbH & Co. KG possède cette même technologie
également.
La figure suivante illustre le principe général du nouveau
procédé dit « à sec ».
FIGURE 3 : PROCÉDÉ DE FABRICATION
(SOURCE : SIEMPELKAMP MASCHINEN- UND ANLANGENBAU GMBH & CO. KG)
Les avantages du procédé à sec comparé au procédé humide sont les
suivants :
- panneaux plus légers, jusqu’à 80 kg/m3;
- panneaux plus épais possible (jusqu’à 240 mm en une seule couche);
- large gamme d’applications pour les toits, les murs, les
planchers;
- faibles coûts de production (moins d’énergie requise pour le
séchage);
- pas de gestion de l’eau nécessaire, car il n’y a pas d’eau usée de
procédé.
Que ce soit l’un ou l’autre des deux procédés, la première étape
consiste à défibrer des copeaux de bois qui peuvent provenir de
différentes sources. Le but du défibrage est de dissocier le bois en
fibres élémentaires. Les copeaux sont d’abord ramollis par l’action
de vapeur sous pression dans des préchauffeurs avant d’être
transférés directement dans les défibreurs. Un défibreur ou un
raffineur est une « machine à moudre le bois », comportant un disque
fixe et un disque mobile, tournant à très grande vitesse, pourvus de
rainures radiales de plus en plus fines et serrées vers la
périphérie. Entraînés à travers ces rainures par la force
centrifuge, les copeaux sont réduits en fibres. Dans le procédé
humide, celles-ci sont ensuite mélangées avec de l’eau, créant ainsi
une pâte qui est par la suite, transformée en panneaux à la manière
du procédé papetier. Pour le procédé à sec, les fibres sont
encollées de résine (habituellement PMDI), puis séchées sous fort
courant d’air. Sèches et encollées, les fibres sont agglomérées et
compactées dans une presse à chaud au niveau voulu de densité et
d’épaisseur afin de polymériser la résine et de stabiliser le
panneau.
De plus, ces deux équipementiers offrent, depuis peu, une option
qui permet la fabrication d'isolants flexibles. Au lieu d'utiliser
du PMDI comme liant, les fibres de bois sont mélangées avec des
fibres de plastique bicomposants (bico) dans un ratio fibres de
bois/fibres de plastique = 10:1.
Au niveau du procédé, les principaux équipements suivants sont
ajoutés :
- brise balles pour les fibres bico;
- balances électroniques permettant d'alimenter en proportion exacte
les fibres de bois et les fibres bico;
- ligne de mélange des fibres pour un mélange homogène.
Il s'agit de dévier le flux de fibres de bois séchées vers une
ligne de mélange de fibres de bois et de fibres bico, en contournant
le mélangeur mécanique ou la tour de mélange. Le reste du procédé
reste à peu près identique. Une usine équipée de cette façon peut
donc produire toute la gamme d'isolants rigides et flexibles.
D'autre part, Dr. Otto Angleitner GmbH (DOA), équipementier
autrichien, propose quant à lui, une technologie «textile» à sec
pour la fabrication d'isolants flexibles. Cette technologie est déjà
utilisée dans l'industrie des non tissés.
Situation actuelle
Il y a deux fabricants québécois d’isolants en vrac à base de
cellulose. Il s’agit des Entreprises Bénolec ltée de Sainte-Julie,
avec son « Benotherm » et de Igloo Cellulose inc. de Dorval, avec
son « cellulose Igloo ». Au Canada, il y a également Thermo-Cell
Industries Ltd. et son produit « Weathershield » qui est fabriqué
dans deux usines, une en Ontario et l’autre en Nouvelle-Écosse.
Comme ces isolants sont en vrac, ils sont donc tous installés par
soufflage. Notons également qu’au Québec, il y a deux usines de
fabrication de panneaux de fibres de bois de basse densité (Low
Density Fiberboard – LDF). Il s’agit de la Cie Matériaux de
construction BP Canada inc. de Pont-Rouge et de Matériaux
Spécialisés Louiseville inc., situé dans cette même ville.
Conclusion
Cette mission et cette étude se voulaient exploratoires. Des
efforts sont en cours pour intéresser des industriels québécois à la
fabrication de ce type d’isolants naturels à base de bois. Compte
tenu du fait que certains fabricants d’isolants de laine de roche ou
de verre ont transféré récemment leur production à l’extérieur du
Québec, nul doute que l’avènement de fabricants québécois de ce
nouveau type d’isolants naturels à base de bois, qui sont des
matériaux d’avenir très prometteurs, pourrait constituer une filière
des plus intéressantes.
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