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Batimat se présente comme la vitrine d'innovations en matière de performance énergétique des bâtiments. Preuve s'il en faut : les panneaux aluminium présentés sur le stand de DuPont de Nemours, composés de Matériaux à Changement de Phase (MCP), des produits favorisant l'inertie thermique qui semblent promis à un bel avenir.

© Micronal-Basf

Parmi ses exposants, Batimat compte deux leaders mondiaux de l'industrie chimique : DuPont de Nemours et Basf. Les deux industriels ont chacun commercialisé leur version de produits dont on parle de plus en plus et dont ils sont les principaux fournisseurs en Europe : les Matériaux à Changement de Phase (MCP ou, en anglais, PCM, Phase Change Materials). Si DuPont de Nemours présente le sien, baptisé Energain, sur son stand, Basf a préféré mettre l'accent sur ses panneaux isolants anti-rayons infrarouges. Pour autant, l'industriel compte, au sein de son catalogue, différents MCP regroupés sous la marque Micronal, lesquels fonctionnent selon le même principe qu'Energain.

Les MCP : un principe physique simple, adapté aux BBC

Les MCP reposent sur l'application d'un principe physique simple : quand la température extérieure excède leur température de fusion, ces matériaux fondent et absorbent ainsi les calories ambiantes ; inversement, quand la température ambiante refroidit, les MCP se solidifient et restituent alors la chaleur emmagasinée. A chaque MCP son point de fusion, soit le passage de l'état solide à l'état liquide, qu'il est possible de maîtriser selon un savant dosage. La température de fusion de l'Energain conçu par DuPont a été fixée à 22 degrés Celsius. "Au-dessus de 22 degrés, Energain fond et absorbe l'excès de chaleur ; une fois que la pièce se refroidie et atteint 18 degrés, le matériau se re-solidifie et restitue la chaleur", explique Anne-Line Citerne, chef de projet chez DuPont. Alors que cette dernière parle d'effet 'thermos', Laurence le Stum, account manager chez Basf, compare le fonctionnement des MCP de la gamme Micronal, dont les seuils de fusion varient de 23 à 26 degrés, au principe du glaçon, "qui absorbe de la chaleur en se liquéfiant".

Aux propos d'Anne-Line Citerne, selon laquelle "Energain sert à maintenir une température moyenne comprise entre 18 et 22 degrés", font écho les explications de Laurence Le Stum : "le Micronal sert à limiter l'élévation de la température pendant un certain nombre d'heures", précise la collaboratrice de Basf. Bref : placés dans des cloisons, les Matériaux à Changement de Phase permettent essentiellement de tempérer la chaleur d'une pièce tout un réduisant les besoins en climatisation. "Bien sûr, pour que ce principe fonctionne, il faut une quantité de MCP suffisante", note Anne-Line Citerne. Le prorata d'Energain nécessaire pour garantir son efficacité énergétique est de 1m3 pour 1m². Quant au MCP de Basf, il est conseillé d'utiliser trois kilogrammes de Micronal par mètre carré.

Selon l'Ademe, les pics de température dans une pièce équipée de MCP peuvent être réduits jusqu'à 4°C et la consommation d'électricité liée à la climatisation peut chuter de 30%*. En fait, la température devant baisser suffisamment pour que ces matériaux déchargent leur énergie, les MCP peuvent être couplés, selon Laurence le Stum, "à une climatisation de dimensionnement limité" ou utilisés seuls avec une bonne ventilation nocturne". Par ailleurs, Anne-Line Citerne précise que "les panneaux comportant des MCP viennent en complément d'une bonne isolation". Ainsi, les Matériaux à Changement de Phase ne remplacent ni les isolants ni la climatisation : ils complètent les uns et réduisent l'autre. "A terme, de futurs développements pourraient, dans certains cas, supprimer complètement la nécessité d'un système de climatisation", précise la collaboratrice de DuPont. En tous cas, les MCP renforcent l'inertie thermique d'un bâtiment et, à ce titre, répondent aux enjeux des Bâtiments Basse Consommation (BBC).

Les applications des MCP au Bâtiment : des matériaux destinés au confort intérieur

Les Matériaux à Changement de Phase ne datent pas d'aujourd'hui. Ils existent depuis les années 1970 mais présentaient alors des inconvénients rédhibitoires, tels leur toxicité, leur mauvaise transition de phase, leur propension à la surfusion et leur mauvais conditionnement. L'engouement pour le développement durable les a remis au goût du jour et, surtout, de nouveaux modes de conditionnement sont apparus, permettant leur intégration dans les matériaux de construction.

Composé de cire mélangée à polymère formant un mélange solide homogène, l'Energain est un produit fini alors que le Micronal est une matière première qui se présentant sous la forme de billes de paraffine encapsulées dans du polymère. "La véritable innovation en la matière réside dans ce procédé de micro-encapsulation, qui évite que les billes de cire ne soient détruites", observe Laurence Le Stum. L'encapsulation permet en effet d'intégrer le Micronal dans la structure d'un bâtiment ou de l'ajouter à une construction dans le cadre d'une rénovation, précision faite que ces MCP destinés à composer des parois intérieures ne sont pas adaptés au revêtement de façades extérieures.

En raison de cette différence, l'Energain et le Micronal n'ont, pour l'instant, pas les mêmes applications en termes de matériaux de construction. L'Energain présenté sur le stand Batimat de DuPont est intégré dans des panneaux en aluminium de 1,2 mètres par 1 mètre pour 5 mm d'épaisseur (qui équivalent à 7 cm de béton en termes d'inertie thermique) pouvant être installés derrière le placoplâtre de murs intérieurs et de plafonds de structures légères (bâtiments à charpente bois, acier ou aluminium) ou de structures vitrées, "tel le sous-plafond vitré que nous avons conçu avec Electrolux pour le Palais de Tokyo", rapporte Anne-Line Citerne. Fournisseur direct, DuPont travaille également avec des industriels du bâtiment "afin d'incorporer nos produits aux leurs", poursuit la collaboratrice de l'entreprise. Ainsi, l'industriel collabore notamment avec le constructeur de maisons à ossature bois Lecol. Quant à Basf, le chimiste a, pour l'instant, essentiellement intégré le Micronal dans du béton cellulaire. A noter que chacun de ces industriels s'attache à développer d'autres applications, tels "des produits complexes où l'Energain sera associé à des matériaux composites isolants", ainsi que le souligne Anne-Line Citerne.

Des produits en phase de commercialisation

Commercialisé début 2008 après deux ans de R&D, "la croissance des ventes d'Energain par rapport à 2008 est supérieure à 100%", souligne la collaboratrice de DuPont. De même, les ventes du Micronal, lancé sur le marché en 2000, suivent une courbe ascendante. Si les MCP se vendent bien en dehors des frontière hexagonales (notamment en Angleterre pour l'Energain et en Allemagne pour le Micronal), ils n'en sont, en France, qu'à leurs balbutiements. "Nous sommes actuellement en phase de communication", souligne ainsi Anne-Lise Citerne, "Il s'agit surtout de bâtir un réseau, de faire connaître ce produit aux professionnels du bâtiment ", poursuit-elle. En fait, Energain "a été intégré à un bâtiment tertiaire réalisé dans le cadre de la politique énergétique de la communauté urbaine du Grand Lyon".

De même, le Micronal n'a pour l'instant été intégré qu'à un seul bâtiment en France, dans le cadre d'une rénovation : le bâtiment génération E.

Laurence Le Stum précise que la micro-encapsulation "permet de conserver toutes les propriétés du produit, par ailleurs totalement inerte et non-toxique". Du côté de DuPont, Anne-Line Citerne précise que la paraffine étant un produit inflammable, les feuilles d'aluminium enveloppant l'Energain constituent justement "une barrière au feu efficace". En outre, "la paraffine est un matériau inoffensif par rapport à la santé humaine et stable en vieillissement", précise cette dernière. Avec une durée de vie de 30 ans, le Micronal est tout aussi pérenne. En vertu de ces différentes qualités, les Matériaux à Changement de Phase mobilisent de plus en plus la R&D de nombre d'industriels du bâtiment, parmi lesquels Saint-Gobain et Technal.

A produits écologiques, MCP économiques ?

L'aluminier a privilégié une autre variante des Matériaux à Changement de Phase : les sels hydratés. Se fournissant chez l'allemand Doerken, Technal présente, à l'occasion de Batimat, une paroi vitrée à hautes performances intégrant ce MCP. Selon Patrick Lahbib, responsable du centre de recherche de Technal, les sels hydratés coûtent moins chers que la cire pour une capacité de stockage d'énergie plus importante et, surtout, ces MCP "sont transparents à l'état liquide et translucides à l'état solide", un aspect à n'en point douter essentiel pour le fabricant de châssis vitrés.

Pour autant, les sels hydratés présentent un inconvénient majeur : "il arrive que ces composants ne passent pas à l'état solide sous leur température de fusion", souligne Patrick Lahbib. Si les collaboratrices de Basf comme de DuPont mettent l'accent sur ce risque de surfusion et précisent, qu'à ce titre, ces MCP ne sont pas adaptés aux matériaux de construction, le responsable du centre de recherche de Technal soutient qu'il est néanmoins possible de remédier à ce problème en ajoutant des additifs de cristallisation au produit initial. En tous cas, Patrick Lahbib précise que l'innovation de Technal en est encore "au stade de concept". "Batimat sert justement à voir si les architectes et les prescripteurs sont intéressés, la commercialisation du produit pouvant ensuite se faire assez rapidement", dit-il.

Les Matériaux à Changement de Phase font aussi partie des pistes étudiées par Saint-Gobain "pour opérer le passage de l'isolation passive à l'isolation active", ainsi que le souligne Didier Roux, directeur de la recherche du groupe. Ce dernier estime néanmoins que "la solution existera quand elle pourra être déployée à grande échelle". Tout en précisant que "nous sommes aujourd'hui capables de construire des bâtiments passifs et des maisons à énergie positive", Didier Roux estime que "le vrai problème reste le coût". La politique R&D du leader de produits verriers ne consiste donc pas uniquement à développer des innovations mais, aussi, à rendre les MCP et autres solutions énergétiques compatibles avec les coûts du marché. Or, selon l'Ademe**, à leur qualités écologiques, les MCP combinent des avantages économiques. D'un prix variant entre 45 et 80 euros le m² pour les matériaux contenant de l'Energain et entre 4 et 9 euros le kg de Micronal, les MCP connaîtront sans doute un succès croissant avec le développement de Bâtiments Basse Consommation et à énergie positive.

Emmanuelle Borne

* Source : www.actualites-news-environnement.com

** Source : www.actualites-news-environnement.com

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