Les matériaux du futur vont-ils transformer la construction ?
Le secteur de la construction fait face à des défis majeurs : réduire son empreinte carbone, économiser les ressources, améliorer les performances énergétiques des bâtiments… Pour y répondre, l’innovation dans les matériaux s’accélère, portée par une collaboration inédite entre industriels, startups et laboratoires de recherche.
L’innovation pour plus de durabilité est au cœur des enjeux de nombre des acteurs de la construction : bétons qui captent le CO2, isolants biosourcés, en passant par le bois aux propriétés renforcées. Mais la manière de développer ces solutions évolue, car l’innovation ne doit plus être une fin en soi, elle doit répondre à des besoins concrets du marché.
La collaboration étroite entre industriels et startups peut accélérer la transition vers une construction plus durable. Les industriels apportent leur connaissance du marché, leurs capacités de test et de certification, tandis que les startups procurent leur agilité et leurs technologies de rupture. Cette synergie permet d’accélérer le développement et l’adoption de nouvelles solutions.
« Sur tout ce qui touche à la durabilité, la demande est déjà là », confirme Michel Nasilowski, Responsable des Projets Externes au sein de l’équipe d’External Venture NOVA. « Les clients sont en attente de produits alternatifs plus bas carbone. Mais il faut aussi prendre en compte les contraintes de mise en œuvre. Les artisans sont, en effet, habitués à certaines procédures et le changement ne doit pas être source de difficultés. Notre rôle est d’accompagner cette transition. »
Des bétons et ciments nouvelle génération
À l’heure où le secteur cherche à réduire son empreinte carbone, les innovations en matière de béton, matériau emblématique de la construction, se multiplient. Les technologies de captage et de stockage du CO2 se développent, à l’image de la solution Carbicrete qui permet d’incorporer du dioxyde de carbone directement dans des éléments.
Ce procédé innovant remplace le ciment traditionnel par des scories* d’acier, mélangées aux granulats et à l’eau. L’ensemble est placé dans une chambre d’absorption spéciale où du CO2, provenant notamment de la fermentation d’éthanol, est injecté. En seulement 24 heures, le CO2 réagit avec les scories pour former des carbonates de calcium stables. Une réaction qui donne naissance à un béton dont la résistance à la compression est jusqu’à 30 % supérieure aux produits conventionnels, et avec une meilleure réaction aux cycles de gel-dégel.
Le béton durable : passer du gris au "vert"
D’autres startups, comme Fortera, travaillent sur des ciments à bas carbone alternatifs. S’inspirant des coraux qui construisent leur squelette en minéralisant le CO2, cette entreprise de la Silicon Valley a développé un procédé innovant qui capture le carbone émis par les cimenteries pour le transformer en carbonate de calcium. Contrairement au ciment traditionnel qui nécessite l’ajout de silice et d’oxyde de fer, leur méthode n’utilise que du calcaire et le CO2 récupéré, offrant ainsi une solution plus écologique pour l’industrie du ciment.
On trouve même des solutions « auto-réparantes », contenant des bactéries ou des enzymes. En cas de fissure, ces micro-organismes se minéralisent au contact de l’air et de l’eau, colmatant naturellement les dommages. Une technologie prometteuse, bien que son adoption par le marché reste à confirmer.
Quand la nature inspire la construction de demain
Certains laboratoires repoussent les limites des matériaux traditionnels, à l’image du bois translucide développé à l’Institut royal de technologie KTH de Stockholm. Ce matériau innovant pourrait bien constituer une alternative au verre : obtenu en remplaçant la lignine par un polymère transparent, conserve la structure du bois tout en laissant passer la lumière naturelle. D’autres startups, comme InventWood, travaillent sur des procédés rendant le bois plus résistant que l’acier, ouvrant la voie à des immeubles de grande hauteur en structure bois.
Mais le bois n’est pas la seule piste explorée. La startup Plantd a, par exemple, développé un modèle de panneau de lamelles orientées (OSB) structurel à base de fibres d’herbe compressées qui offre une meilleure résistance à l’humidité que les produits traditionnels. Un recours à des ressources naturelles qui a l’avantage de pouvoir s’adapter aux ressources disponibles localement : déchets de blé en Europe, fibres de noix de coco en Afrique… La difficulté ? « La classification au feu », tempère Michel Nasilowski. « Les startups sont plus intéressées par le côté structurel et mécanique qu’à la résistance au feu. C’est là encore que la collaboration entre industriels et startups a un rôle à jouer. Nous pouvons apporter notre expertise en la matière et les aider à faire évoluer leurs solutions de ce point de vue-là. »
Les recherches mènent parfois à explorer des pistes surprenantes, et le mycélium des champignons en est un exemple. Ses propriétés isolantes, son potentiel de résistance naturelle au feu et sa capacité à capter du carbone en font un matériau d’intérêt. Cependant, comme le souligne Daphné de La Grandière, Responsable des Projets liés à l’Économie Circulaire chez NOVA : « Pour l’instant, le mycélium utilisé comme isolant présente des performances intéressantes mais encore limitées par sa sensibilité à l’humidité et sa durabilité. Des traitements chimiques ou thermiques peuvent améliorer ces aspects, mais ils augmentent aussi l’empreinte écologique du matériau. Son utilisation comme composant dans un produit composite, notamment en tant que liant naturel, est une piste prometteuse encore en cours d’exploration. »
Optimiser pour mieux réutiliser
Au-delà des matériaux eux-mêmes, l’innovation porte aussi sur les procédés de fabrication et de mise en œuvre. L’intelligence artificielle joue un rôle croissant, notamment pour optimiser les formulations en tenant compte des matières premières disponibles, souvent issues du réemploi ou de sources locales. Cette évolution est appelée à s’accélérer, comme le souligne Daphné de La Grandière : « Avec la généralisation de la circularité, nous allons être amenés à de plus en plus réutiliser des matériaux de sources diverses. L’IA permettra alors d’ajuster les formulations pour maintenir une qualité constante malgré la variabilité des matières premières. »
Et si les AI génératives nous aidaient à construire plus durable ?
Cette volonté d’optimiser les ressources existantes grâce à de nouveaux procédés se retrouve dans d’autres domaines. Un exemple concret ? Les terres d’excavation, ces matériaux extraits lors des chantiers de construction. À travers un procédé breveté appelé flash-calcination, la startup NeoCem transforme ces « déchets » en composants pour la construction. Après une cuisson à 750 °C pendant quelques secondes, contre 1450 °C pendant plus d’une heure pour les ciments traditionnels, voici un ciment qui émet jusqu’à dix fois moins de CO2.
Finalement, faut-il absolument tout réinventer ? La réponse est non. L’enjeu aujourd’hui dans l’innovation des matériaux n’est pas tant de créer de nouveaux matériaux que d’optimiser l’existant et de développer la circularité. « L’innovation doit aussi porter sur la logistique, le tri, la redistribution des matériaux », remarque Michel Nasilowski. « L’IA peut nous aider à optimiser ces flux et à créer de véritables marketplaces des matériaux recyclés. »
Cette approche pragmatique rappelle que l’innovation la plus pertinente n’est pas toujours la plus spectaculaire. Si certaines technologies comme les bétons luminescents ou les façades vivantes intégrant des cultures d’algues font rêver, les solutions les plus impactantes sont souvent celles qui optimisent l’existant tout en répondant aux contraintes du terrain et des clients.
* sous-produit de déchets généré lors des processus de production de l’acier ou du fer.