Isoler avec de l’air et des déchets

«C’est de l’air à 90 %!» Christian Röthenmund sort un échantillon de ‹Swisspor Ecorit› d’une boîte en EPS et le place parmi les pots remplis de fines d’apport disposés sur la table. Christian Röthenmund est directeur du développement commercial chez Swisspor. Depuis 2017, Swisspor collabore au développement d’un matériau isolant entièrement circulaire à base de déchets de construction minéraux avec l’entreprise Eberhard et le fabricant de matériaux De Cavis. Cet isolant circulaire est produit à Dulliken, dans le canton de Soleure.

Pour expliquer le rôle de l’air dans le matériau moussé, Christian Röthenmund plonge à nouveau les mains dans le coffret de présentation. Il en retire un flacon de bulles à savon et en souffle quelques-unes. Celles-ci scintillent dans la baraque aménagée en bureau. «Nous produisons des bulles d’air sur lesquelles le matériau fin se dépose, se solidifie et prend. C’est tout!»

Christian Röthenmund est responsable du développement des activités chez Swisspor.

Expérimenter jusqu’à ce que cela fonctionne

Si le résultat a l’air simple, le chemin pour y parvenir a été long et compliqué. La technologie de moussage de ce nouveau matériau isolant est le fruit d’une expérience en laboratoire ratée. Au début des années 2000, Urs Gonzenbach, futur doctorant à l’EPF, était en train de travailler sur un matériau céramique particulièrement fiable, résistant et pratiquement exempt d’air, lorsqu’une des expériences ne s’est pas déroulée comme prévu: pendant la nuit, la suspension s’est mise à mousser pour se transformer en une structure de mousse étonnamment stable. Une découverte intrigante qu’Urs Gonzenbach a ensuite approfondie dans sa thèse de doctorat, avant de faire breveter le procédé de moussage par l’EPF Zurich et de fonder l’entreprise De Cavis en 2009.

Dans le même temps, l’entreprise Eberhard cherchait à valoriser les matières légères minérales qui restaient après la préparation de ses matériaux pour créer un nouveau matériau de construction. Swisspor avait eu vent de cette idée et s’est lancée dans son développement en 2017 à la suite d’une pénurie de matières premières pour les isolants. Les premiers échantillons ressemblaient à des briques silico-calcaires et auraient pu servir d’alternative aux plaques de plâtre. Pour en faire un isolant, il fallait plus d’air dans le matériau. Après de nombreux essais, les collaborateurs sont parvenus à fabriquer des plaques d’une certaine épaisseur, qu’il ont ensuite présentées au patron de Swisspor, Bernhard Alpstaeg. «En un quart d’heure, sa décision était prise: nous allions le faire!», se souvient Christian Röthenmund. Eberhard et Swisspor ont ainsi co-fondé la société Swissporit et entamé la production à partir de 2020 dans la halle de Dulliken. Mais le site a rapidement dû faire face à des défis. Swissporit s’est aperçue au début de la production que pour de nombreux processus, il n’existait simplement pas de machines adaptées. Puis la pandémie de COVID-19 a compliqué l’achat des pièces nécessaires et l’entreprise a donc décidé d’en construire une bonne partie par elle-même. Cela a retardé le développement de la production, mais a aussi permis à Swissporit d’identifier les étapes de travail qu’elle pouvait intégrer au lieu de les confier à des fournisseurs, p. ex. le mélange des composants, qu’elle internalise entièrement plutôt que de l’acheter prêt à l’emploi. Toutefois, l’entreposage de toutes ces matières nécessite un nombre important de silos de grande taille et trop hauts pour la halle. Un stockage en extérieur n’était pas envisageable en raison de l’humidité. C’est ainsi qu’après plusieurs demandes de permis de construire, le toit de la halle a été rehaussé.

Une production entièrement numérique

Martin Jenal, responsable du développement de projets Technique, nous présente les installations. Il les a conçues et assemblées et connaît l’histoire de chaque machine. D’innombrables câbles et tuyaux serpentent entre les silos bleus. La production entièrement numérique est surveillée et ajustée par une personne depuis un écran unique. Les matières premières sont mélangées en petites quantités: les minéraux légers issus de la déconstruction et traités par Eberhard, un liant minéral ainsi qu’un stabilisateur de particules afin que les particules de poussière adhèrent aux bulles d’air. L’agent levant développé par Urs Gonzenbach est ensuite ajouté au matériau. Dès que la masse grise recouvre les centimètres inférieurs du coffrage, il réagit avec l’eau, mousse et remplit le coffrage.

«Après la réaction, l’isolant n’est plus constitué que d’air et de matières minérales», explique Christian Röthenmund. L’agent liant et l’agent levant représentent la plus grande partie de l’écobilan. À l’instar du béton, il y a carbonatation de ‹Swisspor Ecorit› pendant la phase d’utilisation au contact de l’air et liaison d’une petite quantité de carbone, environ 2,7 % des émissions de production. Les données sont vérifiées dans l’écobilan, voir ‹Inutile d’enjoliver l’avenir›, en page 18.

La machine qui incorpore l’agent levant dans le mélange a été développée conjointement par Eberhard et Swisspor avec l’aide d’un inventeur, qui est aussi le concepteur d’une machine d’emballage de lapins de Pâques en chocolat. Comme la halle était non seulement trop étroite, mais aussi trop courte, ce dernier a également conçu un mécanisme pour ouvrir le coffrage à la fin de la halle et ramener les blocs vers la scie au moyen d’une bande transporteuse. Les dimensions du coffrage correspondent exactement à la section d’une taille de plaque, c’est donc l’épaisseur de coupe qui détermine le produit. Les blocs reposent ensuite à l’air chaud pendant 24 heures sur de hauts supports. Grâce à des palettes optimisées et à des angles de protection, le produit arrive sur les chantiers sans aucune trace de compression. Non sans fierté, Martin Jenal déclare: «Tous les intervenants qui ont pris part à cette installation de production inédite ont dû mobiliser leurs meilleurs éléments.»

La comparaison porte systématiquement sur un mètre carré d’isolation de façade avec une valeur U de 0,2. Il s’agit d’une structure murale minérale massive avec un mortier colle affichant une résistance au feu ‹EI 30 plus› ainsi que, du côté extérieur, un crépi de fond avec treillis d’armature et revêtement ou crépi de finition. La structure dépourvue d’isolation engendre des émissions grises de 69 kg de CO2/m2 de façade.

* Source: écobilan de la Haute école spécialisée de la Suisse orientale (OST)
** Sources: Liste KBOB ‹Données écobilans dans la construction›, base de données Ecobau, cahier thématique Hochparterre ‹Fibres polyvalentes›, 3/2024

Tout recycler

Les premiers isolants ‹Swisspor Ecorit› ont quitté la halle de production début 2024. Pour la transformation du siège principal de Google à Zurich, Swissporit a utilisé la poussière de fraisage générée par la déconstruction des parapets bétonnés pour en faire des panneaux d’isolation visibles au plafond du garage souterrain. Dans le showroom de Dulliken, un concepteur de produits teste actuellement d’autres applications et combinaisons de matériaux sur de grandes maquettes. Un technicien d’application montre à des professionnels comment travailler au mieux le produit. En extérieur, l’idéal est de protéger ‹Swisspor Ecorit› contre les intempéries et les influences mécaniques avec un système de mortier purement minéral.

À l’intérieur, l’isolant s’accorde bien avec les enduits à base d’argile et de chaux. L’argile molle se combine avec le matériau de construction cassant. Grâce à leur porosité, les deux matériaux assurent un climat intérieur agréable.

Il permet de prendre des décisions éclairées, dès les phases précoces du projet.

Toutes les structures murales sont entièrement minérales et pourront par la suite être entièrement recyclées au sein de l’installation de traitement d’Eberhard. Il en va de même pour d’autres produits conçus par Zirkulit avec d’autres entreprises: l’entreprise Stahlton imprime en 3D de nouveaux éléments de plafonds et produit des éléments de façade préfabriqués en composite ciment-verre contenant une proportion maximale de matières secondaires. Sievert utilise des granulats de béton recyclés pour des crépis de fond et des mortiers de maçonnerie.

Ensemble, les entreprises partenaires ont réalisé beaucoup de choses et les projets futurs ne manquent pas. Christian Röthenmund est convaincu que ‹Swisspor Ecorit› sera un jour constitué entièrement de matériaux recyclés. Cela reste pour l’heure impossible, car le matériau fourni par Eberhard est trop grossier pour se poser parfaitement autour des bulles d’air. Pour un indice d’isolation optimal, on utilise actuellement 40 % de matières secondaires et jusqu’à 70 % pour une capacité d’isolation légèrement inférieure. Christian Röthenmund part du principe que le matériau recyclé pourra être broyé encore plus finement à l’avenir. L’utilisation de déchets pouzzolaniques bien précis pourrait même un jour remplacer les agents liants.