Contre le tout-béton, la piste des matériaux géo et biosourcés pour les autoroutes
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Le béton façonne encore l’immense majorité des infrastructures routières françaises, malgré son lourd impact climatique. À l’INSA Lyon, la doctorante Laura Panichi explore une autre voie : une mousse minérale à base de terre et de chanvre capable d’absorber le bruit des autoroutes tout en réduisant fortement les émissions de CO₂. À travers ces nouveaux matériaux, la transition écologique interroge aussi un modèle de construction longtemps dominé par le tout-béton.
Le long des autoroutes françaises, des kilomètres de murs anti-bruit protègent les riverains du vacarme des moteurs. Chaque année, près de 100 000 m² d’écrans acoustiques sont installés dans le pays. Un marché dominé par le béton et le béton de bois, un matériau qui conserve malgré tout une forte proportion de ciment, l’un des composants industriels les plus émetteurs de gaz à effet de serre.
« Le ciment n’est pas écologique du tout », résume Laura Panichi, doctorante à l’INSA Lyon. « L’idée, c’est de développer un matériau qui reste performant acoustiquement mais qui soit plus écologique que le béton de bois. »
À 25 ans, cette ingénieure civile brésilienne, arrivée à l’INSA Lyon en 2022 dans le cadre d’un double diplôme avec l’Université fédérale du Paraná, travaille aujourd’hui sur une alternative radicalement différente aux matériaux conventionnels : une mousse minérale composée principalement de terre et de chanvre.
Réduire le béton sans sacrifier les performances
Le secteur du bâtiment et des travaux publics dépend massivement du béton depuis l’après-guerre. Solide, peu coûteux, facile à produire à grande échelle, le matériau s’est imposé dans la quasi-totalité des infrastructures modernes. En France, environ 80 % des constructions reposent encore principalement sur lui.
Mais cette domination a un coût environnemental majeur. La fabrication du ciment, ingrédient clé du béton, représente à elle seule environ 7 % des émissions mondiales de CO₂. Sa production nécessite des fours chauffés à très haute température et provoque des réactions chimiques particulièrement émettrices de carbone. À cela s’ajoute une consommation massive de sable, ressource devenue critique dans plusieurs régions du monde.
Face à cette dépendance, de nombreux chercheurs explorent désormais des matériaux géo et biosourcés, issus de ressources naturelles comme la terre, le bois, le chanvre ou la paille.
« Je pense qu’il est très difficile de substituer le béton à 100 % », reconnaît Laura Panichi. « Mais il y a plusieurs applications où on pourrait facilement le remplacer, notamment pour les matériaux isolants. Cela représenterait déjà une réduction importante des émissions de gaz à effet de serre. »
Une mousse inspirée… du savon
La solution développée dans sa thèse ressemble à un béton très léger et poreux. À la différence près qu’il contient majoritairement de la terre, associée à du chanvre et à un ciment bas carbone appelé LC3.
Pour obtenir la structure alvéolaire recherchée, la doctorante utilise un tensioactif, semblable à ceux présents dans les savons, afin de créer des bulles d’air à l’intérieur du matériau. « On fait mousser le mélange pour obtenir un matériau poreux », explique-t-elle. « Cette porosité aide ensuite à absorber les ondes sonores. »
Le défi consiste à trouver le bon équilibre entre performances acoustiques et résistance mécanique. Les premiers essais ont montré des résultats prometteurs sur l’absorption du bruit, comparables à ceux du béton de bois. En revanche, la solidité du matériau reste encore insuffisante. « On ajuste actuellement les formulations pour trouver un compromis entre la résistance mécanique et les propriétés acoustiques », précise la chercheuse.
La difficulté est d’autant plus importante que très peu de travaux existent sur les mousses minérales à base de terre et de chanvre. « On ne savait même pas au départ si on arriverait à faire mousser la terre », raconte-t-elle.
Sortir les matériaux biosourcés du seul bâtiment
La recherche de Laura Panichi s’inscrit dans une collaboration entre plusieurs laboratoires de l’INSA Lyon, MATEIS [1] et GEOMAS [2], et le laboratoire LGCGM de l’INSA Rennes [3]. Ses travaux sont financés par la Fédération nationale des travaux publics (FNTP), dans le cadre d’une chaire consacrée à la transition environnementale des infrastructures. Un partenariat industriel avec le groupe breton Pigeon doit permettre, à terme, de construire un prototype grandeur nature d’écran acoustique.
L’un des aspects les plus innovants du projet réside dans son application aux infrastructures routières. Les matériaux biosourcés se développent déjà dans le bâtiment, notamment pour l’isolation thermique, mais restent encore peu présents dans les équipements de travaux publics. « Les mousses et les matériaux écologiques sont surtout utilisés dans le bâtiment », souligne Laura Panichi. « Pas vraiment pour des infrastructures comme les écrans acoustiques. »
Cette évolution implique aussi un changement culturel dans les métiers de la construction. « Les ingénieurs ont été formés pendant des décennies au béton », observe la doctorante. « Mais à l’INSA Lyon, il y a une vraie volonté d’explorer de nouveaux matériaux plus écologiques. »
Une recherche déjà récompensée
Présentés lors d’une école d’automne du Groupement de recherche « Matériaux de Construction Géo- et Biosourcés », ses travaux ont reçu le Prix NéoCem récompensant les meilleurs posters doctoraux du domaine.
Une reconnaissance encourageante pour une recherche encore en cours, mais qui illustre déjà un basculement plus large dans le monde de la construction : celui d’une remise en question progressive du tout-béton au profit de matériaux plus sobres, locaux et moins carbonés.
« Est-ce que cela suffira à annuler complètement l’impact environnemental du secteur ? Je ne pense pas », conclut Laura Panichi. « Mais c’est un début ! »
[1] MatéIS - Matériaux : Ingénierie et Science - UMR 5510, sous la tutelle de l’INSA Lyon, de Lyon 1 Université et du CNRS.
[2] GEOMAS - Géomatériaux et Structures - UR 7495, sous la tutelle de l’INSA Lyon.
[3] LGCGM - Laboratoire de Génie Civil et Génie Mécanique - UR 3913, sous la tutelle de l’INSA Rennes.