La chimie et l'habitat

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Les progrès de la chimie conditionnent cette activité traditionnelle de l'humanité qu'est l'aménagement de son habitat. Elle offre à l'architecte une palette toujours plus riche qui conduit à la diversité d'aujourd'hui des villes, de l'immobilier de loisir et des édifices publics de la vie moderne. À côté des bois ou des bétons, toujours majoritairement utilisés, c'est l'irruption des vitrages modernes, des textiles nouveaux et les multiples emplois des matériaux polymères qui marquent les évolutions actuelles ; leurs propriétés sont abordées dans ce livre.
Mais les demandes d'aujourd'hui se placent sous le signe du « développement durable », de l'économie des ressources et de la recherche du confort. On montre ici comment la chimie permet d'éviter le gaspillage et d'utiliser l'énergie solaire ou le biogaz provenant des déchets ménagers, et comment elle permet le recyclage des matériaux des bâtiments vétustes. On présente aussi la chimie du végétal, voie de recherche aujourd'hui déjà très performante pour fournir liants et pigments des peintures. Quant au confort, s'il est lié aux matériaux – par le contrôle de la lumière et de la température des habitations –, il exige aussi le contrôle de la qualité de l'air intérieur dont les dommages potentiels à la santé ont été réalisés récemment. Tous ces aspects sont traités et illustrés.
Réfléchir à l'habitat moderne conduit à découvrir plusieurs pans des sciences chimiques – les matériaux, les polymères, l'analyse moléculaire, les bilans d'énergie. L'habitat ? Encore un domaine où la chimie, bien loin d'être cause de nuisances, se révèle source de satisfactions indispensables.
Publié le : mardi 1 avril 2014
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EAN13 : 9782759812219
Nombre de pages : 292
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La chimie et l’habitat
Les progrès de la chimie conditionnent cette activité
traditionnelle de l’humanité qu’est l’aménagement de La chimie son habitat. Elle offre à l’architecte une palette toujours
plus riche qui conduit à la diversité d’aujourd’hui des La chimie
villes, de l’immobilier de loisir et des édifces publics et l’habitat
de la vie moderne. À côté des bois ou des bétons,
toujours majoritairement utilisés, c’est l’irruption des vitrages modernes, des textiles nouveaux
et les multiples emplois des matériaux polymères qui marquent les évolutions actuelles ; leurs et l’habitat
propriétés sont abordées dans ce livre.
Mais les demandes d’aujourd’hui se placent sous le signe du « développement durable », de
l’économie des ressources et de la recherche du confort. On montre ici comment la chimie permet
d’éviter le gaspillage et d’utiliser l’énergie solaire ou le biogaz provenant des déchets ménagers,
Jean-Claude Bernier Valérie Pernelet-Joly et comment elle permet le recyclage des matériaux des bâtiments vétustes. On présente aussi
Alain Ehrlacher Dominique Plée la chimie du végétal, voie de recherche aujourd’hui déjà très performante pour fournir liants et
Daniel Quénard Daniel Gronier pigments des peintures. Quant au confort, s’il est lié aux matériaux – par le contrôle de la lumière
Juliette Ruchmann Patrice Hamelin et de la température des habitations –, il exige aussi le contrôle de la qualité de l’air intérieur dont
Johann SouvestreMarc J. Ledoux les dommages potentiels à la santé ont été réalisés récemment. Tous ces aspects sont traités et
Jean-Paul Viguierillustrés. Carole Leroux
Daniel Lincot Coordonné par Réféchir à l’habitat moderne conduit à découvrir plusieurs pans des sciences chimiques – les
Jacques Méhu Minh-Thu Dinh-Audouin, matériaux, les polymères, l’analyse moléculaire, les bilans d’énergie. L’habitat ? Encore un
Jean-Marc Michel Danièle Olivier domaine où la chimie, bien loin d’être cause de nuisances, se révèle source de satisfactions
Guy Némoz et Paul Rignyindispensables.
LIVRES
isbn : 978-2-7598-0642-3
Prix : 24 e
www.edpsciences.org LIVRESLa chimie et l’habitatCet ouvrage est issu du colloque
« Chimie et habitat »,
qui s’est déroulé le 19 janvier 2011
à la Maison de la Chimie.Collection dirigée par Paul Rigny
La chimie
et l’habitat
Jean-Claude Bernier, Alain Ehrlacher, Daniel Gronier, Patrice Hamelin,
Marc J. Ledoux, Carole Leroux, Daniel Lincot, Jacques Méhu,
Jean-Marc Michel, Guy Némoz, Valérie Pernelet-Joly, Dominique Plée,
Daniel Quénard, Juliette Ruchmann, Johann Souvestre, Jean-Paul Viguier
Coordonné par Minh-Thu Dinh-Audouin,
Danièle Olivier et Paul RignyIllustrations de couverture : Maison en bois avec panneaux
photovoltaïques : le maître d’ouvrage est Alain Ricaud et le maître d’œuvre
est Cythelia Expertise et Conseil ; immeuble en bois rouge : Jean-Paul
®Viguier et As sociés ; ruban photovoltaïque orange : Power Plastic
Konarka ; textile : www.porcher-ind.com
Conception de la maquette intérieure et de la couverture :
Pascal Ferrari
Conception des graphiques : Pascal Ferrari
et Minh-Thu Dinh-Audouin
Mise en pages : Patrick Leleux PAO (Caen)
Imprimé en France
ISBN : 978-2-7598-642-3
Tous droits de traduction, d’adaptation et de reproduction par tous
procédés, réservés pour tous pays. La loi du 11 mars 1957 n’autorisant, aux
termes des alinéas 2 et 3 de l’article 41, d’une part, que les « copies ou
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du code pénal.
© EDP Sciences 2011
EDP Sciences
17, avenue du Hoggar, P.A. de Courtabœuf, BP 112
91944 Les Ulis Cedex A, FranceOnt contribué à la rédaction
de cet ouvrage :
Paul Acker Carole Leroux Valérie Pernelet-Joly
Lafarge Centre de Recherche Agence nationale de sécurité Agence nationale de
sanitaire en charge sécurité sanitaire en
Olivier Baverel
de l’alimentation, de charge de l’alimentation, de
École nationale supérieure
l’environnement et du travail l’environnement et du travail
d’architecture de Grenoble
(ANSES) (ANSES)
(ENSAG)
Direction de l’évaluation des Direction de l’évaluation des
Institut Navier
risquesrisques
Unité d’évaluation des risques Jean-Claude Bernier Unité d’évaluation des risques
liés à l’airSociété Chimique de France liés à l’air
Vice-président
Dominique PléeRobert Leroy
ArkemaLaurent Brochard École nationale supérieure
Direction Recherche et Institut Navier d’architecture
ParisDéveloppement MalaquaisAlain Ehrlacher
Institut Navier Daniel QuénardÉcole des Ponts ParisTech
Centre scientifi que et (ENPC) Daniel Lincot
technique du bâtiment (CSTB)Institut Navier Institut de recherche et de
Développement enveloppe
développement sur l’énergie Daniel Gronier et revêtements – Division
photovoltaïque (IRDEP)DGChem matériaux
UMR 7174 CNRS/EDF/Chimie
Guillaume Habert Mathieu RivallainParisTech
Institut français des sciences Institut Navier
et technologies des transports, Jacques Méhu
Juliette Ruchmannde l’aménagement et des Institut national des sciences
Saint-Gobain Rechercheréseaux (IFSTTAR) appliquées (INSA) de Lyon
Groupe vitrages actifs
Laboratoire de Génie Civil Patrice Hamelin Service couches minceset d’Ingénierie Université Lyon 1
Environnementale Johann SouvestreLaboratoire de génie civil et
Directeur de Provademse BASF Franced’ingénierie environnementale
(LGCIE), site de Bohr Jean-Marc Michel Jean-Paul Viguier
EA 4126aul Viguier et AssociésMinistère de l’Écologie,
Architecture et Urbanismedu Développement durable, Armand Lattes
des Transports et du Fédération Française pour les
Logementsciences de la Chimie (FFC)
Directeur général de
Marc J. Ledoux l’aménagement, du logement
Université de Strasbourg Équipe éditoriale et de la nature (DGALN)
Laboratoire des matériaux,
surfaces et procédés pour la Guy Némoz Minh-Thu Dinh-Audouin,
catalyse (LMSPC) Textiles Techniques Conseil, Danièle Olivier
UMR 7515/CNRS Lyon et Paul Rigny7KLVSDJHLQWHQWLRQDOO\OHIWEODQNSommaire
Avant-propos : par Paul Rigny ......................... 9
Préface : par Bernard Bigot .............................. 11
Introduction : Qu’attend l’architecte,
l’urbaniste et l’artiste de la chimie ?
par Jean-Paul Viguier .................................. 13
Partie 1
La chimie, une amie qui vous veut
du bien
Introduction : La chimie, une amie qui vous
veut du bien
par Armand Lattes ....................................... 37
Chapitre 1 : La qualité de l’air intérieur : enjeu
de santé publique
par Valérie Pernelet-Joly............................. 41
Chapitre 2 : La photocatalyse pour dépolluer
l’air intérieur
par Marc J. Ledoux ....................................... 55
Chapitre 3 : Biogaz : un avenir pour les déchets
ménagers ?
par Carole Leroux ......................................... 65
Partie 2
Énergie et habitat
Chapitre 4 : Isolation dans l’habitat : la chimie
pour ne pas gaspiller de calories !
par Jean-Claude Bernier ............................. 75
Chapitre 5 : La chimie au service de l’effi cacité
énergétique : comment concevoir un habitat
performant ?
par Johann Souvestre .................................. 97 7Chapitre 6 : Le soleil comme source d’énergie
– Le photovoltaïque
par Dominique Plée ...................................... 109
Chapitre 7 : Les fi lières photovoltaïques en
couches minces et leurs perspectives
d’application à l’habitat
par Daniel Lincot .......................................... 127
Chapitre 8 : Se loger,se déplacer : peut-on
se libérer de l’addiction aux énergies fossiles ?
par Daniel Quénard ...................................... 151
Partie 3
Matériaux et habitat
Chapitre 9 : Les matériaux de structures du
« développement durable » pour l’habitat
par Alain Ehrlacher et al. ............................ 175
Chapitre 10 : Les vitrages : laissez entrer
la lumière !
par Juliette Ruchmann ................................. 193
Chapitre 11 : Le textile, un matériau
multifonctionnel
par Guy Némoz ............................................. 207
Chapitre 12 : Matériaux composites à matrices
polymères
D’après la conférence de Patrice Hamelin .. 225
Chapitre 13 : Couleur et habitat « vert »
par Daniel Gronier ........................................ 239
Chapitre 14 : Recyclage des matériaux et
évaluation environnementale
par Jacques Méhu 261
Conclusion
Chapitre 15 : La politique de l’habitat urbain
par Jean-Marc Michel .................................. 277
Crédits photographiques ................................ 289
8
La chimie et l’habitat
Avantpropos
L’Actualité Chimique veut Sans être, stricto sensu, les
contribuer à faire connaître comptes-rendus des
coll’impact qu’ont, par leurs loques de la Fondation, ces
résultats, les sciences chi- ouvrages en présentent
miques dans la vie quoti- néanmoins les contenus
dienne. Dans le même objectif, d’une façon fi dèle. Les divers
la Fondation de la Maison de la chapitres reposent de façon
Chimie organise des colloques étroite sur les conférences
qui traitent chaque fois d’un qui y ont été présentées. Un
domaine d’application parti- soigneux travail de rédaction,
culier (la mer, la santé, l’art, concerté avec les auteurs
l’alimentation, le sport…). La des conférences, en reprend
rencontre entre ces deux ini- les messages, en y ajoutant,
tiatives donne naissance aux parfois, des contenus
pédagoouvrages « La chimie et… », giques permettant l’accès du
qui veulent pérenniser les en- plus grand nombre et
harmoseignements des colloques. nisant les niveaux de
formation nécessaires pour abor-La collection L’Actualité
der les différents chapitres. Chimique – Livres a ainsi
puCe travail a été fait par une blié La chimie et la mer,
enéquipe éditoriale (M.-T. Dinh-semble au service de l’homme,
Audouin, D. Olivier et P. Rigny) La chimie et la santé, au service
constituée de membres de de l’homme, La chimie et l’art,
la Fondation de la Maison de le génie au service de l’homme,
la Chimie ou de L’Actualité La chimie et l’alimentation,
Chimique (Société Chimique de pour le bien-être de l’homme,
France) qui a travaillé en étroit La chimie et le sport, et
précontact avec les conférenciers sente ici La chimie et l’habitat.
du colloque.Même s’ils veulent répondre
Dès qu’on réalise que la aux questions d’un large
puChimie est une composante blic, ces ouvrages demandent
majeure de la science des ma-à leurs lecteurs de disposer
tériaux, on comprend que ses d’une culture scientifi que de
progrès conditionnent ceux base (par exemple acquise par
de cette activité si tradition-une ou deux années d’études
nelle de l’humanité qu’est au-delà du baccalauréat), en
sus de la curiosité qui les a la construction et
l’aménaconduits à s’en approcher. gement de son habitat. La
Paul Rigny Rédacteur en chef L’Actualité Chimiquechimie offre à l’architecte et ressources fossiles conduit,
au constructeur une palette d’un autre côté, à pousser le
de matériaux toujours plus recyclage des matériaux des
riche, qui nourrit leur imagi- bâtiments vétustes (J. Méhu)
nation et conduit à cette di- et à faire appel à la chimie du
versité que nous montrent les végétal, déjà aujourd’hui très
villes modernes, l’immobilier performante pour fournir les
de loisir et les édifi ces publics différents liants et pigments
de la vie moderne ; la présen- des peintures des bâtiments
tation de l’architecte Jean- (D. Gronier). Quant au confort,
Paul Viguier sera ici de nature s’il est lié aux matériaux – qui
à faire rêver le lecteur. À côté permettent le contrôle de la
lumière et de la température des matériaux de construction
des habitations –, il exige traditionnels comme le bois
aussi le contrôle de la qualité ou les bétons, toujours
majode l’air intérieur (M.J. Ledoux) ritairement utilisés – même
dont les dommages potentiels si c’est dans des conditions
à la santé ont été réalisés ré-améliorées par rapport aux
cemment (V. Pernelet-Joly). temps anciens (A.
Ehrlacher) –, c’est l’irruption des Réfl échir à l’habitat moderne,
vitrages modernes (J. Ruch- on le voit, conduit à découvrir
mann), des textiles nouveaux plusieurs pans des sciences
faisant appel aux polymères chimiques fort différents les
fonctionnels et aux nanotech- uns des autres – les
maténologies (G. Némoz), et des riaux (leur conception, leur
multiples emplois des maté- synthèse, leurs propriétés),
riaux polymères (P. Hamelin) les polymères, l’analyse
moqui marquent les évolutions léculaire, les bilans
d’éneractuelles ; leurs propriétés gie. Des remarques analogues
sont abordées dans ce livre. peuvent être faites pour les
autres livres de notre collec-Mais les demandes
d’aution qui traitent d’autres as-jourd’hui (J.-M. Michel),
impects de la vie quotidienne. prégnées des impératifs du
Le lecteur sensibilisé ne ces-« développement durable »,
sera ainsi de réaliser à quel ne se limitent pas à la
point la chimie nous entoure construction de l’édifi ce brut
et, bien loin de se réduire aux au sens premier : on réclame
nuisances qu’on peut parfois l’économie des ressources
e mettre en avant, nous apporte et le confort du XXI siècle.
des satisfactions dont nous ne La ressource à économiser,
voudrions plus nous passer.c’est d’abord l’énergie
fossile (D. Quénard) et l’ouvrage
montre comment la chimie
permet d’éviter le gaspillage Équipe éditoriale :
des calories (J.-C. Bernier,
Minh-Thu Dinh-Audouin,
J. Souvestre) et comment
utiL’Actualité Chimique – Livres
liser l’énergie solaire (D. Plée,
Danièle Olivier, D. Lincot) forcément incidente
Fondation de la Maison sur l’habitation ou le biogaz
de la Chimieque l’on peut produire par
traitement des déchets ménagers Paul Rigny,
10 (C. Leroux). L’économie des L’Actualité Chimique – Livres
La chimie et l’habitatPréface
La Fondation de la Maison nements de l’Année
interde la Chimie s’investit depuis nationale de la chimie, dont
de nombreuses années pour l’ouverture mondiale offi cielle
mieux faire connaître à tous a eu lieu le 27 décembre 2011
les publics, et en particulier à l’UNESCO.
aux jeunes, les apports actuels L’habitat, dans sa conception
et espérés dans le futur des comme dans sa construction,
applications de la chimie, et ce, est sur la voie d’une profonde
dans tous les domaines d’ac- métamorphose qui concerne
tivités de la vie quotidienne. le neuf, comme l’ancien,
l’efL’objectif est de répondre avec fi cacité énergétique comme le
honnêteté et toute la rigueur confort intérieur,
l’éco-toxicoscientifi que qui s’impose à la logie des produits et matériaux
soif de comprendre du public, comme leur mise en œuvre.
aux interrogations de toute
Les industriels concer-nature et éventuellement aux
nés par ce domaine s’ac-inquiétudes que ces
applicativent pour mettre au point tions peuvent soulever.
des produits qui doivent
réLa série des colloques
pondre non seulement aux
« Chimie et… » et la collection
exigences classiques en
mades livres accessibles à un
tière d’acoustique, de normes
large public qui en découlent
antisismiques, de confort et
sont, depuis 2007, des outils
d’esthétique, mais aussi aux
importants de cette action
nouvelles attentes de la
soque nous organisons avec la
ciété en ce qui concerne
l’exicollaboration de la Fédération
gence sanitaire, l’écologie et
Française pour les sciences
l’environnement.
de la Chimie (FFC) et, pour les
L’innovation est un puissant livres, l’équipe éditoriale de
levier pour repenser les lieux L’Actualité Chimique – Livres.
de vie dans leur globalité, mais
Après la Mer, la Santé, l’Art,
elle nécessite la coopération
l’Alimentation, le Sport, le
colentre toutes parties prenantes
loque « Chimie et Habitat », le
et le dialogue interdisciplinaire e6 de la série, a rassemblé plus
dans lequel la chimie tient une
de 900 participants d’origines
place importante.
très variées (dont un tiers de
lycéens et leurs enseignants), C’est dans cet esprit que
et a été l’un des grands évé- nous avons rassemblé les
Bernard Bigot Président de la Fondation Internationale de la Maison de la Chimiemeilleurs experts scienti- mettre ainsi à la disposition
fi ques, industriels et univer- d’un large public, en
particusitaires, concernés par ce lier de lycéens, d’enseignants
« nouvel habitat » : les ar- et d’étudiants (universités,
chitectes représentés ici par écoles d’architecture et
d’inl’un parmi les plus grands de génieurs), sous une forme
acla profession, les urbanistes cessible et intéressante, les
et les spécialistes de l’écolo- mises au point et les échanges
gie et du développement du- entre ces scientifi ques
universitaires et industriels sur des rable, de la construction du
questions d’ordre scientifi que, bâtiment et les chimistes des
industriel ou sociétal du plus matériaux, de l’énergie et de
haut intérêt. l’environnement pour
présenter les dernières innovations
et leur point de vue sur l’avenir
de l’habitat.
L’enregistrement vidéo du
Bernard Bigot colloque à la base de cet
ouvrage est accessible sur le Président de la Fondation
site http://actions.maisondela Internationale de
chimie.com. Nous souhaitons La Maison de la Chimie
12
La chimie et l’habitatQu’attend
l’architecte,
l’urbaniste
et l’artiste
de la chimie ?
Jean-Paul Viguier est architecte, diplômé de l’École nationale
supérieure des beaux-arts de Paris puis de l’Université d’Harvard. Il
obtient le « premier prix du jury » du concours pour l’Opéra
Bastille en 1981, puis pour le projet Tête Défense en 1983. En 1986, il
remporte avec Alain Provost, Patrick Berger et Gilles Clément le
concours pour la construction du Parc André-Citroën à Paris, puis
celui du Pavillon de la France à l’Exposition Universelle de Séville
de 1992. Il remporte en 1990 le concours pour la construction de
l’ensemble Cœur Défense, réalise entre autres le siège de France
Télévision à Paris. Jean-Paul Viguier est membre de la Commission
supérieure des monuments historiques (2002-2007), membre de
l’Académie d’architecture (dont il a été le président de 1999 à 2002),
Chevalier de la Légion d’honneur, Commandeur de l’Ordre des Arts
et Lettres et Chevalier de l’Ordre national du mérite.
Sublimer la matière…
les matériaux dans des situations improbables.
Il existe entre l’architecture et les lignes qui suivent, vous
la chimie un rapport d’ordre à faire découvrir les
dimenla fois scientifi que, artistique, sions passionnantes de ces
mais aussi poétique. De même rapports à travers quelques
il existe une relation entre la exemples issus de mes
tramatière, l’architecture, l’es- vaux, qui donneront un
suppace, l’art mais aussi la so- port à notre exploration et
ilciété car l’architecture est un lustreront ce lien entre chimie
art social. Je souhaite, dans et architecture.
Jean-Paul Viguier Qu’attend l’architecte, l’urbaniste et l’artiste de la chimie ?la dimension qui ancre l’ar-Les trois dimensions
chitecture dans l’art, alors 1 de l’architecture
que les architectes – même
L’architecture est un art de
si certains prétendent le
l’espace qui, en plus de sa
contraire –, ne sont pas
seudimension sociale, doit être
lement des artistes.
utile et fonctionnel. Ces
diMais alors, où se situe le mensions de l’architecture
lien de l’architecture avec la sont décrites dans l’un des
chimie ? rares ouvrages littéraires sur
cette discipline : Eupalinos
ou l’Architecte (1921) de Paul D’abord l’architecture, dans
Valéry. Le poète, philosophe, sa dimension de durabilité
parlant du triptyque de l’ar- et de fonctionnalité, va
dechitecture, écrit : « Ainsi, le voir répondre à un ensemble
corps nous contraint de désirer d’orientations sociales, à un
ce qui est utile, ou simplement programme proposé par des
commode ; et l’âme nous de- commanditaires ; pour y
rémande le beau ; mais le reste pondre, l’architecte devra
du monde, et ses lois comme avoir recours à des
assemses hasards, nous oblige à blages de matériaux qu’il
considérer en tout ouvrage, la mettra à l’épreuve dans
l’élaquestion de sa solidité ». Donc boration du projet. La chimie
le beau, l’utile et le durable sera souvent sous-jacente
constituent d’une manière as- dans cette stimulante mise
sez sommaire, mais en tout au point.
cas assez claire, les
princiIl me semble intéressant de pales dimensions de
l’archirappeler que dans la langue tecture.
japonaise, le mot «
architecte » n’existe pas, et que
Le beau, l’utile et le durable
le mot qui désigne «
l’archiconstituent les principales dimensions tecte » en japonais est un mot
de l’architecture. issu de la culture
traditionnelle : le kanteguchi,
c’est-àdire l’homme qui assemble. De ces trois dimensions, les
Dans la tradition asiatique, deux dernières sont
totaleet en particulier au Japon, ment mesurables mais la
l’architecte est décrit comme première ne l’est pas. On sait
celui « qui prend certains élé-en effet très bien mesurer
ments et qui les assemble ». l’utilité : savoir si un bâtiment
C’est l’art de la charpente, ou sert bien ou sert mal, ou sert
la sublimation de l’assem-un peu ou pas beaucoup ; on
blage des pièces de bois pour peut aussi savoir si un
bâtiment est durable ou pas : il fabriquer une structure qui
suffi t de l’observer par tous démultiplie les capacités de
les temps, d’étudier les nom- chaque pièce à tenir les
efbreuses agressions qu’il su- forts : on prend une simple
bit : le froid, le chaud, la pluie, pièce de bois qui tient à
certains efforts, on en met deux, le vent, l’usure, l’usage des
cela tient plus que deux fois êtres humains, etc. L’utilité
en efforts et ainsi de suite. et la durabilité se mesurent…
14 mais pas le beau. Le beau est L’intelligence de l’assemblage
La chimie et l’habitatdes pièces démultiplie les signé comme lauréat de ce
capacités de la structure concours de projets
d’archicréée. Cela était autrefois réa- tecture très disputé. J’avais
lisé au Japon essentiellement pourtant pris une option
paavec le bois, matériau de base radoxale risquée qui pouvait
des constructions. Mais main- me faire perdre ce concours…
mais qui au fi nal me l’a fait tenant, les architectes, pour
gagner. Cette option était que créer les structures, peuvent
le Pavillon de la France ne choisir et développer une
devait montrer que son propre gamme infi nie et très large de
espace, dans cette exposition matériaux qui non seulement
universelle où règne un fa-peuvent être utilisés en l’état
tras de discours, de propos mais aussi assemblés les uns
dans lesquels on a du mal à avec les autres.
trouver sa voie, empilage de Ces matériaux que les
arsavoir-faire ou de produits chitectes assemblent
doiplus ou moins ordonnés, plus vent êtres mis à l’épreuve, et
ou moins intéressants, tour-c’est là que s’établit un lien
nant souvent en lieu commun.
vraiment intéressant avec la
Je voulais que toutes les
cachimie ; se posent alors des
pacités de savoir-faire de la
questions dans les situations
France, sa technologie, sa
créées par le projet et des
culture, soient contenues au
problèmes sont à résoudre
sein même d’une structure
sur l’adéquation des
matéd’accueil capable de tout
reriaux choisis et leur utilisation
présenter par un seul geste
pour lesquelles ils n’ont pas
architecural. Je voulais que
toujours été conçus.
ce lieu soit unique, au centre
C’est ce point que je vou- de l’exposition et rassemble
drais illustrer au moyen de toutes les énergies.
quelques expériences
personPour réaliser cela, j’ai travaillé
nelles.
sur la notion de vide ; c’est une
notion que j’utilise très
souvent dans mes travaux et que
j’appelle parfois l’« absence », Du carbone, de l’acier
au sens où le manque qu’on 2 et de la toile pour
ressent lorsqu’on regarde un la beauté d’une ligne
bâtiment est souvent plus in-dans le ciel et d’un ciel
téressant que ce que l’on voit. pour toit
Ce que vous ne voyez pas ou ce
sur quoi vous vous interrogez Exposition Universelle
en observant une structure à Séville
architecturale interpelle votre
Parlons de l’usage du car- imagination, alors que ce que
bone, de l’acier et de la toile vous voyez interpelle
pluà travers l’exemple du Pa- tôt votre capacité d’analyse.
villon de la France que j’ai C’est la grande différence en
construit à l’Exposition Uni- architecture entre les
sysverselle de Séville en 1992 tèmes structuralistes et les
(Figure 1). Le président Fran- approches plus abstraites, qui
çois Mitterrand, qui choisis- sollicitent l’imagination plus
15sait les projets, m’avait dé- que la vision.
Qu’attend l’architecte, l’urbaniste et l’artiste de la chimie ?Je voulais faire de ce pavillon Nous avons donc buté sur ce
un bâtiment dont la perfor- coût. Le budget de ce pavillon
mance, la structure, la capa- étant limité, nous n’avons
cité à créer un espace soient pas pu utiliser complètement
du domaine de l’impossible. les possibilités de la
technoIl me fallait donc trouver les logie pour réaliser le projet
matériaux me permettant d’origine, que j’ai dû adapter.
d’atteindre cet objectif am- Le financement qui m’était
bitieux. Étant d’origine tou- alloué ne me permettait de
lousaine, je regardais les avi- réaliser en carbone que la
ons qui se construisaient non partie inférieure de la plaque
loin de chez moi et je voyais de 50 × 55 mètres, le reste
devant être fait avec des poutres qu’ils utilisaient des
matéen acier à inertie variable, riaux magnifiques,
notamc’est-à-dire que la section ment du carbone utilisé sous
de chaque point de la poutre forme de structures en nid
devait être calculée pour cor-d’abeilles assemblées sous la
respondre aux efforts qu’elle forme de tubes collés les uns
devait supporter (Figure 1E). aux autres. Avec cette
technique, on arrivait à produire La performance
architectudes portées et des surfaces rale a été cependant atteinte
absolument immenses en uti- puisqu’en regardant du sol
lisant un minimum de matière cette plaque (dont la rive
(Encart : « Des nids d’abeilles, était fi nalement de l’ordre de
solides et légers »). Je me suis 10 centimètres au total), on
alors dit : c’est exactement ce avait vraiment l’impression
qu’il me faut ! qu’elle n’avait pas d’épaisseur
et qu’elle ne formait qu’une J’ai donc créé le premier lien
seul ligne. Et le carbone per-de ma vie d’architecte avec
mettait de réaliser, vue de la chimie en travaillant à
dessous, une surface absolu-l’époque avec les ingénieurs
ment plate, sans aucune dé-d’Airbus pour réaliser en
formation, un véritable ciel ! quelque sorte un transfert de
technologie et de savoir-faire On voit sur ce premier
sur les matériaux de l’avia- exemple du lien entre
artion vers l’architecture. Mon chitecture et matière que
but était de créer une plaque pour réaliser ce pavillon, il a
de 50 mètres par 55 mètres fallu rassembler des
compéde côté, soulevée à 15 mètres tences inhabituelles : celles
de hauteur et dont on aurait de chimistes spécialistes
l’impression qu’elle n’avait pas des carbones, celles
d’ind’épaisseur. Ces plaques de dustriels de l’aéronautique
carbone utilisées en aéronau- et celles de l’architecte pour
tique me semblaient pouvoir solliciter ou assembler les
être adaptées à cet objectif ; matériaux dans des
condinous avons dû faire au pré- tions inusuelles et diffi ciles.
alable un véritable projet de Le passage des idées du plan
recherche-développement sur papier aux maquettes
pour mettre au point des pro- prototypes et à la réalisation
totypes. Mais au moment de sur le terrain n’a, de plus,
chiffrer la réalisation fi nale, pu se faire qu’avec le travail
16 le coût est apparu exorbitant. conjoint des ingénieurs, des
La chimie et l’habitatFigure 1A
Le Pavillon de la France à
l’Exposition Universelle de Séville
(1992).
Une double poutre métallique à
inertie variable de 70 cm posée
selon les diagonales de la forme,
revêtue au-dessous de plaques
de polyester bleues et au-dessus
d’un fi lm monochrome, également
bleu. Le « ciel » repose aux
quatre angles sur des colonnes
fi nes en métal creux d’inox (E).
D : Habillage en toile du Pavillon de
la France ; G : coupe.
B
C
E
D
F
G
17
Qu’attend l’architecte, l’urbaniste et l’artiste de la chimie ?DES NIDS D’ABEILLES, SOLIDES ET LÉGERS
On appelle « nids d’abeilles » des matériaux dont les structures sont comparables aux
alvéoles d’abeilles (Figure 2), et qui servent à renforcer la résistance d’un élément tout en
garantissant une légèreté maximale. Les nids d’abeilles peuvent être constitués de papier
carton, d’aluminium, de matière plastique synthétique (polypropylène), de fi bres aramides
(voir le Chapitre de G. Némoz), de fi bres de verre ou de carbone, ces fi bres pouvant être
*, **renforcées de résine époxy ou phénolique .
L’âme des avions
Dans l’industrie, ces matériaux modernes sont utilisés en sandwich avec d’autres pour
for**mer des composites légers grâce au vide important (95 %), et résistants en compression,
tout en ayant une grande capacité de déformation. Leur réputation vient de l’industrie
aéronautique qui utilise des panneaux à âme en nid d’abeilles, dont l’excellent rapport légèreté/
rigidité permet le maximum d’économie de carburant (Figures 2 et 3). À partir de 3 kg/m²,
leur rigidité est déjà supérieure à celle d’une tôle d’aluminium cinq fois plus lourde ! Leur
résistance mécanique les rend adaptables à tout niveau de charge et sollicitations statiques
et dynamiques.
L’âme des bâtiments
Ces performances exceptionnelles trouvent une grande utilité dans de nombreux secteurs
industriels pour le remplissage de volumes creux : automobile, nautisme, éolien et, depuis
les années 1980, dans les travaux publics (structures alvéolaires ultra légères), notamment
pour le remblai.
Particulièrement appréciés pour leur parfaite planéité quelles que soient leurs épaisseurs,
ces nids d’abeilles offrent une esthétique qui en fait un matériau très recherché pour des
façades et grandes cloisons, de même que pour des planchers et plafonds. De plus, ils
peuvent facilement être revêtus de toutes sortes de peaux : acier, inox, aluminium, composites,
bois, voire de fi nes feuilles de marbre. De ce fait, ils sont très appréciés dans la décoration
intérieure ou extérieure des bâtiments.
Le carbone, un matériau exceptionnel
La fi bre de carbone est un matériau composé d’un alignement de cristaux de carbone très
fi ns, d’une dizaine de micromètres de diamètre. Cet alignement rend la fi bre extrêmement
résistante (à la traction et à la compression) pour sa taille. De plus, elle présente une
bonne tenue en température et une grande inertie chimique. Elle est donc un matériau
de choix pour renforcer les matériaux composites et pour des applications exigeant une
grande résistance et un poids réduit. Ces applications couvrent des domaines aussi larges
que : l’aérospatial (les nez et les bords d’attaque des navettes spatiales sont en fi bres de
** carbone), l’aéronautique (airbus A380, Figure 3), le sport (bateaux et rames en aviron,
arcs et fl èches, raquettes de tennis, planches de snowboard et planches à voile, freins de
formule 1), mais aussi la musique (en remplacement de l’ébène pour des instruments à
vent), …, pour ne pas tout citer.
Figure 3
L’airbus A380 a
bénéfi cié de nombreux
Figure 2 éléments en fi bres
carbone qui lui
Structure en nid d’abeilles. confèrent à la fois une
remarquable légèreté
et rigidité.
* Au sujet des matériaux composites, voir le Chapitre d’après la conférence de P. Hamelin dans cet ouvrage.
** Voir l’ouvrage La chimie et le sport. Chapitre de N. Puget. Coordonné par Minh-Thu Dinh-Audouin,
Rose Agnès Jacquesy, Danièle Olivier et Paul Rigny, EDP Sciences, 2011.
18
La chimie et l’habitatarchitectes, mais aussi des Le verre : peau du
entrepreneurs car l’architec- 3 bâtiment ou élément
ture est l’art de bâtir. de structure ?
Un matériau vivant !La réalisation de la toiture
par exemple a demandé un De tous les matériaux qui
sereffort technologique tout à vent à construire, le verre est
fait exceptionnel, d’autant probablement celui qui
dequ’elle a été fabriquée dans le puis vingt ans a fait le plus de
sud de l’Espagne, un endroit progrès. Le verre aujourd’hui
où jamais un tel ensemble n’a plus rien à voir avec celui
n’avait été construit. Ce fut utilisé au tout début de mon
compliqué à réaliser, l’im- activité professionnelle
d’arpression de légèreté du pa- chitecte. Aujourd’hui, on y
invillon fut atteinte, grâce un corpore toute sorte d’autres
ensemble de dispositifs dont composés ou matériaux, on
celui appelé rostre, colonnes le rend sensible à la lumière,
fi nes en acier inox qui repre- on peut le rendre opaque,
naient à chaque angle de la on le double, on le triple, on
plaque les efforts à suppor- l’injecte, on y introduit toute
ter ; le poids total étant de sorte de lumières. Le verre
500 tonnes, chaque fi n poteau est devenu une matière
dud’angle devait supporter de rable (voir aussi le Chapitre
l’ordre de 160 à 180 tonnes de J. Ruchmann), absolument
de charge, réparties sur très merveilleuse, et que j’utilise
peu de matière (Figure 1E) ! abondamment dans les
bâtiments.Une fois la toiture terminée, il
ne restait plus d’argent pour C’est pour moi une manière
habiller le bâtiment, et j’ai dû de concevoir « la peau du
bâfaire, mais cette fois pour des timent », un peu comme pour
raisons fi nancières, un nou- un corps humain, pour lequel
on sait que la peau est essen-veau détournement de matière
en allant trouver le fabricant tielle car c’est par ce petit fi lm
de toiles « Saint Frère », dont que se font les échanges entre
le patron m’avait dit : « Écoutez, l’intérieur et l’extérieur. Le
verre joue le même rôle sur je ne peux pas vous aider mais je
les bâtiments que la peau sur vous donne un camion de toile, je
le corps humain, il est donc vous l’envoie, vous en faites ce
fascinant de pouvoir travailler que vous voulez ». Nous avons
sur la question des échanges donc reçu ce camion de toile
intérieur/extérieur.à Séville et avons habillé le
bâtiment comme un coussin, Je recherche toujours dans
comme on le fait sur des vieux l’architecture l’impression
fauteuils avec des boutons qui de vide, et cette idée me
permettent de tendre le tissu pousse à croire que je dois
(Figure 1D). Cette expérience être capable de toujours faire
fut réussie, et j’ai retenu l’idée progresser les structures
de l’utilisation de la toile pour dans ce sens pour susciter
concevoir quelques dizaines des émotions que l’on doit
d’années plus tard un bâtiment éprouver lorsqu’on regarde
à Lyon dont je parlerai plus loin un bâtiment. Comme je suis
19(voir le paragraphe 5). avide d’expériences, j’ai donc
Qu’attend l’architecte, l’urbaniste et l’artiste de la chimie ?Fig. 10 : source : Grid parity Fig. 32D : San Francisco Bus
analysis of solar photovoltaic Shelter with Konarka Power
® systems in Germany using Plastic by Ryan Hughes.
experience curves, Bhandari R. Fig. 34 : le maître d’ouvrage est
(2009). Solar Energy, 83 : 1634. Alain Ricaud et le maître d’œuvre
Fig. 12 : source : Snapshot of spot est Cythelia Expertise et Conseil.
market for PV modules- quaterly
report Q4 (2009). PV Xchange,
CHAPITRE 8Photovoltaics, 1st Quarter 2010,
Fig. 2 : source : Ceren.p. 345.
Fig. 4 : sources : France : enquête Fig. 13 : images microscope :
BVA pour « Isolons la Terre contre Grenoble INP/CMTC.
le CO » et statistiques DGEMP ;
2
Allemagne : enquête EMND pour CHAPITRE 7
l’Agence allemande de l’énergie
Fig. 1 : biomasse : source : (DEA).
Université de Postdam,
Fig. 6 : source : CITEPA/Inventaire
Professeur W. Palz ; courant
SECTEN/Format, février 2006.
solaire photovoltaïque : source :
Fig. 8 : source : ZAPA – Ministère SES/SIG, mesures 2008-2009.
– airparif. Impact sanitaire de
Fig. 7, 8 et 9 : source : Pere Roca la pollution atmosphérique
i Cabarrocas (LPICM).
urbaine. Estimation de l’impact
Fig. 10A : Stefano Oppo/photon- lié à l’exposition chronique aux
pictures. com particules fi nes sur l’espérance
de vie. Afsset, 2005. Estimations Fig. 11 : http://resosol.org/visites/
2000.2002/visite19Houches.htm
Fig. 14 : d’après J.-P. Traisnel, Fig. 12 : source : www.signetsolar.
CNRS.com
Fig. 15 : Rolf Disch Fig. 14A : Stade
MarcantonioSolarArchitecture.Bentegodi (Vérone, Italie).
Fig. 18 : source :Fig 14B : First Solar rooftop PV
http://corporatemedia.toyota.euinstallation, Fontana, 2 MW (CA,
USA). Fig. 20 : source : NREL – D.
Armstrong & T. Penney.Fig. 14C : First Solar rooftop PV
installation, Perrysburg (OH,
USA), 2,3 MW. CHAPITRE 9
Fig 14D : First Solar PV solar Fig. 1, 2 et 4 : source : The
farm, Sarnia, 80 MW (Ontario, Copenhagen Diagnosis (2009).
Canada). Updating the World on the Latest
Fig. 14E : Phoenix SolarFirst Climate science.
Solar PV solar farm, Karlstadt- Fig. 5B : CNRS Photothèque -
Laudenbach (Allemagne), 810 kW. Thery Hervé.
Fig. 19 : www.sulfurcell.de Fig. 6B, 7, 8 et 9 : source : GT 2030
Fig. 21 : source : Würth Solar. du ministère de la Défense.
Fig. 20 et 22 : ZSW (www.zsw-bw. Fig. 10, 11A, 12 et 13 : source : Paul
de). Acker (2010). Clé des innovations
dans la construction, Science-Fig. 25 : source : Nexcis.
driven engineering of concrete.
Fig. 31A : avec l’autorisation de
Fig. 11B : Licence CC-BY-SA-1.0., Innovarchi PTY LTD.
TCI.
Fig. 31B à E, 29 (droite) et 32A : avec
Fig. 14 et 15 : équipe de R. Leroy à l’autorisation de Dyesol Limited.
l’École des Ponts ParisTech.
Fig. 32B : Power Plastic Konarka
®Power Plastic .
CHAPITRE 10Fig. 32C : Carport with Konarka
®290 Power Plastic . Fig. 15 et 16 : Saint-Gobain.
La chimie et l’habitatCHAPITRE 11 Fig. 7A : Licence CC-BY-SA-3.0,
Le Brun, Charles (1619-1670) – Fig. 3A : Licence CC-BY-SA-2.5,
décorateur ; Hardouin-Mansart, Colocho.
Jules (1646-1708) – architecte.Fig. 3B : Licence CC-BY-SA-2.0 de
Morris, MN, USA. Fig. 7B : Licence CC-BY-SA-2.5,
Fig. 7 et 22 : www.tissavel.fr Eric Pouhier.
Fig. 11 : Agence spatiale Fig. 9 : montage M.-T.
Dinheuropéenne (ESA). Audouin.
Fig. 14A : Licence CC-BY-SA-3.0, Fig. 11 : source : Roquette.
Alexchen4836.
Fig. 13 : source : Department of
Fig. 18B : CELC MASTERS OF Energy (DOE).
LINEN.
Fig. 14 et 15 : source : ADEME.
Fig. 19 : www.porcher-ind.com
Fig. 20 : cliché ministère de la Fig. 20A : Coatema.
Culture et de la Communication,
Fig. 20B, C et D : avec l’aimable
Direction régionale des affaires autorisation de : www.
culturelles de Rhône-Alpes, solarintegrated.com.
Service régional de l’archéologie.
Fig. 21 : www.dickson-constant.
com
Fig. 24 : FP6 EU Project Polytect CHAPITRE 14
(www.polytect.net) et D’Appolonia Figure 7 – Licence CC-BY-3.0.,
(www.dappolonia.it). Achim Hering.
CHAPITRE 12
CONCLUSION – CHAPITRE 15
Fig. 9 : Lafarge DR. A : architecte :
Fig. 1B : licence CC-BY-SA-3.0., agence ECDM, photo : Benoît
Elcèd77.Fougeirol.
Fig. 1 D : licence CC-BY-SA-3.0.,
Chritian Fischer.CHAPITRE 13
Fig. 2 : Licence CC-SA-2.0, Fig. 6 : Licence CC-BY-SA-3.0,
Enzo627. Andrew Dunn, 2005.
291
Crédits photographiques

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