Impact sur la QAI (Qualité de l’Air Intérieur) de matériaux biosourcés : caractérisation de la prolifération de microorganismes et des émissions de COV

Certains matériaux biosourcés assurent d’excellentes performances d’isolation, tout en permettant de diminuer l’empreinte carbone du bâtiment. Les études antérieures menées au LMDC ont montré la performance d’isolation des matériaux à base de moelle de tournesol, de chènevotte, de paille, etc., renouvelables et disponibles localement. L’amélioration de la qualité de l’environnement intérieur, en termes de confort hygrothermique due à l’utilisation de ces matériaux, est largement mise en avant dans la littérature. Leur influence sur la qualité de l’air intérieur (QAI) l’est beaucoup moins. Le principal inconvénient de ce type de matériaux est leur sensibilité accrue à l’eau. La présence d’un excès d’humidité entraîne, certes, la diminution de leur propriété d’isolation affectant le confort des occupants (comme c’est le cas pour les isolants conventionnels), mais surtout fournit des conditions favorables à la prolifération de micro-organismes en surface et/ou au coeur pouvant affecter la santé des occupants. Ces micro-organismes peuvent émettre des composés organiques volatils (mCOV) ainsi que des particules aérosolisables qui sont véhiculées dans l’air et impliquées dans des maladies respiratoires et infectieuses.

Cette thèse se propose de qualifier l’influence sur la QAI d’isolants biosourcés à l’échelle du matériau et de la paroi, et plus particulièrement leurs émissions de COV et de mCOV. Les isolants étudiés seront un composite terre-chanvre, un composite terre-tige de tournesol et la moelle de tournesol sous forme de panneaux, trois matériaux disponibles sur le site de Tarbes ayant un fort potentiel de développement. Les objectifs principaux visés sont : (1) identifier l’influence de l’humidité sur les émissions de COV, (2) caractériser la cinétique du développement microbien par la mesure de mCOV, (3) corréler la contamination microbienne du matériau (indice de prolifération) avec les émissions de mCOV, (4) évaluer l’impact sur la QAI à l’échelle de la paroi.

Échelle matériau : Température fixe (21°C), HR variable (50%, 70% et 90%). Contamination naturelle des échantillons (pas d'inoculation à réaliser).
-> Évaluation des émissions de COV des matériaux biosourcés. Il s’agit de définir la « signature » chimique de chaque matériau étudié selon la série de normes ISO 16000 (type de COV émis, toxicité et concentration).
-> Évaluation de leur sensibilité à la contamination fongique par : (1) observation visuelle du développement de moisissures (à l’oeil nu ou à la binoculaire, définition d’un indice de prolifération surfacique), (2) identification des mCOV d’origine microbienne (« signature » microbiologique).
-> Influence des conditions de séchage sur le développement de micro-organismes et les émissions.

Échelle paroi (se rapprocher des conditions réelles) : Couplage terre-chanvre ou terre-tournesol/enduit avec ou sans isolant complémentaire sous forme de panneau de moelle de tournesol. Deux enduits testés : enduit à la chaux et enduit en terre.
-> Étude de l’influence des éléments de la paroi sur les émissions de COV et la prolifération de micro-organismes par rapport à l’isolant seul.
-> Évaluation de la performance de dépollution de l’air de la paroi : Régulation de la concentration de CO2 ? Adsorption de COV ?

Échelle réelle :
Le développement de moisissures sur ce type de matériaux a été observé sur les parois de la maisonnette à Tarbes. Des prélèvements à l’échelle réelle pourront être envisagés avant et après nettoyage, et avant et après aération.

Le Laboratoire Matériaux et Durabilité des Constructions est un laboratoire universitaire de recherche dans le domaine de la science des matériaux et des structures de Génie Civil. Ses organismes de tutelle sont l’Université Toulouse III Paul Sabatier et l’INSA de Toulouse. Plus de 50 enseignant-es chercheurs-euses réalisent leur recherche au LMDC.

Le LMDC propose des solutions scientifiques permettant un développement durable et une gestion éco responsable du patrimoine immobilier, infrastructures de génie civil et habitat. Dans ce but il développe des matériaux innovants pour le Génie Civil, il améliore la compréhension des phénomènes physico-chimiques pouvant nuire à la durabilité des matériaux de construction, il met au point des méthodologies et des techniques pour la requalification, le diagnostic, et la maintenance des ouvrages existants.

Matériaux biosourcés pour l'isolation
Chimie : dosage analytique de polluants via HPLC et GC-MS
Génie des procédés : développement de procédures expérimentales