Habitation bas carbone : approche holistique pour la transition écologique du secteur du bâtiment

Contexte et objectifs de la thèse :

Le secteur du bâtiment représente près de 40 % de la consommation énergétique finale et plus de 30 % des émissions de gaz à effet de serre en Europe, ce qui en fait un levier stratégique dans la transition vers une économie bas carbone. Dans ce contexte, la transformation des pratiques de construction vers des solutions plus durables nécessite de concilier des exigences souvent antagonistes : performance énergétique, qualité environnementale, confort d’usage, et viabilité économique.

Cette thèse vise à développer une approche scientifique intégrée de l’habitat bas carbone, en croisant les dimensions matériaux, énergie, environnement, et systèmes constructifs intelligents. Elle s’appuiera sur l’hypothèse que seule une analyse multi-échelle et pluridisciplinaire, capable d’intégrer les performances intrinsèques des matériaux, leur interaction avec l’environnement bâti, et leur cycle de vie complet, peut permettre d’aboutir à des solutions à la fois efficaces, résilientes et industrialisables.

Les objectifs scientifiques principaux seront de :

• Étudier les propriétés thermo-hygro-mécaniques de matériaux biosourcés ou géosourcés (béton de chanvre, terre crue, composites bio-inspirés), et modéliser leur comportement dans des conditions réalistes d’utilisation ;
• Concevoir et évaluer des systèmes d’enveloppe innovants, incluant notamment des biofaçades à microalgues, en tant que technologies actives de régulation thermique, de captation du CO2 et de co-production d’énergie renouvelable ;
• Développer une modélisation multi-physique (thermique, hygrothermique, électrotechnique) de bâtiments intégrant des dispositifs de production locale d’énergie (PV), de stockage, et de pilotage intelligent ;
• L’analyse du cycle de vie et l’évaluation environnementale des matériaux et systèmes, en cohérence avec les principes d’écoconception et d’économie circulaire, et en tenant compte des exigences techniques du bâtiment.

La recherche combinera des expérimentations en laboratoire (caractérisation des matériaux, tests en cellule climatique, prototypes de façades actives) et des simulations numériques (modèles physiques, calculs d’impact, optimisation énergétique).

L’ensemble des travaux s’appuiera sur une synergie forte entre les trois laboratoires complémentaires :

• Le GeM pour l’étude des matériaux et des structures ;
• Le GEPEA pour l’intégration des procédés biologiques (ex. biofaçades) et l’analyse de la conversion énergétique ;
• L’IREENA pour la modélisation et le pilotage des systèmes électriques et énergétiques du bâtiment.

Encadrement : 

• Stéphanie BONNET (GeM)
• Nabil ISSAADI (GeM)
• Guillaume COGNE (GEPEA)
• Abdelhakim SAIM (IREENA)
• Philippe POULLAIN (GeM)