Projet ANR-13-VBDU-0005 – BIOTERRA : Bioterra : maitriser la prolifération microbienne dans des produits biosourcés pour des bâtiments sains et durables
Programme : Villes et Bâtiments Durables (VBD)
Année de financement : 2013
Coordinateur du projet : Monsieur Jean-emmanuel AUBERT (Laboratoire Matériaux et Durabilité des Constructions)
Partenaires : AGENCEMENT STRUCTURE; AGRONUTRITION; CARRIERES DU BOULONNAIS; CENTRE TECHNIQUE DE MATERIAUX NATURELS DE CONSTRUCTION; Cerema Direction Territoriale Centre-Est; Laboratoire de Génie Chimique; Institut Pascal; Laboratoire Matériaux et Durabilité des Constructions; Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales
Montant : 994021.0 euros
Date de début : 2014
Durée : 48 mois
Résumé : Bioterra : maitriser la prolifération microbienne dans des produits biosourcés pour des bâtiments sains et durablesLe projet BIOTERRA s’intéresse à deux enjeux majeurs de la construction :- l’utilisation de matériaux à faible impact environnemental pour la construction d’habitats sains,confortables et durables (produits biosourcés en terre crue (briques et enduits)),- la qualité de l’air à l’intérieur de ces habitats par la maîtrise de la prolifération microbienne quipeut avoir des impacts secondaires sur la santé des habitants.
Enjeux, objectifs et retombées attendues du projetOn observe depuis plusieurs années un regain d’intérêt pour l’utilisation de la terre crue à l’intérieur des bâtiments car celle-ci joue un rôle naturel de régulateur de l’humidité et améliore ainsi le confort des habitats. Il est fréquent de renforcer et d’alléger ces matériaux en terre crue par l’ajout de matières végétales. Or, sous certaines conditions, il a été observé le développement de moisissures et de champignons à la surface de ces matériaux rendant préoccupante leur utilisation. Le projet BIOTERRA a pour but d’identifier, de caractériser et de proposer une (ou des) solution(s) à la prolifération microbienne sur des produits biosourcés en terre crue (briques et enduits) utilisés dans la construction et la rénovation de bâtiments sains et durables. Ce projet aura aussi pour objectif de développer et valider des méthodologies innovantes pour l’identification des souches microbiennes et l’étude de leur prolifération sur des produits de construction.Les retombées attendues de ce projet sont multiples.Du point de vue scientifique,  les résultats du projet permettront d’enrichir des bases de données sur les souches microbiennes présentes dans l’habitat ainsi que des connaissances sur les produits de constructions  biosourcés en terre crue.Du point de vue méthodologique, de nouvelles méthodologies sur l’identification de souches microbiennes dans l’habitat et sur l’étude de leur prolifération sur des produits de construction (guide méthodologique) seront développées.Enfin, des points de vue économique et sociétal, le projet aura pour finalité de développer des produits (lutte microbiologique et produits biosourcés à base de terre crue résistants à la prolifération), de diversifier l’activité des filières terre (briquetiers) et de faciliter l’utilisation des matériaux biosourcés dans le bâtiment en rassurant les maîtres d’ouvrage et d’œuvre vis-à-vis des risques de proliférations microbiennes.
Programme scientifique et techniqueLe projet BIOTERRA s’articulera autour de 4 tâches techniques auxquelles s’ajouteront une tâche sur le management du projet et une autre sur la valorisation des résultats. La première tâche aura pour objectifs principaux de choisir les matières premières (terres et matières végétales), de fabriquer les matériaux d’étude (briques et enduits) et d’identifier les souches microbiennes présentes dans des ouvrages du patrimoine en terre crue et dans les matières premières utilisées pour l’étude. Les tâches 2 et 3 s’effectueront en parallèle et seront fortement interdépendantes. La tâche 2 s’intéressera aux propriétés d’usage des matériaux étudiés et notamment à leurs propriétés hygrothermiques qui impactent le confort mais aussi la prolifération microbienne étudiée dans la tâche 3 (sous-thèmes 2.2 et 2.4). Le recours à la modélisation permettra d’approfondir les résultats expérimentaux obtenus (sous-thème 2.3). L’objectif principal de la tâche 3 est l’étude de la prolifération microbienne de souches identifiées et isolées dans la tâche 1 et des paramètres influents, en outre, des solutions pour limiter cette prolifération seront aussi étudiées (préconisations diverses et lutte microbiologique). L’identification des souches microbiennes (tâche 1) et l’étude de leur prolifération (tâche 3) seront basées sur le développement de nouvelles méthodologies (sous-thème 2.2). Enfin, la tâche 4 sera la validation des tâches 2 et 3 à grande échelle avec notamment le monitoring d’un bâtiment de bureaux équipé de cloisons amovibles fabriquées avec les matériaux de l’étude (sous-thème 2.4).
Résumé de la soumission : Les impacts de la construction sur l’environnement et sur la santé des occupants sont devenus aujourd’hui des enjeux prioritaires. La qualité de l'air à l'intérieur des bâtiments est considérée comme un facteur de risque important pour la santé humaine et la tendance actuelle est de chercher à améliorer la qualité environnementale des habitations en jouant notamment sur leurs performances thermiques, sur le confort hygrothermique et sur l’utilisation de matériaux à faibles impacts. Pour de multiples raisons (patrimoniales, écologiques, économiques, de proximité, …), des matériaux utilisés par l’homme depuis des millénaires reviennent sur le devant de la scène: il s’agit notamment de la terre crue et des matériaux biosourcés (bois, fibres et granulats végétaux). On observe, en particulier, un récent engouement pour l’utilisation de la terre crue à l’intérieur des bâtiments car celle-ci joue un rôle naturel de régulateur de l’humidité et améliore ainsi le confort des habitats. Il est fréquent de renforcer et d’alléger ces matériaux en terre crue par l’ajout de matières végétales. Or, sous certaines conditions, il a été observé le développement de moisissures à la surface de ces matériaux soulevant de nombreuses questions quant à leur utilisation.Le projet BIOTERRA a pour but d’identifier, de caractériser et de proposer une (ou des) solution(s) à la prolifération microbienne sur des produits biosourcés en terre crue (briques et enduits) utilisés dans la construction et la rénovation de bâtiments sains et durables. Ce projet aura aussi pour objectif de développer et valider des méthodologies innovantes pour l’identification des souches microbiennes et l’étude de leur prolifération sur des produits de construction. Il portera donc essentiellement sur la thématique 2 de l’appel à projets. Le projet BIOTERRA s’articulera autour de 4 tâches techniques auxquelles s’ajouteront une tâche sur le management du projet et une autre sur la valorisation des résultats. La première tâche aura pour objectifs principaux de choisir les matières premières (terres et matières végétales), de fabriquer les matériaux d’étude (briques et enduits) et d’identifier les souches microbiennes présentes dans des ouvrages du patrimoine en terre crue et dans les matières premières utilisées pour l’étude. Les tâches 2 et 3 s’effectueront en parallèle et seront fortement interdépendantes. La tâche 2 s’intéressera aux propriétés d’usage des matériaux étudiés et notamment à leurs propriétés hygrothermiques qui impactent le confort mais aussi la prolifération microbienne étudiée dans la tâche 3 (sous-thèmes 2.2 et 2.4). Le recours à la modélisation permettra d’approfondir les résultats expérimentaux obtenus (sous-thème 2.3). L’objectif principal de la tâche 3 est l’étude de la prolifération microbienne de souches identifiées et isolées dans la tâche 1 et des paramètres influents, en outre, des solutions pour limiter cette prolifération seront aussi étudiées (préconisations diverses et lutte microbiologique). L’identification des souches microbiennes (tâche 1) et l’étude de leur prolifération (tâche 3) seront basées sur le développement de nouvelles méthodologies (sous-thème 2.2). Enfin, la tâche 4 sera la validation des tâches 2 et 3 à grande échelle avec notamment le monitoring d’un bâtiment de bureaux équipé de cloisons amovibles fabriquées avec les matériaux de l’étude (sous-thème 2.4).Ce projet hautement multidisciplinaire regroupe 9 partenaires nationaux dont 5 laboratoires: le Laboratoire Matériaux et Durabilité des Constructions (LMDC), coordonnateur du projet, le Laboratoire Génie Civil et Bâtiment (LGCB), le CETE de Lyon, le Laboratoire de Génie Chimique (LGC) et le Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales (LRSV). Le Centre Technique de Matériaux Naturels de Construction (CTMNC) vient renforcer ce consortium. Enfin, trois autres partenaires industriels participeront à ce projet: Agencement-structure, Agronutrition et les Carrières du Boulonnais.
Résultats : La partie de la tâche 1 sur le choix des matériaux et sur la fabrication est terminée. Le choix des matières premières s’est porté sur deux terres (Fines Argilo Calcaires des carrières du Boulonnais et une terre à enduit utilisée au CEREMA) et sur cinq granulats végétaux (fibres de lin, paille hachée, chènevotte, rafle de maïs et résidus de liège). La partie qui concerne les prélèvements sur site et l’identification des souches microbiennes présentes dans les ouvrages du patrimoine va démarrer au cours de l'autonome 2015. 
Concernant la tâche 2, les caractérisations de base sur l’ensemble des matériaux sélectionnés sont terminées et permettent de montrer l'apport important des granulats végétaux et les différents laboratoires sont passés à des caractérisations plus approfondies notamment du point de vue des performances hygrothermiques où le recours à la modélisation va permettre d’approfondir les résultats expérimentaux obtenus.
La tâche 3 a pour objectif principal l’étude de la prolifération microbienne de souches identifiées et isolées dans la tâche 1 et des paramètres influents. Le LGC (P4) a démarré une partie de cette tâche par l’étude des microorganismes présents sur les matériaux de l’étude (Fines Argilo Calcaires, paille hachée et chènevotte utilisés au LMDC (P1) et les échantillons d’enduits envoyés par le CEREMA (P2)). Les essais de prolifération vont démarrer au mois de janvier 2016 avec un Master 2 Recherche. 
Enfin, la tâche 4 sur la validation industrielle des résultats issus de la recherche ne devrait démarrer qu’au début de la dernière année de ce projet (janvier 2017) comme prévu initialement.
Perspectives : Formules de briques de terre crue biosourcées performantes et extrudables : l’ajout de chènevotte et de paille hachée permet d’améliorer très nettement les performances hygrothermiques des briques de terre crue tout en conservant des performances mécaniques élevées. De plus, nous avons montré que des formules contenant jusqu’à 6% en masse de chènevotte ou de paille hachée étaient extrudables, ce qui est prometteur pour une valorisation industrielle des résultats de ce projet.
Formules d’enduits de terre crue biosourcés performants : les essais réalisés au CEREMA et au LGCB ont permis de sélectionner 3 compositions d’enduits qui pourraient trouver des débouchés industriels pour la réalisation d'enduits intérieurs.  
Apports méthodologiques sur l’extraction d’ADN bactérien et fongique sur des matériaux en terre crue biosourcés: la méthodologie développée est aujourd’hui validée et maîtrisée et va permettre notamment d’effectuer des prélèvements dans les ouvrages du patrimoine.
Publications et brevets : La production scientifique réalisée durant les 18 premiers du projet BIOTERRA est relativement importante et concerne essentiellement la participation à des conférences dans le but de présenter le projet BIOTERRA et ses principaux objectifs. La production scientifique concerne à la fois des travaux multipartenaires ou monopartenaires. 
Travaux multipartenaires : 2 communications internationales à la conférence ICBBM, un article dans un journal à comité de lecture français (Matériaux et techniques) et 4 communications ou conférences de vulgarisation en France. 
Travaux monopartenaires : 1 article soumis dans une revue scientifique internationale à comité de lecture (Construction and Building Materials), 1 communication internationale à la conférence ICBBM et 4 communications ou conférences de vulgarisation en France