A l’heure actuelle, l’urgence d’agir face au réchauffement climatique et la nécessité d’adopter une façon de vivre plus économe en ressources et en énergie, réveille l’intérêt pour des matériaux à faible impact environnemental. Parmi les nombreux matériaux biosourcés, la pierre, le bois et la terre ressortent comme les principaux matériaux structurels qui peuvent représenter une proportion importante de la masse d’un bâtiment et donc sensiblement influencer son bilan écologique.
La terre, un matériau de construction traditionnel avec une très longue histoire, est aussi connue pour les qualités qu’elle peut apporter à nos habitations. C’est en effet un matériau qui garantit le confort en contribuant à un environnement sain à travers sa capacité de régulation de la température, de l’hygrométrie et de la qualité de l’air. Elle est utilisée entre autres dans des contextes où la qualité de l’air est particulièrement importante, par exemple les hôpitaux. Ainsi, à l’hôpital universitaire de l’enfance bâlois, le UKBB, les plafonds des chambres sont réalisés en enduit de terre. (Zelouf, 2013 p. 5) Il en est de même au Triemli Spital à Zürich qui est équipé de plafonds chauffants/refroidissants en terre crue. (Hettenbach, 2010 p. 4)
Malgré ses qualités, avec le développement de l’industrie du ciment et de la terre cuite, la terre crue qui auparavant a certainement été l’un des matériaux de construction les plus utilisés dans toute l’Europe, est tombée en disgrâce. Elle a été associée à la précarité et à la pauvreté, considérée comme fragile, peu solide et peu pérenne.
L’histoire nous démontre cependant bien qu’il s’agit d’un matériau capable de résister à l’épreuve du temps. Certaines constructions millénaires que l’on peut toujours admirer, en témoignent. Les voûtes de la tombe de Medou-Nefer à Dakhla, dans l’Égypte actuelle, construites en partie en briques de terre crue, il y a environ 4’500 ans, en présentent un exemple. Dans nos climats plus tempérés et humides, l’histoire ne nous a pas transmis des bâtisses aussi anciennes, mais les exemples n’en sont pas moins nombreux. Quantité de bâtisses centenaires, habituellement érigées dans les campagnes, nous offrent les témoignages de la pérennité des constructions en terre.
L’éventail des techniques de construction s’étend des techniques massives, comme le pisé, la bauge ou la maçonnerie d’adobe, aux techniques mixtes, comme le torchis en remplissage d’ossatures bois. Elles se sont développées selon les régions, en fonction de la géologie et de la disponibilité d’autres ressources naturelles locales, notamment le bois ou la pierre.
Aujourd’hui, les sciences nous permettent de mieux apprécier et mettre en valeur les qualités de ce matériau. La terre trouve son application dans de nombreux procédés de construction modernisés. On voit également apparaitre de plus en plus de procédés et produits industriels qui tirent parti de ses qualités environnementales et de sa capacité de régulation du climat intérieur.
Grâce à la généralisation de la reconnaissance de ses qualités, l’emploi du matériau terre est en pleine expansion, notamment pour les travaux d’aménagement intérieur. Les maitres d’ouvrage et concepteurs lui accordent d’ores et déjà une place autant dans le logement collectif que dans les équipements publics tel que les hôpitaux ou les écoles.
Mais, la terre peut également être utilisé en gros œuvre, soit directement pour constituer les structures porteuses, soit pour le remplissage d’ossatures. Son emploi en tant que matériau structurel peut faire la différence au niveau du bilan écologique d’une construction.
Les normes applicables au dimensionnement des structures porteuses en terre sont cependant peu développées, voir absentes dans un grand nombre de pays.
Pour en citer un aspect, les règlements antérieures à 2022, limitent la hauteur des constructions en terre porteuse à deux niveaux, donc un étage, et ceci malgré l’existence d’exemples historiques nettement plus élevés. On pense à la cité yéménite de Shibam avec ses immeubles centenaires, construits en terre crue, qui atteignent jusqu’à huit niveaux.
En Europe aussi, on peut trouver des exemples, tel un bâtiment d’habitation de six niveaux construit à Weilburg en Allemagne. Cette construction en pisé est habitée depuis 1828. La ville compte plusieurs immeubles de ce type.
De nos jours en Europe, en dépit de ces exemples historiques, son usage en tant que matériau porteur, est donc limité aux constructions de faible hauteur.
On se rappelle que le bois a longtemps fait l’objet d’une limitation semblable, dépassée depuis. Le cadre réglementaire doit alors évoluer afin de pouvoir pleinement exploiter les atouts offerts par le matériau. Une récente ATEX (Appréciation technique d'expérimentation) française montre qu’une évolution est possible qui tienne mieux compte des capacités du matériau. Elle autorise désormais les constructions en brique de terre crue porteuse de trois niveaux plus un niveau d’attique en bois.
Contrairement aux idées reçues, les éléments de construction en terre peuvent être solides, pérennes et d’un aspect soigné. On réalise par exemple des revêtements de sol en terre battue qu’on ne distinguerait pas, au premier regard, d’un béton ciré. Ces sols peuvent supporter des sollicitations assez élevées et sont relativement faciles à entretenir.
Suivant les formulations, les enduits de terre peuvent avoir un aspect soyeux et lisse. On les confondrait aisément avec des enduits plus courants, au plâtre ou à la chaux. Le matériau terre n’est donc pas nécessairement lié à une expression plus rustique.
Trois facteurs sont essentiels à la sensation de confort dans un bâtiment : la température, l’hygrométrie et la vitesse de l’air. Les matériaux utilisés influent notablement sur les deux premiers. La terre est réputée pour sa bonne capacité de régulation de la température et surtout pour ses excellentes capacités à maintenir des conditions d’humidité optimales.
La qualité de l’air intérieur joue un rôle important pour notre santé, notre bien-être et notre vitalité. Ici aussi, la terre peut offrir quelques avantages.
La régulation passive de la température dans une construction repose sur les deux principes de la limitation des échanges thermiques avec l’extérieur et de l’amortissement de la variation de la température à l’intérieur. Le premier est essentiellement assuré par l’isolation, tandis que le second s’appuie avant tout sur la capacité de la masse de la construction à absorber et restituer de l’énergie, donc son inertie thermique.
Bien que l’on utilise la terre également pour l’isolation, en combinaison avec des agrégats légers d’origine végétale ou minérale, elle peut avant tout contribuer à l’inertie.
La capacité thermique volumique est la grandeur qui caractérise l’inertie. Pour des matériaux de construction à base de terre elle est d’environ 0.5 kWh/m³K, une valeur similaire à celle d’autres matériaux minéraux, tel que le béton (0.7 kWh/m³K). Cependant, comme les murs en terre présentent des épaisseurs bien plus importantes, la capacité thermique globale est sensiblement supérieure pour les constructions où la terre prédomine.
Par ailleurs, comparé au béton, la conductivité thermique de la terre est entre 3 et 5 fois plus faible. Le matériau isole mieux, ce qui se traduit par trois effets sensibles.
1. L’inertie est plus forte, c’est-à-dire que la chaleur est restituée/absorbée plus lentement et plus longtemps par de la terre que par un béton. Lorsque le temps se refroidit et avec lui l’air apporté par l’extérieur, les murs restent chauds plus longtemps. La température de l’air intérieur est alors stabilisée grâce à cette inertie de la masse bâtie.
2. La sensation de confort thermique dépend fortement de la température des parois. Ainsi, à condition d’être entouré de parois suffisamment chaudes, la sensation de confort est assurée pour une température de l’air plus basse. Inversement, on est plus tolérant vis-à-vis d’un air chaud si les parois sont fraiches.
3. Une autre conséquence immédiate de la conductivité plus faible, est la sensation au toucher. La terre semble plus chaude qu’un béton qui absorbe notre chaleur corporelle plus vite et semble donc être plus froid.
Du point de vue de l’inertie, les constructions en terre sont donc de qualité comparable aux constructions massives en briques de terre cuite et à celles en pierre. Combiné à une isolation thermique efficace, le mur en terre peut offrir une bonne protection contre la surchauffe et contribuer au confort d’été.
Le plus grand pouvoir isolant du matériau lui confère un avantage par rapport à la pierre ou au béton. Les parements en contact avec les volumes habités peuvent être maintenus chauds et améliorent le confort en hiver. L’inertie amorti les variations diurnes-nocturnes et permet ainsi de tirer le meilleur profit des apports de chaleur irréguliers, tel que le rayonnement solaire ou le feu.
La terre se différencie de la grande majorité des autres matériaux de construction par sa capacité d’emmagasiner et de restituer l’humidité de l’air. Son affinité avec l’eau est l’un de ses principaux atouts et, il faut le noter, aussi sa plus grande faiblesse. C’est en effet un matériau sensible à l’eau, ce qui impose certaines précautions qui permettent de maitriser les risques liés à une exposition excessive à l’eau libre.
À cet endroit, il est probablement opportun de revenir sur la notion d’humidité qui, dans le bâtiment, est souvent associée à des problèmes liés à sa mauvaise gestion. On ne doit pas perdre de vue que l’humidité naturelle est aussi nécessaire à la bonne conservation des matériaux que pour l’organisme humain lui-même.
Dans la planification, on doit donc considérer les mécanismes de régulation de l’humidité de l’air. Elle varie naturellement à l’extérieur avec la journée et la saison, mais aussi à l’intérieur, impactée par nos activités et équipements techniques. L’assèchement peut notamment être provoqué par certaines installations de climatisation et de chauffage. Des excédents peuvent être le résultat d’activités qui libèrent de la vapeur d’eau (bain, cuisine, rassemblement de personnes, etc.).
Les deux premiers centimètres de l’épaisseur d’une paroi en contact avec l’air, contribuent le plus activement à la régulation de l’humidité. La nature des revêtements peut donc avoir une incidence particulière. Comparée à d’autres matériaux minéraux, tel que les enduits de plâtre, de chaux ou de ciment, la terre s’avère plus performante. Selon Ziegert et Eckermann (Eckermann, et al., 2006), elle est capable d’adsorber et restituer jusqu’au triple de la quantité d’eau pour réagir à la variation de l’humidité relative de l’air.
Eckermann & Ziegert comparent, pour différents revêtements muraux, l’évolution de l’humidité relative de l’air dans une pièce chargée avec une quantité de vapeur d’eau de plus en plus grande. Ils constatent qu’un enduit de terre, même de faible épaisseur, arrive à maintenir l’humidité constate pendant 11 heures, tandis qu’un enduit de plâtre peint ne la stabilise que pendant 2 heures. Pour un revêtement en terre plus épais, ce temps est supérieur à 12 heures.
En considération de la capacité de régulation thermique combinée à celle de réguler l’hygrométrie, on peut donc parler d’une « climatisation passive » (Eckermann, et al., 2006 p. 2).
La terre en contact avec l’air intérieur peut contribuer de différentes façons à la qualité de l’air. D’abord, il s’agit d’un matériau qui n’émet pas de substances synthétiques nocives, tel que les COV (Composés Organiques Volatiles), « considérés comme la 1ère source de pollution des espaces habités » . Au-delà, il est admis qu’il est susceptible de réduire la concentration des polluants dans l’air, d’être favorable à sa bonne ionisation et défavorable au développement de moisissures.
Bien que ce ne soit pas prouvée de manière scientifique, on attribue à la terre la capacité de contribuer à la purification active de l’air, donc de lui soustraire des éléments nocifs ou odorants. Ainsi de nombreux habitants relatent d’un air « plus frais et libre d’odeurs » (Eckermann, et al., 2006 p. 2).
Certaines argiles sont effectivement utilisées dans le traitement industriel des eaux usées. On exploite leur « capacité d’échange de cations » (Eckermann, et al., 2006 p. 2) afin de retrier des substances nocives de l’eau. Dans l’argile, elles remplaces des particules non-nocifs qui sont en échange, libérées dans l’eau.
Au regard de leur capacité d’adsorber et de restituer de grandes quantités d’eau, on peut admettre qu’un tel processus se produise également avec les substances hydrophiles véhiculées par l’air.
Un autre élément intéressant relève du fait que la terre ne présente pas de charges électrostatiques. Elle ne perturbe donc pas l’ionisation de l’air contrairement à la majorité des matières plastiques telles qu’elles interviennent dans la fabrication des moquettes synthétiques, des papiers peints acryliques ou encore des fenêtres PVC. Un rapport de 2013 (Eckert, et al., 2013) établi à la Haute École de Lucerne récapitule les recherches scientifiques qui ont été menées à propos des bienfaits de l’ionisation de l’air. Les résultats rapportés confirment son action positive sur l’organisme.
L’action antifongique des revêtements en terre repose également sur leur capacité de régulation de l’hygrométrie. L’adsorption de la vapeur d’eau permet de maintenir les surfaces sèches même si elles sont exposées à des taux d’humidité élevés pendant de longues périodes. Elles sont de ce fait moins propices au développement de moisissures que d’autres matériaux minéraux ou synthétiques.
Comme nous l’avons déjà évoqué, en plus des qualités que le matériau terre apporte à notre environnement direct, son utilisation peut être intéressante pour notre environnement au sens large, économiser des ressources non-renouvelables et de l’énergie. Dans certains contextes, il peut aussi être intéressant sur le plan financier.
L’impact environnemental des constructions en terre est potentiellement très bas. Il dépend essentiellement de trois facteurs. Les deux premiers sont liés à la fabrication, à savoir le mode de séchage et l’éventuelle stabilisation aux liants hydrauliques. Le troisième concerne le transport.
Pour donner des ordres de grandeur, un panneau préfabriqué en béton armé de 20 cm d’épaisseur demande une énergie primaire non renouvelable d’environ 275 kWh/m² pour sa fabrication et mise en place, hors transports sur le chantier. Pendant sa durée de vie, de la fabrication à son recyclage, il est responsable du rejet d’environ 85 kg/m² de CO2.
Une brique de terre crue, fabriquée manuellement avec un matériau extrait sur site et séchée naturellement, ne demande logiquement pas d’énergie primaire et ne cause aucun rejet de CO2. Elle est donc parfaitement neutre en ce qui concerne son impact climatique. Comme de nos jours, la transformation des produits en terre est, elle aussi, en grande partie mécanisée, on consomme tout de même une certaine quantité d’énergie qu’il faut considérer.
Pour un mur en brique de terre crue non stabilisée, fabriquée industriellement et d’une épaisseur de 34 cm, on doit compter environ 130 kWh/m² pour la fabrication et la mise en œuvre, et un rejet équivalent CO2 de 15 kg/m². Ce mur en brique de terre crue demande donc environ deux fois moins d’énergie primaire et il cause presque six fois moins d’émissions de CO2. En même temps, il offre une masse plus grande.
Ici, il faut noter qu’actuellement, on voit apparaitre de nombreux produits de terre stabilisée au ciment. Le contenu en pourcentage de la masse varie de 5 à 10 %. Il faut savoir qu’un béton courant comporte environ 15% de ciment. Ce dernier est le constituant qui présente de loin l’impact environnemental le plus grand. Ainsi, une terre stabilisée à 10% est déjà nettement moins performante, voire même moins avantageuse sur le plan de son impact climatique, qu’un béton. Cet aspect doit donc être examiné de près afin que la stabilisation ne soit employée que là où elle est vraiment nécessaire.
Le stockage des terres d’excavation représente un enjeu de taille pour tous les chantiers de construction. Les déblais représentent environ 90% des déchets urbains. On transporte parfois des terres par camion sur des centaines de kilomètres avant de trouver un lieu pour les mettre en dépôt, alors que ces matériaux ont une valeur et pourraient directement être utilisés pour la construction. Les outils pour la mise en place de circuits courts favorisant l’économie circulaire existent. Une grande partie des terres d’excavation pourraient ainsi être valorisées sur place sans être transportées.
Matériau ancestral dont les connaissances techniques sont quasiment tombées dans l’oubli, l’emploi de la terre doit être reconsidéré à plus forte raison.
En effet, l’utilisation de ce matériau trouvé à proximité nous offre une alternative écologique dont les performances, tant structurelles que sur le plan du confort, sont considérables.
Nous observons déjà une tendance vers la réutilisation de ces techniques. Les normes étant encore très restrictives, la multiplication des projets en terre crue permettra de nous réapproprier ce matériau et de mieux le réapprivoiser. La marge de progression est grande et l’avenir est prometteur.
• Eckermann, Wulf et Ziegert, Christof. 2006. Auswirkung von Lehmbaustoffen auf die Raumluftfeuchte. Dresden : s.n., 2006.
• Eckert, Jan, et al. 2013. Review zur Anwendung von ionisierter Luft im Innenraum. Luzern : Hochschule Luzern – Technik & Architektur, 2013.
• Hettenbach, Rainer. 2010. Ökologisches Bauen mit Lehm und Stroh. Basel : Webseite - Fachochschule Nordwestschweiz - fhnw.ch, 2010.
• Mersch-Sundermann, Direktor: Univ.-Prof. Dr. med. Dr. med. habil. V. H. 2012. Einfluss der Luftionisation durch IONIT®-Wandcreme auf Bioeffekte in humanen A549-Lungenzellen. Freiburg im Breisgau : Institut für Umweltmedizin und Krankenhaushygiene - Universitätsklinikum Freiburg, 2012.
• Schroeder, Horst. 2010. Lehmbau - Mit Lehm ökologisch planen und bauen. Wiesbaden : Vieweg+Teubner, 2010. p. 409.
• Walker, Pete, Klinge, Andrea et Roswag-Klinge, Eike. 2020. Characterising the moisture buffering potential of clay plasters. Berlin : Dachverband Lehm e.V., 2020.
• Zelouf, Michal. 2013. Lehm - Ein nachhaltiger Baustoff. Basel : s.n., 2013.
• https://www.dachverband-lehm.de/
