Les champignons, un matériau de construction innovant et biosourcé

Le mycélium offre de nouvelles possibilités en matière d'acoustique, d'isolation et de circularité

Grâce à la recherche scientifique, les champignons sont passés du statut de curiosité de laboratoire à celui de matériau de construction à part entière. Ils sont déjà utilisés avec succès aujourd'hui comme panneaux acoustiques pour les murs et les plafonds et dans des projets d'isolation expérimentaux. Entre-temps, la recherche se concentre sur des matériaux vivants artificiels capables de s'auto-réparer et de se développer de manière adaptative. Qu'est-ce qui est déjà possible, qu'est-ce qui est à venir et comment intégrer les matériaux fongiques dans la pratique?

Du flux de déchets au biocomposite

Le point de départ des matériaux fongiques est étonnamment simple. Le mycélium, le réseau de racines des champignons, se développe à travers les flux de déchets organiques tels que la paille, la sciure de bois ou les déchets textiles et les transforme en composites légers et poreux. Au fur et à mesure de sa croissance, il forme une toile dense de fils fins qui lie le substrat. Après séchage - ou autre arrêt de la croissance - il reste un biocomposite léger et poreux. Il est dimensionnellement stable et fondamentalement biodégradable à la fin de sa vie.

Cette structure poreuse est la raison pour laquelle les matériaux de moulage trouvent déjà leur place dans la pratique aujourd'hui. Le matériau est naturellement aéré et possède une structure fibreuse, ce qui le rend approprié pour les applications où la masse et l'amortissement sont importants. Pensez aux panneaux acoustiques pour murs et plafonds ou aux concepts d'isolation où le mycélium est utilisé comme matériau de remplissage ou comme panneau dans une construction sèche. Ici, le passage de la curiosité au produit n'est pas seulement une question d'imagination, mais aussi de contrôle: de la croissance, du comportement à l'humidité et de la reproductibilité.

Espèces de moisissures

Presque tous les composites à base de mycélium sont issus de champignons filamenteux. Il s'agit d'espèces qui forment de solides réseaux de racines filiformes, les hyphes dans le jargon. Ces hyphes sont les micro-architectes du matériau. Ils poussent à travers le substrat organique, se ramifient, s'accrochent les uns aux autres et construisent ainsi une structure interne qui, en fin de compte, contribue à caractériser les performances mécaniques et thermiques.

Le choix de l'espèce fongique détermine le taux de croissance, la densité, le comportement à l'humidité et les propriétés mécaniques. Dans la pratique, pour les projets de construction ordinaires, le choix de l'espèce de moisissure est moins crucial que la stabilité de la qualité du produit, la résistance au feu et à l'humidité et la certification. En revanche, pour les projets d'innovation, il s'agit d'une variable de conception importante.

Différents champignons au menu
Aujourd'hui, les chercheurs ont déjà identifié quelques espèces de champignons qui fonctionnent bien avec certains matériaux organiques.
- Ganoderma resinaceum: dans le cadre du projet de recherche néerlandais MYTHIC, il s'est avéré être un partenaire idéal pour la paille de colza, avec d'excellentes performances pour les applications d'isolation.
- Ganoderma lucidum est utilisé comme liant dans les biocomposites pour les éléments structurels.
- Pleurotus ostreatus (pleurote) fournit des valeurs de conductivité thermique comprises entre 0,045 et 0,058 W/mK dans des études - comparables aux matériaux d'isolation conventionnels.
- Trametes versicolor, le lit d'elfe, est un champignon "pourriture blanche" couramment utilisé dans la recherche mécanique sur les composites.
- Neurospora crassa: un champignon exotique qui joue un rôle important dans l'ingénierie des matériaux vivants, où la biominéralisation et l'autoréparation sont essentielles.

Le séchage transforme cet organisme vivant en un matériau de construction stable sans risque fongique

De la spore au panneau de construction

La transformation de la moisissure en matériau de construction suit un processus de croissance contrôlé. Il faut d'abord préparer un substrat organique, tel que de la paille déchiquetée, des copeaux de bois ou des déchets textiles. Lors de la préparation, pensez à la pasteurisation ou à la stérilisation pour neutraliser les germes défavorables. Ensuite, des spores de moisissures sont appliquées sur le substrat stérile. Une fois que les spores ont germé, le réseau d'hyphes se forme dans la moisissure. Au cours de ce processus, le mycélium s'ancre et tisse le substrat en un ensemble cohérent.

L'étape cruciale suivante consiste à arrêter la croissance. En séchant ou en chauffant le matériau, on obtient un produit inerte qui ne se développe plus et ne présente aucun risque fongique. C'est pourquoi la plupart des produits à base de mycélium ne sont pas vivants au moment de l'application. Ils sont stabilisés dans des matériaux composites biosourcés.

Les propriétés dépendent fortement de l'espèce de champignon utilisée et du substrat choisi. La conductivité thermique varie de 0,04 à 0,18 W/mK. Demandez donc des rapports d'essai et des fiches de production lorsque vous envisagez d'utiliser un produit à base de mycélium pour une application isolante.

Léger, acoustiquement fort et potentiel circulaire

Construire avec du mycélium présente des avantages indéniables. L'un d'entre eux est que le mycélium transforme des déchets agricoles et industriels de faible valeur en un matériau de construction de haute qualité. La structure poreuse créée au cours du processus offre des performances acoustiques exceptionnelles. Les panneaux commerciaux atteignent des coefficients d'absorption (αw) compris entre 0,6 et 0,9. Ils conviennent donc aux bureaux, aux écoles et aux espaces publics. Le faible poids facilite le transport et la manutention et réduit la charge sur les structures de soutien.

L'isolation thermique à l'aide de produits à base de mycélium est également possible, bien qu'elle nécessite une attention particulière au niveau des détails. Le comportement au feu des différents produits commerciaux varie encore, mais il peut être bon. Mogu Acoustic atteint la classe Euro B-s1-d0, qui convient aux bâtiments accessibles au public.

Le scénario de fin de vie des produits est élégant en théorie: ils sont entièrement biodégradables en compost. Plus important encore dans la pratique, certains fournisseurs reprennent déjà leurs produits à la fin de la durée de vie du bâtiment.

Inconvénients: humidité et mise à l'échelle

Pour l'instant, la médaille a aussi un revers. L'humidité en particulier reste le talon d'Achille des produits à base de mycélium. Une exposition prolongée à une humidité relative élevée ou un arrosage direct peuvent compromettre les performances et la stabilité des panneaux. Il convient donc d'être très attentif aux détails de la physique du bâtiment. Les contraintes de vapeur, la condensation et les connexions méritent une attention particulière à cet égard.

En outre, les limitations mécaniques ne permettent pas encore d'applications porteuses. La plupart des produits conviennent comme panneaux de remplissage ou non porteurs. Ils ne sont pas suffisamment résistants pour des murs ou des planchers porteurs sans structure supplémentaire. La normalisation et la certification des produits à base de mycélium sont en cours. Les processus biologiques impliquent intrinsèquement des variations, ce qui rend la gestion des tolérances et l'assurance qualité complexes.

Autre petite remarque: biobased ne signifie pas automatiquement respectueux de l'environnement. La production de matériaux à base de mycélium peut être énergivore en raison du processus de séchage et de stérilisation.

Produits de moulage sur site

Les produits de moulage ne relèvent plus aujourd'hui de la science-fiction. Des fabricants comme Mogu Acoustic proposent des panneaux acoustiques à base de mycélium combiné à des résidus textiles et agricoles recyclés avec Foresta.

Les produits d'isolation sont en phase d'émergence. L'entreprise néerlandaise FC-i propose des matériaux d'isolation organiques assortis d'une garantie de reprise. Biohm (Royaume-Uni) et Ecovative proposent également des concepts d'isolation à base de mycélium. Mycelium Materials Europe a également déjà mis au point un composite semblable à de la mousse pour le remplissage et les éléments légers avec MyFoam®.

Construire avec des champignons exige de nouveaux réflexes de conception

Construire avec des matériaux vivants

Entre-temps, la recherche sur le potentiel de construction des champignons continue de progresser. Le projet européen Fungateria développe des matériaux vivants en combinant mycélium et bactéries. L'objectif est de faire en sorte que les matériaux restent consciemment vivants. Ils acquièrent ainsi la capacité de se réparer ou de s'adapter à l'évolution de l'environnement. Pour ce faire, l'équipe de recherche mise sur des bactéries génétiquement modifiées qui rendent contrôlables des propriétés telles que la résistance, la densité, le taux de croissance, etc. Des recherches menées aux États-Unis montrent des composites à base de mycélium dans lesquels les bactéries forment des minéraux à l'intérieur du squelette du mycélium. Les panneaux peuvent ainsi permettre à de petites fissures de se refermer en l'espace d'un mois.

À long terme, le projet Fungateria envisage la possibilité de structures qui non seulement se réparent elles-mêmes, mais qui se développent également de manière adaptative. Mais cela reste pour l'instant un sujet d'étude pour les chercheurs.

Points d'intérêt pour la conception et la mise en œuvre
Si vous êtes un concepteur et que vous envisagez d'utiliser des produits à base de mycélium, commencez par définir clairement l'objectif à atteindre. Pour les applications intérieures ou acoustiques, le risque est faible et la maturité est déjà assez élevée. Après tout, il existe plusieurs produits commerciaux certifiés sur le marché.
Pour l'isolation, il est essentiel de disposer d'une base solide en matière de physique du bâtiment. Faites attention à la pression de vapeur, au risque de condensation et aux détails des raccordements. N'oubliez pas de demander les rapports d'essai au feu et de classification nécessaires pour chaque produit. Concevez également des fixations mécaniques afin de permettre le démontage en vue d'une réutilisation.
Stockez les produits livrés sur site au sec et protégez-les de la condensation. Notez également que les produits légers sont vulnérables aux chocs. Essayez également de commander la quantité requise en un seul lot, car il y a vraiment des variations de lot, du fait que la production est un processus biologique.
Pour l'entretien des panneaux acoustiques, respectez les directives des fiches de production et prévoyez le nettoyage et l'impact mécanique.