Le marché de l’isolation comprend divers matériaux pour isoler une maison, un appartement ou des locaux professionnels : laines minérales, polyuréthane, polystyrène expansé ou extrudé, ouate de cellulose, liège et bien d’autres encore. Cependant, la recherche industrielle cultive l’ambition d’innover et de développer des isolants performants et légers, qui occupent la plus petite surface possible. Ainsi voit-on, depuis quelques années, émerger des isolants ou des procédés d’isolation dits de nouvelle génération, tels que l’isolation sous vide ou les isolants issus des nanotechnologies.
L’aérogel fait partie des isolants de nouvelle génération. Considéré comme le matériau isolant le plus léger au monde, il présente des capacités d’isolation étonnantes. Bien qu’il existe depuis peu, l’aérogel est déjà proposé aux particuliers et aux professionnels dans le cadre de travaux d’isolation en intérieur ou en extérieur. Comment est-il fabriqué ? Comment expliquer ses performances ? Quel est son prix ? Nous détaillons ici les caractéristiques de ce matériau isolant : invention, performances thermoacoustiques, avantages et limites d’utilisation.
Qu’est-ce que l’aérogel ?
L’aérogel est un matériau isolant nanostructuré. Cela signifie qu’au moins une de ses dimensions est comprise entre 0,1 et 100 nanomètres. D’apparence laiteuse et translucide, il a été créé pour la première fois dans les années 1930. Mais, il faut attendre 2012 pour voir l’apparition d’aérogels adaptés aux usages industriels. En effet, synthétisés à partir de polymères, ceux-ci sont dotés de caractéristiques mécaniques les rendant plus durables et résistants.
L’aérogel peut être fabriqué à partir de différents matériaux tels que :
- la silice ou le silicate amorphe ;
- le carbone ;
- l’oxyde de chrome ou d’étain ;
- l’alumine.
Afin de fabriquer des aérogels, un solvant (alcool ou eau) est ajouté à l’un des matériaux cités précédemment. Après avoir été soumis à une pression et des températures élevées, le gel de départ voit sa partie liquide remplacée par du gaz. Par la suite, un séchage (par voie supercritique) permet de remplacer le solvant par de l’air.
L’aérogel fabriqué à partir de silice est celui qui est le plus commercialisé. Ainsi, il est possible de le retrouver sur le marché sous forme de :
- granulés hydrophobes servant à l’isolation des murs creux par exemple ;
- rouleaux ou« blankets » ;
- panneaux.
Enfin, les aérogels sont dotés de propriétés élastiques leur conférant une souplesse importante. Ainsi, ils peuvent résister à la compression et supporter jusqu’à 2 000 fois leur poids.
Quelles sont les performances thermiques des aérogels de silice ?
Les aérogels sont utilisés comme solution d’isolation thermique par l’intérieur (ITI) et par l’extérieur (ITE). L’aérogel est capable d’emprisonner l’air grâce à sa structure poreuse. Ainsi confiné, l’air représente plus de 99,8 % de la composition de l’aérogel. La présence d’air dote l’aérogel de propriétés isolantes acoustiques et thermiques en :
- diminuant la conductivité thermique ;
- affaiblissant les ondes sonores et acoustiques.
Les aérogels utilisés dans l’isolation possèdent des capacités isolantes élevées. Le coefficient de conductivité thermique lambda (λ) des aérogels de silice varie entre 0,012 et 0,020 W/m. K. Pour rappel, lorsqu’un matériau possède une conductivité thermique inférieure à 0,07, cela signifie qu’il conduit faiblement la chaleur. En d’autres termes, il possède un pouvoir isolant élevé.
Comparé à la laine de roche, l’aérogel de silice présente des capacités isolantes trois fois plus élevées. En effet, la laine de roche possède une conductivité thermique λ qui varie entre 0,030 et 0,046 W/m. K. Ainsi, pour une même épaisseur d’isolant, l’aérogel garantit de meilleures performances thermiques et un gain de surface.
Quels sont les avantages des aérogels de silice ?
Un gain de place
Les aérogels de silice présentent l’avantage d’être des superisolants pouvant remplacer les matériaux de type polystyrène, polyuréthane et laines minérales. Ceux-ci ont tendance à occuper de plus grands volumes habitables. En effet, leurs performances thermiques requièrent l’utilisation d’épaisseurs élevées d’isolants afin de se conformer à la Réglémentation Thermique (RT). De ce fait, l’aérogel de silice peut être exploité lors de travaux de rénovation ou au sein des petites surfaces où les matériaux cités précédemment ne peuvent être utilisés. Enfin, l’aérogel peut être conditionné sous la forme de granulés et est donc utile au sein des murs creux inaccessibles ou les combles perdus.
Une isolation thermique et acoustique
L’aérogel de silice est un isolant thermoacoustique. Ses performances d’isolation thermique restent stables à travers le temps. Grâce à sa nanoporosité, il est en mesure d’emprisonner de l’air au sein de sa structure. Par conséquent, les bruits d’impact et les bruits aériens sont réduits.
Des propriétés hydrophobes
Les aérogels de silice présentent des propriétés hydrophiles, uniquement si leur surface ne subit aucune modification. Cette caractéristique les rend vulnérables face à l’humidité. De ce fait, les industriels font subir à l’aérogel de silice un procédé d’hydrophobisation afin de le rendre résistant à l’eau. Cette propriété hydrophobe participe à la longévité de ce matériau isolant. Elle lui permet également de conserver ses propriétés d’isolant thermique et ses performances d’isolation phonique.
Un isolant résistant au feu et non toxique
L’aérogel de silice peut résister au feu et ne commence à se désagréger qu’à l’approche des 1 200 °C. En outre, les aérogels sont considérés comme non toxiques. Néanmoins, leur découpage nécessite le recours à des équipements de protection : lunettes, masque et gants.
Quels sont les inconvénients des aérogels de silice ?
Comme toute nouvelle technologie ou tout nouveau procédé d’isolation, les isolants à base d’aérogel possèdent également leurs limites.
Le prix des aérogels
Le premier frein à l’utilisation des aérogels de silice est lié au coût de ces matériaux. Leur utilisation tend à se démocratiser peu à peu, mais les prix restent encore élevés. La fabrication d’un kilogramme d’aérogel coûte aux alentours de 1 800 euros. Les industriels tentent d’améliorer les procédés de fabrication et de production des aérogels, ou de jouer sur le choix des matériaux, afin d’en diminuer les coûts et de les rendre accessibles au plus grand nombre.
Le vieillissement des aérogels
Différents paramètres peuvent avoir un impact sur le vieillissement de l’aérogel utilisé en isolation : pH, l’humidité, la présence ou non d’un pare-vapeur, etc. De plus, la structure nanoporeuse et la faible densité des aérogels les rendent fragiles d’un point de vue mécanique. Enfin, leur attrition, leur découpage et leur vieillissement génèrent un peu de poussière. Aussi, des aérogels hybrides et d’autres à base de polyuréthane ont vu la naissance pour contrer ces inconvénients. Ils possèdent une résistance mécanique élevée comparée à celle des aérogels classiques. Ces produits restent, cependant, loin d’être commercialisables.
Pour conclure, la limitation des dépenses énergétiques et des émissions de gaz à effet de serre est devenue un enjeu important sur le plan économique et environnemental. L’émergence d’isolants nanotechnologiques tels que les aérogels permet d’envisager une amélioration des performances thermiques des bâtiments professionnels ou résidentiels. Ces superisolants permettent d’isoler efficacement les parois verticales (murs, façades, etc.), sans rogner les surfaces patrimoniales. Cependant, leur coût élevé limite leur démocratisation.
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