Nous aurions bien le goût, à priori, de répondre oui. Notre bonne conscience d’ex-hippie a envie d’être horrifiée à la vue des masses de panneaux de polystyrène empilés dans la cours du BMR. « Ouache, le foam, c’est dégeu », nous pensons. Mais l’est-ce vraiment? Devrions-nous le bannir de nos vies? Malheureusement, il n’existe pas de telle réponse. Une réponse toute simple et efficace, qui commencerait par « oui, parce que » ou « non, parce que ». Il n’existe que la question « Quel foam? Pourquoi, et comment? ». Et pour commencer une telle analyse, nous devons évaluer les impacts de l’utilisation de ce matériau sur la santé, sur l’environnement et sur les principes physiques qui agissent dans le mur qu’il isole. À préciser ici dès le départ que nous utiliserons sans gêne le terme anglais « foam » pour désigner la grande variété des « mousses isolantes », « panneaux isolant », « mousses d’étanchéité en aérosol » et autres, par souci de fluidité. Commençons d’abord par expliquer ce que nous entendons par « foam ».
Il existe plusieurs types d’isolants connus dans le domaine de la construction (laine de roche, laine de fibre de verre, cellulose, etc). Parmi eux, se retrouve le « foam », c’est-à-dire un dérivé pétrochimique (polymère de styrène ou d’uréthane, par exemple) mélangé à un gaz servant « d’agent de gonflement » dans le but de générer une expansion des molécules et ainsi créer de minuscules alvéoles d’air. On retrouve ce matériau sous forme de panneaux rigides ou en mousse giclée et fabriqué à base de différentes composantes :
Le polyisocyanurate est souvent vendu en panneaux, recouvert d’un côté d’une mince couche de papier d’aluminium. Il est souvent considéré comme le plus performant, ayant une valeur R pouvant aller jusqu’à 7 au pouce. Il est cependant de moins en moins performant à mesure qu’il se refroidit, si bien que lorsqu’il est exposé à des températures de -30 degrés Celsius, il est drastiquement moins efficace. Aussi, sa faible perméabilité ainsi que sa face en aluminium font de lui un élément pare-vapeur, il est donc important de le positionner stratégiquement à l’intérieur du mur pour éviter des problèmes d’humidité (nous y reviendrons plus bas).
Le polystyrène extrudé (XPS), sous forme de panneaux, le plus souvent bleus ou mauves, est souvent utilisé pour les fondations à cause de sa rigidité et de son efficacité constante à toutes les températures et tous les taux d’humidité. Il a une valeur isolante d’environ R5 par pouce, mais cette valeur tend à déprécier avec le temps. Il fut pendant longtemps et est encore à cette date le plus néfaste pour l’environnement de tous les types de foams, à cause de son empreinte carbonique et des gaz utilisés comme agents de gonflement. Mais tout cela tend à changer (nous parlerons du contexte écologique plus loin).
Le polystyrène expansé (EPS), quant à lui, constitue une bien moins grande menace pour l’environnement. Il est souvent de couleur rose et est utilisé principalement pour l’isolation des murs. Il a un ratio de perméabilité qui peut varier entre 3 et 5 perm/pouce, on le considère donc comme « semi-perméable ». Certains modèles d’EPS viennent avec un côté recouvert d’une membrane pare-air (comme l’Isoclad d’Isolofoam). Cependant sa valeur R est moindre que celle du XPS, soit environ 3.9/pouce, mais il revient moins cher du pi2 que ce dernier.
Le polyuréthane giclé (SPF) à cellules fermées, comme son nom l’indique, est « giclé » dans les murs à l’aide d’un pistolet gicleur. Cette technique implique des compétences précises et un équipement particulier, c’est pourquoi seuls les professionnels détenant une accréditation de la CUFCA (Canadian Urethane Foam Contractors Association) peuvent le faire. Le SPF est normalement fait de deux composantes, à savoir d’isocyanate et de résine de polyol. Cet assemblage crée une réaction chimique qui peut faire dilater le produit jusqu’à soixante fois son volume liquide initial. Le résultat est une mousse très rigide au touché, d’en moyenne R6/pouce, dont les cellules d’air sont complètement fermées et qui, pendant l’application et le temps de séchage, dégage des composés organiques volatiles très toxiques. C’est pourquoi les opinions sont controversées par rapport à son effet sur la santé. Il existe désormais de nouvelles options de composantes chimiques du polyuréthane (par exemple le soya) pour réduire son empreinte carbone et comme dans le cas du polystyrène, les agents gonflants à base de gaz à effet de serre tendent à disparaître du marché.
Le processus de fabrication du polyuréthane giclé (SPF) à cellules ouvertes est similaire à celui du ccSPF (closed cell Spray Polyurethane Foam), à la différence qu’il est beaucoup moins dense, laissant des alvéoles d’air beaucoup plus importantes entre les cellules. Son aspect physique se rapproche de celui du foam utilisé pour l’emballage : plus mou, que l’on peut aisément écraser à la main. Sa valeur d’isolation s’en voit donc diminuée (environ R3.7 par pouce). La plupart du temps, son agent de gonflement est à base d’eau, ce qui réduit en partant son impact environnemental si on le compare au SPF à cellules fermées. Il est aussi considérablement moins cher à l’achat que ce dernier.
ENVIRONNEMENT
Nous avons dans l’idée que l’utilisation du foam est complètement terrible pour l’environnement. Mais à quoi pense-t-on précisément quand nous disons cela? À son extraction, à sa transformation, ou encore à son utilisation? Il est important de bien comprendre les détails de l’affaire pour départager le mythe de la réalité. Nous basons cette partie de l’analyse sur un tableau de valeur écologique des différents types d’isolants mis au point par Green Building il y a quelques années. Nous ne pouvons donc pas corroborer les cotes attribuées aux matériaux puisque nous n’avons pas mené cette recherche nous-mêmes, mais elles servent de référence pour comparer les types d’isolants entre eux. On attribue le plus souvent la mauvaise réputation du foam à la dangerosité de ses agents d’expansion. Car même si tous les types de foam n’utilisent pas le même gaz pour remplir ce rôle, chacun d’entre eux nécessite un agent d’expansion. C’est le principe même du foam : Une molécule dérivée du pétrole, modifiée (polymérisée) et mélangée à un gaz qui la fait gonfler. Dans le cas du polyuréthane à cellules ouvertes (ocSPF) et de la plupart des polystyrènes expansés (EPS), ces agents sont faits à base d’eau et ne représentent pas une menace pour l’environnement en tant que tel. Or les gaz utilisés à cet escient pour les autres types de foam, jusqu’en 2010, étaient des Chlorofluorocarbures (CFC), qui constituaient un danger direct pour la couche d’ozone. Les CFC furent donc interdits suite au protocole de Montréal et remplacés par Hydrofluorocarbures (HFC), principalement le 245fa (utilisé pour le polyuréthane à cellules fermées) et le 134a (utilisé pour le XPS), qui est aussi un gaz refroidissant utilisé dans les systèmes de climatisation des automobiles. Or il existe un indice de comparaison des gaz à effet de serre qui se nomme le « potentiel de réchauffement global », ou PRG, qui permet de situé les différents GES par rapport au dioxyde de carbone, et les HFC ont un très grand potentiel de réchauffement selon cet indice, soit 1030 fois plus élevé que le CO₂ en ce qui a trait au 245fa, et 1430 plus élevé que le CO₂ pour le 134a. Tous les agents d’expansion à base de
HFC sont donc dorénavant considérés comme des accélérateurs de réchauffement climatique, d’où le soucis des écologistes par rapport à ce type d’isolant. Cependant, plusieurs fabricants de foam (tel que Honeywell, DuPont et Arkema) ont mis au point depuis les dernières années des agents de gonflement à base d’Hydrofluroléfines (HFO), des gaz qui ont des propriétés similaires au HFC mais qui ont un PRG beaucoup plus faible (5 pour le FEA-1100 de DuPont et 1 pour le Solstice gas (HFO 1234zd) de Honeywell). Malgré les efforts qui sont fait par certains manufacturiers dans ce sens, l’interdiction d’utiliser des HFC n’est pas encore en vigueur et on en retrouve encore dans certains XPS et SPF sur le marché. Cela dit, d’ici quelques années les HFO devraient avoir remplacé tous les HFC et ainsi les agents d’expansion ne devraient plus, ou presque plus, représenter de danger pour l’environnement.
Lorsque l’on parle d’empreinte écologique, on retrouve souvent le terme « énergie grise », qui désigne l’ensemble de l’énergie dépensée à la fabrication, extraction, transformation, production, transport, entretien et recyclage des matériaux. En résumé : toute l’énergie dépensée pour l’existence de ce matériau, excluant uniquement l’énergie liée à l’utilisation. Building Green attribue dans son tableau une cote d’énergie grise de 72 MJ/Kg (mégajoules par kg de produit) pour tous les polyuréthanes giclés et polyisocyanurate et de 89 MJ/Kg pour les polystyrènes. Si nous comparons ceux-ci à la cellulose, qui se situe à 2.1 MJ/Kg, nous seront horrifiés de constater qu’il s’agit d’une dépense d’énergie grise de 36 à 42 fois supérieure. Cependant, ce qu’il faut comprendre de l’énergie grise, c’est qu’elle n’est pas la preuve directe de l’émission de CO₂. Tous les types d’énergies n’émettent pas la même quantité de CO₂, et donc n’ont pas le même impact sur l’environnement. Et surtout, il y a souvent plusieurs étapes à la production d’un matériau, et chacune d’entre elles n’ont pas non plus le même ratio d’émission de CO₂ . C’est pour cela que l’on doit plutôt de fier à l’empreinte carbone, c'est-à-dire le nombre de Kg de CO₂ émis pour chaque Kg de matériau. Par exemple, pour chaque Kg de polyiso ou de SPF produit, 3 kg de CO₂ est émis. L’empreinte carbone du polystyrène, quant à elle, est à 2.5 kgCO₂/kg. Ce qui représente une empreinte 28 fois (polyiso/SPF) et 24 fois (XPS/EPS) plus élevé que celle de la cellulose (0.106 kgCO₂/kg). Mais là encore, il y a un bémol. Nous ne pouvons nous fier qu’à l’empreinte carbone, puisque tous les types d’isolants n’ont pas la même valeur R, et donc certains isolants (comme la cellulose, la laine de fibre de verre, et le SPF à cellules ouvertes, par exemple) doivent être mis en plus grande quantité pour palier à leur manque de valeur isolante. Il est donc important d’adapter notre indice d’émission de CO₂ à la quantité de produit qui doit être mis pour atteindre la même valeur R, si on veut avoir une idée réelle de la différence d’impact environnemental. Ainsi donc, pour reprendre notre comparatif, le ratio se situe maintenant approximativement à 1 :12 entre la cellulose et le SPF à cellules fermées. Ce qui signifie que l’empreinte carbone du SPF est 12 fois plus importante que celle de la cellulose. Ce qui est mauvais, certes, mais pas aussi mauvais que notre 1 :36 de départ.
De plus, le foam ne peut pas être « recyclé », à proprement parlé. C’est-à-dire qu’il ne peut pas être réintroduit dans le procédé de production dont il est issu ou dans un procédé connexe utilisant les mêmes matières. Chaque molécule de pétrole extraite servant à la fabrication du foam est perdue. Quand on dit qu’il est « récupérable », on entend par là que les centres de tri des déchets de construction le récupèrent et en disposent de la manière la plus « écologique » possible, soit en l’écrasant puis en le brûlant. Cependant, même ce processus s’avère être assez laborieux, car le foam a la propriété d’être très volumineux par rapport à la quantité de matière dont il est composé (c’est ce qui lui donne ses propriétés isolantes) et donc le transport et la gestion de ses déchets sont très coûteux, pour la société et pour l’environnement. Cela dit, le foam lui-même peut contenir un certain pourcentage de matières recyclées et ainsi réduire son empreinte carbone, comme dans le cas de la mousse de polyuréthane Airmétic Soya développée par Demilec, qui est fabriquée à 40% de bouteilles de plastique récupérée et d’huiles végétales renouvelables.
Malgré tous les efforts dans ce sens, nous devons nous rendre à l’évidence que n’importe quel type d’isolant dérivé de la pétrochimie ne peut être, pour l’instant du moins, autant écologique qu’un isolant comme la cellulose. Il est toutefois intéressant de noter que certains d’entre eux peuvent avoir une empreinte écologique moins grande que la laine minérale, dont l’extraction de la matière première (roche volcanique) endommage grandement les écosystèmes avoisinants. De plus il serait faux de croire que le foam utilisé dans la construction de nos jours est autant néfaste que celui d’avant, et cela semble s’améliorer d’année en année.
SANTÉ
Tous les isolants d’origine pétrochimique dégagent des composés organiques volatiles (COV) polluants et/ou toxiques (tels que des formaldéhydes et des amines) lors de leur fabrication/installation et du séchage. C’est pourquoi les installateurs de polyuréthane giclé, par exemple, doivent être munis d’un équipement complet comprenant une combinaison fermée avec masque et filtre à particules ou même un apport en air extérieur. Ce qui, en plus d’être potentiellement dangereux pour les installateurs, a mené à certaines controverses au cours des dernières années. En 2013, plusieurs poursuites ont été intentées aux États-Unis contre des grands manufacturiers de polyuréthane giclé (dont Demilec) sous prétexte que les résidants de certaines maisons ayant été isolée au SPF auraient développé des problèmes de santé respiratoire et neurologique. Dans ces cas particuliers, une application défaillante des produits chimiques aurait entraîné l’émission de COV toxiques sur une plus longue période que celle prévue par le manufacturier, causant les résidants à réintégrer leur demeures trop tôt dans le processus de « neutralisation » des COV. Cela dit, d’aucuns prétendent que les conditions d’application du polyuréthane giclé ne sont vraisemblablement jamais optimales en chantier (équipement inadéquat, formation incomplète pour les installateurs, désinformation sur le contenu du produit et les mesures à prendre) et que cela causerait le SPF à dégager des COV tout au long de sa vie. De plus, quatre grandes compagnies de développement de produits chimiques aux États-Unis (dont Dow Chemical) sont accusées depuis 2016 d’avoir volontairement caché au EPA (Environmental Protection Agency) les effets néfastes sur la santé de produits d’isocyanates (tel que le diisocyanate de diphényleméthylène, ou MDI, utilisés notamment dans la fabrication du polyisocyanurate et du polyuréthane). Les isocyanates, en plus d’être des irritants pour la peau et les muqueuses du système respiratoire, sont reconnues pour contenir des éléments cancérigènes. En ce qui a trait aux agents d’expansion, cela dit, nous pouvons dormir sur nos deux oreilles : la plupart des HFO nouvellement mis en marché sont complètement exempts de COV.
Enfin, tous les produits dérivés du pétrole ont en temps normal une performance anti-feu qui laisse à désirer. C’est ce que nous avons pu constater visionnant les images d’horreur de l’incendie du Grenfell Tower qui a eu lieu au printemps dernier. Le revêtement extérieur de l’édifice était composé de panneaux de polyéthylène extrudé recouverts d’aluminium des deux côtés. Le polyéthylène étant une matière très combustible, combiné au jeu d’air laissé derrière celui-ci pour l’aération a eu un effet de « cheminée », la tour au complet s’immolant dans l’espace de quelques minutes. Les autres isolants pétrochimiques ne font pas exception à la règle. Cependant, il est possible d’ajouter au mélange des additifs ignifuges ou retardateurs de flammes qui servent à augmenter la température à laquelle le matériau prend en feu, c’est le cas de la plupart des mousses isolantes, qu’elles soient giclées ou en panneaux. Mais malgré cela, n’importe quel matériau à base de plastique, s’il est directement exposé à ces hautes températures finira par s’enflammer instantanément. Mais pire encore, en s’enflammant, le foam peut libérer des gaz qui sont non seulement toxiques, mais combustibles, et donc qui nourrissent le feu. Nous en avons un triste exemple dans le cas de la maison Nette Zéro Alstonvale, dans la municipalité d’Hudson, qui fut incendiée le jour même qu’elle avait été isolée au polyuréthane. La cause de l’incendie est attribuée aux vapeurs inflammables libérées en trop grande quantité durant l’installation. D’autres cas d’incendies similaires sont relatés sur le site de Green Building Advisor. Il est par ailleurs important de mentionner que ce sont là des cas isolés et que plusieurs mesures anti-feu peuvent être incluses lors de l’utilisation du foam comme isolant afin d’éviter de tels drames.
UTILISATION DANS LE BÂTIMENT
Étant donné que chaque type de foam détient des caractéristiques physiques et chimiques différentes de ses confrères, il est pratiquement impossible d’établir une règle générale quant à son utilisation à l’intérieur du bâtiment. Le rôle qu’on lui attribue le plus souvent est celui de rupteur de ponts thermiques, c’est-à-dire de constituer une couche d’isolant rajoutée à l’extérieur de l’enveloppe qui fait une coupure du pont de chaleur direct créé par une dépréciation de la résistance thermique, par exemple, une composante qui traverse le mur sur toute son épaisseur. Mais même pour cet usage précis, chaque catégorie de mousse isolante ne réagit pas de la même façon. Chaque foam a une cote (en perms) qui indique son niveau de perméabilité à la vapeur d’eau. Autrement dit, certains foams, comme les panneaux de polyisocyanurate avec face en aluminium, sont considérés comme pare-vapeur (0.1 perm ou moins), et d’autres, comme certains EPS et SPF à cellules ouvertes, sont considérés comme semi-perméable (de 1 à 10 perms). Il est donc nécessaire de connaître les spécificités du matériau employé, non seulement de chaque catégorie (Poliyso, EPS, XPS, etc) mais même de chaque produit comme tel. Car en effet certains principes physiques doivent être respectés, sans quoi il peut en résulter des conséquences non désirables, voire catastrophiques. Il est important que le produit choisi ainsi que son emplacement dans le mur ne diminue pas le potentiel de séchage, qui permet à toute humidité qui s’est frayée un chemin jusqu’au milieu du mur – emprisonnée dans les murs lors de la construction, incorporée dans les matériaux, due aux fuites ou à la condensation, etc. – de sortir. À titre d’exemple, une maison construite ici, au Québec, aura normalement son pare-vapeur posé à l’intérieur du mur sec, le potentiel de séchage s’effectuant vers l’extérieur. Or si quelqu’un, dans le but d’augmenter la valeur isolante, venait à poser un matériau avec une cote de perméabilité trop faible sur la face extérieure, cela viendrait bloquer le potentiel de séchage et des problèmes d’humidité pourraient apparaître, surtout si le mur renferme des composantes qui réagissent mal à l’humidité (tel que l’OSB). À l’inverse, l’aspect pare-vapeur de certains foams peut être utilisé comme atout si le but est de couper complètement le transfert d’humidité, comme il peut être le cas lors de l’isolation de murs de fondation.
En plus de cela, il faut savoir qu’il y a deux écoles de pensée en ce qui a trait à la gestion de l’humidité dans le mur sec. Selon la théorie des « 5 D’s of moisture control » du Dr. John Straube (qui assume qu’une maison parfaitement étanche à la vapeur et qui ne connaîtra aucune perturbation de son système tout au long de sa vie ne peut exister), il serait préférable d’avoir un espace de « dépôt » d’humidité à l’intérieur du mur, c’est-à-dire d’utiliser des matériaux dont les propriétés hydrophiles leur permettent « d’entreposer » l’humidité pendant le temps que prend le mur pour s’assécher. Ainsi donc, des composantes telles que la cellulose, l’argile, le chanvre ou le coton peuvent servir de « batteries d’humidité » et de cette manière permettre la gestion des potentielles défaillances du bâtiment sans pour autant causer préjudices aux autres composantes, comme la structure. Il est entendu que pour qu’un tel système puisse fonctionner, le potentiel de séchage d’un matériau doit excéder sa capacité d’entreposage de l’humidité, sans quoi le mur sera en proie aux mêmes problèmes. À cela, d’aucuns répondent qu’il est plutôt préférable d’utiliser des matériaux hydrophobes, qui n’ont aucun potentiel d’absorption de l’eau dans le but de réduire les chances que celle-ci ne soit gardée à l’intérieur du mur. Il s’agit-là d’une théorie tout autant valable qui s’avère être très pertinente dans les climats où le taux d’humidité relative est perpétuellement élevé, et où donc le potentiel de séchage et faible. Tout dépend de l’emplacement, du climat, des habitudes de vie des résidants et d’une panoplie d’autres facteurs affectant le contexte de vie des matériaux. C’est dans ce sens que plusieurs auteurs de documents sur la construction écologique parlent d’un système « holistique », plutôt que d’une recette précise pouvant être répétée sans cesse. Il faut prendre en compte toutes les variables et les effets qu’elles ont les unes sur les autres pour pouvoir créer une composition de mur adéquate.
Dans tous les cas, l’importance est de connaître la réactivité aux variations de température et d’humidité du matériau employé, même s’il « n’emmagasine » pas l’humidité à proprement parlé. Car, rappelons-le, la performance de certains foams peut se voir diminuée en fonction de s’il est mouillé, trop froid, trop chaud, ou même trop vieux. Sommes toutes, s’il est utilisé de manière intelligente et cohérente, le bilan du foam dans la science du bâtiment reste très positif. C’est pourquoi plusieurs le considèrent comme une option valable d’isolation.
À la lumière de ce que nous venons de voir, il semblerait un peu facile de poser un jugement sans équivoque et définitif sur l’emploi du foam dans l’industrie du bâtiment. Il va sans dire qu’il comporte des aspects hasardeux en ce qui concerne la santé, et que son impact écologique reste encore à améliorer. Il faut cependant nuancer nos propos et surtout rester alerte aux nouveaux développements qui sont fait dans ce secteur, car peut-être bientôt certains produits du polystyrène ou du polyuréthane à l’empreinte carbone tout-à-fait décente seront disponibles sur le marché, et constitueront une bien meilleure option d’isolant que la laine de roche ou de fibre de verre. Et même si nous devrions tout faire pour en réduire son utilisation (quitte entrer dans l’engouement des isolants naturels), il faut admettre que dans certain cas (comme l’emploi du XPS sous les dalles de béton, pour ne citer qu’un exemple), il reste l’option la plus pratique sur le marché. Et puisque nous ne pouvons le sortir indéfiniment de nos vies, tel un beau-frère exaspérant, nous n’avons d’autres choix que d’embrasser le sentiment d’amour-haine que nous lui portons.
DONC EST-CE QUE LE FOAM EST LE FILS DE SATAN?
RÉFÉRENCES :
http://www.ecohome.net/guide/polyisocyanurate-foam-hot-new-building-product-learn-use
https://www.buildinggreen.com/feature/avoiding-global-warming-impact-insulation
https://www.buildinggreen.com/op-ed/global-warming-problems-spray-polyurethane-foam-insulation-questioned
http://www.ecohabitation.com/assistance/question/sante-quel-est-limpact-du-polyurethane-sur-la-sante
http://www.ecohabitation.com/guide/isolation-insonorisation
http://www.ecohabitation.com/actualite/nouvelles/4e-generation-agent-gonflement-enfin-marche
http://www.ecohabitation.com/assistance/question/isolation-comment-gicler-soi-meme-de-lurethane
http://www.greenbuildingadvisor.com/blogs/dept/green-building-news/lawsuits-name-makers-spray-foam-insulation
http://www.greenbuildingadvisor.com/community/forum/energy-efficiency-and-durability/28155/water-blown-closed-cell-spf
https://en.wikipedia.org/wiki/Spray_foam
https://en.wikipedia.org/wiki/Embodied_energy
https://fr.wikipedia.org/wiki/4,4%27-MDI
https://buildingscience.com/documents/information-sheets/info-312-vapor-permeance-some-materials
https://www.ecowatch.com/whistleblower-lawsuit-chemical-companies-2005784783.html
https://www.cmhc-schl.gc.ca/en/co/grho/grho_010.cfm