La matière première de notre matériau Neopor® est un hydrocarbure simple que l'on retrouve également comme arôme dans les noix, les raisins, la cannelle ou les kiwis : le styrène.
Histoire et propriétés chimiques
Le premier polystyrène a été obtenu à partir de la résine de l'arbre à ambre par le pharmacien Eduard Simon en 1835. La polymérisation a donné naissance à de longues chaînes de styrène : le polystyrène. En 1949, Fritz Stastny a ajouté du pentane au polystyrène lors de la polymérisation. Le pentane est une molécule organique qui se forme également lors de processus de fermentation naturels. Le pentane n’a aucun impact sur la couche d’ozone, car sa faible stabilité chimique le fait se décomposer rapidement, dès les couches inférieures de l’atmosphère.
Fabrication de billes de polystyrène expansé (EPS)
Tout comme lorsque l'on chauffe du maïs, le pentane fait gonfler les polymères à longue chaîne, ce qui donne naissance aux billes bien connues : les billes de polystyrène expansé (EPS), que l'on retrouve notamment dans les coussins d'allaitement, les poufs ou les matelas à dépression utilisés dans le secteur médical.
Efficacité énergétique et structure
L'ampleur de l'expansion témoigne de l'excellente efficacité énergétique de l'EPS : le pentane fait en effet gonfler la structure cellulaire polymère jusqu'à 50 fois son volume initial. Cela signifie qu’un litre de matière première EPS permet d’obtenir 50 litres d’EPS, un matériau isolant de haute qualité, résistant à la compression et à la flexion. Une baignoire remplie de billes d’EPS ne pèse que 2 kg.
Les perles sont d'un blanc aussi éclatant parce que leur membrane cellulaire ultra-fine réfléchit la lumière dans toutes les couleurs du spectre, un peu comme le pop-corn ou la neige.
La structure cellulaire – un hydrocarbure simple
Inclusions d'air et diffusion
Au microscope électronique, on constate la présence d’une multitude de poches d’air. Ainsi, dans les panneaux en PSE expansé, de nombreux petits canaux subsistent entre les perles, permettant une diffusion de l’air et de la vapeur d’eau, à l’instar de nombreuses petites boules dans un récipient. Cette diffusion influence de manière déterminante les propriétés physiques du matériau et, par conséquent, la qualité de notre mur MAGU.
Diffusion du pentane et comportement des matériaux
Le pentane, gaz de fermentation volatil, se diffuse hors de la structure cellulaire au cours des premiers jours et des premières semaines suivant la fabrication, et est remplacé par l'air de la Forêt-Noire de Hüfingen. Tant que ce processus se poursuit, le matériau se rétracte de 1 à 2 %, en fonction de sa densité. Par la suite, le PSE conserve sa forme, résiste à l’humidité et présente une bonne résistance à la compression et à la traction.
Protection contre les flammes et composition du matériau
Afin d'éviter que l'EPS ne s'enflamme, on ajoute, lors de la fabrication de la matière première, 1 à 2 % d'un retardateur de flamme polymère tel que l'hydroxyde d'aluminium ou l'hydroxyde de magnésium. Ces retardateurs de flamme sont également utilisés dans la cellulose ou les panneaux de fibres de bois. Les retardateurs de flamme bromés, tels que le HBCD, ne sont plus autorisés et nous ne les utilisons plus depuis des années.
Avantages liés à la teneur en graphite
Notre Neopor gris argenté contient en outre 3 à 5 % de graphite, c'est-à-dire du carbone pur. Le graphite présent dans le Neopor agit comme un miroir et réfléchit également le rayonnement thermique à ondes longues. Cela rend le matériau isolant plus efficace. Cet ajout réduit la quantité de matériau utilisée de 20 % et permet en même temps d’économiser jusqu’à 50 % de matières premières précieuses lors de la fabrication.
Structure cellulaire stable et bilan écologique
Le bon bilan écologique de notre matériau isolant tient à la structure cellulaire solide et stable des chaînes polymères. Cette structure cellulaire confère au Neopor non seulement sa légèreté, mais aussi sa stabilité dimensionnelle et sa durabilité. Comme il nécessite très peu de matière première tout en contenant de nombreuses poches d’air, cela permet une utilisation particulièrement économe des matières premières précieuses.
À l'instar d'une ruche, du liège ou d'une tige de bambou, la structure cellulaire en nid d'abeille, composée de millions de poches d'air, garantit une grande stabilité. Ces bulles d’air immobiles empêchent la perte de chaleur, à l’instar d’un matelas pneumatique : léger, mais rempli d’un grand volume d’air, ce qui en fait un accumulateur de chaleur efficace.
Un mètre cube de Neopor ne pèse que 30 kg. Trois seaux de matière première suffisent pour fabriquer 5 à 10 m² d'isolation pour un bâtiment. En revanche, un panneau de fibres de bois offrant une isolation similaire nécessite dix fois plus de matière première, soit environ 300 kg par mètre cube. Cela représente une consommation de matière première dix fois plus importante, qui doit être extraite du bois, transformée, puis compressée avec des résines et des retardateurs de flamme pour former un panneau de fibres de bois.
Permettant la diffusion de l'humidité, à l'instar des vêtements techniques
Tout comme les vêtements fonctionnels modernes – tels que les vestes de sport ou les chaussures dotées de semelles en matières synthétiques haut de gamme – ont remplacé les matériaux traditionnels tels que les sous-vêtements en coton, les pulls en laine ou les semelles en cuir, le PSE est désormais incontournable dans les secteurs de l’isolation et du bâtiment. Ce matériau isolant allie des avantages économiques, écologiques et financiers.
Économies d'énergie grâce à une isolation thermique efficace
L'EPS est un matériau sans danger pour la santé et utilisé à des millions d'exemplaires dans le monde entier. Bien que sa matière première provienne de ressources fossiles telles que le pétrole, il permet, en tant qu'isolant thermique, de réaliser des économies d'énergie considérables. En l’espace d’un à deux ans seulement, l’EPS permet déjà d’économiser plus d’énergie qu’il n’en faut pour l’ensemble de son extraction, de sa fabrication et de son recyclage prévu (cf. analyse du cycle de vie).
Consommation d'énergie primaire minimale et recyclabilité
La consommation d'énergie grise – c'est-à-dire l'énergie nécessaire à la fabrication – est généralement négligeable pour les matériaux isolants, notamment par rapport à l'énorme potentiel d'économies d'énergie qu'ils permettent de réaliser pendant leur utilisation. Même les panneaux en fibres de bois, dont la fabrication nécessite deux fois plus d’énergie grise que celle du Neopor, permettent néanmoins, à long terme, d’économiser plusieurs fois l’énergie utilisée.
L'EPS séduit également par son excellente recyclabilité : Grâce à sa structure chimique simple, le PSE peut être facilement séparé dans un bain-marie à l'aide de machines modernes. Cela permet de recycler le PSE à 100 % en tant que matière première, sans perte de qualité.
La valorisation thermique en dernier recours
Si le PSE est finalement incinéré à la fin de son cycle de vie – à l’instar de la cellulose, des panneaux de fibres de bois ou de la paille –, il libère à nouveau le CO₂ qu’il contenait. Néanmoins, l’isolation thermique reste, tout au long de sa durée de vie, l’une des méthodes les plus efficaces pour économiser l’énergie, de sorte que même la pire des valorisations – l’incinération à des fins énergétiques – est plus judicieuse sur le plan climatique que le chauffage direct à l’aide de combustibles fossiles tels que le gaz, le charbon ou le pétrole.
Les abeilles se sentent parfaitement à l'aise dans le polystyrène expansé
Le PSE, une matière première durable pour les ruches
Comme déjà décrit dans la section „ Bilan écologique “, la quantité totale de matières premières utilisée pour la construction d'une maison MAGU KFW 40 est comparable à l'énergie contenue dans 2 500 litres de fioul. Cette quantité correspond approximativement à l'énergie nécessaire à une voiture de gamme moyenne pour parcourir une distance de 15 000 km.
Notre EPS est sans danger pour la santé et est même homologué pour l'emballage alimentaire. Il ne constitue pas un terrain propice au développement de moisissures ni de micro-organismes et convient donc également aux ruches sensibles. Depuis des décennies, les colonies d'abeilles se sentent particulièrement à l'aise dans les ruches en EPS.
Stabilité et biodégradabilité du PSE
L'EPS résiste aux solutions alcalines aqueuses et aux acides minéraux, mais il est sensible aux solvants non polaires tels que l'essence ou certaines cétones. Les rayons UV décomposent les chaînes polymères du polystyrène expansé, ce qui provoque un jaunissement de la surface et une dissolution progressive du matériau en ses composants de base : le carbone et l’eau. À l’air libre, le polystyrène expansé se décompose en l’espace de quelques années et est donc respectueux de l’environnement à long terme.
Les vers de farine, recycleurs naturels de l'EPS
Les vers de farine sont également capables de dégrader l'EPS. Des études montrent que ces animaux peuvent utiliser le polystyrène comme source de nourriture. Ils en consomment environ 35 mg par jour, le digèrent efficacement et l'excrètent sous forme d'excréments biodégradables. Ces découvertes pourraient influencer les futures méthodes de recyclage durables.
