ekp-for-2010-codem-presentation

Eco Matériaux & Industrie Verte :

Les verrous technologiques et les enjeux économiques

Johann Vanden Bogaerde, en remplacement de Blaise Dupré, CoDEM Picardie.

Sommaire

Construction Durable MatériauxEco& I. Le CoDEM Picardie

II. Les Agro, Eco-Matériaux III. Accès aux Nouveaux

Marchés IV. Les Freins

I. Le CoDEM et ses partenaires

Construction Durable MatériauxEco&Le CoDEM Picardie: • Centre de transfert dédié à l’éco-construction et aux éco-matériaux, créé fin 2007 • Président : Jean-Jacques BLANGY • Vice-président : Frédéric SEITZ (Ordre des architectes et UTC)

Rolland DUJARDIN (Ineris)

• Faits majeurs à l’origine : Commission pour le bâtiment piloté par Jean-Jacques BLANGY dans le SRDE 2006 Une volonté régionale de développer les matériaux issus des agro-ressources

• Conseil d’Administration : 2 collèges

Recherche Formation Transfert : (UPJV, INERIS, UTC) Acteurs Economiques : (CROA, FFB, CAPEB, CVG, COOPENERGIE)

Aujourd’hui plus de 60 entreprises ont adhéré au CoDEM Picardie

I. Le CoDEM et ses missions

Construction Durable MatériauxEco&Transfert de Technologie Du laboratoire vers l’industrie.

- Prestations : Caractérisation des matériaux et procédés Le CoDEM a mis en place une démarche qualité visant la norme ISO 17 025, et

l’accréditation par le COFRAC - Recherche sous contrat : Développement en sous-traitance pour des

entreprises - Projets de R&D collaboratifs (type pole IAR, projet Région…) - Conseil, Consulting, audit Le CODEM mobilise les compétences de recherche, transfert, certification,

conseil… afin de répondre au mieux aux objectifs des différents projets. ESCOM, CVG, F R D, AGROTRANSFERT, UPJV, UTC . . . Le CoDEM est membre du pôle de compétitivité mondial IAR (Industries

et Agro Ressources)

CoDEM et réseaux

Construction Durable MatériauxEco&Le Réseau BEEP : réseau des centres de ressources QECB Menée avec l’ADEME et la Région, la mission QECB (Qualité Environnementale du Cadre

Bâti) fait partie d’un réseau national BEEP « Bâti Environnement Espace Pro » pilotée par

l’ADEME.

Objectifs de la mission :

- Stimuler la demande.

- Journées techniques

- Petits déjeuners de l’habitat durable

- Identification et recensement des

opérations et des acteurs.

- Outil web national

- Base opérations sur www.reseaubeep.fr

Montrer que c’est possible…

http://www.reseaubeep.fr/

CoDEM et réseaux

Construction Durable MatériauxEco&A l’initiative du Plan Bâtiment du Grenelle

Objectifs :

Regrouper les différents clusters (matériaux, Génie Civil,

Bureaux d’études, Maîtrise d’ouvrage, architectes,

certification…) et échanger sur les expériences de chacun,

organiser le benchmarking, et fédérer les actions au niveau

national.

Réseau Intercluster du Plan Bâtiment Grenelle

Les clusters se chargent de la traduction opérationnelle à leurs membres des

objectifs du Grenelle Environnement et se permettront à l’inverse de proposer

ensemble à la direction du Plan des solutions aux blocages identifiés pour sa mise en

œuvre.

CoDEM et réseaux

Construction Durable MatériauxEco&Réseau pédagogique

Adéquation Besoins / Offres et compétences

A l’initiative de l’ADEME, du Rectorat, de la Région Picardie et du

CoDEM.

Mise en place d’une mission d’animation du réseau pédagogique

des formateurs, dans les LP et CFA du Bâtiment en Picardie.

Échéance janvier 2011

I. Le CoDEM et ses missions

Construction Durable MatériauxEco&ADREAM ADREAM : Architecture, Design et Recherche en Eco et Agro-Matériaux ADREAM est un concours Européen organisé par la Région Picardie et le Land de Thuringe En partenariat avec l’Université du BAUHAUS de Weimar, l’Ecole Supérieure d’Art et de Design d’Amiens et le CoDEM Picardie.

Remise des prix : JUIN 2010 350 Dossiers déposés 45 finalistes 9 Lauréats Prix financiers et bourses d’industrialisation.

Déjà 2 prototypages en cours

II. Les Eco et Agro-Matériaux

Construction Durable MatériauxEco&

II. Les Eco et Agro

Matériaux

II. Les Agro-Matériaux

Construction Durable MatériauxEco&Quelques Définitions:

Matériau : matière d’origine naturelle ou artificielle que l’homme façonne pour en faire des objets. Grandes familles : matériaux minéraux, organiques, métalliques, composites.

Matériau composite : assemblage d’au moins deux matériaux non miscibles (mais ayant une forte capacité d’adhésion). Le nouveau matériau ainsi constitué possède des propriétés que les éléments seuls ne possèdent pas.

Agro : qui concerne l’agriculture.

Agriculture : ensemble des activités économiques ayant principalement pour objet la culture des terres et d’une manière générale l’ensemble des travaux transformant le milieu naturel pour la production de végétaux et d’animaux utiles à l’homme.

Agro matériau : matériau constitué en totalité ou en partie de composants issus de l’activité agricole.


Construction Durable MatériauxEco&Qu’est-ce qu’un Eco Matériau ?

Comment caractériser, identifier qu’il s’agit d’un éco matériau ?

Un agro matériau est-il plus « éco » qu’un autre matériau ?

Pourquoi ?

Qu’est-ce qu’une « éco construction » ?

Qu’est-ce qu’un éco quartier ?


Construction Durable MatériauxEco&Critères techniques Les composants assurent ils la pérennité et la sécurité du bâti

Critères environnementaux Énergie grise ou contenu énergétique, ressource finie ou renouvelable, recyclabilité

Critères sanitaires Émission de particules, COV, formaldéhydes, sensibilité fongiques, champs

magnétiques…

Critères économiques

Critères physiques Résistance thermique, mécanique, inertie, ouverture à la diffusion de vapeur

d’eau, durabilité, émissivité, absorptivité…

Ce qui caractérise un matériau

Source : T. Salomon


Construction Durable MatériauxEco&Loi Grenelle 2 : Article 71

« Une définition des éco-matériaux est adoptée. Leurs caractéristiques techniques environnementales et sanitaires sont évaluées selon des modalités identiques à celles en vigueur pour les produits revendiquant les mêmes usages. Un cadre de certification et d’agrément des éco-matériaux est mis en place dans les instances existantes habilitées à certifier ou agréer des produits revendiquant les mêmes usages. »

En attente du décret d’application qui devra répondre à cette question très délicate.

La conductivité thermique : λ en W/m.K (essai en cours d’accréditation)

Essai normalisé : NF EN 12667

Méthode flux métrique

Échantillon de 30x30cm

Surface de mesure 10x10cm

R = e/λ U = 1/R R : résistance thermique en m².K/W e : épaisseur en m λ en W/m.K U conductance surfacique en W/m².K




Construction Durable MatériauxEco&LAMBDAMETRE

Donne la valeur Lambda λ

Ex : λ = 0.037 W/m².K

Attention aux valeurs de Lambda affichées sur les produits

Pour le même matériau on peut avoir :

λ = 0.037 W/m².K (10°, Sec)

λ 23 50 ou λD = 0.040 W/m².K (23°, 50%HR)

λD : Lambda déclaré

Norme : NF EN 12667

Compression : Rc en MPa (essai en cours d’accréditation)

Essai normalisé: NF EN 12390-3

Éprouvettes : 11x22cm

16x32cm

Visualisation des contraintes

par Thermographie infra-

rouge.



Traction sur composite : Rt en Mpa (essai en cours d’accréditation)

Essai normalisé: NF EN 527-1 et 2

Ambiance climatique variable

de -5°C à 60°C et HR contrôlée.

Enregistrement de la rupture.



(essai en cours

d’accréditation)

NF EN 12 572

et ISO 1999

•Détermination de la valeur µ.

•Test de matériaux isolants, film pare/frein vapeur…

•Ambiance climatique contrôlée, mesure par pesages successifs.

Caractérisation : La perméabilité à la vapeur d’eau



Repères

µd = Sd = µ x d = équivalent colonne d’air

d : épaisseur du matériaux en m

µ : Coefficient de résistance à la diffusion de vapeur d’eau (sans unité)

Rapport de la résistance à la diffusion de vapeur d’eau d’une couche de matériau à

celle d’une couche d’air de même épaisseur.

Plus µ est élevé, plus le matériau est fermé à la diffusion de vapeur d’eau

µ mat = δ air

δ mat

Matériau Valeur µ

laine de lin, ouate de cellulose 1

laine de bois 2 à 5

Bloc de béton 70 à 150

Brique de parement 10 à 25

Bois massif 40

Bitume ∞

Ordres de grandeur

(essai en cours

d’accréditation)

Détermination de la reprise d’humidité des matériaux : Isothermes de sorption / désorption,

Suivant :

NF EN ISO 12571

Caractérisation : Comportement Hygroscopique



Détermination de l’énergie de rupture en Joules.

Caractérisation : Résistance aux chocs (Essai du mouton pendule propre au domaine du transport) NF EN ISO 179

NF EN ISO 180

EPROUVETTES



Broyeur Malaxeur planétaire



PRESSE A BLOC

Bloc de bétons de lin,

Bloc de bétons de chanvre,

Bloc avec granulats issu du

recyclage…



Surfaceuse Rectifieuse



L’énergie grise

Construction Durable MatériauxEco&L’énergie grise d’un produit prend en compte l’énergie

consommée pour :

•La conception

•L’extraction ou le prélèvement des matières premières

•La transformation des matières en produit

•La commercialisation du produit

•L’utilisation du produit

•La collecte et le recyclage du produit en fin de vie.

Source : ageden

L’énergie grise

Construction Durable MatériauxEco&Pour exemple, elle se situe aux alentours de :

200 kWh/m³ pour les laines minérales

850 kWh/m³ pour le polystyrène extrudé (ordres de grandeur)

Pour une maison passive de 100 m² compacte :

50m*6m*0.2m+50m*0.2m = 70 m3

70 m3 * 200 kWh/m3 = 14000 kWh

soit l’équivalent de 9 ans de chauffage juste pour l’isolant.

II. Agro matériaux : Les Ressources

Construction Durable MatériauxEco&LE LIN Culture traditionnelle en Picardie, c’est une plante ANNUELLE. le teillage : des produits et des coproduits.

Produits: Les Fibres de lin pour le textile (~20% de la production 80% CA)

coproduits : Les Etoupes, ou fibres courtes (~20%), industrie textile Isolants thermiques Les Anas, particules de bois (1mm de diamètre et 1cm de long, ~50% de la prod.). Les poussières~10% propriétés adjuvantes intéressantes pour des mortiers.

Ana de lin

Coupe Transversale d’une tige de lin

http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Coupetranslin.jpg

Le Chanvre Le chanvre est moins cultivé en Picardie que dans d’autres régions (Champagne, Bourgogne, Bretagne, Poitou-Charentes). La filière professionnelle est organisée et des acteurs ont pris place sur le marché de la construction Un acteur Fédérateur : L’association Construire en Chanvre (partenaire du CoDEM) -Isolation : Thermo chanvre, Techni Chanvre, Poitou Chanvre -Bloc bétons de chanvre, ou bétons projetés -Morphologiquement très proche du lin, la chènevotte (particules ligneuses utilisées dans les bétons de chanvre) ressemble aux anas de lin La fibre ressemble à la fillasse de lin.

Le Miscanthus Il a été importé en Europe, au départ pour la production d’énergie (chaudière biomasse ou biocarburants de 2nde génération). Les pailles peuvent également servir pour fabriquer des bétons de bois. -Potentiellement proche du chanvre et du lin pour ces performances, il est cependant un peu en dessous. C’est pour ses qualités agronomiques à priori qu’il est très en vue aujourd’hui.



Le Colza Les pailles de colza sont suffisamment rigides pour avoir un intérêt dans la fabrication de matériaux de construction : panneaux isolants et/ou bétons de bois Elles sont présentes en quantité importante en Picardie et dans les régions proches

Les pulpes de betteraves Elles sont aussi intéressantes que compliquées à intégrer dans les matériaux Elles ont des propriétés isolantes et plastifiantes très intéressantes Elles contiennent des résidus de sucre qui les rendent très sensibles aux micro-organismes et à une dégradation prématurée.



II. Les Agro-matériaux

Construction Durable MatériauxEco&Valorisation du Lin : Agro-matériaux Anas de lin et Bétons de Bois Béton de bois = composite ciment/granulat de bois

Habituellement on utilise de l’Epicéa Torréfié et minéralisé. Souvent en culture dédiée, et traitement consommateur d’énergie.

Substitution par des anas de lin :

Problème, stabilisation du comportement à l’eau, limiter les échanges. Le CoDEM met au point des traitements pour résoudre ces problèmes. Grâce à ces traitements, on arrive à des composites performants (isolants et/ou isolants porteurs)

Rc = 2 à 4 MPa et supérieurs (Résistance à la compression)

= 0,1 W. m-1.K-1 (Conductivité Thermique)

Masse Volumique 650 Kg.m-3 < r < 900 Kg.m-3

Matériaux de construction performants en isolation, généralement accompagnés d’une ossature bois.


Construction Durable MatériauxEco&Comportement mécanique

A gauche, un béton de lin:

La rupture est enregistré, mais la

structure du matériau reste en

place

A droite, un mortier classique:

Le matériau éclate lors de la

rupture

Elastique


Construction Durable MatériauxEco&Comportement mécanique du béton de lin

Pendant la sollicitation mécanique

Visualisation des points de chauffe



Problème :

L’adhérence entre les anas de lin et la

matrice est bonne, mais le granulat,

très hydrophile, gonfle pendant la prise

du liant et le retrait lors du séchage

entraîne un déchaussement nettement

visible en microscopie électronique.

Solution :

Pour régler ce problème et améliorer

les résistances mécaniques, les anas

de lin sont pré-traités avec de la chaux

hydraulique


Construction Durable MatériauxEco&Valorisation du Lin : Agro-Matériaux Etoupes, anas et panneaux de lin

Conductivité Thermique : = 0,06~0.08 W. m-1.K-1

Isolants en panneaux semi-rigides


Construction Durable MatériauxEco&Autres ressources et Agro-composites

PLA : Poly Lactique Acide

résistances mécaniques intéressantes :

Traction ~20 – 25 MPa.

mauvaise résistance aux hautes températures et une

mauvais résistance à l’eau.

II. Agro matériaux : Caractéristiques, Propriétés

Construction Durable MatériauxEco&Propriétés Mécaniques: Les fibres de lin sont connues pour le comportement mécaniques de leurs fibres (résistance à la traction). Mais ces données varient selon les variétés, les procédés culturaux, les années… Les propriétés mécaniques des anas n’ont pas été mesurées directement à ce jour. Les fibres et la chènevotte de chanvre arrivent juste derrière. Fibres :

Lin > Chanvre > Sorgho et Colza > sisal, jute coton > orge et blé Fractions ligneuses (anas, chènevotte…)

Lin > Chanvre > Sorgho et Colza > Miscanthus > autres

Propriétés Hydriques: Même si lin et chanvre ont la vertu d’être de très bons régulateurs d’humidité (confort d’été), ils ont une capacité d’absorption d’eau très importante et qui gène leur incorporation dans les matériaux de construction (bétons et/ou composites). Concernant leur incorporation dans des matrices cimentaires, ou plus généralement des matrices hydrauliques, des traitements existent visant à stabiliser ce comportement problématique. Concernant les composites, des traitements sont à l’étude. Les autres matières sont encore plus sensibles à l’eau. Elles doivent être traitées impérativement. Lin < Chanvre < miscanthus < Sorgho et colza < orge et blé < pulpes de betteraves et racines d’endives

- Sensibles à l’eau + sensibles à l’eau



Durabilité et résistance au feu: La durabilité de ces différentes matières est très liée à leur capacité à fixer l’eau. En effet l’eau est un vecteur majeur des pathologies des matériaux. D’une manière générale, on peut les classer comme suit : Notons tout de même que le lin et le chanvre résistent assez bien au développement des espèces fongiques

Chanvre < Lin < miscanthus < sorgho et colza < orge et blé < pulpes de betteraves et racines d’endives

Concernant la résistance au feu de ces produits, naturellement ils brûlent assez bien. L’amélioration de leur tenue au feu peut se faire soit par un traitement spécifique, soit par l’utilisation d’une matrice naturellement résistante (chaux, ciment…) La durabilité aussi pourra être améliorée, mais seulement partiellement, par le choix d’une matrice adéquate.

+ durabilité -



II. Bio Plastiques et Eco-matériaux


Les Bétons de caoutchouc et plastiques recyclés : Des granulats de caoutchouc issus des pneumatiques usagés sont incorporés dans des matrices cimentaires Amélioration des performances sismiques, thermiques, hydriques Meilleure résistance à la corrosion et aux agents chimiques

Des résultats similaires sont obtenus en utilisant des granulats issus du broyat de pare-chocs automobiles (PVC), voir de bouteilles d’eau minérale en plastiques (PET et PEHD)

III. Accès aux nouveaux marchés


ACCES AUX

(NOUVEAUX) MARCHES

III. L’accès au marché

Construction Durable MatériauxEco&La médiocrité de l’existant

Etude des ponts thermiques par thermographie Infra-Rouge (CoDEM)

III. L’accès au marché


Quand l’intégration des éco mat devient

une obligation.

Cahier des charges projet « inter campus »

Exigence de 150 dm3 de matériaux d’origine

renouvelable par m² de SHON

et

Exigence de 25 dm3 de matériaux issus du

recyclage par m² de SHON.

Le BTP en France


45

Un chiffre d'affaires total des entreprises, pour 2008,

se situant autour de 140,5 milliards € HT

Environ 317 500 entreprises,

dont 93 % ont moins de 10 salariés

Un chiffre d'affaires journalier d'environ 560 millions

€ HT

BTP = 1ER SECTEUR INDUSTRIEL FRANCAIS AU

NIVEAU MACRO ECONOMIQUE:

11% DU PIB

Source :moniteur du BTP

Le BTP en France


46

Neuf Logement 29,0%

Neuf Non Résidentiel

24,8%

Rénovation Non Résidentiel

17,2%

Rénovation Logement

28,9%

Maison individuelle

58%

Logement collectif

42%

Maison individuelle avant 1975

32%

Maison individuelle après 1975

26% Logement

collectif avant 1975 32%

Logement collectif après

1975 10%

Répartition du CA

Ratio avant/après 1975 (m²)


Le BTP en France


47

La Rénovation (entretien - amélioration)

Un enjeu de marché, pour 2008, de l'ordre de

63,3 à 63,4 milliards € HT, réparti comme suit:

39,70Mds€

23,60Mds€ Logement

Non résidentiel


Le BTP en France


48

Consommation énergétique finale par secteur


44%

32%

3%

21%

Bâtiment

Transport

Agriculture

Industrie

Améliorer la performance

énergétique du Bâti (neuf et

rénovation)

Favoriser l’émergence et

l’utilisation de matériaux

stockeurs de CO2

Réduire l’empreinte

environnementale de la filière

BTP

« L’énergie la moins polluante est celle que l’on ne consomme pas »

IV. Les Freins


IV. Les Freins

IV. Les Freins

Construction Durable MatériauxEco&TECHNIQUE ECONOMIQUE ORGA

Connaissance des performances

Coût Avis technique Délai avis technique

Maîtrise des procédés Coût de production, investissements de

départ Contrôle qualité

Gestion de l’eau, durabilité,

comportement feu…

Gestion des risques rentabilité

Filière nouvelle, peu organisée

Acceptabilité des produits par les professionnels du BTP

!! ATTENTION !! Tableau non exhaustif !!

IV. La réglementation

Construction Durable MatériauxEco&Domaine complexe, facile de s’y perdre Source CSTB

IV. Les Freins : La réglementation


Sou

rce

CST

B

IV. Les Freins : La réglementation Aussi une solution !

Construction Durable MatériauxEco&Objectifs : Apporter selon un même référentiel des informations factuelles basées sur le cycle de vie complet des produits • Basées sur la norme NF P01-010 Les informations sont données pour "une unité fonctionnelle", par exemple : réaliser une fonction d’isolation thermique sur 1 m2 de paroi, pendant une annuité, en assurant les performances prescrites du produit

Fiches de déclaration environnementale et sanitaire (FDES)

Conclusions : Les FDES sont le résultat d’un travail important > Tous les fabricants ne peuvent (veulent) se lancer dans ce travail > Certains filières ont rédigé des FDES communes à plusieurs fabricants. Les FDES sont très complètes... > Chaque fiche fait plus de 20 pages > Le site Internet propose des tableaux simplifiés ‘indicateurs environnementaux’

Source CSTB


Construction Durable MatériauxEco&Objectif : Réaliser une évaluation technique d’un produit ou procédé ne relevant pas du traditionnel, vis à vis d’exigences règlementaires. C’est une procédure volontaire sous l’égide de l’Arrêté du 2 décembre 1969. Le CSTB accompagne chaque demandeur et assure la gestion administrative. Qui réalise l’évaluation ? Des Groupes Spécialisés composés d’experts bénévoles et indépendants. Il y a une quinzaine de Groupes chacun spécialiste d’un domaine. Lorsque le produit est concerné par le marquage CE : alors l’évaluation technique porte le nom de Document Technique d’Application

Un Avis technique contient : > Le dossier technique du demandeur > L’avis du Groupe Spécialisé > Les conclusions du Groupe Spécialisé (favorable/réservé/défavorable) > l’ATec peut être associé à un suivi de fabrication ou une certification Les ATecs sont disponibles sur Internet Les derniers GS créés : GS 20 Produits et procédés spéciaux d'isolation GS 21 Procédés photovoltaïques Un GS Matériaux bio-sourcés est en cours de création

Source CSTB

L’AVIS TECHNIQUE (ATEC)


Construction Durable MatériauxEco&Appréciation de techniques d’expérimentation Objectif : Les ATEX permettent une évaluation technique rapide pour un produit ou procédé innovant (délai de l’ordre de 6 mois) Qui les rédige ? un petit groupe d’expert associant CSTB et bureaux de contrôles. Cette procédure est utilisée essentiellement pour valider une solution sur un chantier spécifique.

PASS INNOVATION Objectif : Evaluation technique ponctuelle d’un produit ou procédé entrant dans les objectifs du Grenelle de l’environnement. Qui les rédige ? Le CSTB A partir d’un dossier fourni par le fabricant, le CSTB établit un diagnostic : > Définition du procédé > Aptitude à l’emploi > Rapport final

oFeu vert risque très limité oFeu orange risque réservé oFeu rouge risque non maîtrisé

Source CSTB


Construction Durable MatériauxEco&La certification est une épreuve longue et coûteuse pour l’industriel, au

même titre que la mise en place d’une démarche qualité !

Un produit de construction sans certification (avis technique) passe à côté de

plus de 80% de son potentiel marché.

La règlementation (et la certification) est là pour garantir la sécurité des

ouvrages, et surtout la sécurité des consommateurs !

La règlementation et la certification ne sont pas des barrières infranchissables,

mais des gages de qualité des produits

Les certificateurs propose aujourd’hui des produits ou procédures de

certification adaptées à l’innovation

IV. Les freins : Réseaux de Production et de Distribution

Construction Durable MatériauxEco&Le Cas du lin

Du champs… … à l’usine

Un produit : la fibre longue

15-20%, (80% du CA)

Poussières & autres

coproduits 10%

Des coproduits : 80% (20% du CA)

Anas de lin

50%

Etoupes de lin

20%


Construction Durable MatériauxEco&Poussières & autres

coproduits 10%

Anas de lin

50%

Etoupes de lin

20%

Fibres de lin

20%

Nouvelles certifications

Nouveaux traitements/préparations

Nouveaux produits

Nouveaux marchés

Bâtiments, transports, ameublement…

Construction Durable MatériauxEco&Nouveaux acteurs

-Transfert -Sensibilisation, Information, réseaux… -Promotion de l’offre régionale -Expérimentation

-Producteur d’isolant naturel en lin -À la sortie de la coopérative de teillage -Développe de nouveaux produits -Travaille à la certification des produits

-Distributeurs d’écoproduit pour le bât. -Produits naturels, situé dans l’Aisne (02) -Information, conseil et assistance

-Récupération Textiles -Fabricant d’isolant -Produit en cours de certification ATEC, et présentant une FDES

+ Autres: Archi, Bureaux d’études et de contrôle, distributeurs locaux…

Métisse


Au Nid Vert

Merci de votre attention

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Documents

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agro ressources codem

lhabitat durable

rgion picardie

matriaux issus

matriaux iii

plan btiment

objectifs de la mission