Des matériaux qui ont de la fibre Source : CITÉ

Au Département de génie civil de l’Université de Sherbrooke, des chercheurs travaillent sur la carotte et sur le lin ! Ils ne sont pas seuls, car à l’École supérieure d’ingénieurs des travaux de la construction de Caen (ESITC Caen), d’autres chercheurs travaillent aussi sur le lin. Ce qui les intéresse, ce sont les fibres de ces plantes, pour apporter une note biosourcée aux matériaux de construction.

« On travaille sur la valorisation de matières organiques résiduelles, tout ce qui est résidus de production agroalimentaire, résidus maraîchers pour élaborer différents types de produits très orientés vers le génie civil, le génie de la construction, mais aussi des applications dans le transport », relate le directeur, Mathieu Robert, qui est aussi professeur au Département de génie civil de la même université. Tous ces résidus sont une source de cellulose dont il est possible d’extraire les fibres pour fabriquer un film, un pare-vapeur par exemple. En une seule étape et sans ajout de liant, le Laboratoire interdisciplinaire de recherche en ingénierie durable et en écoconception (LIRIDE) est capable de fabriquer un pare-vapeur entièrement biosourcé et de remplacer ainsi les fibres pétrosourcées des classiques pare-vapeur en polyéthylène. De plus, en jouant sur les conditions d’extraction des fibres ou en ajoutant un liant biosourcé comme l’acide polylactique ou de la lignine, il est possible de modifier les propriétés physiques du film. La lignine est un résidu que l’industrie papetière aimerait bien valoriser. Or, la lignine étant hydrophobe, elle pourrait améliorer les propriétés du pare-vapeur. Dans ce sens, un axe de recherche du CITÉ est justement de valoriser la lignine en développant des matériaux composites constitués de fibres de cellulose dans une matrice de lignine.

Un pare-vapeur peut sembler bien mince au regard de toutes les composantes d’une construction. Mais au moment de la déconstruction et du recyclage des matériaux, cette membrane plastique pourrait nuire au recyclage de l’isolant éventuellement biosourcé. « La gestion des déchets est problématique pour les centres de tri parce que tout est mélangé. Si tout est organique, minimalement on peut au moins composter, commente Mathieu Robert. La gestion des résidus de construction motive beaucoup notre recherche. » Dans cette recherche, la carotte sert d’antenne pour capter l’attention et démontrer qu’il est possible de fabriquer des matériaux performants avec la matière résiduelle maraîchère. En outre, le même procédé peut être appliqué à la pomme de terre. La gestion des résidus de production et de l’industrie agroalimentaire prend alors une tout autre ampleur et est même un enjeu sérieux pour restreindre la propagation du mildiou.

Du lin dans le béton

Le Canada est dans le peloton de tête des producteurs de lin dans le monde. Surtout, le Canada produit du lin pour sa graine. Conséquence, les tiges sont perdues, brûlées sur place dans les champs. Le CITÉ a entrepris de tirer parti de cette source de fibre pour en mettre dans le béton. Mathieu Robert et son collègue, le professeur Arezki Tagnit-Hamou, étudient comment valoriser ces fibres dans le béton. Arezki Tagnit-Hamou est également titulaire de la Chaire SAQ en valorisation du verre dans les matériaux et a déjà fait reconnaître son expertise dans la valorisation des résidus de verre dans le béton.



Fibre de lin - Source: CITÉ
 

Avec le lin, l’objectif est de faciliter la prise du béton haute performance tout en le renforçant. Le mélange de bétons haute performance contient moins d’eau, explique Mathieu Robert, et il faut s’assurer que l’eau soit bien répartie dans le mélange pour éviter que le béton ne fissure en durcissant. Une façon de procéder est de disperser des granulats poreux remplis d’eau dans le mélange pour que la réaction chimique s’alimente en extirpant l’eau des granulats. « On peut faire la même chose avec des microfibres de lin, expose Mathieu Robert. Les fibres cellulosiques étant hydrophiles, on peut les gorger d’eau et on les distribue dans la matrice cimentaire. En même temps, si elles sont bien distribuées, elles créent du renfort. Elles ont le double rôle de renfort et de fournir l’eau. » Ce béton de lin a été testé au laboratoire pour en mesurer les propriétés et l’équipe de recherche s’apprête à passer à l’étape de projets pilotes.

De l’autre côté de l’Atlantique, la Normandie est aussi dans le peloton de tête des producteurs mondiaux de lin ! Mais là-bas, le lin est cultivé pour l’industrie textile et donc pour ses fibres. Le problème est que les Chinois qui étaient les principaux acheteurs ont réduit leurs commandes, laissant à la Normandie la tâche de trouver d’autres débouchés à ses producteurs de lin. Un partenariat s’est alors formé avec l’École supérieure d’ingénieurs des travaux de la construction (ESITC) de Caen, Depestele qui produit et transforme le lin en fibres, le laboratoire de cristallographie et sciences des matériaux au CNRT Matériaux (Centre National de Recherche Technologique Matériaux) et CMEG, une entreprise spécialisée dans la préfabrication du béton et qui possède déjà une expertise dans la fabrication de béton renforcé par des fibres de verre. Le projet, bien nommé Btonlin, est porté par CMEG. « Le slogan de CMEG est “Bâtisseurs d’innovations”. L’entreprise s’est développée par l’innovation technologique à travers le développement de nouveaux matériaux et procédés de construction », décrit Matthieu Dufeu, ingénieur responsable du développement chez CMEG.

Depestele procède à toutes les opérations de la récolte à la filature et envoie à CMEG des fibres de lin sous forme de fragments de différentes longueurs. CMEG mélange cette fibre avec les autres composants du béton et coule le béton imprégné de fibres. L’entreprise a naturellement dû tester les conditions du mélange, la quantité, la longueur et la répartition des fibres pour assurer au béton une bonne résistance et maniabilité. CMEG a aussi dû travailler sur la composition du ciment dont les constituants étaient susceptibles d’attaquer et de dégrader les fibres de lin. L’entreprise parvient ainsi à fabriquer un béton contenant jusqu’à 0,3 % de fibres de lin et qui permet de substituer jusqu’à 50 % les fibres de verre par du lin. Il n’y a cependant pas de recette unique, observe Matthieu Dufeu, « on peut toujours jouer sur les pourcentages en fonction des propriétés recherchées ». Dans un premier temps, CMEG a érigé avec ce béton un mur de 2,5 mètres de haut, mais son objectif est de fabriquer des blocs de béton préfabriqués qui pourront être installés directement en chantier.



Le béton de lin fabriqué par CMEG en Normandie peut contenir jusqu’èa 0,3 % de lin. Photo : ESITC Caen
 

La fibre biosourcée améliorera-t-elle l’empreinte environnementale du béton ? La déclaration environnementale de produit (DEP) qui donne un bilan des impacts environnementaux d’un produit le dira. CMEG est en train de réaliser les DEP du béton avec des fibres de verre et du béton-lin à partir de tous les ingrédients, leur provenance, l’énergie utilisée, de la récolte jusqu’à l’obtention du bloc de béton. Ces analyses diront par exemple si le remplacement des fibres de verre importées d’Asie par des fibres de lin produites localement améliore l’empreinte environnementale du béton fibré.

Bien prendre le virage

L’industrie automobile européenne a amorcé un virage biosourcé forcé par la législation, au dire de Mathieu Robert. « Ça va arriver dans le bâtiment, croit-il. Si, dans dix ans, la législation impose l’utilisation de matériaux biosourcés, on sera prêts, on aura des solutions commercialisables ». En France, le label « Bâtiment biosourcé » qui impose un taux de matériaux biosourcés par mètre2 de plancher pourrait ouvrir une nouvelle niche de marché. « Les entreprises doivent trouver des matériaux de construction biosourcés. Il y a des isolants, mais c’est limité. La demande commence à venir », commente Matthieu Dufeu. D’autant plus que sans viser le label, les pouvoirs publics ou les collectivités ont parfois un devoir d’exemplarité ou un mandat de montrer patte verte ou d’encourager l’économie locale. « On a beaucoup de chantiers avec les collectivités publiques et les villes qui nous commandent des bâtiments et c’est important pour elles de faire affaire avec des entreprises qui valorisent les ressources du territoire », ajoute Matthieu Dufeu. CMEG espère donc se positionner dans ce marché et se prépare à caractériser son béton, à en faire valider les propriétés et les caractéristiques par le Centre scientifique et technique du bâtiment. La démarche est longue, mais elle est essentielle pour assurer la qualité du produit et sa bonne mise en œuvre. « Il faut faire les preuves de concept sur le plan du matériau, du procédé et de l’application dans le bâtiment. Il ne faut pas vouloir arriver trop vite et risquer de se tromper parce qu’on peut se brûler », prévient Mathieu Robert.


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