Argile et miscanthus. S. Grigoletto

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Argile et miscanthus. S. Grigoletto

  1. 1. ARGILE,  MISCANTHUS  ET  AUTRES   MATÉRIAUX  BIO-­‐SOURCÉS   U5lisa5on    des    éco-­‐  matériaux    dans    la    construc5on,       avancées    et    perspec5ves    en    Grande  Région     Sophie  GRIGOLETTO,  Luc  COURARD   ULg  Campus  d’Arlon  -­‐  23  mai  2014  
  2. 2. Plan  de  la  présenta5on   •  Construc5on  et  environnement   •  Matériaux  bio-­‐sourcés   •  Le  Projet  AGROMOB   •  Autres  projets  de  recherche  sur  les  matériaux  bio-­‐sourcés  (ULg-­‐ GeMMe)   •  Béton  de  miscanthus   •  Projet  aPROpaille   •  Béton  de  bois  
  3. 3. Plan  de  la  présenta5on   •  Construc5on  et  environnement   •  Matériaux  bio-­‐sourcés   •  Le  Projet  AGROMOB   •  Autres  projets  de  recherche  sur  les  matériaux  bio-­‐sourcés  (ULg-­‐ GeMMe)   •  Béton  de  miscanthus   •  Projet  aPROpaille   •  Béton  de  bois  
  4. 4. Le  secteur  de  la  construc5on  doit  faire  face  à  4  impacts   principaux  sur  l’environnement:   •  ses  émissions  de  GES  (près  de  40%  du  CO2  produit  dans  le  monde);   •  sa  consomma/on  d’énergie  (40%  de  l’énergie  u5lisée);   •  sa  consomma/on  de  ressources  naturelles  (entre  40  et  50%  des   ressources  naturelles  sous  forme  de  matériaux);   •  sa  produc/on  de  déchets  (50%  de  tous  les  déchets  produits  dans  le   monde).   Construc5on  et  environnement  
  5. 5. Réduc5on  des  consomma5ons  énergé5ques  des  bâ5ments  et   des  émissions  de  GES   • Isola5on   • Concep5on  bioclima5que     • Recours  aux  énergies  renouvelables       Construc5on  et  environnement  
  6. 6.   • Améliora5on  des  performances  énergé5ques  des   bâ5ments                     •  Augmenta5on  du  poids  rela5f   des  matériaux  de  construc5on  /   impacts  environnementaux     •  Nécessité  de  développer  des   matériaux  alterna5fs   Source  :  G.  Escadeillas,  Métamorphoses,  Liège,  2011   Construc5on  et  environnement  
  7. 7. Développement  de  matériaux  et  techniques  alterna5ves  pour  le   bâ5ment   •  limiter  les  consomma5ons  énergé5ques  pendant  la  phase   d’exploita5on  du  bâ5ment,   •  être  sains,     •  contribuer  à  la  no5on  de  confort,     •  leur  produc5on  ne  doit  pas  générer  une  consomma5on  importante   d’énergie  ni  une  produc5on  de  déchets.           Construc5on  et  environnement  
  8. 8. Plan  de  la  présenta5on   •  Construc5on  et  environnement   •  Matériaux  bio-­‐sourcés   •  Le  Projet  AGROMOB   •  Autres  projets  de  recherche  sur  les  matériaux  bio-­‐sourcés  (ULg-­‐ GeMMe)   •  Béton  de  miscanthus   •  Projet  aPROpaille   •  Béton  de  bois  
  9. 9. •  Défini5on     Matériaux  issus  de  la  biomasse  végétale  ou  animale       •  Large  gamme  de  produits  et  de  mul5ples  applica5ons  dans  le   domaine  du  bâ5ment  et  de  la  construc5on  :     •  isolants,   •  mor5ers  et  bétons,   •  panneaux  de  par5cules  ou  fibres  végétales,   •  matériaux  composites  plas5ques,   •  colles,  adjuvants,  peintures,  etc.   www.bridge-­‐ecocluster.eu   Matériaux  bio-­‐sourcés  
  10. 10. Isolants  bio-­‐sourcés   h2p://www.lejdd.fr   •  Essen5ellement  des  laines   de  fibres  et  des  produits  en   vrac  déversés  ou  insufflés   •  Produits  de  subs5tu5on  aux   isolants  conven5onnels  
  11. 11. www.chanvreservice.com  www.mafuturemaison.fr   •  Liant    +  granulat  végétal     •  Propriétés  mécanique,  thermique,  acous5que  mais  surtout   hygrothermique  très  spécifiques,  avec  des  valorisa5ons   performantes  pour  la  consomma5on  énergé5ques  des  bâ5ments   •  Soit  confec5onnés  sur  chan5er,  soit  préfabriqués  en  atelier   Mor5ers  et  bétons  de  granulats  végétaux  
  12. 12. Terre  crue   Blocs  de  terre  crue  comprimée  (BTC)   Shibam,  Yemen  (XVIe  siècle):   technique  de  l’adobe  (brique   de  terre  crue  séchée  au  soleil)   h2p://whc.unesco.org/fr/list/192  
  13. 13. Panneaux  de  par5cules  ou  de  fibres   végétales   h2p://www.materiaux-­‐naturels.fr   h2p://www.acqualys.fr   •  U5lisés  pour  le  lambrissage,  l’isola5on,  les   portes,  cloisons,  placards,  ameublement,  etc  
  14. 14. Matériaux  composites  plas5ques   •  Résines  bio-­‐sourcées  en  associa5on  avec  matériaux  de   fibres  naturelles   •  Essen5ellement  valorisés  dans  le  decking  (terrasse)  et  les   bardages   www.ccirezo-­‐normandie.fr  
  15. 15. Plan  de  la  présenta5on   •  Construc5on  et  environnement   •  Matériaux  bio-­‐sourcés   •  Le  Projet  AGROMOB   •  Autres  projets  de  recherche  sur  les  matériaux  bio-­‐sourcés  (ULg-­‐ GeMMe)   •  Béton  de  miscanthus   •  Béton  de  copaux  de  bois   •  aPROpaille  
  16. 16. Le  projet  AGROMOB   •  Titre  du  projet  :       Améliora5on  de  l’iner5e  thermique  des  bâ5ments  à  ossature  bois  par   incorpora5on  de  matériaux  bio-­‐sourcés  au  moment  de  la  préfabrica5on     •  Programme  CWALity    de  la  DGO6:     Recherche  collabora5ve  entre  une  PME  et  un  organisme  de  recherche     •  Durée  du  projet  :    24  mois  (01/12/2011  -­‐  30/11/2013)   •  Partenaires  :  
  17. 17. Le  projet  AGROMOB   •  Cadre  général  :     •  Construc5on  à  ossature  bois:  marché  en  plein  essor  en  Europe   •  MOBIC  réalise  depuis  14  ans  des  ossatures  bois  préfabriquées  en  atelier   •  Défaut  de  ce  système  construc5f:  manque  d’iner5e  thermique   •  Objec/fs    du  projet:   •  Iden5fier  et  mehre  au  point  un  mélange  de  matériaux   bio-­‐sourcés  conférant  une  iner5e  thermique   sa5sfaisante     •  Industrialisa5on  de  l’applica5on  en  atelier   (préfabrica5on)  dans  les  parois  en  ossature   Matériau  bio-­‐sourcé   •  possédant  les  propriétés  au  niveau  de  l’iner5e,     •  rendant  possible  son  applica5on  industrielle   automa5sée,   •  résistant  aux  manipula5ons,    
  18. 18. Le  projet  AGROMOB  
  19. 19. Etapes  du  projet   1.  Travaux  de  modélisa5on  de  l’iner5e  thermique  (ULg– Gembloux):     •  Augmenta5on  d’iner5e  directement  valorisable  au  niveau  du  cadre   réglementaire  de  la  PEB:     •  Importance  du  phénomène  de  retrait:  impact  d’une  lame  d’air  sur  la   capacité  thermique  du  mur     •  Couche  d’iner5e  de  5  cm  -­‐>  passage  d’une   classe  d’iner5e  «  léger  »  à  «  peu-­‐lourd  »       •  Influence  significa5ve  sur  PEB:  jusqu’à  +  10%     de  gains  de  chaleur  -­‐>  réduc5on  des  besoins   en  chauffage  (mais  peu  d’influence  sur     surchauffe)  
  20. 20. Etapes  du  projet   2.  Iden5fica5on  d’un  mélange  de  départ  (ULg  –  GeMMe)   •  Caractéris5ques  requises:     •  Suffisamment  malléable   •  Résistance  mécanique  à  court  terme  élevée     •  Masse  volumique  élevée  (+/-­‐  2000  kg/m³)   •  Mélange  iden5fié:  à  base  de  boues  de  lavage  (résidus  d’exploita5on  du   grès  –  40%  d’argile),  de  chaux  et  de  sable  
  21. 21. Etapes  du  projet   3.  Essais  d’extrusion  en  atelier  (MOBIC)   •  Machine  achetée  d’occasion  →  remontage   et  mise  en  ordre   •  Difficulté  d’extruder  la  pâte  d’argile  →   adapta5ons  des  pièces  de  la  machine   4.  Tests  d’automa5sa5on  et  de  manuten5on  et  de  transport   des  murs  2D  (MOBIC)   5.  Tests  en  vrai  grandeur  (MOBIC)   Bâ5ment-­‐test  à  Targnion,  équipé  de  capteurs.  
  22. 22. Etapes  du  projet   6.  Essais  d’adhérence  (ULg  -­‐  GeMMe)   •  Différents  types  d’enduits   But:  savoir  s’il  est  envisageable  de  fixer  ces  plaques  directement  aux  parois   •  Différents  types  de  colle   But:  déterminer  comment  coller  le  mélange  d’argile  sur  les  panneaux  d’OSB  ou  de  Rigidur  
  23. 23. Commercialisa5on     •  Avantages   • Réduc5on  des  coûts  d’énergie  sur  du  long   terme   • Réduc5on  importante  des  besoins  de   chauffage  en  mi-­‐saison  (+-­‐  10%)   • Réduc5on  du  pic  de  température   intérieure  aheint  durant  la  saison  chaude   • Amor5ssement  des  varia5ons  des   températures  intérieures   • Améliora5on  de  l’isola5on  acous5que  par   l’apport  de  masse  à  la  structure.  
  24. 24. Plan  de  la  présenta5on   •  Construc5on  et  environnement   •  Matériaux  bio-­‐sourcés   •  Le  Projet  AGROMOB   •  Autres  projets  de  recherche  sur  les  matériaux  bio-­‐sourcés  (ULg-­‐ GeMMe)   •  Béton  de  miscanthus   •  Projet  aPROpaille   •  Béton  de  bois  
  25. 25. •  Blocs  de  béton  :  Faible  teneur  en  ciment  et   aucune  cuisson  nécessaire  à  limite  fortement   émissions  de  CO2   •  Fibres  végétales  de  type  miscanthus  :   Ressources  renouvelables  et  disponibles   presque  partout  dans  le  monde.     à  Fixer  le  CO2  avec  des  blocs  de  béton  à  base  de   fibres  végétales   Béton  de  miscanthus  
  26. 26. Béton  de  miscanthus   •  Miscanthus:     Variété  de  la  famille  des  graminées,  produisant  une   canne  ressemblant  au  bambou  pouvant  aheindre  4m  de   hauteur.     •  Besoins  en  engrais  et  en  pes5cides  très   limités   •  Récolte:       A  l’ensileuse  à  maïs  1x/an,  à  par5r  de  la  2ème  ou  3ème   année,  en  fin  d'hiver  pour  obtenir  un  produit  sec   •   
  27. 27. •  Rendement  très  élevés     •  Impact  environnemental   •  Valorisa5on:     bio-­‐combus5ble,  plasturgie,  li5ère,  chaume,  isola5on       Béton  de  miscanthus  
  28. 28. Traitement  préalable  avant  d’u5liser  les  fibres  de  miscanthus,   de  façon  à  accroître  la  durabilité  du  composite  et  à  réduire  les   transferts  de  liquide  entre  les  fibres  végétales  et  leur   environnement        minéralisa/on:  imprégna5on  des  fibres  par  un  mélange   de  chaux,  ciment,  adjuvants,  addi5ons  et  eau   Béton  de  miscanthus   Figure 6c - micanthus after mineralization Figure 6d - bamboo after mineralization Figure 8c - Miscanthus after mineralization Figure 8d - Bamboo after mineralization Mineralization of bio-based materials: effect on cement-based mix properties. L. Courard, A. Darimont, A. Louis and F. Michel. Bulletin of the Polytechnic Institute of Iassi (Romania), LIV(LVIII), 2012
  29. 29. Béton  de  miscanthus   Objec/f  du  projet:  Fabrica5on  d’éléments  de  construc5on   durables,  spécifiquement  des  blocs  de  construc5on  en  béton  de   fibres  de  miscanthus  minéralisées,  obtenus  en  séquestrant  du  CO2.  
  30. 30. Béton  de  miscanthus   •  Objec5f  de  la  fixa5on  du  CO2   Performances  améliorées  en  termes  de  résistance  mécanique,  de  durabilité  et  de   stabilité  dimensionnelle,  grâce  à  la  dispari5on  aussi  complète  que  possible  de  Ca(OH)2.   Carbonata5on   •  Energie  consommée  lors  du  processus  de  cure  des  blocs   •  0.71  GJ/m³  en  autoclave,     •  0.59  GJ/m³  pour  cure  humide,     •  0.02-­‐0.10  GJ/m³  quand  10-­‐50%  de  fixa5on  [CO2]  dans  ciment   •  Fixa5on  poten5elle  de  CO2     •  dans  un  bloc  39x19x19  cm:  0.18  kg   •  dans  1  mur  de  1  m²  (soit  12.5  blocs  39x19x19  cm):  2.25  kg  
  31. 31. •  Améliora5on   significa5ve  de   résistance  en   compression  entre  les   deux  types  de  cure   •  Intérêt  de  carbonater   préalablement  les  fibres   0.05 MPa 0.03 MPa 0.009 MPa 0.205 MPa Béton  de  miscanthus   Résultats  et  observa5ons     Résistance  en  compression  à  7  heures  
  32. 32. Projet  aPROpaille  (2011-­‐2013)   Vers  une  reconnaissance  de  l’usage  de  la  paille  comme   matériau  isolant  dans  la  construc5on   Objec5f:  améliorer  la  connaissance  sur  le   comportement  et  les  performances  de   parois  dont  la  performance  thermique  est   essen5ellement  obtenue  par  usage  de  la   paille  en  op5misant  un  module  construc5f   préfabriqué.          
  33. 33. Projet  Béton  de  bois   •  Mélange  de  copeaux  de  bois  et  de  pâte  de  ciment   •  Réalisa5on  de  cloisons  intérieures  et  extérieures  (avec   recouvrement)   •  Isola5on  thermique:  λ  =  0.09  W/m.°K  (bloc  de  béton  cellulaire  λ   =  0.12  W/m.°K  et  brique  de  terre  cuite  λ  =  0.27  W/m.°K)      
  34. 34. Conclusions   •  Moyens  à  développer  pour  répondre  au  besoin  de  matériaux   de  construc5on   •  Propriétés  intrinsèques  intéressantes   •  Apport  en  terme  d’isola5on  ET  iner5e  thermiques   •  Sélec5on  de  matériaux  à  faible  consomma5on  d’énergie   •  Filières  porteuses  d’emploi  local  qualifié,  de  développement   économique  ou  encore  de  lien  social   •  Mise  en  valeur  de  l’économie  circulaire  
  35. 35. MERCI  POUR  VOTRE   ATTENTION!   sophie.grigoleho@ulg.ac.be   +32  4  366  92  24  

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