Menee conjointement par UL et UAC, cette recherche explore la valorisation des déchets plastiques et de bois en composites durables.
L'Essentiel : Menee conjointement par UL et UAC, cette recherche explore la valorisation des déchets plastiques et de bois en composites durables.
Jonathan Guidigo, chercheur·e au sein de LERMAB (Université de Lorraine).
Thèse soutenue en 2017 à l'école doctorale RP2E - Ecole Doctorale Sciences et Ingénierie des Ressources, Procédés, Produits, Environnement.
Cette recherche s'inscrit dans le cadre d'une cotutelle franco-béninoise, garantissant un ancrage simultané sur le terrain local et dans les standards académiques internationaux.
Contexte et Problématique
La présente étude se concentre sur le composite bois-polymère (CBP), un matériau composite élaboré à partir de déchets plastiques et de sciure de bois. Cette recherche répond à la nécessité croissante de solutions durables dans le domaine de la construction, particulièrement dans les régions où les matériaux de construction traditionnels sont souvent peu accessibles ou coûteux. Les déchets plastiques, omniprésents en milieu urbain, posent un problème environnemental majeur. En intégrant ces déchets dans la fabrication de composites, il est possible de réduire leur impact tout en créant des matériaux valorisables.
Les matériaux composites bois-polymère peuvent représenter une alternative viable aux matériaux de construction conventionnels. La méthode d'extrusion utilisée dans cette étude a pour but d'améliorer les propriétés mécaniques des composites par rapport aux méthodes artisanales existantes. Ce travail de recherche vise à caractériser physico-mécaniquement ces composites afin de déterminer leur potentiel d'application dans la construction durable.
Méthodologie
La méthodologie adoptée pour cette recherche comprend plusieurs étapes clés. Tout d'abord, des échantillons de composite bois-polymère ont été fabriqués par extrusion en utilisant des proportions définies de déchets plastiques et de sciure de bois, reflétant la composition des déchets disponibles à Cotonou, Bénin. Les pourcentages de sciure de bois incorporés dans la matrice polymère étaient de 20%, 25%, 28% et 30%.
Les analyses physico-mécaniques ont été réalisées pour évaluer les propriétés des échantillons de CBP en compression, flexion et traction. Les méthodes utilisées incluent l'analyse thermogravimétrique pour comprendre la stabilité thermique des matériaux, ainsi que des tests de flexion, compression et traction pour évaluer la résistance mécanique. Parallèlement, une analyse de la sciure de bois a été effectuée pour déterminer sa composition chimique et ses propriétés mécaniques.
Les résultats obtenus ont été comparés à ceux d'échantillons fabriqués selon des méthodes artisanales, permettant ainsi d'évaluer l'efficacité de l'extrusion dans l'amélioration des caractéristiques du composite.
Résultats Principaux
Les résultats de l'étude indiquent que l'ajout de sciure de bois dans la matrice thermoplastique améliore significativement les propriétés mécaniques des composites bois-polymère. En effet, la sciure de bois agit comme un renfort lors des sollicitations en compression et en flexion, augmentant ainsi la rigidité du composite. En revanche, lors des essais de traction, la sciure se comporte davantage comme une charge, jouant un rôle différent selon le type de sollicitation appliqué.
Les échantillons de CBP fabriqués par extrusion présentent des propriétés mécaniques supérieures à celles des échantillons réalisés par méthodes artisanales. Les analyses thermogravimétriques ont révélé que les échantillons artisanaux sont soumis à des températures dépassant 300°C, ce qui entraîne une dégradation des polymères et de la sciure de bois, compromettant ainsi leur intégrité et leur durabilité. En comparaison, les composites réalisés par extrusion affichent une meilleure résistance à la dégradation thermique, ce qui suggère une plus grande viabilité pour des applications dans la construction.
Les résultats montrent également que les proportions de sciure de bois influencent les propriétés mécaniques du composite. L'augmentation de la quantité de sciure de bois jusqu'à 30% améliore la rigidité et la résistance en compression et en flexion, accentuant l'intérêt pour ces matériaux dans le secteur de la construction durable.
Discussion et Perspectives
Les résultats de cette recherche soulignent le potentiel des composites bois-polymère comme matériaux de construction durables, en particulier dans le contexte africain où les ressources sont limitées et où les déchets plastiques constituent un enjeu environnemental majeur. L'utilisation de déchets plastiques et de sciure de bois pour la fabrication de composites offre une double opportunité : valoriser des déchets tout en développant des matériaux de construction ayant des performances mécaniques satisfaisantes.
L'industrialisation de la production de composite bois-polymère pourrait contribuer à répondre aux besoins croissants en matériaux de construction tout en réduisant l'empreinte écologique. Cependant, il est essentiel de mener des études complémentaires pour optimiser les formulations et les processus de production, afin de garantir la durabilité et la performance des composites dans des conditions d'utilisation réelles.
Enfin, cette recherche ouvre la voie à des initiatives visant à promouvoir l'usage de composites dans la construction durable. La collaboration entre les institutions académiques, les industriels et les gouvernements sera cruciale pour soutenir cette transition. La diffusion des résultats et des technologies développées pourrait encourager l'adoption de pratiques de construction plus respectueuses de l'environnement, renforçant ainsi l'impact positif du composite bois-polymère sur la gestion des déchets et la durabilité dans le secteur de la construction.
Accéder à l'étude complète
Sources et accès
Jonathan Guidigo. Caractérisation physico-mécanique d’un composite bois polymère. Science des matériaux [cond-mat.mtrl-sci]. Université de Lorraine; Université d'Abomey-Calavi (Bénin), 2017. Français. ⟨NNT : 2017LORR0229⟩. ⟨tel-01907728⟩