Les lipides sont la matière grasse des êtres vivants. Ces bio-polymères sont insolubles dans l’eau, et sont donc utilisés pour leur caractère hydrophobe dans la construction en terre crue vernaculaire, notamment dans les enduits extérieurs des bâtiments [119]. Les principaux composants des lipides sont les acides gras insaturés.
Huile de lin
L’huile de lin est composée à plus de 90 % d’acides gras insaturés. Ces acides gras insaturés comptent parmi les lipides. Il s’agit de petites molécules amphiphiles de quelques nanomètres possédant une tête polaire et une chaine non ramifiée apolaire. Spontanément, lors du séchage et en présence d’oxygène, ces molécules s’oxydent puis polymérisent et réticulent grâce à l’ouverture de leurs doubles liaisons, et la création d’autres liaisons entre acides gras. Ce phénomène appelé siccativation, est un phénomène très lent, qui se produit spontanément et qui peut être catalysé par la disponibilité de l’oxygène, la présence d’ions métalliques ou encore la température ou l’énergie lumineuse [153–155]. Cette réaction est irréversible et durable. Dans la construction terre on retrouve de l’huile de lin dans les enduits selon certaines recettes traditionnelles. Après le séchage de cette huile dure, les acides gras insaturées qui se sont oxydés et polymérisés se sont liés fortement entre eux autour des particules d’argile notamment et protègent ainsi le matériau terre crue grâce à leurs propriétés hydrophobes [119, 120].
50 Figure I-19: Représentation schématique des réactions d'oxydation-polymérisation des lipides selon K. Schaih [155]
Vernis à base d’huiles végétales
Un vernis à base d’huiles végétales pourrait aussi être utilisé pour protéger en surface les matériaux à base de terre crue. Cette technique ne consiste pas à l’ajout d’un stabilisant au cœur du matériau mais dans la mise en place d’une couche protectrice vis-à-vis de l’eau liquide comme le sont les peintures pour le plâtre à l’intérieur des habitations.
c) Protéines
Les protéines sont des macromolécules du vivant qui assurent différentes fonctions cellulaires. Ce sont de longues chaines, généralement amphiphiles, dont les maillons sont des acides aminés. Ici seule la caséine sera brièvement présentée. Cependant des études sur l’ovalbumine, protéine du blanc d’œuf, ont donné des résultats très prometteurs pour stabiliser des blocs de terre crue [87].
Caséine
Depuis longtemps la caséine est utilisée pour créer de la colle en Europe [119]. Cette protéine est présente dans le lait sous forme de micelles : sphères composées de nombreuses molécules de caséine. Ces protéines sont amphiphiles et flexibles, elles s’adsorbent sur les argiles si elles sont dissociées des micelles. Pour réussir à dissocier ces micelles il faut que le milieu soit basique ou alors ajouter un dispersant à la formulation. Le pH du milieu fait fortement varier la conformation de ces macromolécules et leurs charges de surfaces [156]. Les colles de caséine sont utilisées depuis longtemps dans les enduits en terre crue. Cette molécule étant chargée négativement, elle peut, selon les conditions du milieu, disperser ou floculer les argiles par des interactions électrostatiques : elle peut jouer le rôle de dispersant ou le rôle de liant puissant pour les particules d’argiles [120]. En Bretagne l’industrie laitière étant développée, de la caséine pourrait potentiellement être extraite des déchets de cette industrie, puis utilisée comme stabilisant ou dispersant bio-sourcés pour la construction terre crue. Cependant, son efficacité semble soumise aux conditions de pH et de force ionique du milieu (mélange terre et eau) qu’il faudrait réussir à maitriser.
51 Figure I-20: Différentes conformations des micelles de caséine selon le pH du milieu étudié d’après Horne [156]
d) Tanins
Du mot Celte « tan » signifiant « chêne », les tanins sont des polyphénols complexes présents dans la plupart des plantes [137]. Les tanins sont utilisés depuis l’antiquité pour transformer les peaux en cuir. Le tannage établi des liaisons entre les fibres collagènes (protéine rigide) qui rend le cuir imputrescible. Au Ghana, au Nigéria et au Burkina Faso, les cosses de néré ou les gousses d’acacias, riches en tanins, sont utilisées pour renforcer leurs enduits terre contre la pluie [119, 138].
Tanins de châtaigniers et extrait de glands de chêne (Oak Seed Extract : OSE)
Il existe un grand nombre de tanins différents : les gallotanins, les ellagitanins, les tanins complexes et les tanins condensés [120, 157].
Différentes études scientifiques ont été menées sur les ajouts de tanins à la terre crue. Certains tanins seraient capables de chélater des cations métalliques (dans les terres comportant des oxydes de fer par exemple), libérant des ions multivalents qui collent fortement les plaquettes d’argiles entre elles, en rendant la terre insensible à l’eau. Dans certaines conditions, certains tanins pourraient aussi provoquer une répulsion électrostérique et défloculer les argiles [119, 120]. Une étude sur l’utilisation de glands de chêne broyés riches en tannins a prouvé leur efficacité pour défloculer les argiles des boues de forage [137]. Selon plusieurs études [25, 112, 120], l’utilisation de tanins de châtaigniers pourrait être intéressante pour défloculer les argiles, dans des conditions où le pH est maitrisé. Les tanins de châtaigniers ainsi que les extraits de glands de chêne seraient principalement des ellagitanins [120].
52 Figure I-21: Structures chimiques des 4 types de tanins rencontrés [120, 157]
e) Biocalcification
Les procédés géotechniques de stabilisation des sols sont intéressants pour la construction en terre. L’ajout de chaux est exclu pour son empreinte écologique, mais la biocalcification pourrait être intéressante. Ce procédé consiste à reproduire les réactions enzymatiques de précipitation de calcite en nourrissant des bactéries. L’uréase catalyse l’hydrolyse de l’urée en ions ammonium et carbonate. Puis le carbonate réagit avec le calcium pour former de la calcite. Les ponts calcifiés entres les grains renforcent les sols. Cependant le procédé forme un sous-produit hautement concentré en chlorure d’ammonium. Sa toxicité est problématique mais le procédé pourrait être prometteur pour son efficacité et sa faible empreinte carbone [143].