Matières premières de notre étude II.4 CFVC de notre étude

II.1 Introduction

Les matériaux composites fibres végétales/matrice cimentaire (CFVC) ont été étudiés avec plusieurs objectifs, chacun d’eux dépendant du pays dans lequel ils sont évalués.

En France hexagonale, il s’agit essentiellement de remplacer les fibres d’amiante, utilisée couramment dans la construction pour l’isolation thermique. En effet depuis le 1^er janvier 1997, "Au titre de la protection des travailleurs, sont interdites en application de l’article L. 231-7 du code du travail, la fabrication, la transformation, la vente, l’importation, la mise sur le marché national et la cession à quelque titre que ce soit de toutes variétés de fibres d’amiante, que ces substances soient ou non incorporées dans ces matériaux, produits ou dispositifs". Les consommateurs sont également concernés : "Au titre de la protection des consommateurs, sont interdites, en application de l’article L. 221-3 du code de la consommation, la fabrication, l’importation, la mise sur le marché national, l’exportation, la détention en vue de la vente, l’offre, la vente et la cession à quelque titre que ce soit de toutes variétés de fibres d’amiante et de tout produit en contenant" [1]. En Guadeloupe, les préoccupations sont de deux ordres : obtenir des matériaux de construction isolant thermique ayant des propriétés mécaniques permettant de résister aux cyclones et aux séismes, et valoriser nos déchets dans un souci de préserver notre environnement. En fait, depuis les années 1960, la construction d’habitations en ciment ne cesse de croître car résistant mieux aux cyclones mais leur climatisation a pour conséquence une augmentation de la consommation d’énergie électrique [2]. Cette production est très onéreuse car elle nécessite l’importation coûteuse de près de 90% des produits pétroliers [3]. Pour aller vers une réduction de la consommation d’énergie électrique, nous avons proposé d’ajouter au ciment, dont sont faites les habitations actuelles, un isolant thermique autre que l’amiante. Cet isolant pourrait être le bois, dont étaient faites les maisons anciennes, ou encore tout matériau lignocellulosique.

Dans d’autres pays industrialisés, tels que l'Australie ou en en voie de développement tels que le Brésil et l'Inde, il s’agit de réaliser des habitations à un coût modéré, de valoriser les déchets agricoles et ainsi de limiter l’impact de ces déchets sur l’environnement, en contribuant au développement durable [4-10].

L'agriculture demeure un secteur économique fondamental en Guadeloupe, bien que sa contribution décline depuis quelques années malgré les protections de l'Organisation

Commune du Marché (OCM). L’agriculture repose sur deux piliers : la culture de la canne à sucre en régression et celle de la banane qui est devenue la première production et la principale exportation de la Guadeloupe ; toutefois cette dernière n’est plus compétitive sans subventions [3]. La Guadeloupe produit également de l’ananas, du melon, du cacao, de la vanille, des fleurs mais en petites quantités.

La canne à sucre, cultivée sur 14 300 ha soit 48% des terres arables, produit environ 573 000 tonnes par an dont près de 95% sont destinées aux deux unités sucrières, Gardel et Folle-Anse (Marie-Galante) issues de la restructuration industrielle. Elle demeure la production la mieux adaptée aux conditions climatiques locales (sècheresse, cyclones). Sur la période de campagne sucrière qui dure entre 80 et 150 jours par an, le broyage de la canne conduit à près de 200 000 tonnes annuelles de bagasse. Avant la création de la Centrale Thermique du Moule (CTM), 90% du tonnage de bagasse étaient brûlés par les sucreries dans les chaudières pour la production de vapeur, le reste était souvent brûlé à l’air libre ou mis en décharge sauvage. Depuis 1999 année de la création de la CTM, la bagasse est utilisée pendant la campagne sucrière en tant que combustible par la CTM, productrice d’environ 30% de l’énergie électrique du pays. En dehors des jours de campagne sucrière, la CTM utilise du charbon importé afin d’assurer la production d’électricité. Au début de notre étude, la CTM n’existant pas encore, il convenait de valoriser les grandes quantités de bagasse disponibles.

La filière banane, principale source d’emplois et de revenus agricoles du département, parvient à peine à maintenir un potentiel annuel de production de 120 000 à 140 000 tonnes sur 6 500 ha environ (22% des terres arables). Les exportations se situent à leur niveau moyen de 88 000 tonnes par an depuis 15 ans, mais bien en deçà du quota de 150 000 tonnes fixé par l'Organisation Commune du Marché. Le surapprovisionnement du marché européen par la banane dollar explique les difficultés que connaissent les producteurs antillais. Après environ un an et demi, le bananier est capable de fleurir. La tige souterraine forme alors un inflorescence qui se développe à travers le pseudo-tronc creux pour apparaître au centre des feuilles. Au début l’inflorescence est dressée mais sous l’effet du poids elle va devenir pendante. Après la floraison, le bananier meurt et la tige souterraine forme des rejets latéraux qui formeront de nouvelles plantes. Le bananier est exigeant en azote et en potasse ; lui-même étant riche dans ces constituants il est laissé sur le terrain après la récolte comme amendement.

Ainsi la production de rhum, de sucre et de bananes génère des déchets (bagasse, tronc de bananier) susceptibles d’être valorisés ou d’acquérir une plus grande valeur ajoutée par incorporation dans la matrice céramique de ciment et contribuer ainsi à la préservation de notre environnement. Il en est de même pour (1) le cocotier dont seul le fruit est utilisé en agroalimentaire pour son eau de coco et pour l’obtention de poudre de coco à partir de la pulpe, mais aussi pour (2) le tubercule de dictame dont la fabrication de la farine produit des déchets fibreux.

Le matériau composite fibres végétales/ciment (CFVC) élaboré devra :

• présenter des propriétés mécaniques comparables à celles du ciment pur, même après l’incorporation des fibres, afin de continuer à favoriser la résistance aux risques naturels. En particulier, la résistance à la compression du CFVC sera voisine de 32,5MPa.

• être un isolant thermique comparé à ce conducteur thermique qu’est le ciment. Peu de données sur les aptitudes thermiques du ciment et des fibres végétales existent. Seules les conductivités thermiques du béton et du bois sont indiquées, celle du béton étant 10 fois supérieure à celle du bois [11].

• vieillir en conservant des propriétés thermiques et mécaniques proches de celles du composite initial élaboré.

• présenter un surcoût de fabrication raisonnable. En conséquence, la méthode d’élaboration se fera en un nombre limité d’étapes, elle ne nécessitera pas une technologie poussée.

II.2 Etude bibliographique

II.2.1 Un peu d’histoire

II.2.2 Fibres végétales

II.2.2.1 Constituants principaux

II.2.2.2 Constituants principaux et traitement thermique

II.2.2.3 Fibres végétales : morphologie, composition et traitement

thermique

II.2.2.4 Fibres végétales et dégradation chimique

II.2.2.5 Fibres végétales et caractéristiques physiques

II.2.3 Matrice cimentaire

II.2.4 Matériaux composites CFVC

II.2.4.1 Elaboration et caractérisation des CFVC

II.2.4.2 Zone d’interaction fibre/matrice

II.2 Etude bibliographique