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Matériaux biosourcés : Des fibres de palmier pour améliorer le béton

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le 06.06.18 | 12h00 Réagissez

Depuis quelques années, les scientifiques commencent à regarder la nature d’un œil nouveau, découvrant ainsi des matériaux prometteurs, calorifiques, plus intelligents, résistants, mais surtout plus respectueux de l’environnement.

Aujourd’hui, la technologie et la nature travaillent main dans la main à l’élaboration d’un monde nouveau. Depuis la nuit des temps, l’homme utilise les matières premières de la terre. Sans elles, nos ancêtres n’auraient jamais pu construire des abris, se vêtir ou imaginer toute sorte d’activité.

Le développement durable est l’un des principaux défis de ces dernières décennies. Il est basé sur la promotion de la conscience environnementale concernant la nécessité de limiter les impacts de l’activité humaine sur l’environnement. Dans le mémoire de recherche intitulé «Etude in situ des performances énergétiques et mécaniques des matériaux biosourcés et locaux», Bourhaneddine Haba s’intéresse à l’efficacité énergétique du bois du palmier dattier.

«En Algérie, la consommation d’énergie a connu une croissance accrue, principalement due à l’amélioration du niveau de vie des citoyens. L’efficacité énergétique s’impose comme une réponse appropriée à cette problématique. Le programme d’efficacité énergétique à l’horizon 2030 de l’Agence nationale pour la promotion et la rationalisation de l’utilisation de l’énergie (Aprue) s’intéresse à l’ensemble des secteurs de consommation qui ont un impact significatif sur la demande d’énergie», écrit le chercheur, en énumérant ces secteurs comme suit : le bâtiment, le transport et l’industrie.

L’objectif du programme précédemment cité est de réduire la consommation énergétique de 9% à travers l’introduction d’équipements et de technologies performants. Pour ce faire, plusieurs axes d’intervention sont fixés en fonction du secteur d’activité. Ainsi, «concernant le secteur du bâtiment, ce programme consiste en l’introduction et la diffusion de pratiques et de technologies innovantes autour de l’isolation thermique des constructions existantes et nouvelles», note l’étude.

La preuve par le temps et par l’expérience : la construction naturelle reste le moyen le plus adapté et sûr pour réaliser une construction durable. L’efficacité de cette construction naturelle réside dans le choix des matériaux, les technologies et les méthodes de construction qui réduisent considérablement la consommation des ressources d’énergie sans pour autant provoquer des pollutions ou affecter la santé des écosystèmes.

Ces matériaux, qui sont généralement appelés «matériaux verts», sont à haute performance thermique et réduisent la consommation d’énergie et de matières premières non renouvelables. «Dans les années récentes, l’attention s’est concentrée sur la recherche pour remplacer le béton traditionnel en tant que matériau de construction principal, par des matériaux biosourcés offrant des performances thermiques et environnementales compétitives», écrit le chercheur.

Concernant les matériaux biosourcés, le rédacteur de l’étude cite les matériaux composites à base de liants minéraux chargés avec des particules ou des fibres végétales.

Et l’utilisation de ces matériaux végétaux présente plusieurs avantages, tels que : c’est une ressource renouvelable, a une disponibilité dans la nature, à faible coût économique, et une neutralité vis-à-vis des émissions de CO2. Avec ces avantages, l’implication de ces matériaux procède d’un avantage autre qui est celui d’alléger les mélanges de béton.

«Dans ce cadre, le principal objectif de notre projet de recherche est le développement des matériaux composites chargés avec fibres de palmier dattier dédiés aux applications d’isolation thermique dans la construction. La problématique majeure de ce travail, est : Quelles sont les propriétés hydriques et la conductivité thermique de ce type de matériau ? Comment sera son comportement hygrothermique à l’échelle mur ?» lit-on dans l’étude.

Est-il utile de noter que le secteur du bâtiment est l’un des plus gros consommateurs d’énergie et dont les effets sont considérables sur le réchauffement climatique. L’analyse du cycle de vie des bâtiments est une méthode d’évaluation environnementale qui permet de quantifier les impacts des bâtiments.

«Durant toute la durée de sa vie, le bâtiment peut fortement affecter la consommation d’énergie (transport, processus de construction, chauffage, éclairage, etc.) et l’environnement à travers la consommation des ressources naturelles (roches, bois, eau, etc.)», note Bourhaneddine Haba.

Hygroscopique

«En Algérie, l’installation des équipements de chauffage et de climatisation ‘‘grand consommateur d’énergie’’ dans les bâtiments est devenu très coûteuse faute d’isolation thermique. La consommation du secteur du bâtiment a été estimée à plus de 40% de la consommation globale d’énergie selon l’Agence de promotion et de rationalisation de l’utilisation de l’énergie (Aprue).

En outre, 60% à 80% de cette énergie est perdue, majoritairement à travers les toits, les murs et les sols», constate le chercheur. Ainsi, selon des experts, réaliser des bâtiments avec une bonne et efficace isolation thermique n’implique qu’un surcoût de 10-15%, mais permettra d’économiser 40% de la consommation énergétique.

Inscrivant son travail de recherche dans une problématique générale de développement de matériaux biocomposites innovants dédiés à la construction avec un impact significatif sur l’efficacité énergétique du secteur du bâtiment, le chercheur propose de caractériser un nouveau béton formulé à partir d’une matrice de base de ciment au sein de laquelle les granulats conventionnels seraient remplacés par des ressources naturelle et renouvelables, tels que les fibres de palmier dattier.

Ainsi, l’étude expérimentale «a révélé que le béton de palmier dattier est un matériau perméable à la vapeur d’eau en raison de sa microstructure. Sa résistance à la diffusion de la vapeur d’eau a été estimée à 4,4, nettement inférieure aux matériaux de construction traditionnels tels que le béton solide et le béton cellulaire autoclavé, qui ont des valeurs élevées de 130 et 10, respectivement.

Par contre, cette résistance est très proche de celle du béton de chanvre ‘LHM-wall’ (4.8)», constate l’étude, qui précise que le béton de palmier dattier est un matériau hygroscopique qui peut adsorber et stocker la vapeur d’eau au sein de leur système poreux. «La diffusivité hydrique du béton du palmier dattier a été estimée en fonction de la perméabilité à la vapeur d’eau et de l’isotherme d’absorption

L’allure de cette courbe est en accord avec la théorie de De Vries. La valeur moyenne déterminée dans le domaine hygroscopique présentait une forte diffusion hydrique de béton de palmier dattier. Cette valeur a le même ordre de grandeur que celle du béton de chanvre (HLC)», explique la rédactrice de l’étude.

Par ailleurs, s’agissant de la conductivité thermique, Bourhaneddine Haba constate que celle du palmier dattier est la même que celle du chanvre qui permet une conductivité thermique exemplaire. La dernière partie de sa thèse, le chercheur l’a consacrée à la prédiction numérique du comportement hygrothermique du béton de palmier dattier à l’échelle mur sous les conditions climatiques de la région de Batna (nord-est de l’Algérie).

«Les résultats ont révélé que ce biocomposite présentait une inertie thermique non négligeable sous conditions estivales. Les résultats de déphasage et de taux d’amortissement ont été estimés à 6 heures et 6% respectivement. Ces résultats ont été comparés à ceux du béton traditionnel.

Une paroi avec une bonne inertie thermique peut retarder le pic de température intérieure jusqu’à la nuit pendant les jours d’été ainsi que l’amortissement de la température extérieure, ce qui limite la surchauffe en été et contribue à assurer le confort thermique», conclut l’étude.

La recherche du comportement hygrothermique du béton de palmier dattier pourrait être effectuée à grande échelle expérimentalement. L’objectif de cette étude serait d’étudier le comportement du béton de palmier dattier, en réponse aux changements dans les conditions environnementales adjacentes.
 

Fatma-Zohra Foudil
 
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