L’Epoxy bientôt remplacée par des carcasses de crevettes ? Un trophée de l’éco-innovation pour L’Institut Pascal.

 

L’axe Génie des Procédés Energétique et Biosystèmes de l’Institut Pascal est un laboratoire de génie des bioprocédés dont une des thématiques s’intéresse à la valorisation de biopolymères tels que les protéines et les polysaccharides. Dans ce contexte, le chitosane, polysaccharide, issu de la chitine des carapaces de crustacés, a été étudié comme compétiteur potentiel de colles structurelles de synthèse telles que les colles Epoxy.

 

Les adhésifs biosourcés obtenus permettent de réaliser des collages structurels pour des coûts similaires aux adhésifs de synthèse. La résistance au cisaillement du collage sur des matériaux tels que le bois ou l’aluminium, peut atteindre jusqu’à 50 MPa. Alors que les colles structurelles actuelles sont principalement composées de matériaux synthétiques contenant des composés volatils (COVs) de plus en plus décriés pour leurs impacts sur la santé humaine, la colle à base de chitosane est issue d’un sous-produit de l’industrie de la pêche et est donc totalement biosourcée, ce qui réduit notablement  son empreinte carbone. Dans une optique de développement industriel à large échelle, d’autres sources de matières premières, telles que les insectes, les plumes de calamars et les parois cellulaires des champignons filamenteux, pourront être utilisées comme source de chitine pour la production de chitosane.

 

 

Cette innovation a été récompensée par le trophée Eco-Innovation de la maison Innovergne dans la catégorie “Transfert/valorisation” entre un laboratoire de recherche et une entreprise.

 

A l’occasion de ces trophées, le laboratoire a montré une autre application de cet adhésif pour la conception de panneaux isolants à base de broyats de tiges de tournesol et de chitosane. Ce matériau totalement biosourcé a comme vocation l’isolation thermique pour la rénovation de bâtiments anciens. Le composite est mis en forme par pressage et possède des propriétés mécaniques et thermiques compétitives à celles des matériaux actuellement sur le marché. Nul doute qu’il saura convaincre quelques designers et industriels…

 

 

L’un des chercheurs de l’Institut Pascal a accepté de répondre à quelques unes de nos questions à propos de ce projet :

 

Pourriez-vous vous présenter en quelques lignes ? Votre parcours, vos affinités ?

 

Je suis Hélène de Baynast, Maître de conférences à l’Université Clermont Auvergne et affectée à Polytech-Clermont Ferrand. J’effectue mon activité de recherche au sein de l’axe Génie des Procédés, Energétique et Biosystèmes de l’Institut Pascal. Dans ce laboratoire, je travaille sur la caractérisation des interfaces solide/liquide et solide/solide, et plus spécialement sur la conception d’agrocomposites et d’adhésifs biosourcés en lien avec  mes collègues du thème BBB (Biomolécules, Bioraffinage, matériaux Biosourcés).

J’ai débuté mon activité de recherche en 1997 par une thèse de doctorat au Laboratoire Procédés Matériaux Instrumentation (LPMI) au centre ENSAM d’Angers (Ecole Nationale Supérieure des Arts et Métiers), sur les interfaces solide/gaz dans le domaine de la microélectronique. J’ai poursuivi cette activité, cette fois sur les interfaces solide/liquide (corrosion), au laboratoire de génie chimique et biochimique de l’université Blaise Pascal dans le cadre d’un contrat avec l’Agence Spatiale Européenne sur le projet MELiSSA (Micro Ecological Life Support System) et enfin comme Maître de conférences dans la même Université où je me suis intéressée cette fois aux interfaces liquide/solide et solide/solide.

 

Comment en êtes vous arrivé à travailler sur ce projet ?

Le projet est parti d’une rencontre avec des chercheurs de l’IRSTEA et de l’axe Mécanique, Génie mécanique, Génie civil, Génie industriel de l’Institut Pascal qui étaient à la recherche d’adhésifs d’origine animale ou végétale. Après plusieurs essais de mises en œuvre de polysaccharides, le chitosane est sorti gagnant de par ses propriétés adhésives. Ces dernières ont ensuite pu être mises en œuvre pour élaborer un composite agrosourcé à base de tiges de tournesol dans le cadre d’un programme de l’Agence Nationale de la Recherche (projet Demether) coordonné par JD Mathias (IRSTEA) et labélisé par les pôles de compétitivité Céréales Vallée et ViaMeca. L’objectif qui a été atteint au cours du projet était d’utiliser les propriétés mécaniques et isolantes des tiges de tournesol pour concevoir des panneaux permettant l’isolation thermique de bâtiments anciens.

 

 

Pourquoi avoir décidé de vous engager dans une démarche d’éco-conception ?

 

Nous avons suivi la réglementation RT 2012 pour la conception de ce panneau Demether. Nous apportions un plus par rapport aux panneaux existants formés de produits issus de la pétrochimie et nous voulions nous comparer aux nouveaux produits biosourcés (laine de roche, chanvre etc) actuellement sur le marché, non seulement d’un point de vue performance thermique mais aussi du point de vue  Analyse du Cycle de Vie. Cette partie de l’étude a été réalisée par l’IRSTEA de Montpellier.

 

 

Comment vous êtes-vous débrouillé comment pour avancer ? Vous avez peut être imaginé plusieurs approches ? Finalement, qu’est-ce qui a emporté la décision ?

 

La mise au point a demandé 3 ans avec beaucoup d’échanges entre les acteurs du projet :  l’Institut Pascal, l’IRSTEA, mais aussi le Groupe d’Etude des Matériaux Hétérogènes (GEMH) de l’Université de Limoges, l’ENSAM de Cluny et l’Ecole d’Architecture de Clermont-Ferrand (ENSACF). Nous avons testé plusieurs granulométries de broyats de tournesol et formulé le chitosane avec divers biopolymères pour arriver à l’optimum en termes d’isolation thermique et tenue mécanique. Sa densité est de 0.21, sa conductivité thermique est de 0,06 W.m-1K-1 et la contrainte à la rupture mécanique en traction et en compression de l’ordre de 2MPa. Le panneau est donc facilement manipulable.

 

 

Il y a du y avoir encore beaucoup de travail pour passer du concept à un produit commercialisable ? Et au bout du bout… Satisfait ? Qu’a apporté ce projet ? A vous même, aux utilisateurs ?

 

Le projet consistait à montrer la faisabilité du procédé permettant l’obtention de l’agrocomposite. Cet objectif a été atteint mais d’autres travaux doivent être conduits notamment pour valider la durabilité du composite (humidité, feu, etc.). Un mur constitué de cet agrocomposite a été fabriqué à l’ENSAM de Cluny et a montré une résistance acceptable au feu (catégorie M1). Le développement industriel final ainsi que les phases de qualification ne pourront se faire que dans le cadre d’un partenariat industriel.

 

 

J’imagine que vous n’allez pas vous arrêter là… Ne serait-ce pas indiscret de vous demander ce qui pourrait bientôt nous surprendre ?

 

Nous continuons bien sûr à travailler sur les biopolymères et la conception d’agrocomposites. Des travaux soutenus par la région Auvergne Rhône Alpes viennent de commencer au sein de l’Institut Pascal pour le développement d’agrocomposites à base de sous produits issus des industries céréalières et du bois (composite  du type Wood Plastic). Je propose de vous en reparler lors que le sujet sera un peu plus avancé !

 

About the Author:

Hélène DE BAYNAST
Maître de Conférences, HDR. Département Génie Physique, Polytech Clermont-Ferrand. Institut Pascal axe GePEB.

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