ALS - Magazine 6 - Septembre 2017

ALS MAG ALS Mag / 41 Figure 1 : Carbones mésoporeux ordonnés dérivés d’acide gallique (extrait végétal) pour le stockage électrochimique de l’énergie. Torchis Ouate de cellulose Figure 2 : Sphères de carbone creuses dérivées d’œufs de poisson et de tannin (extrait végétal) pour applications électromagnétiques dans le domaine des GHz. Figure 3 : Monolithes poreux dérivés de polyphénols végétaux obtenus par polymérisation d’émulsions (à gauche), d’émulsions aérées (au centre), et de mousses liquides (à droite) pour la catalyse enzymatique, l’absorption des chocs, ou l’isolation thermique ou acoustique. MATÉRIAUX DÉRIVÉS DU VIVANT On entend sous cette terminologie la grande famille des matériaux biosourcés. Ce terme est actuellement très en vogue dans le domaine de la construction, et regroupe tous les matériaux renouvelables pour le bâtiment, qu’ils soient structuraux (bois d’œuvre, panneaux, poutres en lamellé-collé, …) ou fonctionnels (bardages, isolants thermiques et phoniques sous diverses présentations, vrac ou mats, par exemple). Majoritairement d’origine végétale (bois et dérivés, ouate de cellulose, liège, mais aussi fibres telles que lin, chanvre, paille, miscanthus, …), mais pas seulement (laine de mouton, plumes de canard, …), on les retrouve également sous le terme générique d’« écomatériaux ». Ils peuvent être utilisés seuls ou en association avec d’autres matériaux artificiels (bétons dits végétaux, en particulier béton de chanvre), ou synthétiques (polymères industriels classiques chargés en bois et autres fibres naturelles). La plupart des matériaux cités plus haut sont désormais concurrents des solutions constructives tradi- tionnelles. Même s’ils sont en développement rapide, ou font l’objet d’une redécouverte pour d’autres (construction en paille ou en torchis), ils souffrent encore d’un manque de structuration de leur filière, d’un recul insuffisant sur leurs performances à long terme, d’un coût pas encore vraiment compétitif, voire de l’absence des certifications nécessaires dans certains cas. Néanmoins, le côté écologique et sain apporté au bâtiment par ces matériaux assurera leur essor à terme, porté par le besoin actuel de réaliser des économies d’énergie et de stocker du carbone au travers de la rénovation du bâti ancien et de l’éco-construction. Au vu des tonnages attendus, la construction est sans conteste à l’heure actuelle la branche industrielle qui « tire » la filière biosourcée. Mais « matériau biosourcé » suppose également, à une échelle plus modeste, de pouvoir remplir la même fonction qu’un matériau synthétique à rapport performances/coût sensiblement équivalent. Dans cet esprit, et dans le contexte présent de raréfaction des ressources non renou- velables, il est nécessaire de produire à partir de la biomasse des matériaux fonctionnels capables de remplacer ceux du quotidien, principalement des polymères, des carbones de spécialité, … Cette tendance mondiale se concrétise par de très nombreux travaux en génie des procédés et en catalyse, par lesquels la biomasse est déconstruite non seulement en ses constituants primaires mais surtout en synthons ou briques de base, à partir desquels de nouveaux matériaux peuvent être préparés. Dans quelques cas privilégiés, les substituts naturels à des réactifs usuels de la chimie existent déjà et ne demandent qu’à être extraits du règne vivant. C’est le cas de très nombreux polyphénols végétaux, composés furaniques et sucres simples ou complexes qui, associés ou non à des protéines, peuvent être à la base d’une grande variété de matériaux aux multiples applications. Ce sont par exemple, et d’une manière non limitative, des résines qui se déclinent en adhésifs, matrices de composites, gels et dérivés (dont des aérogels organiques), monolithes poreux à structure hiérar- chisée ou non, mousses rigides, filaments et fils, poudres et films. Si ces résines sont ensuite soumises à un traitement thermique dans des conditions bien contrôlées, de nouvelles familles de matériaux apparaissent : nanoparticules carbonées, carbones mésoporeux ordonnés, charbons actifs, carbones hydrothermaux, carbones vitreux (biocompatibles), fibres de carbone, composites voire céramiques. La liste des applications est immense : isolation thermique ou phonique, transfert de chaleur, stockage ou séparation de gaz, stockage et conversion d’énergie, catalyse hétérogène, purification de l’air et de l’eau, manipulation des ondes électro- magnétiques, inhibition de la corrosion, domaine biomédical, etc. Trois exemples de matériaux dérivés du vivant sont présentés sur les figures 1 à 3. Dans d’autres cas, les matériaux sont produits par des arthropodes (chitine et dérivés) ou par le métabolisme d’êtres vivants tels que les polymères obtenus par fermentation bactérienne. Ces derniers (l’acide polylactique (PLA), les poly- hydroxyalcanoates (PHA), etc.) sont alors non seulement biosourcés mais aussi le plus souvent biodégradables et biocompatibles, avec des appli- cations en tant que biomatériaux. Laine de mouton