202 - Vers la valorisation des résidus et des ressources agroforestières dans des produits écologiques : cas du Canada et des pays en développement

Encouragée par les exigences de recyclabilité des matériaux, l'utilisation de composites stratifiés à base de résines thermoplastiques, constitue de nos jours un véritable défi. En effet, le développement de ces matériaux doit se faire par l'utilisation de procédés classiques, appliqués pour les stratifiés à base de matrices thermodurcissables. ARKEMA a donc développé une nouvelle résine acrylique liquide, qui a la particularité de polymériser à température ambiante. Une étude expérimentale préliminaire a permis de confirmer la meilleure résistance à l’impact des composites à matrice Elium acrylique, comparativement aux composites thermodurcissables conventionnels. Ensuite, les performances à l’impact des composites stratifiés ont été améliorées par l’introduction de copolymères à blocs dans la matrice. Les effets de l’énergie d’impact, de la température et de la concentration massique en nano-charges sur la réponse du matériau composite ont été analysés. Des essais de caractérisation du comportement mécanique et de l’endommagement du matériau couplés à l’homogénéisation multi-échelle des matériaux par la Mécanique du Génome de la Structure ont permis d’identifier les paramètres du modèle macroscopique. La simulation numérique de l’impact basse vitesse a été effectuée au moyen du logiciel d’éléments finis ABAQUS/Explicit. Les résultats présentent une bonne corrélation avec les données expérimentales.

Les progrès récents en matière d’analyse assistée par ordinateur du traitement des polymères montrent la nécessité d’une description précise du comportement du matériau sous l’effet conjugué de la contrainte et de la température appliquées. Dans ce travail, pour les applications de thermoformage, nous nous sommes intéressés à la caractérisation de l’affaissement de membranes thermoplastiques circulaires, qualité de thermoformage en HDPE, sous l’effet combiné de la température et de la force de gravité. Le modèle viscoélastique de Kelvin-Voigt est pris en compte. Tout d’abord, les équations qui régissent l’affaissement d’une membrane circulaire plate sont résolues à l'aide d'une méthode d’éléments finis et d’un algorithme de Levenberg-Marquardt afin de minimiser la différence entre l’affaissement calculé et mesuré. Cela déterminera la constante de matériau intégrée au modèle utilisé.

Mots-Clés: caractérisation expérimentale, viscoélastique, thermoplastique, membrane HDPE membrane, Algorithme de Levenberg- Marquardt.

Le rônier est un bois ancestral souvent utilisé sous forme de charpente dans la construction de hangars et autres logements traditionnels. Son caractère imputrescible face aux attaques des champignons et des xylophages en fait un bois particulièrement intéressant. Il résiste à travers les âges et les constructions faites avec le bois de rônier restent encore solides pendant des années. Des récents travaux sur les caractéristiques physiques et mécaniques de ce bois ont été menés. Cependant, ces travaux ne fournissent pas des informations sur l’usinage de ce matériau ancestral qui a longtemps été utilisé en construction sous forme brute. L’objectif de cette étude est donc de contribuer à la valorisation du rônier en investiguant sur les conditions de son usinage afin d’obtenir des chevrons ou des formes particulières pour être utilisé dans la construction et dans l’industrie du bois.

Les résultats ont montré que le tronc du rônier est plus ou moins difficile à usiner en fonction de la zone qu’on veut couper. Par ailleurs, le rônier étant constitué essentiellement de fibres très longues, l’usinage à de faibles vitesses provoque l’arrachement des fibres et la détérioration du matériau alors que l’usinage à de très grandes vitesses est efficace pour bien couper le matériau mais provoque sa dégradation à cause de la chaleur.

Mots clés : Rônier, biomatériau, conditions d’usinage, paramètres de coupe, outils de coupe.

Hier des états africains se bousculaient dans les rangs des PPTE, car il fallait s’y inscrire pour se faire alléger ou effacer les dettes. Aujourd’hui, ils sont à la quête de l’émergence. Le pari est ambitieux et même salutaire mais ne nécessite-t-il pas des actions plus soutenues ? En effet, si le développement suppose un minimum de santé physique et mentale, d’alimentation saine des populations, alors l’insalubrité des villes apparaîtrait comme un facteur limitant au développement. Or la gestion des déchets ne semble pas être la priorité des états. Le constat dans des villes est amer : les déchets solides sous les ponts ou aux abords des cours d’eau, Même quand elles sont vidangées, les eaux usées sont souvent évacuées dans l’environnement. Conséquence: eaux des rivières souillées de polluants chimiques et bactériologiques; pourtant ces cours d’eau font l’objet d’intenses activités telles que le maraîchage, ce qui ne garantit pas la sécurité sanitaire de l’eau et des aliments. On peut aussi citer dans certains cas, la recrudescence des maladies liées à l’eau. Mais combien d'états font le bilan du coût des maladies liées à l’eau , pourtant évitables? Énormes enjeux et défis sanitaires et environnementaux pour l’Afrique qui aspire à l’émergence : écocitoyenneté, éducation aux bonnes pratiques d’hygiène, alimentation saine, gestion saine des résidus urbains, protection des ressources en eau.

Mots clés : santé, eaux usées, déchets solides, alimentation saine, environnement.

Résumé : Le développement des matériaux composites est en plein essor compte tenu de leurs propriétés mécaniques intéressantes ainsi que de leur légèreté. En effet, la recherche des composites à renforts biocompatibles et de haute technicité représente une bonne alternative aux composites conventionnels. Dans le cadre de ce travail on s’intéresse au comportement d’une membrane nanocomposite à base de HDPE (Polyéthylène à haute densité) comme matrice et de PMSQ (polyméthylsilsesquioxane) en renfort. Le but est de déterminer les constantes matérielles relatives au comportement hyperélastique de ces membranes en soufflage libre et au-dessus de la température de transition vitreuse. Pour cela, nous considérons les modèles de comportement hyperélastiques de Mooney-Rivlin et d’Ogden.

L’identification des paramètres mécaniques est effectuée par une approche hybride qui combine des données expérimentales, des données numériques (issues de la modélisation par éléments finis) et l’utilisation d’un algorithme de Levenberg-Marquardt au sens des moindres carrées.

À la lumière des résultats obtenus, on peut affirmer que le modèle d’Ogden décrit convenablement le comportement de notre matériau. Cependant, le modèle de Mooney-Rivlin a été moins adapté pour cette étude.

Mots clés : hyperélastique, caractérisation biaxiale, nanocomposite, Ogden, Mooney-Rivlin, modélisation.

Cette étude porte sur température d’équilibre en fonctionnement des engrenages en composites de fibres naturelles. Des études antérieures et les nôtres ont permis de réaliser que les modes d’endommagement propres aux matériaux plastiques/composites, les bris thermiques, sont directement liées à l’élévation de la température soit à la surface de la dent ou soit du corps de la dent. Ainsi, la prédiction du bris thermique de surface passe d’abord par le calcul des valeurs des températures sur le profil au cours de l’engrènement. Un programme basé sur la méthode des différences finies développée par D. KOFFI et al., a permis d’établir la carte thermique et de dégager des conclusions sur l’évolution de la température d’équilibre en fonction des positions normalisées S/pn sur la ligne d’action et à l’extérieur.

Mots clefs: Engrenage, Composite de fibres naturelles, Température d’équilibre, Bris thermique; Endommagement thermomécanique.

L’Abitibi-Témiscamingue est une région ressource dont l’économie dépend autant de l’industrie minières que de l’exploitation forestière. Cette dernière produit une énorme quantité de biomasse notamment, celles qui demeurent sur les parterres de coupes ainsi que les résidus d’usines de sciage et de pâtes et papiers. Dans le contexte du développement durable, cette biomasse importante pourrait être réutilisée et valorisée selon différentes avenues. Le centre technologique des résidus industriels œuvre tant dans le domaine de la biomasse que dans le domaine minier suivant sa mission qui est la valorisation des résidus industriels. Dans les études que nous vous présentons ici, différents types de biomasses résiduelles forestières (épinette, bouleau, sapin) ont été utilisées pour la production de biochars par pyrolyse dont les paramètres ont été optimisés. Les biochars ainsi obtenus ont été utilisés pour différentes études : i) biochar modifié par greffage de fer utilisé dans la végétalisation d’un site minier contaminé à l’arsenic; ii) biochars agglomérés avec d’autres matières résiduelles fertilisantes sous forme des granules et le potentiel fertilisant de ces dernières sera évalué dans la production de plants; iii) biochars agglomérés sous forme des granules énergétiques dont la capacité calorifique a été comparée avec celle du charbon minéral; vi) biochar a été activé et utilisé par la suite dans le traitement des eaux usées. Les résultats de ces études vous seront présentés.

L’objectif de ce travail est de valoriser les particules de sciures de bois de Ficus Racemosa Linn en élaborant des panneaux de particules. Les bio-adhésifs naturels à savoir la poudre tannique de cosse de gousse de Néré et la colle d’os en perles ont été utilisés.

Le type de liant, le taux de liant et la granulométrie des sciures sont des facteurs d’élaboration des panneaux. Les essais mécaniques et physiques ont permis de déterminer les propriétés physico – mécaniques : module d’élasticité (MOE) et de rupture (MOR) en flexion, le taux d’absorption d’eau et de gonflement.

Les MOE et MOR dépassent largement les seuils fixés par la norme ANSI A208.1. La masse volumique variant entre 598,99 kg/m 3et 858 kg/m 3permettent de classer les panneaux de particules de sciures de F. Racemosa Linn dans les catégories moyenne densité. Par contre le taux de gonflement en épaisseur ne respecte pas les limites fixées par la même norme.

Mots clés : Panneaux de particules, colle d’os en perles, poudre tannique de cosse de gousse de néré Propriétés physiques et mécaniques

Les chercheurs consacrent beaucoup d’énergie et d’attention au développement de matériaux nanocomposites à base de polyoléfines. Ces matériaux thermoplastiques, peu coûteux, sont les plus utilisés de nos jours. Ils sont disponibles dans une large variété de formulations dotées de propriétés variées : polyéthylène haute densité, polypropylène, polychlorure de vinyle, etc. L’extrusion, technique utilisée pour les transformer, est préférée par les chercheurs pour fabriquer les nanocomposites. Malgré ses avantages, l’extrusion nécessite des températures de mise en œuvre relativement élevées auxquelles certaines charges, en particulier de nature végétale, résistent difficilement. C’est le cas des nanocristaux de cellulose (NCC). C’est nanocristaux, dotés de propriétés mécaniques et chimiques séduisantes, peuvent servir à la fabrication de nanocomposite par la voie fondue. Cependant, leur faible stabilité thermique ainsi que leur incompatibilité de surface avec les thermoplastiques représentent les deux problématiques majeures dans ce processus. Pour résoudre celles-ci, nous avons pensé à une modification chimique de la surface de ces nanocristaux. La deuxième solution, réside dans l’application de la technique d’attrition pour défaire les agglomérats de nanoparticules et fabriquer ainsi un nanocomposite possédant des propriétés intrinsèques homogènes. Le présent travail résume les différentes étapes de ce processus et présentent les résultats obtenus.

L’usage des engrenages en composites de thermoplastique est préférable pour certaines applications où la charge et la température de fonctionnement sont relativement faibles ; les engrenages en polymère renforcé par des fibres présentent souvent les meilleures performances par rapport à ceux fabriqués seulement en polymère.

Cette étude porte sur l’usure des engrenages en composites ; des essais expérimentaux ont été effectués sur des engrenages cylindriques droits et des disques normalisés de HDPE renforcé par des fibres de bouleau. Les mesures de perte de masse, de perte de couple, de la température dans la zone de contact et le coefficient de frottement ont été enregistrées.

Les résultats obtenus lors d'essais sur les engrenages et ceux obtenus lors des essais de simulation de contact de roulement / glissement combiné à double disque sont comparés tels que la perte de masse et l’augmentation de la température dans la zone de contact. Les résultats de l’évolution du coefficient de frottement en fonction du taux de glissement et de la charge ont été présentés et la variation de perte de couple des engrenages. La comparaison des résultats des deux configurations d’essais tente d’expliquer la relation entre la perte de couple et l’usure des engrenages en composites, afin d’essayer de mettre au point une méthode d’évaluation des performances énergétiques des engrenages via les essais de tribologie normalisés.

Mots-clés : Usure Frottement Tribologie Engrenages Fibres naturelles

Au Québec, le système d’approvisionnement en biomasse forestière résiduelle (BFR) est orienté à des fins énergétique. Certaines opérations dans ce système doivent être adaptées à la filière d’extraction des huiles essentielles (HE) et au contexte québécois de récolte forestière. En effet, la BFR est souvent déchiquetée en plaquettes forestières sur les aires d’ébranchage afin de maximiser la charge utile lors du transport. Or, dans le cas des conifères, les HE sont d’autant concentrées dans les rameaux et le feuillage que dans le bois. Cette fragmentation de la biomasse est souvent accompagnée d’une volatilisation de certains composés des HE et d’une transformation d’autres constituants en composés dérivés, d’où la variabilité observée sur la qualité et sur la productivité en HE lors de l’extraction. L’objectif global de ce projet est d’étudier l’impact de l’ajout de nouvelles étapes dans la chaine logistique d’approvisionnement sur la quantité et la qualité des HE ainsi que sur la performance des procédés d’extractions. La méthodologie suivie durant cette étude a été répartie en trois volets. Trois essences de conifères ont été étudiées: l’épinette noire (Picea mariana), le sapin baumier (Abies balsamea) et le pin gris (Pinus banksiana). Les branches de chacun de ces conifères ont subi quatre types de prétraitements:(i) le déchiquetage (ii) le broyage (iii) la densification par granulation et (iv) la densification par mise en fagots (bales).

Le besoin de logements est un problème majeur pour les agences de développement et le gouvernement togolais depuis un certain temps. Bien que l’utilisation de matériaux locaux pour la construction de logements soit stigmatisée, l’intérêt pour les matériaux de construction importés devient problématique à cause de la hausse des prix sans cesse croissante de ceux-ci. De même, il n’est pas difficile de constater que les implications environnementales de l’exploitation des carrières des matériaux classiques comme le ciment et la chaux constituent un frein au développement sociaux -économique que les pouvoirs publics cherchent à résoudre. Cependant, proposer un matériau local alternatif nécessite de démontrer son potentiel d'utilisation dans le logement. Cette étude réalise une évaluation de la durabilité d'un nouveau matériau organique écologique, la poudre de cosse de néré (Parkia Biglobosa) utilisée comme liant dans les blocs de terre pour la construction de logements.

L’étude utilise cinq types de logements communs au Togo pour effectuer l’évaluation. Pour obtenir des résultats automatiques et précis, un logiciel de modélisation des informations du bâtiment a été utilisé. Les résultats de cette étude montrent que : pour les cinq types de logement communs on constate une réduction du coût variant de 30% à 50%, par rapport aux mêmes types de logement en matériaux classiques.

Mots-clés : Tannins de Néré, blocs de terre, construction durable, impact écologique

La rafle de maïs est un des résidus agricoles très peu exploitée. La présente étude vise à la valoriser dans la fabrication des panneaux de particules avec la poudre tannique du tamarin d’Inde (Pithecellobium dulce Benth) ou la colle d’os en perles.

Le type et le taux de liant ainsi que la granulométrie des particules de rafles ont été variés. La détermination des propriétés physiques et mécaniques des panneaux fabriqués a été réalisée par des essais tels que : l’essai de flexion trois points, l’essai du gonflement en eau et l’essai thermique.

L’essai de flexion a permis de déterminer le module d’élasticité (MOE) et le module de rupture (MOR). Les valeurs de la masse volumique permettent de classer les panneaux de rafles de maïs dans la catégorie de faible densité selon la norme ANSI A208.1. Les panneaux élaborés ont gonflé au – delà du seuil fixé par la norme. On note, pour les deux types de colles utilisés, une amélioration des propriétés physiques et mécaniques des panneaux élaborés avec l’augmentation du taux de liant. La granulométrie a également influencé les propriétés des panneaux. Leur conductivité thermique les classe parmi les insolents classiques par la norme française RT 2012.

Mots clés : Panneaux de particules, poudres tanniques du tamarin d’Inde, propriétés thermiques et mécaniques.

Le chanvre est une plante pleine de ressources; grande productrice de biomasse, utile à la création de biocarburant, cette plante a de nombreux atouts. La culture de chanvre s’adapte à une biodiversité. On trouve plusieurs parties dans une tige de chanvre. Il y a tout d’abord la graine (industrie de l’alimentation humaine), la fibre et le bois (industrie des composites, biomasse), et la fleur et la feuille (industrie médicinal). Cette plante dispose d’une multitude de propriétés. C’est tout d’abord une culture annuelle et durable. Le chanvre est planté entre deux cultures afin de régénérer et améliorer la structure du sol. C’est aussi une culture socialement responsable en respectant l’environnement; la culture de chanvre ne produit aucun déchet. Au Canada, le chanvre est présentement cultivé principalement pour la graine destinée au marché de l’alimentation. Mais les champs d’application sont divers et concernent notamment l’industrie de l’automobile, cherchant à produire des véhicules plus robustes, plus légers et moins coûteuses. On retrouve aussi l’utilisation de la fibre de chanvre dans le domaine des sports et loisirs (fabrication de skis et raquettes), et s’applique également au domaine de la construction (panneaux de fibres, la laine de chanvre, le béton chanvre). Depuis quelques années, le marché des composites ne cesse de croître. L’innovation porte non seulement sur l’utilisation des fibres végétales comme renfort, mais aussi sur la mise au point de résines.