Développement et caractérisation d’une adjuvantation biosourcée à propriétés tensioactives pour écomatériaux isolants

Development and characterization of a bio-based admixture with surface-active properties for insulating materials

• Auteur / Autrice : Kawther Aguibi
• Direction : Eric Wirquin, Patrick Martin
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences pour l'Ingénieur Génie Civil
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 12/12/2023
• Etablissement(s) : Artois
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, technologie et santé (Amiens)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LGCgE - Laboratoire de Génie Civil et géo-Environnement
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : LGCgE-Artois
• Jury : Président / Présidente : Florence Collet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Eric Wirquin, Fouzia Khadraoui-mehir, Estelle Metay, Jesus-Fermin Ontiveros, Patrick Martin, Ludovic Chaveriat, Vincent Dubois
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Fouzia Khadraoui-mehir, Estelle Metay

Mots clés

Mots clés libres

Synthèse de chimie organique

Produits biosourcés

Agent moussant

Isolation

Organic chemical synthesis

Bio-based product

Foam composite

Insulation

Résumé

Le domaine du bâtiment est le domaine économique le plus énergivore en France avec 44% de l’énergie consommée. Ce secteur est également émetteur de plus de 120 millions de tonnes de C02 et un fort consommateur en matières premières avec plus de 100 millions de tonnes de granulats notamment pour la fabrication des bétons. Avec le plan climat, la loi de transition énergétique, ainsi que la RE2020, le bâtiment représente ainsi un des principaux leviers de réduction globale des dépenses énergétiques et des émissions de gaz à effet de serre en France, comme dans de nombreux autres pays industrialisés. Que ce soit en rénovation ou dans le neuf, le secteur est en recherche de matériaux performants thermiquement, durables et à moindre impact environnemental. Cette thèse propose un travail autour des mousses minérales et des bétons végétaux. Ces deux familles de matériaux permettent : une réduction de l’utilisation des matières premières nobles issues de carrières ; l’utilisation de matières premières biosourcées et renouvelables ; et l’obtention de performances thermiques intéressantes de par leurs porosités intrinsèques. Ici, le travail de recherche s’est concentré sur le développement d’une adjuvantation biosourcée à propriétés tensioactives combinée à une composition de béton végétal à base de plâtre, de terre et d’anas de lin dans une démarche d’économie en filière courte en lien avec la Région Hauts-de-France. L’objectif du travail a ainsi été de tester des molécules tensioactives issues de cultures régionales et d’évaluer leurs compatibilités avec la formule de béton végétal. Une série de molécules a ainsi pu être sélectionnée et caractérisée de manière plus approfondie sur le plan chimique. De l’échelle de la molécule à l’échelle d’une mousse de béton végétal, les résultats montrent un bon niveau de moussage et une stabilité avec un dérivé de la betterave sucrière et du xylose associées à une chaîne carbonée quasi équivalente.

The building sector is the most energy-intensive economic sector in France with 44% of the energy consumed. This sector also emits more than 120 million tonnes of C02 and is a major consumer of raw materials with more than 100 million tonnes of aggregates, particularly for the manufacture of concrete. With the climate plan, the energy transition law, as well as RE2020, the building represents one of the main levers for overall reduction of energy consumption and greenhouse gas emissions in France, as in many other industrialized countries. Whether in renovation or new construction, the sector is looking for thermally efficient, durable materials with a lower environmental impact. This PhD thesis proposes a work around mineral foams and plant-based concretes. These two families of materials allow: a reduction in the use of noble raw materials from quarries; the use of biosourced and renewable raw materials; and obtaining interesting thermal performances due to their intrinsic porosities. Here, the research work focused on the development of a biosourced adjuvant with surfactant properties combined with a vegetable concrete composition based on plaster, earth and flax shives in a short-chain economy approach. in connection with the Hauts-de-France Region. The objective of the work was to test surfactant molecules from regional cultures and to evaluate their compatibility with the plant- based concrete formula. A series of molecules have thus been selected and characterized on a chemical level. From the scale of the molecule to the scale of a vegetable concrete foam, the results show a good level of foaming and stability with a derivative of sugar beet and xylose associated with an almost equivalent carbon chain.