La balle de riz et les journaux recyclés pourraient être les matériaux isolants écologiques du futur

Le secteur du bâtiment est le deuxième secteur consommateur de plastique et est responsable de plus d’un tiers des émissions de gaz à effet de serre liées à l’énergie dans le monde. Les processus de fabrication des matériaux de construction polluent l’air, la terre et l’eau. Ainsi, les matériaux de construction fabriqués à partir de déchets agro-industriels deviennent de plus en plus attractifs en raison de leur moindre impact environnemental.

Pour contribuer à une nouvelle génération de matériaux fabriqués à partir de ce qui est souvent considéré comme des déchets, des chercheurs panaméens ont développé un matériau isolant à base de balle de riz et ont évalué ses propriétés thermiques et mécaniques. Ils ont publié leurs résultats dans Frontières dans l’environnement bâti.

“Nous montrons ici qu’il est possible de créer un matériau isolant alternatif à partir de journaux recyclés et de balles de riz”, a déclaré le Dr Nacarí Marín Calvo, chercheur à l’Universidad Tecnológica de Panamá, Centro Regional de Azuero et premier auteur de l’article. “Le matériau développé présente une conductivité thermique compétitive par rapport à de nombreux matériaux isolants naturels et recyclés.”

Une recette à quatre ingrédients

Dans la zone rurale du Panama, où l’étude a été menée, la balle de riz est considérée comme un déchet agricole, normalement mis en décharge ou incinéré, ce qui en fait une préoccupation environnementale importante. Pour produire le mélange, les coques ont été déchiquetées. Ensuite, de la cellulose, obtenue à partir de journaux recyclés et déchiquetés, a été ajoutée, suivie du borax, qui a rendu le mélange résistant aux champignons et lui a conféré des propriétés ignifuges. Tous les composants ont été collés avec de la colle.

Les chercheurs ont testé différentes compositions de matériaux pour vérifier le comportement du matériau lorsque plus ou moins de balle de riz était utilisée. Le premier mélange était composé de 14 % de papier journal, 9 % de balle de riz, 15 % de borax et 62 % de colle. Dans les deux autres compositions, la quantité de balle de riz a été augmentée, tandis que la quantité de papier journal a été diminuée. Les quantités de borax et de colle sont restées inchangées. “Nous avons constaté que les résultats étaient similaires dans les trois compositions en termes de valeurs k, de contraintes maximales et de valeurs de résistance à la compression”, a déclaré Marín Calvo.

Face à face avec d’autres matériaux naturels

La conductivité thermique, également souvent appelée valeur k, décrit la capacité d’un matériau à conduire la chaleur. Une valeur inférieure signifie que le matériau est plus adapté à l’isolation. Pour les compositions testées, la valeur k était comprise entre 0,0409 et 0,04607 watts par mètre Kelvin (W/mK). D’autres matériaux isolants naturels et recyclés ont des valeurs k allant de 0,027 à 0,1 W/m/K.

La résistance à la traction est la contrainte maximale qu’un matériau peut supporter lorsqu’il est étiré ou tiré avant de se briser. Les tests ont montré que la contrainte maximale en tension moyenne variait entre 1,31 et 1,76 mégapascals (MPa) pour les trois compositions. Pascal est l’unité utilisée pour mesurer la force appliquée dans un angle de 90° sur la surface d’un objet. Les matériaux à base de carton, de ciment et de sable ont des valeurs de résistance à la traction similaires.

Les valeurs de résistance à la compression obtenues étaient comprises entre 20,19 et 21,23 MPa. La résistance à la compression décrit la capacité d’un matériau à résister à la pression. Les valeurs obtenues ont permis aux chercheurs de vérifier la possibilité d’utiliser le matériau développé dans des applications de construction.

Au-delà de la construction

Les chercheurs ont souligné qu’à l’avenir, davantage d’études seraient nécessaires pour confirmer les propriétés isolantes du matériau et la manière dont il résiste à des climats différents de celui du Panama, où l’humidité est élevée. “Dans le cadre de recherches futures, nous évaluons la dégradation du matériau développé dans des conditions ambiantes contrôlées”, a déclaré Marín Calvo.

Des recherches ultérieures pourraient également inclure d’autres configurations, comme l’ajout de fibres longues pointant dans une direction pour renforcer le comportement du matériau en traction. “Nous pouvons conclure que le matériau pourrait également être utilisé dans divers domaines d’ingénierie, notamment la production de composants légers, de panneaux de construction et d’emballages durables”, a conclu Marín Calvo.