Soutenance mémoire
Quelques définitions
Matériaux : Un matériau est une matière d’origine naturelle ou artificielle que l’homme façonne pour en faire des objets ayant une fonction remplie par une pièce qui a une forme et constituée de matière avec des propriétés.
Science des matériaux : La science des matériaux est une discipline scientifique qui étudie les matériaux.
Bois : Le bois est une matière ligneuse élaborée par un organisme vivant au milieu d’un écosystème. L’ensoleillent, la nature du terrain, l’altitude, la température ambiante, la pollution atmosphérique interviennent directement sur la croissance des arbres.
Cellulose : La cellulose est un polymère linéaire d’unités de glucose cyclique de configuration b (le groupement hydroxyle fixé au premier atome de carbone, à l’endroit où le cycle se ferme, est situé au dessus du plan du cycle), reliées par des liaisons.
Matériaux cellulosiques : Les matériaux cellulosiques sont des matériaux obtenus par transformation de la cellulose du bois ou des matières d’origines végétales.
Papier : Le papier est une matière formée à partir de fibres cellulosiques végétales. Il se présente sous forme de feuilles minces. Il est considéré comme un matériau de base servant à écrire, à imprimer, à emballer. Il est également utilisé dans la fabrication de composants divers (filtres…)
Carton : Le papier et le carton sont deux matériaux fibreux de composition identique, issus de la transformation de la cellulose du bois ou d’autres matières végétales. C’est Le grammage de ces matériaux (en g/m²) qui permet de définir plus précisément le terme – « papier » ou « carton » à employer. Le terme « carton » sera réservé aux matériaux fibreux à fort grammage.
Panneau de particules : Le panneau de particules est un matériau en plaque, fabriqué sous pression, essentiellement à partir de particules de bois et/ou d’autres matières fibreuses lignocellulosiques (lin, bagasse, chanvre…) avec apport de liant organique (résine thermodurcissable).
Panneau de fibres : Le panneau de fibre est un matériau en plaque d’une épaisseur nominale égale ou supérieure à 1,5 mm obtenu à partir de fibres lignocellulosiques avec application de chaleur et/ou de pression.
Liant hydraulique : Les liants hydrauliques font parties des liants minéraux qui sont des poudres de matériaux minéraux finement broyées et qui, mélangées avec de l’eau, forment une pâte plastique qui fait prise et durcie. On peut dire donc que les liants hydrauliques sont des produits anhydres dont le durcissement résulte uniquement de leur réaction avec l’eau pour former des composés stables et insolubles.
Ciments : Les ciments sont des liants hydrauliques obtenus par cuisson à haute température (plus de 1000 °C généralement vers 1400-1500°C) de mélange bien calculé de calcaire et d’argile ou d’autres constituants qui peuvent fournir de la silice SiO2, de l’alumine Al2O3 et de l’oxyde de fer Fe2O3.
Chaux : La chaux est un liant hydraulique, elle est l’oxyde de calcium : à l’état pur, on a la chaux vive CaO, à l’état hydraté, on a la chaux éteinte Ca(OH)2. La chaux vive est le produit de décomposition de calcaire vers 950°C. Par l’hydratation de l’oxyde de calcium, on produit l’extinction de la chaux vive pour obtenir la chaux éteinte.
Liant organique : Le liant organique est une résine d’origine naturelle ou synthétique qui sert de liaison pour les charges et les fibres dans les matériaux composites.
Déchets : On appelle déchet tout résidu d’un processus de production, de transformation ou d’utilisation, toute substance, matériau, produit, ou plus généralement tout bien meuble abandonné ou que son détenteur destine à l’abandon. Selon sa nature, sa situation géographique et son environnement, un déchet peut avoir une valeur négative, positive ou nulle.
Sous-produits : Le terme sous-produit provient du fait que la fabrication d’un produit ou d’une matière première déterminée peut donner naissance à un sous-produit ou coproduit ou produit annexe dont l’utilisation n’est pas prévue au départ.
Récupération : Séparation de certains produits ou matériaux de déchets à des fins de réemploi, de réutilisation ou de recyclage.
Réemploi : Nouvel emploi, en l’état, d’un produit ou d’un matériau récupéré, pour un usage analogue à son premier emploi.
Réutilisation : Introduction d’un matériau récupéré dans un autre cycle de production que celui, dont il est issu.
Valorisation des déchets : Tout traitement ou utilisation des déchets qui permet de leur trouver un débouché ayant une valeur économique positive. Le terme général Valorisation englobe : réemploi, recyclage et réutilisation.
Recyclage des déchets : Réintroduction d’un matériau récupéré dans le cycle de production dont il est issu.
Matériau solide et léger
L’épicéa pèse entre 430 et 470 kg/m³ lorsqu’il est sec à l’air (taux d’humidité du bois 15%), soit cinq fois moins que le béton et dix-sept fois moins que l’acier. Une maison à deux étages et de 100m² au sol construite en matériaux durs pèse 200 tonnes, contre 70 tonnes en ossature bois! La résistance du bois par rapport à son poids le rend très attractif pour des réalisations légères. Le bois amortit les chocs. Le bois est très résistant à la compression et traction, dans son sens longitudinal, et assez résistance à la flexion transversale (surtout en lamellé-collé). Mais s’il ne casse pas, il plie si la section de pièces soumises à la flexion (arbalétriers, poutres) est insuffisante. En compression, le problème du flambement, lié à la souplesse du bois, doit être résolu par un rapport hauteur-largeur relativement petit. La résistance du bois à la compression est élevée (Il faut une charge de 10 tonnes pour écraser un cube de bois de 5 cm d’arête). Pour une résistance égale, le bois demande une section plus grande que l’acier ou le béton.
Degré de polymérisation de cellulose
La cellulose est une macromolécule à très longue chaîne stéréorégulière formée de maillons de glucose. Le nombre de ces maillons ou degré de polymérisation varie suivant l’origine de la cellulose. Dans son état naturel, la cellulose est fibrillaire et partiellement cristalline. Ce polymère est renouvelable et, de ce fait, présente un grand intérêt du point de vue industriel. En effet, un grand nombre de textiles (coton, chanvre, jute, lin…) sont composés de ces fibres et le papier est constitué essentiellement de cellulose. Dans la nature, la cellulose est souvent combinée à la lignine. Dans le bois, le degré de polymérisation de la cellulose (poids moléculaire de la cellulose/poids moléculaire du glucose) est compris entre 5 000 et 10 000. Un degré de polymérisation de 10 000 correspond à une chaîne d’une longueur de 5 µm.
Le défibrage
Le défibrage dans l’eau des produits papiers-cartons récupérés a lieu : Soit dans un pulpeur. C’est une cuve cylindrique dans laquelle un rotor crée de fortes turbulences qui désagrègent les produits papiers-cartons récupérés. Des dispositifs adaptés (poire à pulpeur, sacs de décontamination) permettent une première extraction des contaminants dans le pulpeur ; Soit dans un tambour en rotation et légèrement incliné, facilitant ainsi l’évacuation des matières indésirables (plastiques, CD-Rom, détritus, etc.). Le tambour de l’usine Chapelle Darblay est actuellement le plus grand en activité en Europe avec une longueur de 28,5 m et un diamètre de 4 m. Il tourne à une vitesse de 13 tours/minute et peut traiter 1 300 tonnes de papiers-cartons récupérés par jour. En sortie de pulpeur ou de tambour, une pré-épuration permet d’éliminer les impuretés grossières grâce à des tamis vibrants, des classeurs à fentes et à trous et des épurateurs centrifuges. L’épuration fine complète cette opération et permet d’éliminer les contaminants résiduels selon leur densité (dans des cyclones) ou leur dimension (par classage très fin). Le défibrage des papiers-cartons encrés, même suivi d’une épuration très poussée ne permet d’obtenir qu’une pâte grise, plus ou moins foncée. L’utilisation de cette pâte dans la fabrication de certains papiers (papiers à usage graphique, papiers sanitaires blancs) n’est possible qu’en éliminant cette coloration due à l’encre.
Procédé enzymatique
La matière cellulosique est traitée par une solution aqueuse d’enzymes (complexe cellulose) à 30-90°C, mais plusieurs problèmes techniques se posent (prétraitement de la matière cellulosique, lenteur de la procédure (1 à 2 jours), nécessité d’une unité de production et de récupération d’enzymes, pertes d’enzymes assez importantes, rendement d’hydrolyse moyens). Par contre ces procédés conduisent directement à des solutions concentrées de cellulose et les appareillages n’ont pas à souffrir des phénomènes de corrosion provoqués par un fonctionnement en milieu ou atmosphère acide.
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Table des matières
INTRODUCTION
ETUDES BIBLIOGRAPHIQUES
APROCHE DU SUJET
Quelques définitions
Domaine d’étude
QUELQUES NOTIONS SUR LE BOIS
1 Historique [8]
Etude générale du matériau bois [1][8][23]
Caractéristiques [1][23]
QUELQUES NOTIONS SUR LA CELLULOSE
2 Structure de la cellulose [23]
Degré de polymérisation de cellulose [23]
Morphologie de la cellulose [23]
Extraction de la cellulose [23]
QUELQUES NOTIONS SUR LE PAPIER ET LE CARTON
3 Historique [22]
Matériaux cellulosiques (papier/carton) [22]
Procédé de fabrication [7][22]
VALORISATION DES DECHETS CELLULOSIQUES
4 Mode de valorisation [5][10]
Les procédés de traitement des déchets [5][11]
Valorisation des déchets de bois et des bois de sous valeur [5][22]
Valorisation des déchets de papier/carton
ETUDES EXPERIMENTALES
Chapitre.I: GENERALITES
5 Problématique actuelle
Domaines de recherche
Définitions
Avantages du Liant-Papier
LES CONSTITUANTS ET LEURS ROLES
6 La pâte de papier/carton
Les liants
Le sable [16]
Les copeaux de bois
L’eau [15] [16].
PRINCIPE DE FABRICATION
7 Panneau de particules
Liant-Papier
LES PROPRIETES DES MATERIAUX
8 Propriétés physiques
Résistance à la compression [13] [25]
Isolation thermique
Autres propriétés
DOMAINES D’UTILISATION
9 Liant-Papier
Panneau de particules
EVALUATION ECONOMIQUE ET ETUDE D’IMPACT ENVIRONNEMENTAL
Chapitre.II: EVALUATION ECONOMIQUE
10 Objectifs du projet
Etude de marché [12]
Les marchés visés
Acquisition des matières premières
Sous-détail de prix
Intérêts économiques
ETUDE D’IMPACT ENVIRONNEMENTAL
11 Problématique [17]
Quelques définitions [17] [20]
Evaluation d’impact environnemental [17] [20]
ANNEXE
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