Valorisés jusqu’ici principalement sous forme de compost ou de méthanisation, nos restes de cuisine s’invitent désormais sur les chantiers. À l’Université de Pennsylvanie, le DumoLab développe des éco-matériaux de construction à partir d’épluchures de fruits, de tiges de gombo et de coquilles d’œufs. Une alternative décarbonée pour bâtir des espaces véritablement circulaires.
Dans le secteur du bâtiment écoresponsable, la quête d’alternatives aux liants synthétiques (résines époxy, formaldéhydes) et au béton traditionnel est constante. Si le bois, la paille ou la terre crue occupent déjà une place de choix, une équipe de chercheurs de la Stuart Weitzman School of Design de l’Université de Pennsylvanie (Penn) aux USA pousse le concept d’économie circulaire encore plus loin en transformant les restes de cantine et les résidus agricoles en éléments d’architecture.
Du réfectoire au laboratoire : une chaîne locale de collecte
Le projet repose sur un circuit court d’approvisionnement mis en place directement sur le campus :
- Résidus agricoles : l’équipe récupère auprès de la ferme universitaire (Penn Farm) des tiges et fibres végétales non comestibles (gombo, sorgho, céleri).
- Déchets de restauration : auprès des cuisines universitaires, qui préparent près de 15 000 repas par jour, la chercheuse Yasaman Amirzehni collecte les écorces de melons, mangues et ananas.
- Déchets complémentaires : coquilles d’œufs de l’industrie pharmaceutique et coquillages (crevettes) de la filière pêche complètent le gisement.
La chimie du vivant : marier liants naturels et armatures végétales
Sous la direction du Dr Laia Mogas-Soldevila, le DumoLab étudie la manière dont la nature assemble la matière afin de s’affranchir du ciment et de la chimie pétrolière.
La fabrication suit une méthode rigoureuse :
- Séchage et broyage : les tiges et épluchures sont déshydratées puis réduites en poudre fine.
- Minéralisation & Résistance : la poudre de coquilles d’œufs est intégrée au mélange pour lui apporter de la rigidité minérale.
- Liants biosourcés : plutôt que d’employer une résine synthétique toxique et non recyclable, le laboratoire extrait du chitosane à partir des carcasses de crustacés pour créer une colle gélatineuse naturelle.
- Armature composite : en associant la flexibilité des fibres végétales (qui jouent le rôle de l’acier) à la résistance en compression du liant minéral/chitosane (qui joue le rôle du béton), le DumoLab obtient des composants capables de fléchir sans rompre. Certains éléments d’un demi-centimètre d’épaisseur affichent des propriétés mécaniques comparables à des dalles traditionnelles.
Quels usages pour le bâtiment et l’aménagement ?
Il ne s’agit pas d’ériger des gratte-ciels en peau de melon, mais de répondre à des besoins d’aménagement secondaire et de second œuvre à faible impact environnemental :
- Bardages et bardeaux d’étanchéité : des tuiles murales compostables fabriquées à partir de tiges de sorgho, conçues pour s’intégrer dans le paysage et accueillir le développement naturel de mousses.
- Structures d’ombrage et pavés légers : des modules d’aménagement extérieur pour espaces publics ou marchés temporaires.
- Composants de mobilier et aménagement intérieur : des panneaux acoustiques et éléments décoratifs parfumés et colorés naturellement.
- Matériaux à bio-indicateurs (SENSBIOM) : en intégrant des composés réactifs au pH, certains panneaux changent de couleur (virant au rose) en présence de pluies acides ou d’un sol dégradé, offrant une fonction de diagnostic visuel.
Adapté des flux de travail de conception à la fabrication pour le classement continu à grande échelle des composites biopolymères
La question clé de la durabilité et de la fin de vie
Pour vérifier la tenue dans le temps de ces bio-composites, l’équipe a soumis les échantillons à des tests, notamment de vieillissement accéléré sur 50 ans. Résultat : le matériau conserve sa structure mécanique et subit uniquement une modification esthétique (patine naturelle et patine de couleur).
Mais le véritable atout de ces recherches réside dans la gestion du « fin de vie » :
« Dans le bâtiment traditionnel, séparer le béton de l’armature en acier au moment de la démolition est un casse-tête coûteux et énergivore. Ici, le béton est remplacé par de la coquille d’œuf et de la crevette, et l’acier par de la fibre végétale. À la fin de son cycle d’usage, le matériau ne finit pas en décharge : il s’incorpore au sol et le nourrit. » explique Dr Laia Mogas-Soldevila, directrice du DumoLab.
Quel avenir pour ces éco-matériaux issus du gisement alimentaire ?
Bien que la production reste à ce jour à l’échelle du prototype de laboratoire, ces travaux ouvrent la voie à une valorisation locale des biodéchets dans la filière constructive. Alors que les coûts de mise en décharge augmentent et que la réglementation exige une neutralité carbone accrue, l’utilisation de liants d’origine animale/végétale associés à des sous-produits agricoles représente une piste prometteuse pour décarboner le second œuvre.
Reste toutefois à identifier et sécuriser les gisements pour assurer une production continue en adéquation avec la demande de ces matériaux compostables. Enfin, il faudra financer l’étape de validations techniques et assurantielles, le plus gros défi des matériaux biosourcés.
Plus d’infos : Dumolab
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Crédits photos : Dumolab