La fibre de coco pourrait-elle être utilisée dans le béton ?

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La fibre de coco peut-elle contribuer à réduire l’impact écologique du béton ? Des chercheurs ont compilés différentes études sur le sujet pour en faire une analyse scientométrique afin d’évaluer l’intérêt de cette solution. 

L’industrie du béton doit réduire son impact environnemental de façon drastique dans les prochaines années, ce qui incite la filière à explorer toutes les pistes possibles.  Le plus problématique des composants du béton est le ciment dit Portland, dont le bilan carbone est le pire de tous les matériaux. Différentes alternatives sont donc étudiées en changeant le ciment Portland par de la chaux ou de l’argile. D’autres s’intéressent aux agrégats qui composent le béton, comme les copeaux de bois avec le ciment ou la chènevotte pour réaliser un béton de chanvre.

Des chercheurs ont réalisé une revue scientométrique des applications des fibres de coco dans le béton cimentaire pour explorer plusieurs aspects de la littérature correspondante. L’équipe a récupéré 235 études publiées et leurs données bibliométriques à partir de l’ensemble de données Scorpus et les a analysées à l’aide de l’application VOSviewer.

Le contexte scientifique des fibres naturelles dans le béton

Les fibres naturelles telles que le chanvre, la fibre de coco, la ramie (ou ortie de Chine) et le jute ont de bonnes propriétés mécaniques, sur leur densité, l’allongement à la rupture, la déformation et la rupture similaires à celles de certaines fibres synthétiques. Le béton de ciment peut être résistant aux charges de compression mais s’affaiblir lorsque des forces de traction sont appliquées. La résistance à la traction du béton peut être améliorée grâce à l’incorporation de différents types de fibres.

Les fibres de coco (coco) font partie des fibres naturelles utilisées dans le développement de produits à haute résistance et longue durée. La fibre de coco est principalement classée en quatre types

  • la bobine de poils
  • la bobine tampon
  • les fibres brunes
  • les fibres blanches.

La bobine de poils contient peu ou pas de pulpe et mesure généralement plus de 12 cm de longueur. La fibre de coco la plus utilisée est la fibre brune qui est généralement très épaisse, abrasive et résistante. La présence en vrac de lignine dans la fibre de coco et la moindre teneur en cellulose la rendent solide et polyvalente.

Cependant, les recherches et les connaissances sur la viabilité du béton renforcé de fibres de coco sont dispersées. La présente recherche visait à fournir une revue de la littérature sur l’incorporation de la fibre de coco dans les composites de ciment, tout en se concentrant sur leurs propriétés mécaniques et leur application, ainsi que sur l’état actuel de l’industrie. L’analyse scientométrique a couvert la recherche jusqu’en 2022. En outre, un outil logiciel approprié pour l’analyse scientométrique a été utilisé pour faciliter l’évaluation quantitative de la base de données de recherche.

À propos de la compilation des études

Dans cette étude, l’équipe a utilisé deux moteurs de recherche, à savoir Web of Science et Scopus. L’utilisation de Scopus sur la recherche de « béton renforcé de fibres de coco » ont fourni des enregistrements pour la période de 2010 à 2022. Les données inutiles ont été sous-traites à l’aide de filtres préférentiels pour les types de document et de source. Les résultats de la recherche ont été affinés en sélectionnant l’ingénierie, les sciences de l’environnement et la science des matériaux comme domaines. Au total, 235 résultats ont été pris.

En outre, VOSviewer a été utilisé pour effectuer une détermination quantitative de la littérature récupérée et sa visualisation scientifique. Une évaluation supplémentaire a été effectuée en chargeant les enregistrements Scopus enregistrés sous forme de fichiers CSV (valeurs séparées par des virgules) dans VOSviewer pour la cohérence et l’intégrité des données. Des évaluations ont également été effectuées pour les pays participants, les chercheurs les plus cités avec des publications importantes, des mots-clés fréquents, des sources de publication et des données bibliographiques.

Quelles ont été les observations réalisées ?

Les résultats de la recherche de l’analyseur Scopus ont montré trois sections qui représentaient 73 % du nombre de documents, comprenant les sciences de l’environnement, la science des matériaux et l’ingénierie, avec des contributions de 41 %, 26 % et 7 %, respectivement. Sur la base des citations, les trois principales sources étaient « Materials Today : Proceedings », « Materials » et « Construction and Building Materials », avec respectivement 56, 122 et 876 citations.

De plus, les modèles de co-citation pour les articles publiés ont été utilisés pour le regroupement dans VOSviewer. Les résultats ont également souligné que la recherche sur le béton renforcé de fibres de coco utilisait principalement six mots-clés, à savoir fibres de coco, résistance à la traction, béton armé, résistance à la compression, bétons et fibres. Ces études ont principalement exploré les propriétés mécaniques telles que les résistances à la traction et à la compression.

L’évaluation des chercheurs cités a révélé que certains auteurs étaient interconnectés dans les citations pour des recherches impliquant du béton renforcé de fibres de coco avec un maximum de 10 réseaux de chercheurs interconnectés. En outre, les trois premiers pays ayant réalisé le plus de recherches étaient l’Inde, la Malaisie et la Nouvelle-Zélande, comprenant respectivement 41, 28 et 20 études. En termes de citations, les principaux pays étaient le Pakistan, la Malaisie et la Nouvelle-Zélande, avec respectivement 367, 473 et 603 citations.

En conclusion

Pour résumer, l’équipe a effectué une analyse scientométrique de 235 articles à l’aide de la base de données Scopus tandis que les résultats ont été évalués à l’aide de VOSviewer. L’analyse des résultats a montré que l’utilisation du béton renforcé de fibres de coco pourrait apporter un développement durable à l’industrie de la construction grâce à la réduction des émissions de CO2 et à la diminution des besoins en granulats et en ciment. Bien que l’incorporation de fibres de coco dans le béton puisse diminuer sa fragilité, en plus d’améliorer d’autres propriétés mécaniques, leurs applications sont encore en cours de développement. De plus, les connaissances sur la longévité des fibres de coco sont limitées.

Selon les auteurs, l’évaluation graphique et statistique des pays participants peut aider les chercheurs à développer des alliances et des collaborations scientifiques dans le domaine du béton renforcé de fibres de coco, favorisant l’échange d’idées et de méthodes novatrices. Des études supplémentaires sur la durabilité à long terme des fibres de coco dans le béton seront cruciales pour étendre leurs applications dans les éléments structuraux.

 

Notre avis : bien évidemment, la fibre de coco n’est pas un composant répandu sous nos latitudes européennes. Encore que, dans quelques années, avec le réchauffement climatique ! Par contre, certaines îles rattachées à des pays comme la France, l’Angleterre, l’Espagne ou les Pays Bas possèdent une filière structurée de ce co-produit. Reste à déterminer si l’utilisation de cet agrégat ne détériore pas les qualités structurelles du béton et surtout si son ajout compense suffisamment le bilan carbone du ciment Portland ?

La source de l’étude

Gu, M. et al. , analyse scientométrique et cartographie de la recherche sur les fibres de coco dans le béton. Matériaux  202215 , 5639.  https://doi.org/10.3390/ma15165639

Crédits images Azo, DEZALBPexelsHans, Samitinjay V de Pixabay

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Pascal Faucompré
Editeur et Rédacteur en chef de Build Green, le média participatif sur l'habitat écologique et pertinent. Passionné par le sujet de l’éco-construction depuis 2010. Également animateur de nombreux réseaux sociaux depuis 2011 et d'une revue de web sur : Scoop.it

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