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[Innovation] Le marc de raisin comme base d’un futur isolant biosourcé ?

Pascal Faucompré

Céline Badouard est Doctorante sur l’élaboration de matériau bio-sourcé à l’université de Reims. Au coeur de la Champagne, elle a étudié la valorisation des déchets de pressurage du raisin pour les convertir en nouveau matériau biosourcé basé sur le marc de raisin. 

La région Champagne s’est donnée pour objectif de réduire ses émissions de CO2 de 75% d’ici 2050. Parmi, les contributeurs au bilan carbone de la région, les vignobles se positionnent en bonne place. Les déchets de la production de l’élixir local à bulles y contribuent pour beaucoup. De nombreuses recherches sont en cours pour travailler à une meilleure économie circulaire de la filière. Parmi celles-ci, la thèse réalisée par Céline Badouard pourrait bien contribuer à améliorer l’impact carbone des viticulteurs de la région.  

Un sous-produit de la viticulture champenoise

Une fois pressées, les grappes de raisins forment ce que l’on appelle le marc de raisin, ou aignes (dénomination utilisée en Champagne). Ce résidu est composé des rafles (le support pédonculaire et ligneux de la grappe sur lequel sont accrochés les raisins), de peaux, de pulpe de raisin, de pépins. Ce résidu est utilisé en distillerie pour obtenir, lors du premier pressage, le Marc de Champagne. Le résidu issu de ce pressurage est stocké par les distilleries et valorisé de différentes manières : production de poudres, d’huiles essentielles riches en polyphénols pour l’alimentation animale, biomasse pour les chaudières ou encore engrais.

 

Un rafle de raisin est la charpente d’une grappe de raisin qui est faite de fibres, de tanins et de matières minérales. Elle est constituée d’une ramification principale, portant, selon les variétés de vigne, une aile, ramification secondaire. Le pédoncule relie la grappe au sarment au niveau du nœud et des ramifications appelées pédicelles portent les grains de raisin, les baies.

 

 En Champagne, ce marc de raisin représente près de 100 000 tonnes par an alors que son tonnage est d’environ 850 000 tonnes l’ensemble du territoire français. L’objectif de ce projet de thèse est de valoriser les aignes en les utilisant comme constituant de base pour mettre au point un nouveau matériau capable de remplacer les matériaux classiques d’isolation des bâtiments provenant de ressources minérales ou fossiles, comme la laine de verre ou le polystyrène.

 

De la cuve au plafond

Le travail a consisté à préciser la formulation permettant de constituer ce matériau et à en définir les caractéristiques physiques (masse volumique, porosité), mécaniques, hygrothermiques (conductivité thermique, perméabilité à la vapeur d’eau, MBV isotherme de sorption) et phoniques. La réalisation de panneaux, de type aggloméré, est ainsi envisagée. Ces plaques d’aignes sont réalisées grâce à un adhésif également issu de ce marc de raisin (polyphénol), ce qui en ferait un matériau 100% biosourcé pour le bâtiment.

 

Le Polyphénol de Raisin est extrait de la pellicule ainsi que des pépins de raisin. Il fait partie de la famille des molécules végétales, riches en vitamine E, mais aussi en omégas 3, 6 et 9. Il est connu pour ses propriétés antioxydantes puissantes qui aident à neutraliser les radicaux libres et à maintenir la peau ferme et souple. Le Polyphénol de Raisin est également utilisé dans les compléments alimentaires et la cosmétique humaine.

 

Ces travaux portent sur la fabrication de nouveaux matériaux biosourcés pour l’isolation des bâtiments à partir de sous-produits de la viticulture et de fécule de pomme de terre. Quatre types de granulats ont été utilisés séparément : marc de raisin, rafles, peaux et rafles broyées. Le rapport amidon/masse d’agrégat a été fixé à 20 % d’amidon. Les échantillons obtenus ont été caractérisés en termes de densité, de conductivité thermique, de résistance à la compression et à la flexion et de coefficient d’absorption acoustique.

Un isolant 100% biosourcé thermique et acoustique

La conductivité thermique des différents composites s’est avérée être d’environ 0,075 W / (mK). Les tests de compression ont montré une résistance élevée à la compression des composites amidon/tige, marc de raisin/amidon et tige broyée/amidon. Le coefficient d’absorption acoustique élevé indique que ces matériaux peuvent être utilisés comme absorbants acoustiques, notamment le composite amidon/marc de raisin avec un coefficient d’absorption mesuré de 0,42 pour une faible épaisseur de 20 mm seulement.

Les briques de rafles séchées et compactées ont des propriétés qui se rapprochent des matériaux d’isolation existants. © C. Badouard

Les essais de caractérisation réalisés sur les composites aignes/gel d’amidon ont permis de mettre en évidence les propriétés de l’eau sur les différents composites étudiés. Le facteur de résistance à la diffusion de la vapeur d’eau s’est avéré être compris entre 11,2 et 14,3, indiquant une bonne perméabilité pour le composite de tige. Les isothermes de stockage d’humidité ont révélé la nature hygroscopique de tous les composites. Les valeurs de la capacité tampon d’humidité (MBV) variaient de 1,9 à 6,3 g.m-2. % HR−1. Les composites rafle, marc de raisin et rafle broyée sont supérieurs à 2 g.m−2. % HR−1 ce qui en fait d’excellents régulateurs d’eau, selon le projet NordTest.

Des tests plutôt encourageants

Dans l’ensemble, les composites sous-produits du raisin / amidon semblent avoir de bonnes performances thermiques, mécaniques et acoustiques pour une utilisation comme matériaux d’isolation dans la construction de bâtiments publics.
De manière générale, ces composites présentent des propriétés hydriques intéressantes. Par rapport à d’autres matériaux biosourcés, ces nouveaux composites ont des propriétés similaires. Ils ont la capacité de modérer l’humidité de l’air intérieur en absorbant et désorbant la vapeur d’eau, ce qui réduit le taux de ventilation et donc le besoin de chauffage en hiver et de climatisation en été. Or, l’humidité est connue pour favoriser la croissance des micro-organismes, l’inconfort et aussi la dégradation de la stabilité thermique et des performances des matériaux.
Des études sont en cours sur la durabilité des composites (évolution fongique, immersion dans l’eau et test au feu). Par ailleurs, des traitements de surface à base d’huile de lin ou d’huile de pépins de raisin sont à l’étude afin de créer une résistance à la dégradation microbienne et rendre ces matériaux utilisables en pratique dans le secteur du bâtiment.

 

Plus d’infos sur la thèse de Céline Badouard : Hygric Behavior of Viticulture By-Product Composites for Building Insulation (pdf)

 

Crédits images : Céline Badouard, Christelle PRIEUR de Pixabay
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