Ce travail de thèse vise à développer de nouveaux matériaux de finition à base de cellulose et de terre crue pour le secteur du bâtiment et de l'architecture. L'objectif principal est de produire des matériaux fins et résistants pouvant constituer une alternative aux matériaux de finition conventionnels.
Pour concevoir ces matériaux, de la terre crue à granulométrie fine, issue de déchets de carrières de granulats, a été combinée avec de la cellulose sous différentes formes : fibres vierges ou recyclées, microfibrilles de cellulose (MFC) et dérivés de cellulose. Les travaux ont d'abord exploré la production de MFC à faible impact environnemental, afin d'utiliser cette ressource comme renfort dans les composites terre-fibres. Le cœur du projet s'est ensuite concentré sur la fabrication de matériaux fins en terre et fibres via des procédés innovants : extrusion bi-vis, moussage et impression 3D. Le procédé d'extrusion bi-vis, qui a fait l'objet d'un brevet, a permis de produire des matériaux fins à haute teneur en fibres (≥ 30 %) présentant de bonnes propriétés mécaniques. Ces performances sont dues à l'alignement des fibres et à l'ajout d'un dérivé de cellulose qui facilite l'extrusion tout en agissant comme liant, offrant ainsi une alternative prometteuse aux plaques de plâtre.
Des matériaux sous forme de mousses ont également été développés pour obtenir des produits légers, ignifuges et résistants à la compression, constituant une alternative potentielle aux dalles de faux-plafond.
Enfin, une formulation à base de terre crue et de MFC a permis de réaliser par impression 3D des éléments aux structures complexes. Une collaboration avec des étudiants en design a permis de concevoir plus de 200 prototypes de matériaux terre-fibres destinés à diverses applications : séparateurs d'espace, filtres solaires, amortisseurs acoustiques, etc.
L'ensemble de ces travaux démontre qu'il est possible de développer différents types de matériaux bio- et géo-sourcés à partir des mêmes matières premières en adaptant les procédés de mise en œuvre, ouvrant ainsi la voie à diverses applications dans le domaine des matériaux de finition pour le bâtiment.
