Extraction et caracterisation des fibres de bagasse de saccharum officinarum (canne a sucre) pour l'elaboration des materiaux composites

REPUBLIQUE DU CAMEROUN
Paix-Travail-Patrie

UNIVERSITE DE YAOUNDE I

CENTRE DE RECHERCHE ET
FORMATION DOCTORLE EN SCIENCES,
TECHNOLOGIE ET GEOSCIENCES

UNITE DE RECHERCHE ET FORMATION
DOCTORALE EN SCIENCES DE
L'INGENIEUR ET APPLICATIONS

REPUBLIC OF CAMEROON
Peace-Work-Fatherland

UNIVERSITY OF YAOUNDE I

POSTGRADUATE SCHOOL OF
SCIENCE, TECHNOLOGY AND
GEOSCIENCE

RESEARCH AND POSTGRADUATE
TRAINING UNIT IN ENGINEERING
AND ITS APPLICATIONS

Laboratoire d'Engineering Civil & Mécanique

EXTRACTION ET CARACTERISATION DES FIBRES DE
BAGASSE DE SACCHARUM OFFICINARUM (CANNE A
SUCRE) POUR L'ELABORATION DES MATERIAUX

COMPOSITES

Mémoire Présenté et soutenu, en vue de l'obtention du

Diplôme de Master Recherche en Science de l'Ingénieur et Application Option Génie Mécanique

Par :

PONDI Joseph (10P045)

Ingénieur en Génie Mécanique

Sous la direction de :

Encadreur :

TCHOTANG Théodore, Chargé de Cours.

Devant le jury composé de :

Président : Pr. KENMEUGNE Bienvenu , Maitre de Conférences UY1

Rapporteur : Dr TCHOTANG Théodore, Chargé de Cours UY1

Examinateur : Dr BIDOUNG Jean Calvin , Chargé de Cours UY1

Année Académique

2018 - 2019

DEDICACE

DéDICACe

A l'Eternel Dieu, Tout Puissant mon

créateur et mon sauveur, mon gui6e

suprême, source 6e force, 6e sagesse,

d'intelligence et de grâce.

A mes très chers parents, M. et Mme

PONDI, en reconnaissance 6e tous les

efforts consentis.

Mémoire de fin d'études de Master Recherche en Génie Mécanique, ENSP, UYI, 2019

Par : PONDI Joseph

i

Mémoire de fin d'études de Master Recherche en Génie Mécanique, ENSP, UYI, 2019

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ii

REMERCIEMENTS

REMERCIEMENTS

Ce Mémoire de Master Recherche s'est déroulé au sein du laboratoire d'Engineering Civil et Mécanique de l'Ecole Nationale Supérieure Polytechnique de Yaoundé (ENSPY). Le travail abattu n'aurait pas pu aboutir sans l'apport de divers moyens matériels et compétences humaines. C'est l'occasion pour nous d'exprimer humblement et sincèrement notre profonde gratitude à toutes ces personnes ayant contribué à la réussite de notre projet de Master Recherche. À cet effet, j'adresse mes remerciements à mon Directeur de mémoire :

Dr TCHOTANG Théodore, pour le suivi de ce travail et la disponibilité dont il a fait preuve à mon égard, sa compréhension et ses suggestions de très haute qualité.

Je remercie le Pr. Jules TEWA, Chef de département de coordination et de la valorisation de la recherche de l'ENSPY; pour la disponibilité dont il a fait preuve à mon égard, particulièrement pour ses lettres de recommandations auprès des responsables des laboratoires afin que je puisse effectuer mes études expérimentales.

Je remercie les membres du jury d'avoir accepté de juger ce travail, le président de jury : Pr. KENMEUGNE Bienvenue et l'examinateur : Dr BIDOUNG Jean Calvin.

Je remercie également Pr. Lucien MEVA'A, coordonnateur du Master option Génie Mécanique, du Laboratoire d'Engineering Civil & Mécanique de l'Unité de Recherche et de Formation Doctorale des Sciences de l'Ingénieur et Applications de l'Université de Yaoundé I pour l'aide, les conseils et la formation dont nous avons pu bénéficier auprès de lui.

Une mention spéciale au corps enseignant et personnel d'appui du Département des Génies Industriel et Mécanique de l'Ecole Nationale Supérieure Polytechnique de Yaoundé pour les cours qu'ils nous ont dispensés durant cette formation de Master Recherche, ainsi que leurs conseils.

Merci à ma Grande famille, pour son encouragement et son soutien incessant ; à Ma

fiancée ZEBAZE ZAMBOU Sonia, pour ses conseils, et l'assistance indéfectible dont elle a fait preuve à mon égard.

Je remercie Tous mes camarades, pour leur convivialité. Finalement, je tiens à exprimer ma profonde reconnaissance envers mes amis et frères qui m'ont inlassablement encouragé tout au long de ce travail, et envers tous ceux qui de près ou de loin ont contribué à la réalisation de ce travail.

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iii

RESUME

GLOSSAIRE

1. Sigle et abréviation

Sigle et abréviation Signification

BPD	Bagasse pré hydrolysée à l'eau distillée
BPS	Bagasse pré hydrolysée à l'eau salée
ENSPY	Ecole Nationale Supérieure Polytechnique de Yaoundé
J.C	Jésus-Christ
LASER	Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
LMA	Laboratoire de Microanalyse
M	Molarité
MEB	Microscope Electronique à Balayage
MIPROMALO	Mission de Promotion de Matériaux Locaux
N	Normalité
PCI	Pouvoir Calorifique Inférieur
SEM	Scanning Electron Microscopy
UYI	Université de Yaoundé I

2. Symboles techniques

Symboles Significations Unités

S0	Section initiale	mm^2
Sc	Section corrélée	mm^2
Sr	Section réelle	mm^2
D0	Diamètre initial	mm
Dr	Diamètre réel	mm
c	Coefficient de corrélation entre la section réelle et la section corrélée
T	Finesse par calcul du titre	g/m
??	Masse volumique	g/mm ^3
R	Taux de reprise	%
Q	Teneur en eau	%
Mh	Masse humide	g
Ms	Masse sèche	g
Re	Résitance élastique	MPa
Rm	Résistance maximale en traction	MPa
E	Module d'Young	GPa
?	Déformation	%
Fr	Effort de traction à la rupture	N
Äl	Déplacement en traction	mm
L0	Longueur initiale	mm
Mf	Moment de flexion	N.mm
h	Hauteur	mm
IF1	Indice de performance en flexion
Ic1	Indice de performance en compression
??	Contrainte normale	MPa
m	Masse	g
v	Volume	m ^3

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iv

RESUME

RéSUMé

L'objectif des travaux de ce mémoire de Master Recherche est d'extraire et de caractériser

les fibres de bagasse de saccharum officinarum (canne à sucre), pour l'élaboration des matériaux composites.

Pour pouvoir atteindre cet objectif, nous avons étudié, les techniques d'extraction des fibres végétales et avons retenu trois principaux procédés qui conviennent pour l'extraction des fibres de bagasse de saccharum officinarum ; à savoir le peignage, le rouissage et l'extraction chimique à l'aide de la soude. Ensuite, nous avons présenté l'état de l'art sur la caractérisation physico-mécanique des fibres végétales et avons priorisé comme caractéristique physique : la masse volumique, la section, la teneur en eau, le taux de reprise, et la finesse. S'agissant de la caractérisation mécanique, seule la traction a été faite avec pour principales caractéristiques : la résistance élastique et mécanique, l'allongement à la rupture et le module d'Young.

La caractérisation physique nous a permis de constater que le diamètre moyen des fibres de bagasse se situe au tour 0.16mm. Avec une masse volumique maximale de 2.03 g/cm ^3. La comparaison de la masse volumique de ces fibres avec d'autres fibres végétales révèle que les fibres de bagasse ont une masse volumique moyenne par rapport aux fibres naturelles courantes.

Pour ce qui est des principales caractéristiques mécaniques, les fibres de bagasse présentent une contrainte maximale de l'ordre de 1289,89 MPa, une contrainte à la rupture de près de 1231,83 MPa, ainsi qu'un Module d'Young de 53,17 GPa. Ces valeurs sont supérieures à plusieurs fibres végétales couramment utilisées pour l'élaboration des matériaux composites ; à l'instar de la ramie, la noix de coco etc.

Toutes ces analyses expérimentales ont permis de constater que le procédé d'extraction chimique (1N-BPD) présentent les meilleures propriétés physico-mécaniques et par conséquent les meilleurs indices de performance (de 406,54 MPa/g.cm^-3), les fibres issues de ces procédés sont donc les mieux adaptées pour l'élaboration des matériaux composites.

Mots clés : bagasse, caractérisation, élaboration, extraction de fibre, saccharum officinarum.

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v

ABSTRACT

ABSTRACT

The objective of this research Master's thesis is to extract and characterize bagasse fibers of saccharum officinarum (sugarcane), for the elaboration of composite materials.

To achieve this objective, we have studied the extraction techniques of plant fibers and selected three main processes that are suitable for the extraction of sugarcane bagasse fibers; namely combing, retting and chemical extraction using soda. Then, we presented the state of the art on the physico-mechanical extraction using soda. Then, we presented the state characterization of plant fibers and density, the section, the water content, the recovery rate, and the fineness. With regard to mechanical characterization, only traction was made with the main characteristics: elastic and mechanical resistance, elongation at break and Young's modulus.

The physical characterization allowed us to note that the average diameter of bagasse fibers is 0.16mm. With a maximum density of 2.03 g/cm 3..

Comparison of the density of these fibers with other vegetable fibers reveals that the bagasse fibers have a mean density compared to the normal natural fibers.

With regard to the main mechanical characteristics, the bagasse fibers have a maximum stress of about 1289.89 MPa, a breaking stress of nearly 1231.83 MPa, and a Young's modulus of 53,17 GPa. These values are superior to several plant fibers commonly used for the elaboration of composite materials; like ramie, coconut etc.

All these experimental analyzes have shown that the chemical extraction process (1N-BPD) has the best physico-mechanical properties and consequently the best performance indices (of 406.54 MPa / g.cm-3), the fibers resulting from these processes are therefore best suited for the preparation of composite materials.

Key words: cane-trash, characterization, elaboration, fiber extraction, saccharum officinarum.

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vi

LISTE DES FIGURES

LIStE DES FIGURES

Figure I.1 : Champ de saccharum officinarum 14

Figure I.2 : Schéma de fabrication du sucre dans la sucrerie 15

Figure I.3 : Schéma de fabrication de Rhum dans une distillerie 16

Figure I.4 : Schéma de séparation Tilby 17

Figure I.5 : Différents domaines d'application technique des fibres naturelles 20

Figure I.6 : Illustration d'un dispositif expérimental pour l'étude du comportement dynamique

des fibres 23

Figure I.7 : Illustration d'un test de compression sur fibre. 23

Figure I.8 : Section d'un faisceau de fibres obtenue par microscope électronique à balayage

(MEB) 25

Figure II.1 : Matériaux vierges : bagasse 27

Figure II.2 : Matériel pour traitement chimique 28

Figure II.3 : Aspect des solutions de l'extraction chimique 30

Figure II.4 : Aspect des solutions lors du rouissage 31

Figure II.5 : Matériel pour Peignage 31

Figure II.6 : Observation du diamètre moyen des fibres de bagasse à l'aide du microscope 32

Figure II.7 : Aspect morphologique de quelques fibres observées au microscope 32

Figure II.8 : Matériel pour détermination de la masse volumique 33

Figure II.9 : Etude Heraeus (250°C) 34

Figure II.10 : Machine d'essais de traction 35

Figure II.12 : Image matériau en Compression et Flexion [44] 36

Figure III.1 : Fibres de bagasse extraites 40

Figure III.2 : Evolution du taux d'absorption en fonction du procédé 41

Figure III.3 : Evolution du taux de reprise en fonction du Procédé 43

Figure III.4 : Comparaison du diamètre moyen en fonction du procédé 44

Figure III.5 : Evolution des diamètres des différents procédés avec l'écart type 45

Figure III.6 : Evolution suivant la loi normale des diamètres des fibres 45

Figure III.7 : Comparaison des résultats sur les sections moyennes des fibres en fonction des

procédés 46

Figure III.8 : Evolution de la section des fibres suivant la loi normale 47

Figure III.9 : Comparaison des résultats sur les masses volumiques des fibres en fonction des

procédés 48

Figure III.10 : Comparaison de la finesse des fibres en fonction du procédé d'extraction 49

Figure III.11 : Evolution de la finesse par calcul du diamètre en fonction des procédés 50

Figure III.12 : Courbe contrainte déformation (1N BPD) 51

Figure III.13 : Courbe contrainte déformation (1N BPS) 52

Figure III.14 : Courbe contrainte déformation (0.1N BPD) 53

Figure III.15 : Courbe contrainte déformation (0.1N BPS) 54

Figure III.16 : Courbe contrainte déformation (2N BPS) 55

Figure III.17 : Courbe contrainte déformation (2N BPD) 56

Figure III.18 : Courbe contrainte déformation (Rouissage- BPD) 57

Figure III.19 : Courbe contrainte déformation (Rouissage-BPS) 58

Figure III.20 : Courbe contrainte déformation (Peignage) 59

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vii

LISTE DES FIGURES

Figure III.21 : Comparaison des modules d'Young 60

Figure III.22 : Comparaison des contraintes de rupture des procédés 60

Figure III.23 : Comparaison des contraintes maximales des procédés 61

Figure III.24 : Comparaison des allongements des procédés d'extraction 61

Figure III.25 : Comparaison du Module d'Young avec d'autres fibres 63

Figure III.26 : Comparaison de la résistance à la rupture avec d'autres fibres 64

Figure III.27 : Comparaison de l'allongement à la rupture avec d'autres fibres 64

Figure III.28 : Comparaison teneur en eau et taux de reprise de quelques fibres de référence 65 Figure III.29 : Comparaison de la masse volumique moyenne des fibres de bagasse avec

d'autres fibres végétales 66

Figure III.30 : Comparaison des indices de performances 67

Figure 0.1 : Courbes force allongement des fibres des différents procédés 78

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SOMMAIRE

Liste des tableaux

Tableau I.2 : Densité des particules de bagasse [2] 18

Tableau I.3 : Composition chimique de la bagasse, d'après les principaux auteurs de la

littérature [2]. 18

Tableau II.1 : Choix des techniques d'extraction des fibres de bagasse 27

Tableau II.2 : Conditions de prétraitement des particules de bagasse 28

Tableau II.3 : Conditions d'extraction chimique à la soude [2] 29

Tableau II.4 : Protocole expérimental pour le rouissage 30

Tableau III.1 : Rendement des différents procédés d'extraction 39

Tableau III.2 : Calcul de la teneur en eau 40

Tableau III.3 : Calcul du taux de reprise 42

Tableau III.4 : Mesure du diamètre moyen des fibres 43

Tableau III.5 : Détermination de la section moyenne des fibres 46

Tableau III.6 : Calcul de la masse volumique 47

Tableau III.7 : Détermination de la finesse par calcul du titre 48

Tableau III.8 : Détermination de la finesse par calcul du diamètre 49

Tableau III.9 : Données générales de la meilleure méthode d'extraction 62

Tableau III.10 : Propriétés Mécaniques des fibres de bagasse et celles rencontrées dans la

littérature 62

Tableau III.11 : Taux de reprise et teneur en eau de quelques fibres de référence [44] 65

Tableau 0.1 : Données des mesures de diamètres (0.1N-BPD) 72

Tableau 0.2 : Données des mesures de diamètres (0.1N-BPS) 72

Tableau 0.3 : Données des mesures de diamètres (1N-BPD) 73

Tableau 0.4 : Données des mesures de diamètres (1N-BPS) 73

Tableau 0.5 : Données des mesures de diamètres (2N-BPD) 74

Tableau 0.6 : Données des mesures de diamètres (2N-BPS) 74

Tableau 0.7 : Données des mesures de diamètres (Peignage) 75

Tableau 0.8 : Données des mesures de diamètres (Rouissage-BPD) 75

Tableau 0.9 : Données des mesures de diamètres (Rouissage-BPS) 76

Tableau 0.10 : Relevé des masses des fibres de bagasse en fonction de la longueur (R-BPS, 1N-

BPS, 0.1N-BPD, 2N-BPS) 76
Tableau 0.11 : Relevé des masses des fibres de bagasse en fonction de la longueur (R-BPD,

1N-BPD, 0.1N-BPS, 2N-BPD). 77
Tableau 0.12 : Relevé des masses des fibres de bagasse en fonction de la longueur (Peignage)

77

Tableau 0.13 : Calcul des Indices de performance 78

Tableau 0.14 : Données des essais de traction des fibres 79

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ix

SOMMAIRE

SOMMAIRE

Dédicace.........................................................................................................................

Remerciements ii

GLOSSAIRE iii

Résumé iv

Abstract v

Liste des figures vi

Liste des tableaux viii

SOMMAIRE ix

INTRODUCTION GENERALE 12

I. Revue de la littérature 13

I.1 Culture d'un champ de saccharum officinarum 14

I.2 Transformation sucrerie/distillerie 14

I.2.1 Dans la sucrerie 14

I.2.2 Dans la distillerie 15

I.3 Techniques conventionnelles de transformation de la bagasse 16

I.3.1 Méthodes naturelles 16

I.3.2 Traitement chimique 16

I.3.3 Explosion à la vapeur 16

I.4 Méthode d'extraction des fibres de saccharum officinarum 17

I.4.1 Extraction mécanique 17

I.4.2 Séparation écorce/moelle à partir de la canne 17

I.4.3 Extraction chimique 17

I.4.4 Extraction enzymatique 18

I.5 Quelques propriétés de la bagasse 18

I.5.1 Densité des particules 18

I.5.2 Composition chimique de la bagasse 18

I.5.3 De la Plante à la fibre 18

I.6 Applications courantes des fibres de bagasse de saccharum officinarum 19

I.7 Valorisation des fibres naturelles dans les matériaux composites 21

I.8 Caractérisation des fibres de saccharum officinarum 21

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x

SOMMAIRE

I.8.1 Caractérisation mécanique des fibres de saccharum officinarum 21

I.8.2 Caractérisation physique, et morphologique des fibres 24

I.9 Conclusion 25

II. MATERIELS ET METHODES 26

II.1 Préparation de la bagasse 26

II.2 Préparation de la matière 27

II.3 Méthodes des fibres de saccharum officinarum 27

II.3.1 Choix de la méthode d'extraction 27

II.3.2 Protocole expérimental d'extraction de fibres de canne broyée 28

II.4 Caractérisation des fibres de bagasse 31

II.4.1 Aspect morphologique 32

II.4.2 Méthodes de caractérisation physique 33

II.4.3 Hygroscopique des fibres de bagasse 34

II.4.4 Méthodes de caractérisation mécanique 34

II.5 Détermination des Indices de performances 36

II.6 Conclusion 37

III. RéSULTATS ET DISCUSSION 38

III.1 Etudes des rendements des différents procédés d'extraction 39

III.2 Propriétés hygrométriques des fibres de bagasse 40

III.2.1 Détermination de la teneur en eau 40

III.2.2 Détermination du taux de reprise 42

III.3 Propriétés physiques des fibres de bagasse de saccharum officinarum. 43

III.3.1 Détermination du diamètre moyen des fibres 43

III.3.2 Détermination de la section des fibres de bagasse de saccharum officinarum 46

III.3.3 Détermination de la masse volumique des fibres de bagasse de saccharum

officinarum 47

III.3.4 Détermination de la finesse par calcul du titre 48

III.3.5 Mesure de la finesse par le calcul du diamètre 49

III.4 Propriété mécanique en traction des fibres de bagasse de saccharum officinarum 50

III.4.1 Présentation des résultats expérimentaux 50

III.4.2 Comparaison des procédés d'extraction 59

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xi

SOMMAIRE

III.4.3 Comparaison des propriétés mécaniques des fibres de bagasse avec d'autres fibres

végétales. 62

III.4.4 Comparaison de la masse volumique avec les fibres naturelles courantes 65

III.4.5 Détermination des indices de performance pour chaque procédé 66

III.5 Conclusion 67

Conclusion et perspectives 68

Bibliographie 70

ANNEXES 72

ANNEXESI : Relevé des données des mesures diamètres à l'aide du microscope optique 72

ANNEXESII : Relevé des données des mesures des masses des fibres en fonction des

procédés. 76

Mémoire de fin d'études de Master

¹ Localité située dans le département de la

CHAPITRE1 : REVUE DE LITTERATURE

INTRODUCTION GENERALE

1. Contexte

Les fibres végétales sont de plus en plus sollicitées dans l'élaboration matériaux composites; de nombreuses recherches sont menées à partir de différentes fibres d'origine naturelles. La culture de la saccharum officinarum dans le Grand Sud du Cameroun et particulièrement dans la localité de Mbandjock et Koteng¹ est destinée à la fabrication de rhum et du sucre. La bagasse, qui est un déchet, obtenu après écrasement de la canne à sucre, peut être utile dans un autre domaine de valorisation que l'alimentation des chaudières et la production de l'électricité. Le Cameroun, pays producteur de saccharum officinarum avec près 20 000 hectares (ha)[1] de plantations de canne à sucre, nécessitent des études, de faisabilité d'utilisation de la bagasse comme renfort dans les matériaux composites.

2. Problématique

La quasi-totalité de la bagasse aujourd'hui est soit jetée dans la nature comme déchet, soit utilisée comme combustible dans les sucreries, pour chauffer les fours et pour la production de l'électricité. Cette valorisation de la bagasse créé une perte très importante de fibres issues de l'écorce qui peuvent être valorisées. C'est la raison pour laquelle nous proposons dans ces travaux, de master recherche, de caractériser cette fibre afin qu'elle puisse être utilisée pour l'élaboration des matériaux composites.

3. Objectifs de l'étude

Au vu du contexte et de la problématique susmentionnés, nous avons intitulé notre travail : « extraction et caractérisation des fibres de bagasse de saccharum officinarum pour l'élaboration des matériaux composites »Pour mener à bien ce travail, nous le subdivisons en 3 chapitres:

Dans le chapitre1 : il est question de présenter dans cette partie quelques généralités sur les

fibres naturelles ainsi que leurs utilisations et les différentes méthodes d'extraction de fibres naturelles rencontrées dans la littérature.

Dans le chapitre2, dans cette section, il est question de faire un choix sur les méthodes d'extraction permettant d'obtenir les fibres de bagasse. Il s'agira également de de choisir les méthodes de caractérisation des fibres extraites. Dans le chapitre3, il sera question d'analyser les principaux résultats obtenus dans l'optique d'une utilisation dans les matériaux composites.

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13

CHAPITRE1 : REVUE DE LITTERATURE

I. Revue de la littérature

Description :

Dans ce chapitre, nous présenterons les généralités sur les fibres végétales, nous mettrons l'emphase sur les fibres de bagasse de saccharum officinarum. Ensuite nous présenterons l'état de l'art sur les techniques d'extraction et de caractérisation physico-mécanique des fibres végétales. Nous terminerons par la présentation des domaines d'utilisation des fibres de bagasse de saccharum officinarum dans divers domaines de la vie courante.

Aperçu :

I.1 Saccharum officinarum

I.2 Culture d'un champ de Saccharum officinarum

I.3 Transformation sucrerie/distillerie

I.4 Techniques conventionnelles de transformation de la bagasse

I.5 Méthodes d'extraction des fibres de Saccharum officinarum

I.6 Quelques propriétés de bagasse

I.7 Applications courantes des fibres de bagasse

I.8 Valorisation des fibres naturelles dans les matériaux composites

I.9 Caractérisation des fibres de Saccharum officinarum

I.10 Conclusion

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14

CHAPITRE1 : REVUE DE LITTERATURE

I.1 Culture d'un champ de saccharum officinarum

Les champs de canne à sucre se trouvent presque dans toutes les localités du grand sud au Cameroun. La culture est simple et ne nécessite pas d'expertise, ni d'entretien particulier. La figure I.4 ci-après présente l'aspect général d'un champ de saccharum officinarum

Feuille

Tige contentant la bagasse

Figure I.1 : Champ de saccharum officinarum [2]

I.2 Transformation sucrerie/distillerie

Dans cette section, nous mettons l'emphase sur les étapes de production du sucre et du rhum dans les industries de sucreries et distilleries. L'emphase étant mise sur les étapes précédentes l'extraction de la bagasse.

I.2.1 Dans la sucrerie

Dans les sucreries, après réception de la canne, il y une opération de broyage- lavage juste avant l'extraction du jus de canne et réception de la bagasse ; l'opération finale étant le séchage et le stockage de la canne ; comme l'indique la figure ci-dessous :

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15

CHAPITRE1 : REVUE DE LITTERATURE

^Malaxage

^Evaporation

^{Tambour de filtration}

^{Réception des}

^{cannes Broyage} +

^lavage

^Schedder

^Pesage

^{Extraction Bagasse}

^{Vers chaudière}

^{Jus de}

^{canne Chauffage}

^Décantation

^{Cour à canne}

^Boues

^{Jus clair}

^{Cristallisation}

^{Jus filtré}

^{4e 3e 2e}

^{1er effet}

^sirop

^Melane

^Sucre

^{Séchage et stockage}

^Filtration

Figure I.2 : Schéma de fabrication du sucre dans la sucrerie [2]

I.2.2 Dans la distillerie

^Boues

Les opérations de début sont identiques dans les sucreries et les distilleries. Les différences se

font dans la suite du processus après extraction de la bagasse, comme l'indique la figure ci-

dessous :

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16

CHAPITRE1 : REVUE DE LITTERATURE

^canne

^Broyage +

^lavage

^Schedder

^{Cour a canne}

^{Jus de canne}

^vin

^{Reception de la}

^vinasse

^rhum

^Extraction

^Bagasse

^Filtration

^Cush-cush

^{Folle bagasse}

Figure I.3 : Schéma de fabrication de Rhum dans une distillerie [2]

^Colonnes

^{Vapeurs alcooliques}

^{Acide sulfurique}

^Fermentation

^{Jus filtré}

^{Chauffe vin}

^Condenseur

^Rhum

^Vin

^Eau

^{Cuve de fermentation}

^{Boues sèches}

^Levures

^{Cuve mère}

^{Tambour à}

^filtration

^{Rhum blanc}

^Vapeur

^{eau Rhum vieux}

^Distillation

^Maturation

Vieillissement ^{Assemblage et}

réduction Conditionnement

I.3 Techniques conventionnelles de transformation de la bagasse

Cette section vise à énumérer quelques techniques couramment utilisées lors de l'extraction des fibres végétales.

I.3.1 Méthodes naturelles

Les méthodes d'extraction naturelle sont principalement :

- Le rouissage : dans cette technique, il est question de plonger une certaines quantités de tige contenant les fibres dans une enceinte contenant assez d'eau pendant un temps précis. Après ce temps l'extraction devient facile et évidente.

- Le peignage : il s'agit ici d'utiliser un outil qui peut être la brosse métallique pour l'extraction des fibres.

- L'extraction à l'air libre : il s'agit ici de poser les matières contenant les fibres à l'air libre pendant un temps prédéfini et de recueillir les fibres une fois le temps écoulé.

I.3.2 Traitement chimique

Le traitement chimique emploi plusieurs réactifs chimiques. Il a pour but d'hydrolyser les hémicelluloses à structure hétérogène relativement plus faible que celui de la cellulose [3]. L'efficacité du traitement chimique en milieu alcalin est plus efficace pour des résidus tels que la bagasse et les pailles, par rapport à d'autres produits [4].

I.3.3 Explosion à la vapeur

. Cette technique, testée sur les fibres de Kenaf[5], de différentes manières : séparation

mécanique extraction chimique (solution alcaline), explosion à la vapeur et formation du

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17

CHAPITRE1 : REVUE DE LITTERATURE

produit final. Par ce procédé, on obtient des diamètres réduits et de longueur suffisante pour une application textile [6].

I.4 Méthode d'extraction des fibres de saccharum officinarum

Il existe différents procédés d'extraction des fibres cellulosiques, qui consiste à séparer les différents polymères, pour récupérer préférentiellement la cellulose.

I.4.1 Extraction mécanique

Les méthodes mécaniques, les plus utilisées dans la recherche sur les particules fibres de

bagasse sont nombreuses ; elles vont de l'oscillation ultrasonique, à l'extraction osmotique [7].

I.4.2 Séparation écorce/moelle à partir de la canne

Il y a une méthode développée en 1960 par les canadiens Tilby et Miller, qui illustre bien cette séparation. Le procédé de Tilby et Miller est présenté dans la figure ci-dessous :

^{Alignement du convoyeur}

^{Rouleau intermédiaire Alimentaire}

^{Lame coupante}

^{Tronçons de canne}

^{Rouleau d'alimentation} : ^{conçu pour réceptionner}

^{toutes les dimensions de canne}

^{Cylindre rétenteur}

^{Racloir extracteur}

^{Racloir extracteur de cire}

^{Moelle en sortie}

^{Déchiqueteuse}

^d'écorce

Figure I.4 : Schéma de séparation Tilby[8]

^Convoyeur

^{Ecorce déchiquetée}

I.4.3 Extraction chimique

L'extraction chimique, autrement appelé procédé de délignification, consiste à extraire le maximum de lignine sans dégrader pour autant les fibres. Ici se pose la première problématique : à partir de quelle concentration en soude commence-t-on à dégrader la cellulose ? [9].

CHAPITRE1 : REVUE DE LITTERATURE

I.4.4 Extraction enzymatique

L'extraction enzymatique est un traitement biologique et essentiellement utilisé pour la production de pulpe et d'enzymes d'intérêt industriel [1]. Mais elle peut également être utilisée pour les opérations artisanales et de recherche au laboratoire.

I.5 Quelques propriétés de la bagasse

Dans cette section nous allons présenter quelques propriétés de la bagasse de canne à sucre. I.5.1 Densité des particules

La densité est importante pour les matériaux composites car c'est indicateur clé lors des mélanges dans la formulation du matériau composite. Le tableau ci-dessus donne quelques indicateurs sur la densité des bagasses.

Tableau I.1 : Densité des particules de bagasse [2]

% humidité Compactage Densité de paquet kg/m 3

9-10	Pas de compactage	60
50	Pas de compactage	70
75	Pas de compactage	85
75	Compacté h=10m	150
75	Compacté h = 20 m	250

I.5.2 Composition chimique de la bagasse

Les compositions chimiques de la bagasse les plus rencontrées dans la littérature sont présentées dans le tableau ci-dessous.

Tableau I.2 : Composition chimique de la bagasse, d'après les principaux auteurs de la littérature [2].

Composants Poids Cuba9, moléculaire 1990					Berndt et Hodzic, 2007			Dinu, 2006 ICIDCA, 1990
Cellulose	150000-	43-45%		40-50%			30-39%		45%
	350000
Hémicellulose	10000-20000	25-27%		25-35%			24-30%		33%
Lignine	3000-5000	20-22%		15-35%			18-22%		20%

I.5.3 De la Plante à la fibre

Il est possible de définir les fibres et de les classer selon leurs origines dans la plante. Les fibres se divisent en quatre groupes :

- Les fibres végétales provenant de la graine ;

18

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- Les fibres végétales provenant de la tige ou du tronc ; - Les fibres végétales provenant des feuilles ;

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19

CHAPITRE1 : REVUE DE LITTERATURE

- Les fibres végétales provenant de l'enveloppe du fruit.

Dans cette étude bibliographique seront essentiellement présentées les fibres provenant de la bagasse de saccharum officinarum Les fibres végétales présentent de nombreux avantages qui les rendent attractives pour une application industrielle, mais elles ont aussi de nombreux inconvénients. Les fibres végétales ont un avantage économique certain, leur coût de production est beaucoup plus faible que les fibres synthétiques. Par exemple, il est environ 2 à 3 fois plus faible que celui des fibres de verre et 20 fois moins important que celui des fibres de carbone. La faible densité des fibres végétales de l'ordre de 1,5g/cm 3, soit une densité correspondant à 60% celle des fibres de verre ou encore 83% celle des fibres de carbone.

I.6 Applications courantes des fibres de bagasse de saccharum officinarum

Les fibres naturelles sont de plus en prisées dans diverses applications. La figure suivante fait une synthèse des différents domaines d'application des fibres de bagasse.

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20

CHAPITRE1 : REVUE DE LITTERATURE

^Tissu

^{Fibres brutes}

^{d'ameublement}

^Matériaux

^d'isolation

^Fabrication

^Cordes

^{de cordes}

^{Sac, tapis}

^Ruban

^fil

^{Tissu, géotextiles}

^bâche

^{Emballage de}

^transport , ^biens

^tricotés

^{Filets noués}

^{Pour automobile}

^Rideaux,

^Matériaux

^Rembourrage

^d'isolation

^Géotextiles

^{Aérodynamique ou}

^{mécanique posé}

^Polaire

^Feutre

^Tissu

^{d'ameublement}

^Isolation

^{Insonorisation}

^Géotextille

^thermique

^Isolation

^thermique

^Fibres

^naturelles

Figure I.5 : Différents domaines d'application technique des fibres naturelles [1] [11]

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21

CHAPITRE1 : REVUE DE LITTERATURE

I.7 Valorisation des fibres naturelles dans les matériaux composites

Plusieurs recherches sont déjà menées dans le cadre de la valorisation des fibres végétales dans les matériaux composites et plusieurs domaines d'utilisation de ces composites. Les fibres végétales dans un mortier, permettent de limiter la propagation des fissures [12]. Ainsi, les fibres de bananier dans un bio composite augmentent sa durabilité 13]. Mazhoud [14] et Chabannes [15], ont prouvé l'efficacité hygrothermique des bétons de chanvre. Osseni [16] a démontré que les mortiers contenant les fibres de bananier sont un bon isolant thermique avec leur conductivité thermique faible. Certains résultats obtenus sur les matériaux composites incorporant des fibres végétales mettent en évidence une modification du comportement mécanique du matériau [12]. C'est ainsi que l'ajout des fibres de bananier dans les blocs de terre comprimés a amélioré ses propriétés mécaniques [17,18]. Sawsen et al. [19] ont montré que les fibres de lins traitées améliorent les caractéristiques mécaniques du mortier. Merotte et al. [20] ont montré qu'il existe une corrélation entre la microstructure et les propriétés mécaniques des composites lin/polypropylène. Arnaud et al. [21] ont démontré que les bétons de chanvre ont des meilleures résistances en compression lorsque les fibres sont de courtes longueurs.

I.8 Caractérisation des fibres de saccharum officinarum

I.8.1 Caractérisation mécanique des fibres de saccharum officinarum Paramètres influençant les propriétés mécaniques des fibres

Les paramètres qui influencent les caractéristiques mécaniques des fibres de saccharum officinarum peuvent être divisés en trois groupes :

? Paramètres liés à l'état naturel de la fibre

· Lieu de la culture, et la condition de culture ;

· La teneur en eau des fibres ;

· La composition chimique des fibres ;

· Les différents diamètres des fibres ;

· etc...

? paramètres liés aux processus d'obtention de la fibre

· Processus d'extraction des fibres (mécanique, chimique, naturels ...) ;

· Transport et conditionnement (température, taux d'humidité, ...) ; ? paramètres liés à l'essai de traction

· température d'essai;

· longueur des fibres testées ;

· vitesse de déformation ;

· type de machine d'essai ;

Tous ces paramètres ne peuvent pris en compte mais nous essayerons de limiter leur impact sur nos mesures.

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CHAPITRE1 : REVUE DE LITTERATURE

Comparaison entre les différentes Méthodes de caractérisation mécanique

La caractérisation mécanique est une étape importante et indispensable. Les principaux types d'essais rencontrés dans la littérature sont :

- traction quasi-statique,

- dynamique, - compression,

- flexion.

Ces essais se distinguent par le mode de sollicitation, l'échelle à laquelle ils sont mis en oeuvre [24]. Néanmoins, vu les dimensions des fibres, certains de ces essais demandent de prendre des précautions et d'autres nécessitent un développement expérimental spécifique.

I.8.1.2.1 Traction quasi-statique

La caractérisation en traction quasi-statique dans la direction longitudinale est la méthode la plus utilisée dans la littérature pour les fibres végétales. La plupart des techniques utilisées dans la littérature vont dans le sens de considérer la fibre parfaitement cylindrique et la section constante selon la longueur.

I.8.1.2.2 Dynamique

Les fibres végétales ont souvent des dimensions très petites et très fines, à cause de cela, les méthodes de caractérisation dynamique sont très peu utilisées dans littérature. Des travaux menés par Wiecek [24] ont montré la possibilité d'évaluer, les propriétés dynamiques de certaines fibres. Ces travaux présentent une technique expérimentale comme l'illustre la figure ci-dessous :

CHAPITRE1 : REVUE DE LITTERATURE

1-Fibre à tester

2-Cadre de connexion

3- air d'appui

4- tige mobile d'appui

5- lisière mobile

6- lisière fixe

7- support réglable

8- faisceau laser

9- petite balle en acier

10- mécanisme de largage par balle

11- support fixe

12- arrivée d'air comprimé

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Figure I.6 : Illustration d'un dispositif expérimental pour l'étude du comportement
dynamique des fibres [24]

Le principe consiste à encastrer une des extrémités de la fibre et d'appliquer des efforts grâce à des impacts de billes en acier sur un cadre attaché à l'extrémité libre de la fibre. Un rayon laser mesure les propriétés dynamiques de la fibre.

I.8.1.2.3 Compression

Les essais de compression sur les fibres végétales sont très difficiles à réaliser. Certains auteurs

proposent des modes parmi lesquelles, une technique consistant à faire une boucle avec la fibre

et de tirer ses extrémités. En suivant l'évolution du rapport^??, les propriétés mécaniques en

??

compression de la fibre peuvent être déduites [22].

Figure I.7 : Illustration d'un test de compression sur fibre. [22]

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24

CHAPITRE1 : REVUE DE LITTERATURE

I.8.1.2.4 Flexion

Pour les mêmes raisons que les essais de compression, les essais de flexion, sont très difficiles à réaliser.

I.8.2 Caractérisation physique, et morphologique des fibres

Les propriétés mécaniques des fibres naturelles dépendent de leurs caractéristiques physiques, et de leurs morphologies. Pour déterminer les propriétés mécaniques des fibres, il est nécessaire de réaliser différents tests sur des fibres.

Détermination de la densité des fibres

L'une des techniques les plus utilisée pour faciliter le calcul de la densité, est de mesurer le poids, la longueur et le diamètre de plusieurs fibres. La fibre est considérée le plus souvent comme cylindrique. La densité donnée dans la littérature est le plus souvent de l'ordre de 1,6g/cm^-3.

Observation morphologique et microstructurale des fibres.

La section des fibres peut être observée facilement, en utilisant un microscope électronique à balayage ou un microscope optique. La formule la plus utilisée pour calculer la section S0 des fibres à section circulaire, en fonction du diamètre d0 mesuré aléatoirement et localement.

??

????= ?????? (1)
??

En Supposant que les fibres naturelles ne sont pas toujours parfaitement cylindriques, et pour réduire l'erreur, une solution est de calculer la section Sc en fonction de la valeur moyenne de plusieurs diamètres dc (d1, d2...) à différentes orientations formant des angles de 36°.

??

??

?? ?? = ?? (? ????

??

??=??? ? ) [22] (2)

CHAPITRE1 : REVUE DE LITTERATURE

Figure I.8 : Section d'un faisceau de fibres obtenue par microscope électronique à
balayage (MEB) [22]

En comparant les valeurs des sections Sc à la section réelle Sr, un coefficient d'erreur noté c sera déterminé. Ce coefficient définit le rapport entre section moyenne mesurée avec la section réelle.

= [22] (3)

S??

S_c

c=_S

r

2

Ir (E⁵

i.

?5 de)

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Pour déterminer l'aire de la section d'une fibre il existe plusieurs méthodes de mesure parmi lesquelles : Light microscopy , LASER diffraction (diffraction LASER) , Scanning electron microscopy (SEM) :.

I.9 Conclusion

Nous avons présenté dans ce chapitre la botanique de la canne à sucre, ce qui nous a permis de d'énumérer les principaux procédés d'extraction des fibres de canne à sucre, ainsi que les principales méthodes de caractérisation physico-mécanique de ces fibres. Nous avons également compris avec l'importance des fibres végétales, particulièrement les fibres de saccharum officinarum vu leur capacité d'être valorisées dans plusieurs domaines entre autre : la construction, l'industrie d'habillement, l'aérodynamique, etc. Ce qui permettra au chapitre 2 suivant de choisir les matériels et méthodes adéquats pour la caractérisation des fibres de bagasse de saccharum officinarum dans notre contexte d'étude.

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26

CHAPITRE2 : MATERIELS ET METHODES

II. MATERIELS ET METHODES

Description :

Après l'étude générale des fibres végétales et fibres de bagasse de saccharum officinarum, ce chapitre concerne les principales méthodes utilisées.

Aperçu:

II.1 Préparation de la bagasse

II.2 Préparation de la matière première

II.3 Protocole d'extraction des fibres

II.4 Méthode de caractérisation des fibres

II.5 Détermination des indices de performance

II.6 Conclusion

II.1 Préparation de la bagasse

Le Cameroun présente plusieurs variétés de saccharum officinarum cultivées dans l'étendue du territoire national. Il est difficile de suivre chaque zone géographique en fonction des variétés, et il a été établi que les compositions chimiques et histologiques des principaux composés chimiques ne varient pas significativement d'une variété à l'autre [2]. Dans notre cas, nous allons utiliser les écorces de canne, récupérés de la tige de canne coupée aux champs. L'écorce a été coupée à la machette dans la localité de Mandoumba région du Centre Cameroun, puis transportée par voiture.

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CHAPITRE2 : MATERIELS ET METHODES

II.2 Préparation de la matière

A partir des écorces de canne, récoltées aux champs, nous avons procédé à la séparation, des bagasses des tiges. La figure ci-dessous permet d'apprécier l'aspect des matières utilisées dans ces travaux.

Bagasse sèche Bagasse humide

Figure II.1 : Matériaux vierges : bagasse

Les méthodes d'extraction mises au point vont nous permettre de passer des bagasses vierges, aux fibres.

II.3 Méthodes des fibres de saccharum officinarum II.3.1 Choix de la méthode d'extraction

A partir des différentes techniques d'extraction utilisée pour les fibres naturelles (abordé au chapitre1). Nous avons fait une étude comparative afin de choisir quelques méthodes d'extraction adaptées à notre étude. Les techniques d'extraction que nous retenons donc dans cette étude sont consignées dans le tableau suivant :

Tableau II.1 : Choix des techniques d'extraction des fibres de bagasse

Technique Rouissage Enzymatique Peignage Action Extraction mécanique chimique
Observation	Acceptable	Acceptable (mais pas utilisée dans cette étude )	Acceptable	Pas acceptable	Acceptable
Décision	Retenu	Non retenu	Retenu	Non retenu	Retenu

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CHAPITRE2 : MATERIELS ET METHODES

II.3.2 Protocole expérimental d'extraction de fibres de canne broyée Extraction chimique

Chaque essai est réalisé à partir de bagasse extraite de la saccharum officinarum coupée au champ, puis traité, avec les paramètres suivants [2]:

- Concentrations en soude : 0.1 N ; 1N ; 2N ; - Solvants utilisés : eau salée et eau distillée ;

- Température de bain : température ambiante (25 °C) ;

- Agitation : manuelle ;

Les protocoles de prétraitement et d'extraction ont été mis au point, selon [2] puis adaptés pour notre étude. Les matériels utilisés dans cette partie sont présentés sur la figure II.2 ci-après :

^{Sel Soude 17M}

Figure II.2 : Matériel pour traitement chimique

Le sel, la soude et l'eau distillée et la bagasse sont mélangées suivant les proportions décrites dans les tableaux II.2 et II.3 ci-dessous :

II.3.2.1.1 Prétraitement de la bagasse

^{Recipient Eau distillée}

L'extraction à l'eau est une étape de prétraitement de la bagasse. Deux méthodes sont utilisées : une à l'eau salée et une à l'eau distillée. Les conditions de prétraitement de la bagasse sont résumées dans le tableau suivant :

Tableau II.2 : Conditions de prétraitement des particules de bagasse

Méthode Quantité de Eau distillée Eau salée 35g/l Classification matière initiale
1	1g de bagasse	100 ml	-	BPD: bagasse
	vierge			pré hydrolysée à l'eau distillée

CHAPITRE2 : MATERIELS ET METHODES

2	1g de bagasse	-	100ml	BPS : bagasse
	vierge			pré hydrolysée à l'eau salée

II.3.2.1.2 Protocoles d'extraction

L'extraction en milieu basique, a été réalisée suivant six protocoles différents, présentés dans le tableau suivant :

Tableau II.3 : Conditions d'extraction chimique à la soude [2]

uantité de matière Soude à 1N Classification
Extraction 1	1 g de bagasse vierge	100 ml	BPS : bagasse extraite à 1N de soude avec pré hydrolyse à l'eau salée
Extraction 2	1 g de bagasse vierge	100ml	BPD: bagasse extraite à 1N de soude avec pré hydrolyse à l'eau distillée
Extraction 3	1 g de bagasse vierge	100 ml	BPS: bagasse extraite à 2N de soude avec pré hydrolyse à l'eau salée
Extraction 4	1 g de bagasse vierge	100ml	BPD : bagasse extraite à 2N de soude avec pré hydrolyse à l'eau distillée
Extraction 5	1 g de bagasse vierge	100 ml	BPS: bagasse extraite à 0.1N de soude avec pré hydrolyse à l'eau salée
Extraction 6	1 g de bagasse vierge	100ml	BPD : bagasse extraite à 0.1N de soude avec pré hydrolyse à l'eau distillée.

Pour trouver la proportion de soude de concentration 17M qu'il faut introduire dans la solution pour rester dans les proportions décrites dans les tableaux II.2 et II.3 nous utilisons l'équivalence des proportions stoechiométriques :

????????=???????? {

C1 :concentration de 17M=17 N (car monobase)^2C2:concentration de 0.1N 1N 2N V2 :volume de 100 ml V1:volume récherché

(4)

² M= Molarité, pour une monobase, la molarité (M)= à la normalité (N).

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CHAPITRE2 : MATERIELS ET METHODES

L'aspect obtenu est présenté dans la figure II.3 ci-dessous :

Solution 0 .1N BPS Solution 0.1N BPD

Solution 2N BPD Solution 2N

Solution 1N BPD Solution 1N BPS

Figure II.3 : Aspect des solutions de l'extraction chimique

Il ressort de la figure II.3 que plus la concentration de soude est élevée, plus la couleur est intense. Ceci est essentiellement dû à la quantité de lignine extraite : plus le bain est intense, plus on extrait de la lignine [1].

Extraction par rouissage

Le matériel utilisé dans cette technique est le même que celui décrit au paragraphe II.3.2 précédent à l'exception de la soude qui ne sera pas utilisée dans ce procédé:

Dans cette technique, le protocole expérimental est simple : il est question d'introduire les fibres dans un bécher contenant une certaine quantité d'eau. Ensuite procéder à des vérifications pour contrôler à quel moment l'extraction des fibres est possible. Nous notons également que dans la littérature, il n'existe pas encore rapport quantité/quantité de matériaux vierges. Dans notre cas nous avons effectué deux protocoles présentés dans le tableauII.4 ci-dessous :

Tableau II.4 : Protocole expérimental pour le rouissage

Méthode Quantité de Eau distillée Eau salée 35g/l Durée matière initiale
1	1g de bagasse vierge	100 ml	-	Une semaine (7 jours)
2	1g de bagasse vierge	-	100ml	Une semaine (7 jours)

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CHAPITRE2 : MATERIELS ET METHODES

L'aspect obtenu lors de l'extraction est présenté dans la figure II.4 ci-dessous :

Figure II.4 : Aspect des solutions lors du rouissage

Il ressort de la figure II.4, qu'il n'a pas de différence fondamentale sur l'aspect des solutions en rouissage des deux types de bagasse.

Extraction par peignage

Dans cette technique nous avons utilisé une brosse métallique, brosser l'intérieur des parois des bagasses afin d'obtenir les fibres. On passe la brosse métallique sur la partie interne de l'écorce de bagasse ce qui permet aux fibres de se désolidariser de cette paroi interne et d'être recueillie.

Bagasse sèche

Brosse Métallique

até

ga

Les fibres sont caractérisées par différentes techniques faisant intervenir : morphologie, structure interne, dimensions et propriétés mécaniques.

CHAPITRE2 : MATERIELS ET METHODES

II.4.1 Aspect morphologique

Méthode de Détermination du diamètre extérieur des fibres

Pour déterminer le diamètre extérieur moyen des fibres, nous avons utilisé un microscope optique et deux lames en verre entre lesquelles nous placions la fibre posée sur le papier millimétré. L'illustration est présentée dans la figure ci-dessous :

Microscope optique

Lame de verre
contenant la fibre

Visualisation de la fibre

Ordinateur portable

Figure II.6 : Observation du diamètre moyen des fibres de bagasse à l'aide du microscope

Le microscope étant connecté à l'ordinateur et à l'aide de l'écran nous permet de visualiser l'aspect morphologique de la fibre :

Aspect fibre

Aspect papier millimétré

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Figure II.7 : Aspect morphologique de quelques fibres observées au microscope

Nous constatons avec la figure II.7 que les fibres ne présentent pas la même géométrie ; ceci est dû aux méthodes d'extractions et aux conditions de culture.

Méthode de détermination de la section des fibres

La section d'une fibre est un paramètre important lors de la détermination de la résistance à la traction, ainsi l'erreur introduite lors du calcul de l'aire de la section se retrouve dans la résistance ultime en traction, le module d'Young ou encore limite d'élasticité Re .

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CHAPITRE2 : MATERIELS ET METHODES

Pour déterminer l'aire de la section d'une fibre, il existe plusieurs méthodes de mesure dont les plus utilisées sont : Light microscopy ; LASER Diffraction ; Scanning electron microscopy (SEM) ; et la méthode analytique. Ces méthodes ont été développées au chapitre1 §I.14.2.

Compte tenu du matériel dont nous disposons, (ordinateur, et microscope optique), nous retenons la méthode analytique pour la détermination des sections des fibres de bagasse de canne à sucre.

II.4.2 Méthodes de caractérisation physique Détermination de la Masse volumique

La masse volumique est une donnée importante puisqu'elle est permet de définir le taux de renfort nécessaire à la résistance et la rigidité du composite final souhaité. La masse volumique est calculée en mesurant la masse, la longueur et le diamètre plusieurs fibres. Pour avoir les masses et longueurs des fibres nous avons utilisé respectivement une balance à précision 10^-4 de marque Sartorius et un pied à coulisse numérique.

Pied à coulisse numérique Balance Sartorius de précision 10^-

Figure II.8 : Matériel pour détermination de la masse volumique

La masse volumique apparente est alors obtenue à l'aide de la formule suivante :

P=

m V

(7)

Avec :p: masse volumique (g/mm³) m : masse de la fibre (g) v: volume des fibres

Pour déterminer le volume des fibres, nous avons utilisé les diamètres des fibres observés à l'aide du microscope optique (annexes1) ; ainsi que les longueurs obtenues pour chaque fibre mesurées à l'aide du pied à coulisses numérique. Nous avons alors exprimé le volume à l'aide de la formule 8 ci-dessous :

v=so*L (8)

S0 : étant la section et L : la longueur.

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CHAPITRE2 : MATERIELS ET METHODES

La masse quant à elle a été déterminée par pesée de 15 échantillons par procédé d'extraction, puis la masse retenue par procédé était la moyenne des masses des échantillons (Annexes 2).

II.4.3 Hygroscopique des fibres de bagasse Taux de reprise d'humidité

Il est déterminé suivant norme NF G08-001-4[23]. On calcule le taux de reprise, suivant l'équation ci-dessous [2] :

????-????

??% = * ?????? (9)

????

Mh : la masse humide dans les conditions d'humidité et de température données (en g) ; Ms : la masse sèche (en g) ;

Teneur en eau

Selon Davina[2] on calcule la teneur en eau dans les fibres de bagasse à l'aide de la formule suivante :

????-????

??% = (10)

????

Nous avons utilisé une étuve de marque Heraeus (250°C), et une balance de précision 10^-4, de marque Sartorius (la même balance que pour la détermination des masses volumiques). Du laboratoire de chimie macromoléculaire de la faculté des sciences de l'Université de Yaoundé1.

Figure II.9 : Etude Heraeus (250°C)

II.4.4 Méthodes de caractérisation mécanique

L'objectif de cette partie est de caractériser le comportement mécanique des fibres de bagasse de canne à sucre. La méthode de caractérisation en traction quasi-statique est préférée aux autres méthodes dans notre cas d'étude. C'est donc cette méthode que nous allons utiliser dans la suite pour faire la caractérisation mécanique de nos fibres.

CHAPITRE2 : MATERIELS ET METHODES

Echantillons de caractérisation des fibres de bagasse

Nos essais de traction ont été réalisés au centre de services scientifiques et techniques en Agro-alimentaire, Emballage, Environnement et Textile (Celabor) à Herve en Belgique. Les conditions de l'essai étaient les suivantes :

- Norme appliquée : DIN EN ISO 13934-1 ;

- Appareil : Zwick cellule 10 kN ;

- Vitesse de l'essai : 100mm/min ;

- Ecartement entre outillage pour position initiale : 100 mm.

Figure II.10 : Machine d'essais de traction

Protocole expérimental

La méthode est celle de l'essai de traction conventionnelle. La fibre de bagasse de saccharum officinarum est collée sur un papier pour assurer sa linéarité et placée entre les mâchoires fixes et mobiles du mécanisme. L'unité centrale permet de recueillir les données de la force standard jusqu'à la rupture en fonction de l'allongement.

Méthode de détermination des propriétés mécanique des fibres de bagasse Dans cette section, les principaux éléments déterminés sont les suivants :

- Contrainte standard maximale

????????=???????? ????

(11)

- Contrainte standard de rupture

????

(12)

?? ??=????

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- Modude d'Young

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36

CHAPITRE2 : MATERIELS ET METHODES

???

E= (13)

???

Avec :

- a : contrainte en Mpa - ?? : force en N ;

- ??₀ : Section initiale de la fibre en mm² ;

- e : déformation en % ;

II.5 Détermination des Indices de performances

Rappelons que le but dans notre travail est de caractériser les fibres de bagasse de saccharum officinarum qui seront utilisées dans la suite pour l'élaboration des matériaux composites. Or pour mettre sur pied un nouveau matériau, il y a beaucoup de paramètre à prendre en considération notamment les propriétés du matériau, le procédé d'obtention du matériau et son domaine d'utilisation. Ce qui implique donc qu'il ne suffit pas de se contenter des propriétés, mais intégrer la notion de performance c'est-à-dire connaître les propriétés sur lesquelles on doit s'appuyer pour concevoir notre matériau.

Dans notre cas les fibres seront utilisées pour l'élaboration des éco-matériaux pouvant servir à la construction durable. Et un matériau de construction est principalement soumis à deux sollicitations : la compression et la flexion (ici nous traiterons la flexion trois points). Etant donné que les dimensions des matériaux sont le plus souvent normalisées, le critère qui va nous intéresser sera la masse du matériau. Aujourd'hui l'emphase est mise sur les matériaux légers ; alors la fonction objective sur les deux sollicitations sera alors de minimiser la masse.

Matériau en compression Matériau en flexion

Figure II.11 : Image matériau en Compression et Flexion [44] Indice de performance en compression [44]

En compression, nous avons :

??

?? = (18)

s

??= ??.s.?? (19)

??

Nous aurons alors : ?? = ??. . ??, nous voulons dans ce cas minimiser la masse ; nous obtenons

??

donc l'indice de performance à minimiser :

CHAPITRE2 : MATERIELS ET METHODES

?????? = ?? (20)

??

Indice de performance en flexion [44] En flexion nous avons :

??????

??= . ?? ???????? ?? =

?? ??

(21)

??

??

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37

??.???? ????

Aussi nous avons : ?? = ce qui nous donne :

(??????

???? )

??

?? ?? = ??????. ??/??

D'où ?? = (???????? ₎2/3

??

Nous aurons finalement : ?? = (????????)??/??. ??

ó??/?? en minimisant la masse comme dans le cas de

la compression, nous aurons également le même indice de performance à minimiser :

?????? = ?? (22)

????/??

Il s'agira donc d'utiliser, pour élaborer les matériaux composites, les fibres qui présenteront une densité faible avec une contrainte à la rupture élevée.

II.6 Conclusion

Nous avons tout au long de ce chapitre parcouru les différentes techniques d'extraction des fibres végétales, et avons fait un choix sur les techniques adéquates à l'extraction des fibres de bagasse de saccharum officinarum dans notre contexte d'étude. Les principales techniques que nous avons retenues sont : le peignage, le rouissage, et l'extraction chimique à base de la soude. Après avoir décrit ces techniques, nous avons évalué les principales méthodes de détermination des caractéristiques physico-mécaniques. Nous avons trouvé pour les propriétés physiques : les méthodes de détermination des propriétés hygrométriques, (taux de reprise et teneur en eau), des propriétés géométriques (diamètre et section) et d'autres propriétés telles que : la masse volumique, la finesse. Les méthodes de détermination des propriétés mécaniques ont également été abordées dans ce chapitre ; il s'agit notamment de la méthode de détermination de l'allongement à la rupture et à la déformation , de la résistance à la rupture et à la déformation, et du module d'Young.. Enfin, nous avons déterminé, la formule du calcul des indices de performance d'un éco-matériau en flexion et compression. Dans le chapitre3 suivant, nous allons présenter les résultats obtenus à l'aide des méthodes susmentionnées.

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38

CHAPITRE3 : RESULTATS ET DISCUSSION

III. RéSULTATS ET DISCUSSION

Description :

Cette section porte sur l'interprétation des différents résultats obtenus à partir des méthodes développés au chapitre précédent.

Description :

III.1 Etude des rendements des différents procédés d'extraction III.2 Propriétés hygrométriques des fibres de bagasse

III.3 Propriétés physiques des fibres de bagasse

III.4 Propriétés mécaniques en traction des fibres de bagasse III.5 Conclusion

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39

CHAPITRE3 : RESULTATS ET DISCUSSION

III.1 Etudes des rendements des différents procédés d'extraction

Il est question dans cette partie d'identifier le procédé d'extraction le plus rentable en fibres. Ici le rendement correspond au rapport de la masse fibres de bagasse de saccharum officinarum obtenu après extraction sur la masse de l'échantillon initial.

Tableau III.1 : Rendement des différents procédés d'extraction

Procédés d'extraction

Solution de trempe

Durée de trempe (heures)

Température Aspect de la solution

Rendement (%)

Peignage

-

336

-

-

60-70

Extraction chimique BPS (1N)

Eau salée+ soude

2

100 °C

Jaune foncé

11-20

Extraction chimique BPS (0.1N)

Eau salée+ soude

2

100 °C

Jaune clair

15-20

Extraction chimique BPS (2N)

Eau salée+ soude

2

100 °C

Marron clair

11-15

Extraction chimique BPD (1N)

Eau distillée+ Soude

2

100 °C

Jaune foncé

11-20

Extraction chimique BPD (0.1N)

Eau distillée+ Soude

2

100 °C

Jaune clair

15-20

Extraction chimique BPD (2N)

Eau distillée + Soude

2

100 °C

Marron foncé

11-15

Rouissage avec BPS

Eau salée

168

Température ambiante

-

50-60

Rouissage simple

Eau

168

Température ambiante

-

50-60

Il ressort du tableau III.1 ci-dessus que :

- Les procédés d'extraction les plus simples (rouissage et peignage) sont plus longues en temps mais ont de très bon rendement de l'ordre de 70% ;

- Les procédés d'extraction chimiques (trempe dans la soude) ont une durée de manipulation relativement courte par rapport aux procédés naturels, mais présentent un rendement faible qui est de l'ordre 15 %. et la couleur de la solution varie en fonction de la concentration de la soude et du prétraitement des bagasses (bagasse pré hydrolysé à l'eau distillée ou à l'eau salée). Les images de quelques fibres obtenues à l'aide des différents procédés d'extraction sont présentées sur la figure III.1 ci-dessous :

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40

CHAPITRE3 : RESULTATS ET DISCUSSION

Rouissage BPS

Rouissage BPD 2N BPS

2N BPD

1N BPS

1N BPD 0.1N BPS

0.1 BPD

Peignage

Figure III.1 : Fibres de bagasse extraites III.2 Propriétés hygrométriques des fibres de bagasse

III.2.1 Détermination de la teneur en eau

Nous avons déterminé le taux d'absorption d'eau des fibres de bagasse de saccharum officinarum ; en prenant trois échantillons par procédé d'extraction. Les résultats sont consignés dans le tableau III.2 ci-après:

Tableau III.2 : Calcul de la teneur en eau

procédé d'extraction	échantillons	masse humide mh (g)	masse sèche ms (g)	taux d'absorption d'eau (%)	Teneur en eau (%)	Ecart type (%)
peignage	1	0.18	0.16	12.50	9.91	3.87
	2	0.17	0.15	11.76
	3	0.11	0.10	5.45
rouissage (BPS)	1	0.29	0.26	10.34	10.18	0.17
	2	0.28	0.25	10.00
	3	0.22	0.20	10.18
	1	0.11	0.10	7.27	7.05	1.40

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CHAPITRE3 : RESULTATS ET DISCUSSION

procédé d'extraction	échantillons	masse humide mh (g)	masse sèche ms (g)	taux d'absorption d'eau (%)	Teneur en eau (%)	Ecart type (%)
Rouissage simple	2	0.12	0.11	8.33
	3	0.18	0.17	5.56
BPS (2N)	1	0.15	0.14	10.00	6.97	3.00
	2	0.1	0.10	4.00
	3	0.2	0.19	6.90
BPD(2N)	1	0.11	0.10	9.09	6.04	3.40
	2	0.09	0.08	6.67
	3	0.19	0.19	2.37
BPD(1N)	1	1.55	1.36	12.26	9.50	2.73
	2	1.69	1.58	6.80
	3	1.59	1.44	9.43
BPS (1N)	1	0.48	0.46	5.21	9.76	3.97
	2	0.48	0.42	12.50
	3	0.38	0.34	11.58
BPS (0.1N)	1	0.27	0.24	11.11	9.97	1.97
	2	0.39	0.36	7.69
	3	0.54	0.48	11.11
BPD (0.1N)	1	0.69	0.62	10.72	7.68	2.81
	2	0.58	0.55	5.17
	3	0.7	0.65	7.14

Le taux d'absorption d'eau varie de 6.04 à 10.18 %. Il varie d'un procédé à un autre il est maximal (10.18 %), pour le rouissage avec la bagasse pré hydrolysée à l'eau salée. Et minimal (6.04%) pour le procédé d'extraction chimique (2N) avec la bagasse pré hydrolysée à l'eau distillée.

taux d'absorption moyen (en %)

12.00

10.00

4.00

8.00

6.00

0.00

2.00

peignage rouissage (BPS) Rouissage simple BPS (2N) BPD(2N)

BPD(1N) BPS (1N) BPS (0.1N) BPD (0.1N)

10.18

9.91

7.05 6.97

1

Procédé d'extraction

6.04

9.76 9.97

9.50

7.68

Figure III.2 : Evolution du taux d'absorption en fonction du procédé

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42

CHAPITRE3 : RESULTATS ET DISCUSSION

Nous concluons que le procédé d'extraction par rouissage avec la BPS permet la rétention d'eau maximale dans les fibres.

III.2.2 Détermination du taux de reprise

Nous avons également de la même façon déterminé le taux de reprise d'eau des fibres de bagasse de saccharum officinarum ; en prenant trois échantillons par procédé d'extraction. Les résultats sont consignés dans le tableau III.3 ci-dessous :

Tableau III.3 : Calcul du taux de reprise

procédé d'extraction	échantillons	masse humide mh (g)	masse sèche ms (g)	taux d'absorption d'eau (%)	taux d'absorption moyen %)	Ecart type (%)
peignage	1	0.18	0.16	14.29	11.129	4.67
	2	0.17	0.15	13.33
	3	0.11	0.10	5.77
rouissage (BPS)	1	0.29	0.26	11.54	11.329	0.21
	2	0.28	0.25	11.11
	3	0.22	0.20	11.34
Rouissage simple	1	0.11	0.10	7.84	7.605	1.62
	2	0.12	0.11	9.09
	3	0.18	0.17	5.88
BPS (2N)	1	0.15	0.14	11.11	7.563	3.47
	2	0.1	0.10	4.17
	3	0.2	0.19	7.41
BPD(2N)	1	0.11	0.10	10.00	6.523	3.82
	2	0.09	0.08	7.14
	3	0.19	0.19	2.43
BPD(1N)	1	1.55	1.36	13.97	10.563	3.34
	2	1.69	1.58	7.30
	3	1.59	1.44	10.42
BPS (1N)	1	0.48	0.46	5.49	10.958	4.77
	2	0.48	0.42	14.29
	3	0.38	0.34	13.10
BPS (0.1N)	1	0.27	0.24	12.50	11.111	2.41
	2	0.39	0.36	8.33
	3	0.54	0.48	12.50
BPD (0.1N)	1	0.69	0.62	12.01	8.387	3.33
	2	0.58	0.55	5.45
	3	0.7	0.65	7.69

Le taux d'absorption d'eau varie de 6.52 à 11.32 %. Il varie d'un procédé à un autre il est maximal (11.32%), pour le rouissage avec la bagasse pré hydrolysé à l'eau salée. Et minimal (6.52) pour le procédé d'extraction chimique (2N) avec la bagasse pré hydrolysé à l'eau distillée.

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43

CHAPITRE3 : RESULTATS ET DISCUSSION

10.000

Taux de reprise moyen (%)

8.000

6.000

4.000

2.000

0.000

11.129 11.329

10.563

10.958 11.111

6.523

7.605 7.563

8.387

1

Procédé d'extraction

12.000

peignage rouissage (BPS) Rouissage simple BPS (2N) BPD(2N) BPD(1N) BPS (1N) BPS (0.1N) BPD (0.1N)

Figure III.3 : Evolution du taux de reprise en fonction du Procédé

Nous concluons que le procédé d'extraction par rouissage avec la BPS permet l'absorption d'eau maximale dans les fibres cela va en ligne droite avec le résultat du § III.2.1. Une comparaison de taux de reprise avec d'autres fibres naturelles est donnée dans le tableau III.4 ci-après:

III.3 Propriétés physiques des fibres de bagasse de saccharum officinarum. III.3.1 Détermination du diamètre moyen des fibres

Comme nous l'avons présenté dans le chapitre précédent (matériels et méthodes), nous avons procédé à la mesure du diamètre extérieur moyen des fibres de bagasse de saccharum officinarum sous microscope optique. A l'issue de ces mesures réalisées (annexe I), les diamètres extérieurs moyens sont représentés en fonction du procédé dans le tableau III.5 suivant :

Tableau III.4 : Mesure du diamètre moyen des fibres

Procédé Diamètre moyen Ecart-type

peignage	0.21	0.04
rouissage (BPS)	0.22	0.05
rouissage simple	0.19	0.05
1N(BPS)	0.18	0.04
1N(BPD)	0.16	0.03
2N (BPS)	0.19	0.07
2N (BPD)	0.18	0.05
0.1N (BPS)	0.17	0.04
0.1N (BPD)	0.21	0.08

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CHAPITRE3 : RESULTATS ET DISCUSSION

1

procédés d'extraction

1N(BPD) 1N(BPS) rouissage simple peignage rouissage (BPS)

0.1N (BPD) 2N (BPS) 2N (BPD) 0.1N (BPS)

0.25

0.22

0.21

0.21

0.19

0.19

0.18

0.18

0.17

0.16

diamètre extérieur moyen (mm)

0.2

0.15

0.1

0.05

0

Figure III.4 : Comparaison du diamètre moyen en fonction du procédé

Les résultats de la figure III.5 montrent une même évolution du diamètre moyen extérieur en fonction des procédés. Il est difficile de conclure sur le procédé à utiliser pour estimer la valeur moyenne du diamètre. D'autant plus que l'écart type varie de manière non uniforme comme nous montre la figure III.6 suivante :

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CHAPITRE3 : RESULTATS ET DISCUSSION

Diamètre moyen(mm)

0.25

0.15

0.05

0.2

0.1

0

diamètre moyen écart type

1N(BPD) 1N(BPS) rouissage

simple

peignage rouissage 0.1N

(BPS) (BPD)

2N (BPS) 2N (BPD) 0.1N

(BPS)

procédé d'extraction

0.09

0.08

0.07

0.06

0.05

0.04

0.03

0.02

0.01

0

ecart- type

Figure III.5 : Evolution des diamètres des différents procédés avec l'écart type

C'est la méthode par observation microscopique que nous avons retenue pour ce travail. Pour finalement trouver la valeur moyenne des fibres de bagasse de canne à sucre, nous allons utiliser un outil statistique recommandé : la loi normale car c'est elle qui couvre au mieux une telle distribution.

distributionn normale

8.2000

8.0000

7.8000

7.6000

7.4000

7.2000

7.0000

6.8000

6.6000

6.4000

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25

diamètre moyen (mm)

Figure III.6 : Evolution suivant la loi normale des diamètres des fibres

Il ressort de la figure III.7, que la valeur moyenne du diamètre extérieur des fibres de bagasse de saccharum officinarum se situe au tour de : 0.19mm avec un écart type de 0.05mm.

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46

CHAPITRE3 : RESULTATS ET DISCUSSION

III.3.2 Détermination de la section des fibres de bagasse de saccharum officinarum

D'après la méthode que nous avons développée au paragraphe §II.4.1.2 (méthode analytique), nous avons obtenu à l'aide des mesures des diamètres (annexe1), les résultats suivants sur les sections :

Tableau III.5 : Détermination de la section moyenne des fibres

Procédé Section moyenne (mm²) Ecart-type

1N(BPD)	0.0191	0.0007
1N(BPS)	0.0242	0.0012
rouissage simple	0.0269	0.0019
peignage	0.0329	0.0012
rouissage (BPS)	0.0361	0.0019
0.1N (BPD)	0.0329	0.0048
2N (BPS)	0.0269	0.0037
2N (BPD)	0.0242	0.0019
0.1N (BPS)	0.0216	0.0012

Section(mm²)

0.0400

0.0350

0.0300

0.0250

0.0200

0.0150

0.0100

0.0050

0.0000

procédé d'extraction

section (mm2) écart type 2

0.0060

0.0050

0.0040

0.0030

0.0020

0.0010

0.0000

ecart type

Figure III.7 : Comparaison des résultats sur les sections moyennes des fibres en fonction

des procédés

Il ressort de la figureIII.8, ci-dessus que la section moyenne évolue suivant une loi normale comme dans le cas des diamètres.

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47

CHAPITRE3 : RESULTATS ET DISCUSSION

0.0000 0.0050 0.0100 0.0150 0.0200 0.0250 0.0300 0.0350 0.0400

Section moyenne (mm²)

250.000

loi normale section des fibres

200.000

150.000

100.000

50.000

0.000

Figure III.8 : Evolution de la section des fibres suivant la loi normale

Il ressort que la valeur moyenne des sections des fibres de bagasse de saccharum officinarum est de : 0 .0245mm² avec un écart-type de 0.0018mm².

III.3.3 Détermination de la masse volumique des fibres de bagasse de saccharum officinarum

Nous avons fait les mesures des masses des fibres de bagasse de saccharum officinarum tel que décrit dans le §II.4.2.3. Nous avons fait une série de vingt (20) mesures par procédé qui sont consignées dans les annexes (II) et les résultats sont présentés dans le tableau III.7, ci-dessous :

Tableau III.6 : Calcul de la masse volumique
	Procédé Masse volumique moyenne						Ecart-type
			cm ^3
1N(BPD)		2.03				0.88
1N(BPS)		1.91				0.56
rouissage simple		1.23				0.82
peignage		1.32				0.40
rouissage (BPS)		1.07				0.39
0.1N (BPD)		1.30				0.57
2N (BPS)		2.01				0.52
2N (BPD)		2				0.74
0.1N (BPS)		1.43				0.37

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48

CHAPITRE3 : RESULTATS ET DISCUSSION

Masse volumique (g/cm³)

3.50

3.00

0.50

0.00

2.50

2.00

1.50

1.00

Masse volumique moyenne (g/cm 3) Ecart-type

procédé d'extraction

0.80

0.60

0.40

0.20

0.00

1.20

1.00

ecart-type

Figure III.9 : Comparaison des résultats sur les masses volumiques des fibres en fonction des procédés

Il ressort de cette figure III.10 que le procédé d'extraction chimique présente une masse volumique plus élevée (2.03 g/cm ³) par rapport aux procédés naturels (le rouissage et le peignage) dont la masse volumique est de l'ordre de 1.2 g/cm ³. Les procédés naturels sont donc adaptés pour une construction durable car peuvent facilement permettre la conception des matériaux légers.

III.3.4 Détermination de la finesse par calcul du titre

La méthode utilisée dans cette section est celle décrite dans le § II.4.2.1. Nous avons utilisé les données recueillies pour le calcul de la masse volumique. Les résultats obtenus par procédé sont consignés dans le tableau III.8 suivant :

Tableau III.7 : Détermination de la finesse par calcul du titre

Procédé Finesse (g/m) Ecart-type

1N(BPD)	57.78	20.43
1N(BPS)	46.14	13.53
rouissage simple	33	22.10
peignage	43.37	13.19
rouissage (BPS)	38.47	14.24
0.1N (BPD)	42.73	18.59
2N (BPS)	54.11	13.90
2N (BPD)	48.47	17.87
0.1N (BPS)	30.86	7.96

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49

CHAPITRE3 : RESULTATS ET DISCUSSION

1N(BPD) 1N(BPS) rouissage

simple

peignage rouissage 0.1N

(BPS) (BPD)

2N (BPS) 2N (BPD) 0.1N

(BPS)

procédé d'extration

finesse (g/m) par calcul du titre Ecart-type

70

25

Finesse par calcul du titre (g/m)

60

20

50

écart -type

15

40

30

10

20

5

10

0

0

Figure III.10 : Comparaison de la finesse des fibres en fonction du procédé d'extraction

Il ressort de cette étude que les fibres les plus fines (33 g/m) sont celles obtenues par les méthodes naturelles.

III.3.5 Mesure de la finesse par le calcul du diamètre

La méthode utilisée dans cette section est celle décrite dans le § II.4.2.2. Nous avons utilisé les données recueillies pour le calcul de la masse volumique. Les résultats obtenus par procédé sont consignés dans le tableau III.9 suivant :

Tableau III.8 : Détermination de la finesse par calcul du diamètre

Procédé Finesse

1N(BPD)	7507.32
1N(BPS)	7507.32
rouissage simple	7507.33
peignage	7507.33
rouissage (BPS)	7507.34
0.1N (BPD)	7507.33
2N (BPS)	7507.33
2N (BPD)	7507.32
0.1N (BPS)	7507.32
Moyenne	7507.33
Ecart- type	0.0071

Ce tableau III.9 nous a permis d'obtenir l'histogramme de la figure III.13 suivante :

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50

CHAPITRE3 : RESULTATS ET DISCUSSION

finesse par calcul du titre

7507.35

7507.34

7507.34

7507.33

7507.33

7507.32

7507.32

7507.31

1N(BPD) 1N(BPS) rouissage

simple

7507.32 7507.32

7507.33 7507.33

peignage rouissage

(BPS)

Procédé d'extraction

7507.34

0.1N (BPD) 2N (BPS) 2N (BPD) 0.1N (BPS)

7507.33 7507.33

7507.32 7507.32

Figure III.11 : Evolution de la finesse par calcul du diamètre en fonction des procédés

En analysant les valeurs du tableau III.9 et de la figure III.13, il ressort que la finesse par calcul du diamètre ne varie pas significativement d'un procédé à un autre. Cela signifie que les fibres obtenues ont une morphologie peu variante quel que soit le procédé. Ce qui est encourageant sur les méthodes d'extraction utilisées.

III.4 Propriété mécanique en traction des fibres de bagasse de saccharum officinarum III.4.1 Présentation des résultats expérimentaux

Nous avons testé un lot de fibres par procédé d'extraction, et les méthodes appliquée pour déterminer les caractéristiques mécaniques des fibres sont celles décrites dans les §II.5.3 et §II.5.4. Les valeurs des caractéristiques mécaniques obtenues, par procédé d'extraction sont présentées dans les figures III.13 à III.21 suivantes :

Extraction chimique (1N-BPD)

La courbe de contrainte déformation que nous avons obtenue est la suivante :

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51

CHAPITRE3 : RESULTATS ET DISCUSSION

-0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Allongement [%]

1400

1200

1000

Contrainte [MPa]

800

600

400

200

0

Figure III.12 : Courbe contrainte déformation (1N BPD)

Ce qui nous a donné les propriétés mécaniques dont les ordres de grandeur sont les suivantes :

- Allongement maximale Emax : 2,6 % - Allongement à la rupture : Er : 2,8 % ; - Résistance maximale ómax : 1289,89 MPa ; - Résistance à la rupture ór : 1231,83MPa ; - Module d'Young E : 53,17 GPa

Extraction chimique (1N-BPS)

La courbe de contrainte déformation que nous avons obtenue est la suivante :

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Par : PONDI Joseph

52

CHAPITRE3 : RESULTATS ET DISCUSSION

500

450

400

350

Contrainte [MPa]

300

250

200

150

100

50

0

-50

0 0.5		1 1.5	2	2.5		3 3.5	4

Allongement [%]

Figure III.13 : Courbe contrainte déformation (1N BPS)

Ce qui nous a donné les propriétés mécaniques dont les ordres de grandeur sont les suivantes :

- Allongement maximale Emax : 3,3 % - Allongement à la rupture : Er : 3,33 % ; - Résistance maximale ómax : 447,67 MPa ; - Résistance à la rupture ór : 427,79 MPa ; - Module d'Young E : 14,62 GPa

Extraction chimique (0.1N-BPD)

La courbe de contrainte déformation que nous avons obtenue est la suivante :

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53

CHAPITRE3 : RESULTATS ET DISCUSSION

0 1 2 3 4 5 6

Allongement [%]

120

100

80

Contrainte [MPa]

60

40

20

0

Figure III.14 : Courbe contrainte déformation (0.1N BPD)

Ce qui nous a donné les propriétés mécaniques dont les ordres de grandeur sont les suivantes :

- Allongement maximale Emax : 5,6 % - Allongement à la rupture : Er : 5,6 % ; - Résistance maximale ómax : 106,77 MPa ; - Résistance à la rupture ór : 106,77 MPa ; - Module d'Young E : 1,9 GPa

Extraction chimique (0.1N-BPS)

La courbe de contrainte déformation que nous avons obtenue est la suivante :

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54

CHAPITRE3 : RESULTATS ET DISCUSSION

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

Allongement [%]

350

300

250

Contrainte [MPa]

200

150

100

50

0

Figure III.15 : Courbe contrainte déformation (0.1N BPS)

Ce qui nous a donné les propriétés mécaniques dont les ordres de grandeur sont les suivantes :

- Allongement maximale Emax : 1,5 % - Allongement à la rupture : Er : 1,47 % ; - Résistance maximale ómax : 311,2 MPa ; - Résistance à la rupture ór : 306,8 MPa ; - Module d'Young E : 21,48 GPa

Extraction chimique (2N-BPS)

La courbe de contrainte déformation que nous avons obtenue est la suivante :

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55

CHAPITRE3 : RESULTATS ET DISCUSSION

160 140
120
100
80
60
40
20
^0

-0.5 0 0.5 1 1.5 2

Allongement [%]

Contrainte [MPa]

Figure III.16 : Courbe contrainte déformation (2N BPS)

Ce qui nous a donné les propriétés mécaniques dont les ordres de grandeur sont les suivantes :

- Allongement maximale Emax : 1,8 % - Allongement à la rupture : Er : 1,8 % ; - Résistance maximale ómax : 139,2 MPa ; - Résistance à la rupture ór :139,2 MPa ; - Module d'Young E : 8,4 GPa

Extraction chimique (2N-BPD)

La courbe de contrainte déformation que nous avons obtenue est la suivante :

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56

CHAPITRE3 : RESULTATS ET DISCUSSION

300 250
200
150
100
50
0

-0.2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

Allongement [%]

Contrainte [MPa]

Figure III.17 : Courbe contrainte déformation (2N BPD)

Ce qui nous a donné les propriétés mécaniques dont les ordres de grandeur sont les suivantes :

- Allongement maximale Emax : 1,29 % - Allongement à la rupture : Er : 1,26 % ; - Résistance maximale ómax : 240,4 MPa ; - Résistance à la rupture ór :230,01 MPa ; - Module d'Young E : 16,4 GPa

Extraction par rouissage (BPD)

La courbe de contrainte déformation que nous avons obtenue est la suivante :

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CHAPITRE3 : RESULTATS ET DISCUSSION

Allongement [%]

-0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5

250 200
150
100
50
0
^50

Contrainte [MPa]

Figure III.18 : Courbe contrainte déformation (Rouissage- BPD)

Ce qui nous a donné les propriétés mécaniques dont les ordres de grandeur sont les suivantes :

- Allongement maximale Emax : 2,31 % - Allongement à la rupture : Er : 2,28 % ; - Résistance maximale ómax : 206,39 MPa ; - Résistance à la rupture ór : 196,40 MPa ; - Module d'Young E : 10,6 GPa

Extraction Par Rouissage (BPS)

La courbe de contrainte déformation que nous avons obtenue est la suivante :

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58

CHAPITRE3 : RESULTATS ET DISCUSSION

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Allongement [%]

300

250

200

Contrainte [MPa]

150

100

50

0

Figure III.19 : Courbe contrainte déformation (Rouissage-BPS)

Ce qui nous a donné les propriétés mécaniques dont les ordres de grandeur sont les suivantes :

- Allongement maximale Emax : 2,63 % - Allongement à la rupture Er : 2,60 % ; - Résistance maximale ómax : 242,39MPa ; - Résistance à la rupture ór : 242,29 MPa ; - Module d'Young E : 10,08 GPa

Extraction par peignage

La courbe de contrainte déformation que nous avons obtenue est la suivante :

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CHAPITRE3 : RESULTATS ET DISCUSSION

180

160

140

120

Contrainte [MPa]

100

80

60

40

20

0

-0.5 0 0.5 1 1.5 2

Allongement [%]

Figure III.20 : Courbe contrainte déformation (Peignage)

Ce qui nous a donné les propriétés mécaniques dont les ordres de grandeur sont les suivantes :

- Allongement maximale Emax : 1,89 % - Allongement à la rupture Er : 1,85 % ; - Résistance maximale ómax : 169,2 MPa ; - Résistance à la rupture ór : 167,90 MPa ; - Module d'Young E : 10,80 GPa

III.4.2 Comparaison des procédés d'extraction Module d'Young

L'histogramme de la figure III.22 ci-dessous permet la comparaison des modules d'Young obtenus par différentes méthodes d'extraction des fibres.

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CHAPITRE3 : RESULTATS ET DISCUSSION

53.17

1.9

8.4

14.62

10.08

16.4

10.8

10.6

21.48

MODULE D'YOU NG

PROCEDED'EXTRACTION

Figure III.21 : Comparaison des modules d'Young

Il ressort de ce graphique que la méthode d'extraction chimique (1N-BPD) présente le module d'Young le plus élevé (53,17 GPa). Et la méthode d'extraction chimique (0,1N-BPD) présente le module d'Young le plus faible (1,9 GPa).

Contrainte à la rupture

L'histogramme de la figure III.23 ci-dessous permet la comparaison de la contrainte à la rupture obtenue par différentes méthodes d'extraction des fibres.

PROCEDE D'EXTRACTION

CONTRAINTE À LA RUPTURE

1231.83

427.79

306.8

242.29

230.01

167.9

196.4

106.77

139.2

Figure III.22 : Comparaison des contraintes de rupture des procédés

Le graphique de la figure III.23 montre que : la méthode d'extraction chimique (1N-BPD) présente la contrainte à de rupture la plus élevée (1231,83MPa). Et la méthode d'extraction chimique (0,1N-BPD) présente la contrainte à la rupture la plus faible (106,77 MPa).

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CHAPITRE3 : RESULTATS ET DISCUSSION

Contrainte maximale

L'histogramme de la figure III.24 ci-dessous permet la comparaison des résistances maximales obtenues par différentes méthodes d'extraction des fibres.

106.77

139.2

PROCEDE D'EXTRACTION

447.67

311.2

1289.89

242.39

169.2

240.4

206.39

CONTRAINTE MAXIMALE

Figure III.23 : Comparaison des contraintes maximales des procédés

Le graphique de la figure III.24 montre que : la méthode d'extraction chimique (1N-BPD) présente la contrainte à de rupture la plus élevée (1231,83MPa). Et la méthode d'extraction chimique (0,1N-BPD) présente la contrainte à la rupture la plus faible (106,77 MPa).

Allongement à la rupture

L'histogramme de la figure III.25 ci-dessous permet la comparaison des allongements à la rupture obtenue par différentes méthodes d'extraction des fibres.

ALLONGEMENT À LA RUPTURE

3 .33

2.6

1.26

PROCÉDÉ D'EXTRACTION

1.85

2.28

1.47

2.8

5.6

1.8

Figure III.24 : Comparaison des allongements des procédés d'extraction

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CHAPITRE3 : RESULTATS ET DISCUSSION

Il ressort de ce graphique que la méthode d'extraction chimique (0,1N-BPD) présente un allongement à la rupture le plus élevé (5,6 %) ; et la méthode d'extraction chimique (2N BPS) présente un allongement à la rupture le plus faible (1,8 %).

Au terme de cette analyse, nous constatons que la meilleure méthode qui produit des fibres ductiles est la méthode par extraction chimique (1N-BPD). Car elle permet de façon globale l'obtention des meilleures caractéristiques mécaniques. Ce résultat est également démontré par certains auteurs : les fibres de chanvre traitées au NaOH à 6 % et incorporées dans un mortier, augmentent la résistance en flexion du mortier [12]. Ainsi, les caractéristiques globales (physiques mécaniques) retenues pour nos fibres de bagasse sont représentées dans le tableau III.9 ci-dessous :

Tableau III.9 : Données générales de la meilleure méthode d'extraction

Caractéristiques mécaniques		Caractéristiques physiques
Contrainte Maximale (MPa)	1289,89	Masse volumique (g/cm 3)	2,03
Contrainte à la rupture (MPa)	1231,83	Teneur en eau (%)	10,56
Allongement à la rupture (%)	2,8	Taux de reprise (%)	9,5
Module d'Young (GPa)	53,17	Finesse par calcul du titre (g/m)	57,78
		Finesse par calcul du diamètre	7507,32

III.4.3 Comparaison des propriétés mécaniques des fibres de bagasse avec d'autres fibres végétales.

Dans cette section, nous allons faire une étude comparative des propriétés mécaniques des fibres obtenues avec celles rencontrées dans littérature.

Tableau III.10 : Propriétés Mécaniques des fibres de bagasse et celles rencontrées dans la littérature

fibres	module d'Young E (GPa)	Résistance à la rupture (MPa)	allongement à la rupture A (%)
Lin	13-85	600-2000	1à4
Ramie	61.4-128	400-938	1.2-3.8
Chanvre	35	389	1.60
Jute	26.5	393-773	1.5-1.8

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CHAPITRE3 : RESULTATS ET DISCUSSION

fibres	module d'Young E (GPa)	Résistance à la rupture (MPa)	allongement à la rupture A (%)
Sisal	9à21	350-700	3à7
Noix de coco	4à6	131-175	15à40
Fibre de palmier	4.33-8.52	95	2.55
Banane-Plantain	0.18-2.83	7.19-246.67	1.3-10.8
Bananier POYO	91.7-133.3	694.8-816.6	2-2.83
Hampe	30.6	446.98	9.50
Abaca	72	850-1400	8à12
Coton	5.5-12.6	287-597	7à8
Bagasse de saccharum officinarum	53,17	1231,83	2,8

Les comparaisons des différentes caractéristiques du tableau III.10 ci-dessus sont représentées par les histogrammes ci-après :

MODULE D'YOUNG (GPa)

8.52

₀

Fibre de palmier Noix de coco Banane-Plantain

Chanvre Hampe Coton

Sisal Bagasse de canne à sucre Jute

Bananier POYO Ramie Abaca
Lin

6.00

2.83

35.00

FIBRES NATURELLES COURANTES

30.60

12.60

21.00

53,17

26.50

133.30

128.00

72.00

85.00

Figure III.25 : Comparaison du Module d'Young avec d'autres fibres

Nous constatons sur la figure III.26, que les fibres de bagasse de saccharum officinarum ont un module moyen par rapport aux autres fibres rencontrées dans la littérature.

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CHAPITRE3 : RESULTATS ET DISCUSSION

La comparaison de la résistance à la rupture des fibres de bagasse, avec d'autres fibres nous a permis d'obtenir l'histogramme ci-dessous :

Fibre de palmier Noix de coco Banane-Plantain

Chanvre Hampe Coton

Sisal Bagasse de canne à sucre Jute

Bananier POYO Ramie Abaca

Lin

246.67

389

446.98

597

3

^31.83

700

123 1 .8

938

1400

FIBRES NATURELLES COURANTES

RESISTANCE À LA RUPTURE

95

175

773

816.6

2000

Figure III.26 : Comparaison de la résistance à la rupture avec d'autres fibres

Les fibres de bagasse selon la figure III. 27, ont une résistance à la beaucoup plus élevées par rapport à d'autres fibres végétales qui sont utilisées comme renfort dans l'élaboration des matériaux composites.

La comparaison de l'allongement à la rupture des fibres de bagasse, avec d'autres fibres nous a permis d'obtenir l'histogramme ci-dessous :

ALLONGEMENT À LA RUPTURE (%)

2.55

Fibre de palmier Noix de coco Banane-Plantain

Chanvre Hampe Coton

Sisal Bagasse de canne à sucre Jute

Bananier POYO Ramie Abaca
Lin

40.00

10.80

1.60

9.50

FIBRES NATURELLES COURANTES

8.00

7.00

2,1

1.80

2.83

3.80

12.00

4.00

Figure III.27 : Comparaison de l'allongement à la rupture avec d'autres fibres

Il ressort de la figure III.28 que la fibre de bagasse de saccharum officinarum a un allongement à la rupture moyen par rapport à d'autres fibres végétales.

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CHAPITRE3 : RESULTATS ET DISCUSSION

Tableau III.11 : Taux de reprise et teneur en eau de quelques fibres de référence [44]

Fibres Taux de reprise (%) Teneur en eau

Laine	18.8	15.61
Agage Americana L.	17.04	14.56
Jute	13.7	12.05
Coton	8-11	7.4-9.9
Fibre de bagasse	6.52-11.32	6.04-10.18
Sisal	9.2	8.42
Chanvre	8	7.4
Lin	7	6.54
Ramie	6	5.6
Noix de coco	11.44-15.85	22-28

Taux de reprise (%) Teneur en eau

teneur _re ^en p rise ^eau _en et % taux de

30 25 20 15 10 5 0

Fibres naturelles courantes

Figure III.28 : Comparaison teneur en eau et taux de reprise de quelques fibres de

référence

III.4.4 Comparaison de la masse volumique avec les fibres naturelles courantes

La comparaison de la masse volumique moyenne des fibres de bagasse obtenues avec

d'autres fibres végétales, nous a permis d'obtenir l'histogramme de la figure III.30 ci-dessous :

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CHAPITRE3 : RESULTATS ET DISCUSSION

Banane-Plantain

Noix de coco

Fibre de palmier

Coton

Sisal

Bagasse de canne à sucre

Jute

Hampe

Chanvre

Abaca

Lin

Ramie

MASSE VOLUMIQUE (g/mm³)

1.14

1.15

0.27

1.6

1.45

1.01

FIBRES

1.44

1.02

1.07

1.24

1.54

1.56

1.02

Figure III.29 : Comparaison de la masse volumique moyenne des fibres de bagasse avec
d'autres fibres végétales

Il ressort de la figure III.30, que les fibres de bagasse possèdent une masse volumique moyenne par rapport aux fibres naturelles couramment utilisées pour l'élaboration des matériaux composites.

III.4.5 Détermination des indices de performance pour chaque procédé

A l'aide de la méthode développée au paragraphe II.6, nous avons trouvé que l'indice de performance qu'il fallait minimiser est : ?? ?? . Or minimiser cette valeur revient à maximiser ?? ?? ;

donc nous cherchons alors un matériau ductile et léger.

L'histogramme de la figure III.29 ci-dessous obtenu à l'aide des données du tableau 0.22 de l'annexe 4 nous permet de comparer les indices de performances de chaque procédé :

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CHAPITRE3 : RESULTATS ET DISCUSSION

82.13

69.25

406.54

1N-BPS Rouissage-BPS 2N-BPD Peignage Rouissage-BPD 0.1N-BPS 1N-BPD 0.1N-BPD 2N-BPS

226.44

223.97

127.20

159.67

214.55

115.01

INDICE DE PERFORMANCE ??/??

PROCEDE D'EXTRACTION

Figure III.30 : Comparaison des indices de performances

En analysant les indices de performances de la figure III.30 ci-dessus, nous concluons que les fibres obtenues par extraction chimique (1N-BPD) (406,54 MPa/g.cm^-3); présentent les meilleurs indices de performances respectivement par conséquent les fibres à recommander pour l'élaboration des matériaux composites sont celles issues de l'extraction par la soude à 1N.

III.5 Conclusion

Nous avons présenté dans ce chapitre les résultats issus des expériences de laboratoire quelques conclusions ont pu être tirées :

- Les fibres de bagasse de saccharum officinarum présentent une géométrie fine par rapport à de nombreuses fibres rencontrées dans la littérature avec un diamètre moyen qui se situe au tour de 0.18mm.

- Son hygrométrie (taux de reprise et teneur en eau) est encourageante car elle a révélé que les fibres de bagasse absorbent moins d'eau (la teneur en eau et le taux de reprise étant respectivement (10.18% et 11.32%) par rapport à de nombreuses autres fibres végétales qui ont été utilisées pour la mise au point de nouveaux matériaux.

- En fin nous avons pu constater que les fibres obtenues par la méthode d'extraction chimique (1N-BPD) présentent les meilleurs indices (406,54 MPa/g.cm^-3); de performance pour un matériau composite.

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Conclusion et Perspectives

Conclusion et perspectives

L'objectif de ces travaux de Master Recherche, était d'apporter des éléments de

compréhension sur l'extraction et la caractérisation physico-mécanique des fibres de bagasse de saccharum officinarum pour l'élaboration des matériaux composites.

Pour y parvenir, nous avons passé en revue plusieurs travaux de recherche portant sur l'extraction et la caractérisation des fibres végétales. Il en ressort que, plusieurs études ont déjà été menées sur les fibres de bagasse de canne à sucre, mais beaucoup plus dans le domaine textile. Pour ce qui est du contexte de culture camerounaise, aucun travail allant dans le sens de la caractérisation pour l'élaboration des matériaux composites à base de fibre de bagasse n'a déjà été mené.

Nous avons fait une étude comparative des méthodes d'extraction des fibres végétales rencontrées dans littérature ; nous avons retenu trois principales à savoir : le peignage, le rouissage avec au préalable pré traitement de la bagasse à l'eau salée et à l'eau distillée. L'extraction chimique à 3 niveaux de concentration de la soude (2N, 1N, 0.1N) avec prétraitement de la bagasse à l'eau salée et l'eau distillée. Après extraction des fibres à l'aide de ces procédés, il ressort que les méthodes naturelles (rouissage et peignage) ont un rendement plus élevé (de l'ordre 70 %) par rapport à la méthode chimique qui a rendement faible de (l'ordre 15 %).

Après avoir extrait les fibres, nous avons procédé à la caractérisation physique et mécanique de ces fibres. Nous avons élaboré les méthodes de caractérisation physiques et mécaniques des principales caractéristiques des fibres végétales à savoir : la teneur en eau, le taux de reprise, la finesse, la masse volumique et la section pour ce qui de la caractérisation mécanique. En ce qui concerne la caractérisation mécanique, nous avons d'abord faite une étude comparative entre les différentes méthodes de caractérisation mécanique des fibres végétales (la flexion, la nanoidentation, la dynamique, la compression et la traction quasi statique). Il en ressort que la traction quasi statique est adaptée pour notre cas d'étude. Et les principales méthodes de détermination des caractéristiques des fibres soumises en traction que nous avons étudiées étaient principalement : la détermination de la contrainte de rupture et la contrainte maximale, de l'allongement à la rupture, et du module d'Young. Afin de choisir les meilleures fibres pouvant être utilisées comme renfort pour l'élaboration des matériaux composites, nous avons développé la méthode de calcul des indices de performance d'un matériau soumis en compression et en flexion (principales sollicitations subies par un éco matériau).

Les résultats obtenus par application des méthodes susmentionnées sont les suivants :

- En ce qui concerne les l'état des bains de solution, nous avons constaté que plus la concentration en soude était élevée, plus le bain était intense.

- Pour la caractérisation physique, il est à noter que le diamètre moyen des fibres de bagasse se situe au tour de 0, 16mm. la teneur en eau et le taux de reprise maximale étant respectivement de 10,18% et 11,32%. ces valeurs sont moyennes par rapport aux autres fibres végétales utilisées pour l'élaboration des matériaux composites. les fibres extraites avec les méthodes naturelles (rouissage et peignage) ont la meilleure masse

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Conclusion et Perspectives

volumique au tour de 1.23g/cm ³. A contrario des méthodes chimiques qui ont la leur au tour de 2.03g/cm ^3. la finesse par calcul du diamètre variait entre 7507.32 et 7507.34 ce qui révèle l'homogénéité morphologiques des fibres extraites, et dont la validation des procédés d'extraction.

- Pour ce qui est de la caractérisation mécanique, les fibres extraites à l'aide de la soude à une concentration de 1N présente les meilleures propriétés de toutes les fibres extraites avec une contrainte à la rupture de 1231,83 MPa et une contrainte maximale de 1289,89 Mpa.

- Le calcul des indices de performance a révélé que les fibres issues de la méthode d'extraction chimique 1N (BPD) sont les mieux adaptées pour l'élaboration des matériaux composites avec 406,54 MPa/g.cm^-3 comme indice de performance.

Une comparaison de ces résultats avec d'autres fibres végétales a révélé que les fibres de bagasse ont des propriétés physico-mécaniques meilleures que plusieurs fibres rencontrées dans littérature à l'instar des fibres de noix de coco, de lin, de ramie, de jute etc. Ce travail a permis de dégager quelques points importants sur lesquels les efforts doivent être consentis. Il s'agit en particulier :

- De la détermination expérimentale du comportement hygrothermiques de fibres de bagasse de saccharum officinarum : ce sont des données cruciales pour l'élaboration des nouveaux matériaux ;

- De l'influence de l'humidité rélative sur le comportement et les propriétés physico-mécanique des fibres de bagasse.

- De l'étude des propriétés géométriques et mécaniques sous microscope électronique (MEB) afin d'affiner les résultats de ce travail.

- De l'étude de l'élaboration et de la caractérisation d'un éco matériau à base de fibre de bagasse extraite pour l'écoconstruction.

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BIBLIOGRAPHIE

BIBLIOGRAPhIe

[1] canne à sucre, [consulté le 07 février 2019]. 20p, disponible sur internet : www.canne à _sucre.fr

[2] DAVINA MICHEL(2013), évaluation du potentiel fibreux et textile de la canne à sucre. Thèse de Doctorat, Université de Haute-Alsace, France 187p.

[3] GONG C.S, Maun C.M, Tsao G.T. (1981). Direct fermentations of cellulose to ethanol by a cellulolytic filamentous Fungus Monilia sp. Biotechnology Letters, 3, p.131-145.

[4] MacMillan J.D (1994). Pretreating lignocellulosics Biomass: a Review In: Enzymatic Conversion for fuel production, M.E. Himmel, J.O Baker, an R.P. Overend , American Chemical Society, p411-437.

[5] Collier B.J., Arora, M.S. (1994). Water pretreatment and Alkaline Treatment for Extraction of Fibers from Sugar Cane Rind. Clothing and Textilles Research Journal. 14(1):1-6.

[6] Chiparus, Chen Y. (2003). An image method to evaluate bagase fiber dimensions, Bioresource Technology. 90, P.305-309.

[7] Martin C., Marcet Thomsen (2008). Comparison between wet oxidation and steam explosion as pretreatment method for enzymatic hydrolysis of sugarcane bagasse in Bagasse pretreatment, bioethanol. 670-683.

[8] Siquiera, Bras J, Dufresne A. (2010). Luffa Cylindrica as a lignocellulosic source of fiber, Microfibrillated cellulose, and cellulose nalcrystals. P727-740.

[9] Collier B &J. Agarwal P, Lo Y.W. (1992). Extraction and Evaluation of fibers from sugar cane. Textile Research Journal 62(12), P741-748.

[10] Mussig J. (2010) Industrial Applicattions of Natural Fibres. Structure, Properties and technical Applications. Jorg Mussig Editor.

[11] TP. Nevell and SH. Zeronian. Cellulose Chemistry and its applications. Wiley, New York, 1995.

[12]Page, J. (2017). Formulation et caractérisation d'un composite cimentaire bio fibré pour des procédés de construction préfabriquée. Thèse de Doctorat, Département de Physique-Chimie et Ingénierie, Université de Caen Normandie, Caen, France. Inédit. 240 p.

[13]Sango, T., Yona, C.M.A., Duchatel, L., Marin, A., Ndikontar, K.M., Joly, N. et Lefebvre, M.J. (2018). Step-wise multi-scale deconstruction of banana pseudo-stem (Musaacuminata) biomass and morpho-mechanical characterization of extracted long fibres for sustainable applications. Ind. Crops Prod. 122, 657-668. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2018.06.050.

[14]Mazhoud, B. (2017). Elaboration et caractérisation mécanique, hygrique et thermique de composites bio-sourcés. Thèse de doctorat, INSA Rennes, Université Bretagne Loire, Rennes, France. Inédit. 212 p.

Mémoire de fin d'études de Master Recherche en Génie Mécanique, ENSP, UYI, 2019

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BIBLIOGRAPHIE

[15]Chabane, M. (2015). Formulation et étude des propriétés mécaniques d'agrobétons légers isolants à base de balles de riz et de chènevotte pour l'éco-construction. Thèse de Doctorat, INSA, Université de Montpellier, Montpellier, France. Inédit. 226 p.

[16]Osseni, S.O. (2017). Formulation et caractérisation thermomécanique de mortiers renforcés par des fibres du tronc de bananier. Thèse de doctorat, Ecole doctorale des sciences de l'Ingénieur (ED-SDI), Université d'Abomey-Calavi , Abomey, Benin. Inédit. 148 p.

[17]Amir, N., Abidin, Z.A.K. et Shiri, B.F. (2017). Effects of fibre configuration on mechanical properties of banana fibre/PP/MAPP natural fibre reinforced polymer composite. Procedia Eng. 184, 573-580. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.04.140.

[18]Mostafa, M. et Uddin, N. (2016). Experimental analysis of Compressed Earth Block (CEB) with banana fibers resisting flexural and compression forces. Case Stud.Constr. Mater. 5, 53- 63. https://doi.org/10.1016/j.cscm.2016.07.001.

[19]Sawsen, C., Fouzia, K., Mohamed, B. et Moussa, G. (2014). Optimizing the formulation of flax fiber-reinforced cement composites. Constr. Build. Mater. 54, 659-664. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2013.12.038.

[20] Merotte, A. Le Duigou, A. Bourmaud, K. Behlouli, C. Baley. Mechanical and acoustic behaviour of porosity controlled randomly. Polymer Testing, 51, pp. 174-180, 2016.

[21] L. Arnaud, E. Gourlay, Experimental study of parameters influencing mechanical properties of hemp concretes. Construction and Building Materials, 28, (1), pp.50-56, 2012.

[22] Orso, S., Wegst, and Arzt, E. (2006). The elastic modulus of spruce wood cell wall material measured by an in situ bending technique. Journal of Materials Science 41, 5122-5126.

[23] AFNOR. (1987). Textiles. Fibres et fils- Détermination de la masse commerciale d'un lot NF G08-001-4.

[24] Sinclair, D. (1950). A Bending Method for Measurement of the Tensile Strength and Young's Modulus of Glass Fibers. Journal of Applied Physics21, 380.

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ANNEXES

ANNEXES

ANNEXES! : Relevé des données des mesures diamètres à l'aide du microscope optique Tableau 0.1 : Données des mesures de diamètres (0.1N-BPD)

Mesure papier	Mesure de la fibre	Diamètre réel (mm)	Mesure papier	Mesure de la fibre	Diamètre réel (mm)
120	20	0.17	122	28	0.23
120	22	0.18	130	16	0.12
120	27	0.23	130	15	0.12
125	20	0.16	130	13	0.10
125	19	0.15	128	40	0.31
125	21	0.17	128	37	0.29
135	18	0.13	128	35	0.27
135	19	0.14	123	34	0.28
135	15	0.11	123	26	0.21
125	13	0.10	123	25	0.20
125	20	0.16	125	50	0.40
125	20	0.16	125	47	0.38
120	33	0.28	125	45	0.36
120	30	0.25	122	30	0.25
120	29	0.24	122	28	0.23

Tableau 0.2 : Données des mesures de diamètres (0.1N-BPS)

Mesure papier	Mesure de la	Diamètre réel	Mesure	Mesure de la	Diamètre réel
130	15	0.12	ier 120	20	0.17
130	13	0.10	120	19	0.16
130	15	0.12	120	17	0.14
120	25	0.21	125	27	0.22
120	24	0.20	125	25	0.20
120	25	0.21	125	29	0.23
128	19	0.15	130	15	0.12
128	22	0.17	130	15	0.12
128	19	0.15	130	18	0.14
120	20	0.17	123	22	0.18
120	15	0.13	123	24	0.20
120	16	0.13	123	25	0.20
115	24	0.21	125	19	0.15
115	29	0.25	125	26	0.21
115	30	0.26	125	20	0.16

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ANNEXES

Tableau 0.3 : Données des mesures de diamètres (1N-BPD)

Mesure papier	Mesure de la fibre	Diamètre réel (mm)	Mesure papier	Mesure de la fibre	Diamètre réel (mm)
129	25	0.19	124	25	0.20
129	23	0.18	124	25	0.20
129	23	0.18	124	25	0.20
120	12	0.10	129	15	0.12
120	14	0.12	129	15	0.12
120	15	0.13	129	19	0.15
115	23	0.20	125	19	0.15
115	24	0.21	125	20	0.16
115	22	0.19	125	22	0.18
125	22	0.18	125	20	0.16
125	21	0.17	125	21	0.17
125	21	0.17	125	25	0.20
122	13	0.11	126	22	0.17
122	15	0.12	126	25	0.20
122	15	0.12	126	22	0.17

Tableau 0.4 : Données des mesures de diamètres (1N-BPS)

Mesure papier	Mesure de la fibre	Diamètre réel (mm)	Mesure papier	Mesure de la fibre	Diamètre réel (mm)
129	15	0.12	115	20	0.17
129	18	0.14	115	19	0.17
129	21	0.16	115	21	0.18
130	23	0.18	132	20	0.15
130	24	0.18	132	19	0.14
130	24	0.18	132	18	0.14
124	21	0.17	128	15	0.12
124	23	0.19	128	14	0.11
124	21	0.17	128	17	0.13
124	20	0.16	125	30	0.24
124	17	0.14	125	25	0.20
124	15	0.12	125	25	0.20
120	31	0.26	115	25	0.22
120	30	0.25	115	25	0.22
120	31	0.26	115	24	0.21

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ANNEXES

Tableau 0.5 : Données des mesures de diamètres (2N-BPD)

Mesure papier	Mesure de la fibre	Diamètre réel (mm)	Mesure papier	Mesure de la fibre	Diamètre réel (mmm)
120	34	0.28	121	21	0.17
120	28	0.23	121	18	0.15
120	27	0.23	121	20	0.17
125	26	0.21	120	30	0.25
125	25	0.20	120	30	0.25
125	19	0.15	120	30	0.25
145	15	0.10	120	21	0.18
145	15	0.10	120	25	0.21
145	15	0.10	120	29	0.24
115	20	0.17	123	21	0.17
115	18	0.16	123	22	0.18
115	15	0.13	123	25	0.20
120	15	0.13	135	25	0.19
120	15	0.13	135	21	0.16
120	15	0.13	135	22	0.16

Tableau 0.6 : Données des mesures de diamètres (2N-BPS)

Mesure papier	Mesure de la fibre	Diamètre réel (mm)	Mesure papier	Mesure de la fibre	Diamètre réel (mm)
115	30	0.26	130	45	0.35
115	33	0.29	130	42	0.32
115	32	0.28	130	45	0.35
132	15	0.11	122	24	0.20
132	16	0.12	122	23	0.19
132	16	0.12	122	24	0.20
120	30	0.25	125	31	0.25
120	31	0.26	125	25	0.20
120	30	0.25	125	26	0.21
120	15	0.13	116	12	0.10
120	16	0.13	116	15	0.13
120	17	0.14	116	20	0.17
125	15	0.12	115	20	0.17
125	16	0.13	115	15	0.13
125	20	0.16	115	15	0.13

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ANNEXES

Tableau 0.7 : Données des mesures de diamètres (Peignage)

Mesure papier	Mesure de la fibre	Diamètre réel (mm)	Mesure papier	Mesure de la fibre	Diamètre réel (mm)
120	35	0.29	120	32	0.27
120	30	0.25	120	30	0.25
120	30	0.25	120	30	0.25
125	24	0.19	128	25	0.20
125	24	0.19	128	24	0.19
125	26	0.21	128	25	0.20
115	25	0.22	119	23	0.19
115	26	0.23	119	24	0.20
115	27	0.23	119	25	0.21
135	20	0.15	125	23	0.18
135	21	0.16	125	29	0.23
135	21	0.16	125	25	0.20
125	35	0.28	125	25	0.20
125	30	0.24	125	25	0.20
125	30	0.24	125	25	0.20

Tableau 0.8 : Données des mesures de diamètres (Rouissage-BPD)

Mesure papier	Mesure de la fibre	Diamètre réel (mm)	Mesure papier	Mesure de la fibre	Diamètre réel (mm)
120	15	0.13	122	12	0.10
120	18	0.15	122	13	0.11
120	16	0.13	122	14	0.11
120	20	0.17	119	34	0.29
120	21	0.18	119	36	0.30
120	20	0.17	119	37	0.31
125	20	0.16	121	21	0.17
125	22	0.18	121	24	0.20
125	21	0.17	121	26	0.21
113	25	0.22	120	25	0.21
113	22	0.19	120	24	0.20
113	21	0.19	120	21	0.18
130	24	0.18	126	22	0.17
130	25	0.19	126	25	0.20
130	25	0.19	126	25	0.20

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ANNEXES

Tableau 0.9 : Données des mesures de diamètres (Rouissage-BPS)

Mesure papier	Mesure de la fibre	Diamètre réel (mm)	Mesure papier	Mesure de la fibre	Diamètre réel (mm)
121	32	0.26	125	22	0.18
121	34	0.28	125	21	0.17
121	25	0.21	125	20	0.16
145	30	0.21	120	17	0.14
145	30	0.21	120	17	0.14
145	29	0.20	120	15	0.13
130	25	0.19	115	30	0.26
130	24	0.18	115	32	0.28
130	25	0.19	115	30	0.26
126	35	0.28	125	30	0.24
126	34	0.27	125	30	0.24
126	38	0.30	125	30	0.24
120	25	0.21	125	25	0.20
120	25	0.21	125	25	0.20
120	23	0.19	125	35	0.28

ANNEXES!! : Relevé des données des mesures des masses des fibres en fonction des procédés.

Tableau 0.10 : Relevé des masses des fibres de bagasse en fonction de la longueur (R-BPS, 1N-BPS, 0.1N-BPD, 2N-BPS)

Rouissage BPS		1N-BPS		0.1N BPD		2N-BPS
masse (g)	Longueur (mm)	masse (g)	Longueur (mm)	Masse(g)	Longueur (mm)	Masse(g)	Longueur (mm)
0.0057	100	0.0047	100	0.0033	100	0.0047	100
0.0044	100	0.0042	100	0.002	100	0.0071	100
0.0029	100	0.0052	100	0.0019	100	0.0052	100
0.0031	100	0.0058	100	0.0092	100	0.0061	100
0.0062	100	0.0053	100	0.0041	100	0.0064	100
0.0041	100	0.0046	100	0.0058	100	0.0054	100
0.0058	120	0.0023	100	0.004	100	0.0053	100
0.005	100	0.006	100	0.0045	100	0.0043	100
0.0018	100	0.0055	100	0.0042	100	0.0067	100
0.0027	100	0.0049	100	0.0072	100	0.004	100
0.0016	100	0.0021	100	0.0091	100	0.0076	100
0.0027	100	0.0049	100	0.0049	100	0.0061	100
0.0056	100	0.0064	100	0.0044	100	0.0061	100
0.0047	100	0.0027	100	0.0056	100	0.0027	100

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ANNEXES

Tableau 0.11 : Relevé des masses des fibres de bagasse en fonction de la longueur (R-BPD, 1N-BPD, 0.1N-BPS, 2N-BPD).

1N-BPD		Rouissage BPD		2N-BPD		0.1N- BPS
Masse (g)	longueur (mm)	Masse (g)	longueur (mm)	Masse (g)	longueur (mm)	Masse (g)	Longueur (mm)
0.0059	100	0.0016	100	0.0032	100	0.0022	100
0.0056	100	0.0039	100	0.0051	100	0.002	100
0.0025	100	0.0033	100	0.0051	100	0.0033	100
0.0084	100	0.0034	100	0.0025	100	0.0018	100
0.0032	100	0.0009	100	0.0025	100	0.004	100
0.0043	100	0.0053	100	0.0042	100	0.0046	100
0.0078	100	0.0031	100	0.0057	100	0.0029	100
0.0043	100	0.002	100	0.0068	100	0.0032	100
0.0062	100	0.0022	100	0.0044	100	0.0027	100
0.0053	100	0.0016	100	0.003	100	0.003	100
0.0037	100	0.0043	100	0.0061	100	0.003	100
0.0032	100	0.0015	100	0.0098	100	0.0029	100
0.0043	100	0.0015	100	0.0044	100	0.0035	100
0.0078	100	0.0016	100	0.0038	100	0.0041	100
0.0043	100	0.0017	100	0.0052	100	0.0027	100
0.0032	100	0.0017	100	0.0047	100	0.003	100
0.0043	100	0.0087	100	0.0059	100	0.003	100
0.0078	100	0.0012	100	0.0098	100	0.0029	100
0.0043	100	0.0038	100	0.0044	100	0.0027	100

Tableau 0.12 : Relevé des masses des fibres de bagasse en fonction de la longueur (Peignage)

MASSE (g)	LONGUEUR (mm)	MASSE (g)	LONGUEUR (mm)
0.0036	100	0.0032	100
0.0031	100	0.006	100
0.0031	100	0.0027	100
0.0028	100	0.004	100
0.0058	80	0.0038	100
0.0055	100	0.0061	100
0.0021	75	0.0048	100
0.006	100	0.0041	100
0.0044	105	0.0059	100

ANNEXES

Tableau 0.13 : Calcul des Indices de performance

procédé	Résistance élastique (ne) (MPa)	Masse volumique (g/cm 3)	I(indice de performance)
1N-BPS	130	1.91	68.06
Rouissage-BPS	355	1.07	331.78
2N-BPD	85	2	42.50
Peignage	675	1.32	511.36
Rouissage-BPD	520	1.23	422.76
0.1N-BPS	200	1.43	139.86
1N-BPD	175	3.03	57.76
0.1N-BPD	275	1.3	211.54
2N-BPS	57	2.01	28.36

Figure 0.1 : Courbes force allongement des fibres des différents procédés

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ANNEXES

Tableau 0.14 : Données des essais de traction des fibres

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