Future Cities Laboratory : Le bambou - un substitut au fer dur comme de l'acier pour les tropiques

C'est ce à quoi travaille le Future Cities Laboratory de Singapour.

Dirk Hebel a vu de près ce que cela signifie lorsque des pays sont sous l'emprise de matériaux de construction importés. Sur son ancien lieu de travail en ?thiopie, les co?ts de la construction de logements sociaux, qui devait offrir un toit à des centaines de milliers de personnes, ont complètement dérapé en raison des importations co?teuses de ciment et d'acier. "80 pour cent de l'acier de construction mondial est demandé dans les pays en développement et émergents, mais seulement 20 pour cent y sont produits", raconte Hebel. "Un énorme déséquilibre structurel !" Il a donc poursuivi l'objectif de réhabiliter les matériaux de construction disponibles localement. Par exemple l'argile, sous forme de briques, pour remplacer le co?teux ciment.

Il y a un an et demi, Hebel a rejoint le Future Cities Laboratory (FCL) à Singapour en tant que professeur assistant. Il s'y est mis à la recherche d'une alternative pour le deuxième grand facteur de co?ts : l'acier de construction. Il a découvert le bambou et ses propriétés fascinantes : Le bambou n'est pas un arbre, mais une herbe, il pousse à toute vitesse, se renouvelle tous les cinq ans, repousse pendant des décennies et fixe ainsi de grandes quantités de dioxyde de carbone nuisible au climat. Autre avantage : il y en a suffisamment. Singapour se trouve au c?ur d'une bande mondiale qui englobe une grande partie de l'Asie, de l'Afrique et de l'Amérique du Sud. On y trouve 36 millions d'hectares de bambous. Selon Hebel, les stocks d'Asie du Sud-Est suffisent à eux seuls à couvrir largement la demande locale en acier de construction.

Des matériaux de construction en bambou repensés

L'intérêt pour le bambou n'est pas nouveau : pendant des siècles, des tiges non traitées ont été utilisées pour construire de simples huttes et des ponts. Dans les années 50 et 60, des architectes américains et brésiliens ont utilisé pour la première fois l'herbe pour renforcer le béton. Et ce, principalement en raison de son extraordinaire résistance à la traction, c'est-à-dire de sa capacité à supporter des forces de traction horizontales. Lors de tests, certaines espèces de bambou ont même battu l'acier de construction sur ce point.

Ce qui semblait prometteur au début s'est terminé de manière catastrophique : les tiges de bambou ont attiré l'eau du béton, ont gonflé et ont rétréci en séchant. Des fissures et des cavités se sont formées dans le béton ; les constructions se sont effondrées et la recherche sur l'armature en bambou s'est arrêtée. Malgré tout, Hebel est convaincu du potentiel : "Nous devons simplement repenser complètement les matériaux de construction en bambou".

Pour cela, il a fondé à Singapour l'Advanced Fiber Composite Laboratory. Son idée : utiliser le bambou non pas sous sa forme naturelle, mais sous forme de composite ; c'est-à-dire comme élément d'un matériau de construction à plusieurs composants. En Chine, cela a déjà commencé dans les années 90. Les composites y sont utilisés pour les revêtements de sol et les revêtements de cuisine. Aujourd'hui, le pays couvre 80 pour cent des 500 millions de dollars du marché mondial des produits industriels en bambou".

Mais pour utiliser le bambou également pour des éléments porteurs, il faut de nouveaux procédés qui ménagent la structure cellulaire et donc la résistance à la traction du bambou lors de la fabrication de composites. C'est précisément ce que Hebel et son équipe recherchent : en laboratoire, les tiges de bambou sont d'abord divisées mécaniquement en faisceaux de fibres de la taille d'un cure-dents. Ensuite, le sucre contenu dans la biomasse doit être décomposé afin de protéger le futur matériau de construction contre les attaques bactériennes. Les filaments sont ensuite mouillés de colle, égouttés et pressés sous pression à une température de 60 à 70 °C dans un moule.

Important : tous les pores du matériau doivent être fermés et protégés contre l'absorption d'eau. La presse produit un composite qui, avec 1,3 gramme par centimètre carré, est deux fois plus dense que le bambou naturel et quatre fois plus léger que l'acier en termes de résistance à la traction. Antibactérien et hydrofuge - c'est ainsi que le matériau convient pour l'armature du béton.

Les recherches de Hebel sont bien accueillies : il vient de recevoir un prix de l'innovation de l'?tat de Singapour, qui lui permet d'ajouter un chimiste et un spécialiste des matériaux à son équipe. Parallèlement, le laboratoire s'agrandit avec des machines pour la production de composites et pour les tests de stabilité. Et pour trouver la colle idéale pour le composite, il a entamé une coopération avec un fabricant de polymères de premier plan.

Coopération Sud-Sud

Parmi les 1400 variétés de bambou existant dans le monde et leurs différentes caractéristiques, le laboratoire se concentre dans un premier temps sur les variétés les plus courantes d'Asie. Mais la technologie développée au FCL devrait à terme profiter à tous les pays de la ceinture tropicale et être popularisée via des coopérations Sud-Sud.

Hebel estime que la recherche fondamentale en laboratoire sera terminée d'ici deux à trois ans ; il compte sur deux années supplémentaires pour les tests de sécurité et les certifications. Ensuite, une sorte de "kit de construction" avec des instructions simples et des machines bon marché devrait être disponible. "Nous ne voulons pas d'un matériau de construction de luxe pour des applications spéciales", explique Hebel. "La fabrication du composite et l'armature du béton doivent être suffisamment simples pour être apprises et exploitées dans des endroits où les stocks de bambou sont importants".

Production décentralisée

La décentralisation de la fabrication qui en résulterait offrirait à long terme une alternative à l'import-export dévastateur de matériaux de construction aujourd'hui courants. En même temps, elle limiterait quelque peu le risque que la production de bambou commence à concurrencer l'agriculture et la production alimentaire en cas de forte demande. Une autre chose est importante pour Hebel : "Nous devons absolument éviter que des profiteurs commencent à vendre des matériaux similaires de moindre qualité comme matériaux de construction". C'est pourquoi la qualité doit être assurée lors de la production de composites. En outre, des mesures de sécurité sont également nécessaires pour la construction. Car contrairement à l'acier, qui commence à se tordre lentement lorsqu'il est fatigué, le bambou n'a pas cette fluidité. Il se brise en deux d'un moment à l'autre.

Des prototypes de bambous composites devraient bient?t être testés dans le cadre du projet "Tropical Town" en Indonésie. Un groupe de chercheurs du FCL, de l'Université de Singapour et d'Indonésie y planifie actuellement, en collaboration avec des acteurs privés et publics, un nouveau type de logement social durable. La première cité de ce type devrait voir le jour sur l'?le de Batam, sponsorisée par le bambou local des forêts locales.