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Biodiversité 6

Biomatériaux Page 4

Chimie Page 10

Assemblée Générale FABI 2009Samedi 25 avril 2009 à 9h00 à Mons

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Le Journal des Ingénieurs n°119 - Mars 2009 – 3

Edito

Après un hiver rigou-reux auquel nousn’étions plus habitués,voici que le printempsest à nos portes. Quele soleil vienne chassertous les nuages accu-mulés ces derniersmois et nous donne lecourage et l’enthou-

siasme nécessaires pour aborder et résoudreles problèmes de l’année 2009 !Si toutes les crises que nous venons de connaî-tre sont à déplorer, elles ont le mérite de nousobliger à réagir, à trouver de nouvelles solu-tions, à changer de comportement.Il est réconfortant de voir évoluer les discoursdans le domaine de l’énergie et tout particuliè-rement dans celui de l’électricité. La publicitéfaite par le forum nucléaire a le mérite deposer la problématique du nucléaire de façonobjective qui tranche avec les positions pure-ment idéologiques de certains. Certes cettecampagne est lancée par le forum nucléairequi regroupe entre autres les producteurs

d’électricité et fabricants de matériel nucléaire; elle sera donc critiquée et jugée non objectivepar les opposants à cette technologie. Lemérite d’une telle campagne est de poser lesquestions que beaucoup se posent et de don-ner des éléments de réponse qui peuvent éclai-rer le lecteur afin de se forger une opinion surla valeur de cette énergie. Ceci ne doit pasempêcher la recherche de sources d’énergiealternatives, recherche qui doit être encoura-gée et subsidiée. Lors de leur promotion, il fau-dra également avoir l’honnêteté d’en faireconnaître les avantages et les inconvénients.Leur coût réel, hors subsides, doit être connu àune époque ou la protection du pouvoird’achat semble être une priorité pour nos gou-vernants et pour la majorité d’entre nous.

Le débat et la confrontation des idées est unebonne chose dans une saine démocratie, maisle temps des décisions est venu si nous voulonsassurer un avenir à nos enfants et petits-enfants.

Ir. Charles Médart, Président

Le Journaldes Ingénieurs

Mensuel N°119Mars 2009

Rue Hobbema 2 - 1000 BruxellesTél. 02 734 75 10 - Fax 02 734 53 15

[email protected] - www.fabi.beÉDITEUR

Ir. Maximilien Le BeggeTous droits réservés. Reproductionet diffusion interdite par quelque

moyen que ce soit, sans autorisationpréalable écrite de l’éditeur. Les

textes et illustrations sont publiéssous la responsabilité de leur auteur.

COMITÉ DE RÉDACTION Ir. Maximilien Le Begge

(rédacteur en chef)Pascal-Pierre Delizée(secrétaire de rédaction)

Marie Montes(coordination)

RÉDACTIONPhilippe CrêteurPascal Delizée

Ir. Olgan DurieuxIr. Vincent GobbeIr. Jean Lambelé

Ir. Christian LegrandIr. Régine Merz

Ir. Alison VincentAVEC LA COLLABORATION DE :

Ir. Fabienne Monfort-WindelsDr Ir. François Collignon

Ir. Hervé PirardTirage : 10 000 ex.

Distribution : personnaliséeÉdition : mensuelle,

sauf janvier, juillet et aoûtFormat : 210 x 297 mm full quadri

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Abonnement 9 N° par an :50€ HTVA

Contact : Lydia De Lutis

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Route de Mons 27e - 6000 CharleroiTél. +32 71 31 50 00Fax +32 71 32 74 [email protected]

SommaireÉdito P. 3

Biomatériaux P. 4

Polymères : bioplastiques oui, ressources alimentaires non

Assemblée Générale P. 9

Chimie P. 10

Le Sol-Gel : La chimie douce au service de l’innovationtechnologique

Biodiversité P. 16

Projet Life Natura2mil : quand la Défensese met au service de la biodiversité !

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Membres de la FABI :

Biomatériaux

De nombreux scientifiques et industriels sontà la recherche de matériaux biodégradablespour résoudre le problème des déchets,d'une part, et de matières issues de res-sources naturelles renouvelables, d'autrepart.

La grande majorité des bioplastiques com-mercialisés aujourd'hui sont à base d'acidepolylactique (PLA) issu de la fermentationdes sucres ou de l'amidon de maïs.

Mais, comme on l'a constaté pour les biocar-burants, les bioplastiques pourraient entreren compétition avec la production alimen-taire pour l'homme ou l'animal ou avec lesproductions industrielles classiques. D'où ledéveloppement d'une seconde génération debioplastiques issus d'autres sources renouve-lables ou de déchets industriels.

Les plastiques peuvent être eux-mêmes issusde ressources renouvelables non alimen-taires, ou renforcés de fibres naturelles.

Partie I : Les résinesLes dérivés de la celluloseLes premiers plastiques étaient issus de latransformation chimique de matières natu-relles d'origine végétale comme le caout-chouc ou la cellulose, ou d'origine animalecomme la caséine du lait. La cellulose, com-posant structurel de tous les végétaux –coton, jute, chanvre, lin, bois – est depuislongtemps une matière de choix. Le celluloïd,par exemple, a été développé par J.M. Hyattpar plastification de la nitrocellulose par ducamphre pour remplacer l'ivoire des billes debillard.La cellophane, hydrate de cellulose, est tou-jours utilisée aujourd'hui sous forme de filmsdans l'emballage alimentaire. Elle possède despropriétés de barrière aux micro-orga-nismes, aux gaz, aux odeurs. Elle est perméa-ble à l'eau, facile à imprimer et à coller.Synthétisé en 1865, l'acétate de cellulose aété commercialisé sous les noms de rayonne,soie artificielle, viscose... Il a été utilisécomme pellicule de film, dans des monturesde lunettes et dans divers objets comme desjouets ou des ornements.Les esters de cellulose tels que CA (acétatede cellulose), CAB (butyrate acétate de cellu-lose) et CP (propionate de cellulose) sonttoujours utilisés à l'heure actuelle car ils peu-vent répondre à une demande de matièresbiodégradables pour des produits plus dura-bles que l'emballage : automobile, électro-nique, construction, mobilier… La firme alle-mande FKuR, par exemple, développe desplastiques injectables issus jusqu'à 100 % dubois des forêts européennes. L'américainRotuba, spécialisé dans les acétates de cellu-lose, vient de développer un nouveau grade,Naturacell, issu de la cellulose du coton et dubois.Bioceta est également un diacétate de cellu-lose fabriqué à partir de liner de coton et depulpe de bois. Ses applications sont desemballages, des pots de fleurs, des brosses,des brosses à dents… Les propriétés de cesmatériaux sont comparables à celles dupolystyrène. Ils sont très rigides, résistants àla rayure et à l'impact, transparents, brillants.

La lignineÀ côté de la cellulose, la lignine est l'autreconstituant principal du bois et des tigesligneuses. Elle est le plus souvent exploitée àpartir des sous-produits de l’industrie dupapier. La firme allemande Tecnaro commer-cialise Arboform, un matériau biodégradableà base de lignine et de fibres naturelles (lin,chanvre…). Elle se met en œuvre comme unplastique mais présente les mêmes proprié-tés que le bois. Les marchés visés sont lestableaux de bord de voiture, les boîtiers d’or-dinateur ou de télévision, les GSM...

4 – Le Journal des Ingénieurs n°119 - Mars 2009

Polymères :bioplastiques oui,ressourcesalimentaires non

Par Ir. Fabienne Monfort-Windels

S'il est impossible d'imaginer un monde sans plastique, cesmatériaux ne sont pas sans soulever des questions dans uncontexte de développement durable, essentiellement auregard de leur origine – ils sont pour la plupart issus deressources pétrolières, donc non renouvelables – ou à causedes déchets de post-consommation qu'ils génèrent.

Des manches de tournevis ennitrate de cellulose ©Rotuba

Arboform, une matière injectableà base de lignine

Toyota a développé pour un concept car pré-senté en 2007 des bioplastiques issus de lalignine provenant de fibres de kenaf. Ils ontété renforcés de fibres de ramie. Ils ont étéchoisis pour des éléments comme le capotou le toit car leur rigidité est semblable àcelle de l'aluminium.

Les dérivés cellulosiques de labiomasseAu lieu d'utiliser des ressources forestières, ilest possible de mettre à profit des déchetsindustriels. Ainsi, par exemple, l'Institut Scionen Nouvelle-Zélande applique un traitementmicrobien aux déchets liquides issus desindustries du bois et de la pâte à papier pourfabriquer le bioplastique PHA (polyhy-droxyalcanoate). Les travaux en sont austade pilote.

Les déchets de l'industrie du bois, une sourcede matière pour les bioplastiques

Mazda Motor Corp. vient de lancer avecl'Université d'Hiroshima un projet de produc-tion de bioplastique à partir de déchets depaille de riz et de bois, projet qui devraitaboutir à des pièces automobiles dès 2013.Le procédé consiste à dériver de l'éthanol àpartir de la biomasse puis de la transformeren mélange d'éthylène et de propylène etenfin de produire un polyéthylène suffisam-ment résistant en température, solide etdurable pour fabriquer des planches de bordou des pare-chocs.

Les autres déchets industrielsD'autres déchets peuvent nourrir dessouches bactériennes qui synthétisent duPHA. À l'Université de Graz, en Autriche, par

exemple, les fermenteurs traitent du petitlait, des farines animales ou des déchetsd'abattoir. En Nouvelle-Zélande, les résidusde fruits et autres sont donnés au bétail oujetés car trop abondants : ils deviennentsources de PHA. La firme brésilienneBraskem mène des travaux pour produire dubio-PP à partir de la fermentation de feuilleset déchets de cannes à sucre. Le projet en estau stade pilote et des partenariats ont étésignés avec des entreprises dans l'emballagealimentaire, l'hygiène et l'automobile.La firme Metabolix est un des leaders de laproduction de PHA par fermentation bacté-rienne de sucre. Depuis quelques années, elleétudie la possibilité de produire directementà partir de déchets de plantes énergétiquescomme le panic érigé. Cette herbe des prai-ries est naturellement abondante et peutpousser dans une large gamme d'environne-ments. Sa croissance dense, ses moissonsmultiples, ses conditions de croissance flexi-bles en font une source intéressante de bio-fuel (éthanol cellulosique). La coproductionde bioplastique est une clé du succès écono-mique de son exploitation.

Les huiles végétalesLe Rilsan est un polymère de la famille despolyamides (PA-11) synthétisé par Arkema àpartir d'huile végétale obtenue à partir desgraines de ricin. Ce matériau offre un équili-bre entre propriétés thermiques, méca-niques, et chimiques. On en fait, par exemple,des composants de chaussure.Formax Quimiplan produit, elle, des élémentsde chaussure en polyuréthane thermoplas-tique à partir de graines de ricin mais aussi desoja ou de tournesol. L'application est exi-geante : les contreforts et les pointes sontessentiels au maintien de la forme et auconfort du pied.

Les protéines animalesLes ressources renouvelables végétales fontl'objet de nombreux travaux, mais les res-sources animales offrent elles aussi des pos-sibilités. Le sang, par exemple, ne convientpas pour l'alimentation humaine et est utilisécomme complément alimentaire bon marchépour les animaux. Pourtant, avec plus de 80 %de protéines, qui sont des biopolymèresnaturels, il est prometteur : des chercheursont mis au point des plastiques à partir desdéchets d'abattoirs. Les marchés visés nesont pas dans l'emballage alimentaire, maisplutôt celui des films agricoles, des potsd'horticulture, des articles comme les tees degolf. Une start-up néozélandaise, Novatein,est chargée de la commercialisation du maté-riau.La chitine est un polysaccharide présent dansla cuticule de nombreux insectes (comme lesscarabées) et dans certains champignons.Mais elle est extraite essentiellement des

Biomatériaux


Production de PHA par fermen-tation bactérienne © Metabolix

Ricin

Rilsan ©Arkema

carapaces de crustacés dans lesquelles saconcentration est très forte. La chitine a unestructure chimique relativement similaire àcelle de la cellulose. Cette matière et sesdérivés (chitosan) peuvent être filés pourfabriquer tissus et non tissés ; ils peuventaussi être extrudés sous forme de films pourdes applications en emballage.

Partie II : Les fibresLes fibres naturelles rencontrent un intérêtde plus en plus important dans les polymères.Elles sont quasi toutes issues de ressourcesrenouvelables et sont pour la plupart (sauf lesfibres de bois) à croissance rapide. De nom-breuses espèces sont cultivables dans nosrégions et peuvent constituer une diversifica-tion intéressante pour les agriculteurs. Enfin,leur production représente une économied'énergie par rapport à celle des fibres deverre ou de carbone classiques ; elle génèrepeu ou pas d'effluents nocifs.

Les plastiques qui contiennent des fibresnaturelles sont des thermoplastiques clas-siques mais on voit également apparaître desmatrices biodégradables, comme le PLA(acide polylactique), ou les résines à base desoja : le marché de ces résines devrait explo-ser dans les dix prochaines années.L'industrie la plus utilisatrice de composites àfibres naturelles, toutes techniques et toutesmatrices confondues, est l'industrie automo-bile : garnitures de portes, plages arrière,tableaux de bord, planchers de chargement.Longtemps limitées aux pièces intérieures, lesapplications se développent aujourd'hui sousle capot. BMW par exemple intègre unegrande quantité de matériaux renouvelablesdans ses véhicules. Chaque BMW Série 7 encontient 24 kg. On peut citer des panneauxet intérieurs de portière en sisal et en lin, deséléments d'insonorisation en coton, de lalaine dans les garnissages et des fibres de boisdans les dossiers de sièges. DaimlerChryslerutilise également depuis quelques années desfibres comme le chanvre, le lin, le sisal, la noixde coco pour des composants intérieurs.La construction consomme de plus en plusde WPC (wood/polymer composites). Le sportet le jouet sont de plus en plus intéressés etde nombreuses autres applications se déve-loppent également : pots de fleurs, articles debureau, pales de ventilateurs, fauteuils de jar-din, palettes…Les fibres végétales, constituées essentielle-ment de cellulose ainsi que de lignine sonttrès diversifiées du point de vue de leur ori-gine, de leur composition chimique, de leurstructure physique, des traitements appliquéset de leur prix. Elles peuvent provenir depailles de maïs, de riz ou de blé, d'herbestelles que le bambou ou le miscanthus, defibres libériennes comme le lin, le chanvre, lekénaf, de feuilles comme le sisal, le bananier


Biomatériaux

Les carapaces de crustacés à l'origine de la chitine

Le coton apporte aux compositesun haut pouvoir d'isolationacoustique


ou l'ananas, de graines de coton ou de kapok,de fruits comme la noix de coco et enfin defibres de bois.Le choix des fibres se fera sur base de cri-tères techniques mais surtout en fonction dela proximité géographique de leur culture parrapport à la fabrication des composites : enInde et Asie, les fibres de choix seront le jute,le ramie et le kénaf, en Europe le lin ou lechanvre, en Amérique du Sud le ramie et lesisal, etc.

Les fibres issues de grainesDes déchets de coton intégrés dans unerésine thermodurcissable forment le plan-cher de la Mercedes Classe A ainsi que diffé-rentes pièces de camions.

Les fibres libériennes autour dela tige de plantes comme le lin,le chanvre, le kénaf, le jute, leramie ou le bananierCes fibres se caractérisent par une bonnerésistance mécanique. De nombreuxconstructeurs automobiles utilisent des pan-neaux de polyoléfines renforcés de chanvreou de lin pour des pièces intérieures d'habi-tacle et de coffre, des pièces extérieurescomme des supports de pare-chocs, ou deséléments du compartiment moteur. Cesmatières représenteraient à l'heure actuelle 3à 5 kg dans les véhicules.

Chènevotte (chanvre) ©P. Vandendael

Le kénaf est une plante annuelle à croissancerapide qui pousse dans les zones tropicaleshumides mais qui est également cultivée dansle sud de l'Europe et dans la Cotton Belt auxUSA. Les fibres sont utilisées pour la fabrica-tion de cordes, de géotextiles, de panneauxde particules. La Toyota Raum, sortie en 2003,est équipée d'un panneau de protection deroue de secours en PLA renforcé de kénaf.La firme américaine Integrated CompositeTechnologies fabrique également des pan-neaux et pièces moulées renforcés de cettefibre.Chez General Motors, un mélange de kénafet de lin est utilisé dans les panneaux deportes des Opel Vectra et les fibres de boissont adoptées dans les dossiers de la CadillacDeVille et dans les planchers de chargementdu GMC Envoy et du Chevrolet TrailBlazer.

Des résines biodégradables renforcées de lin,de chanvre ou de ramie sont développées parla Deutsche Forschunganstalt fur Luft- undRaumfarht (DLR). Les matériaux à base deramie ou de lin atteignent 50 % de la rigiditédes plastiques renforcés de fibres de verre etceux qui sont renforcés de chanvre arrivent à100 %. Les applications envisagées, hors auto-mobile, se situent dans le secteur de laconstruction ferroviaire, dans l’industrie dumeuble et dans celle des loisirs.

Pour des applications en électronique, NECCorp. a développé un bioplastique plus résis-tant en température et plus rigide que lesmatériaux biodégradables traditionnels enrenforçant des PLA par des fibres de kénaf.

La firme Camira Fabrics développe des tex-tiles à partir d'orties, plantes à croissancerapide, qui ne nécessitent ni pesticides ni her-bicides et qui poussent dans des terrains sou-vent inutilisables pour d'autres cultures.

DaimlerChrysler a mis au point un PP ren-forcé de fibres naturelles pour le panneau dela roue de secours de la Mercedes Classe A.La fibre choisie est l'abaca, issue d'un bana-nier et qui se caractérise par une granderésistance en traction et une élasticité éle-vée. Ces fibres (appelées aussi chanvre deManille) sont traditionnellement utiliséesdans la fabrication de cordages. La plantearrive très vite à maturité en 18 à 24 mois etproduit 600 à 1 300 kg/ha.

Les fibres du même bananier, associées auchanvre et à un liant, font un matériau idéalpour des pistes de skateboard durables(Skatelite). La firme Lamin-Art produit souspression des mélaminés décoratifs pour lesaménagements intérieurs de magasins etautres.

Pailles de maïs, de riz ou de blé,tiges herbeuses comme le bam-bou ou le miscanthusLe bambou est une plante à croissance extrê-mement rapide. Il atteint sa hauteur en 3 à4 ans ; il pousse dans un grand nombre d'en-vironnements et en particulier au Japon, enChine, en Asie du S-E.

Mitsubishi développe des PBS (polybutylènesuccinates), obtenus par fermentation dusucre issu de la canne à sucre ou du maïs,renforcés de fibres de bambou qui apportentau matériau sa rigidité.

La firme Transmare Compounding située auxPays-Bas a lancé fin 2008 une nouvellegamme de produits renforcés de fibres végé-tales. Le matériau phare est un composite àmatrice PLA chargé de 30 % de fibres debambou. Les fractions végétales peuvent allerde la fibre longue à la poudre. Elles sont résis-tantes, légères, durables et ne reprennent pasd'humidité.

Biomatériaux

Textile obtenu à partir d'orties© P.Vandendael

Fibres de bananier

Non-tissé de fibres de bananier© P.Vandendael

Les nouveaux compounds peuvent être misen œuvre par injection, extrusion, compres-sion comme les composites classiques. Lesapplications sont elles aussi similaires (télé-phonie, bureautique, automobile…)L'herbe à éléphant, Miscanthus, rencontre unsuccès grandissant. C'est une herbe vivacequi atteint un développement de 3 m.L'Université de Warwick étudie son utilisa-tion comme renfort dans une résine biodé-gradable, le Biopol.

Feuilles de sisal, d'agave oud'ananasDes chercheurs japonais ont mis au point unplastique renforcé de fibres d'agave, plantemexicaine multiusage. Ces fibres coûtent lequart ou le cinquième des fibres de verre. Lamatrice est un polyester qui se dégrade len-tement dans le sol (10 ans).

Fibres de cocoLes fibres de coco sont utilisées pour le ren-forcement de composites dans les corps demotos en Inde, dans des boîtes aux lettres,dans des pièces de camion et des panneauxde particules.Une équipe de chercheurs de l'Université deBaylor s'est spécialisée dans l'identification deproduits pour valoriser les déchets de cocodisponibles dans des régions côtièresproches de l'Équateur. Une des voies est l'uti-lisation de ces fibres dans les pièces inté-rieures d'automobile. Cette solution est étu-diée avec Waco, un fournisseur de non-tisséspour le secteur des transports.Ces déchets sont disponibles en abondanceet pour un prix très faible. Une introductionsur le marché pourrait rapidement augmen-ter les revenus des agriculteurs pauvres desrégions concernées.

Fibres de boisD'une part, les grandes forêts s'épuisent, etd'autre part la consommation de bois aug-

mente avec l'industrialisation de pays commela Chine, l'Inde, le Brésil et l'augmentation duniveau de vie en Europe de l'Est. Le bois dis-ponible ne sera pas suffisant pour satisfairecette demande. Pourtant, les consommateursdemandent de plus en plus des matériauxnaturels.

Dans un arbre, la moitié de la matière seule-ment est transformée en planches. Le resteest brûlé ou utilisé dans les panneaux de par-ticules, les litières pour animaux ou le mulchagricole. Mais en pratique, beaucoup dedéchets peuvent être exploités en combinai-son avec des polymères pour former descomposites qui résistent 20 ans à l'extérieur,sont recyclables et peuvent être brûlés pourrécupérer de l'énergie.

Ceci explique que le marché des compositesbois/polymères (WPC) est en forte crois-sance. Les WPC contiennent un fort pour-centage de bois et peuvent remplacer cematériau, avec une durabilité à l'extérieursemblable à celle des plastiques et avec desfrais de maintenance très réduits.

Dans le passé, les fibres de bois étaient utili-sées comme charges à bas coût sous formede farine, le broyage ayant détruit tout leurpotentiel de renforcement. Aujourd'hui, onles utilise sous forme de fibres plus longues.

En fait de matrice, le polymère le plus utiliséen Europe est le PP vierge alors que c'est lePE, souvent recyclé, qui représente la plusgrande part du marché mondial.

La situation en Europe est différente de celledes États-Unis : les applications y démarrentplus lentement. Une trentaine d'entreprisess'y partagent le marché : Tech-Wood, PPT,Polyplank, Kosche, Deceuninck, Fasalex,Pallmann, GOR... Aux États-Unis, les applica-tions vont des tables de pique-nique aux solsindustriels en passant par les planchers etbardages. En Europe, 50 % des WPC sont des-tinés à l'automobile, où ils sont en concur-rence avec d'autres fibres naturelles.

Les avantagesLes fibres naturelles ont aujourd'hui le venten poupe car elles véhiculent une image posi-tive de ressource renouvelable et proposentune esthétique séduisante. Par rapport auxfibres de verre classiquement utilisées pour

Biomatériaux

Ir. FabienneMonfort-Windels Fabienne Monfort-Windelsest responsable de l'informa-tion, de la veille technolo-gique et de la CelluleBrevets chez SIRRIS. SIRRISest le nouveau nom duCRIF-WTCM, le centre col-lectif de recherche et d'inno-vation de l'industrie techno-logique belge. Depuis sa fon-dation en 1949, le Centre apour objectif d'aider lesentreprises à accroître leurcompétitivité par l'innova-tion. Il assume quelque5 000 missions par an, dansplus de 2 000 entreprisesdont les 90 % sont des PME.


Bambous

Agaves

renforcer les matières plastiques, ellesprésentent des avantages techniques.

Les fibres naturelles comme le lin et lechanvre ont une densité de 1,5 g/cm³, etsont donc 40 % plus légères que lesfibres de verre, ce qui représente 10 à 20% de poids en moins dans un composite.Elles permettent de fabriquer des maté-riaux à capacité d'absorption élevée,notamment pour l'isolation phonique.

Contrairement aux fibres de verre, lesfibres naturelles sont faiblement abra-sives, ce qui diminue l'endommagementdes outils de mise en œuvre et augmenteleur longévité. Elles sont plus souples etle risque de rupture au moulage est fai-ble. D'autre part, leur manipulation neprovoque pas d'irritation de la peau oudes voies respiratoires.

Elles sont peu endommagées en cas derecyclage, ce qui n'est pas le cas desfibres de verre. En cas d'incinération,elles laissent moins d'imbrûlés. Elles sontbiodégradables.

Leur prix, relativement bas par rapportaux fibres de verre, est stable.

Par contre, les fibres naturelles posentdes problèmes de constance de qualitéet parfois de vieillissement. Elles sont

sensibles à l'humidité, aux hautes tempé-ratures et aux UV.

Les travaux en cours partout dans lemonde consistent à mettre au point destraitements pour réduire ces inconvé-nients sans toucher aux avantages desfibres naturelles.

Conclusion

Aujourd'hui, l'argument du développe-ment durable est encore un facteurmineur dans la sélection des matériaux.Le futur des composites renforcés defibres naturelles dépendra essentielle-ment des questions de coûts desmatières, de poids des composants et defacilité de mise en œuvre par des tech-niques bien établies. Les fibres naturelleset les matrices biopolymères pourraientgagner en importance notamment parceque leur disponibilité augmente et queleur mise en œuvre progresse. Les exi-gences légales relatives à l'environne-ment, notamment à la limitation desémissions de CO2 poussent dans lemême sens.

Les filières doivent encore trouver unrythme industriel de manière à garantirun approvisionnement régulier, tant enqualité qu'en quantité.

Biomatériaux


Assemblée GénéraleSamedi 25 avril 2009 à 9h00

ORDRE DU JOUR

BULLETIN D’INSCRIPTION à l’Assemblée Générale FABI 2009Faculté Polytechnique de Mons - Salle Académique (1er étage) - Boulevard Dolez 31 - 7000 Mons

Par e-mail : [email protected], par fax : 02 734 53 15 - Par courrier à la FABI – Rue Hobbema 2 – 1000 Bruxelles

Nom et Prénom : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . AE : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Société : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Adresse : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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assistera Date : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

sera accompagné(e) de . . . . . . . personne(s)

n’assistera pas Signature : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1ère partie : Assemblée Statutaire09h00 – Accueil des participants09h15 – Rapport d'activité de l'exercice 2008

Approbation des comptes de l'exercice 2008et décharge aux AdministrateursApprobation du Budget 2009Fixation de la cotisation 2010Élections statutaires

10h15 – Pause-café

2e partie : Séance Académique10h45 – Monsieur Ir. Jean-Pol Poncelet, ancien Ministre,

Senior Vice-President AREVA, SustainableDevelopment and Continuous Improvementnous entretiendra sur le thème :

Climat, Développement, Énergie :quelles convergences ?

– Question time12h00 – Cocktail apéritif

Les procédés Sol-Gel ou procédés de « chi-mie douce », permettent de réaliser desobjets de petite dimension tels que des films(appelés « coating » dans le jargon), des fibres,des particules, voire des monolithes dequelques centimètres (photo 2).

En d’autres mots, on peut obtenir de petitsmatériaux sans nécessairement passer parune étape de fusion. Cette méthode ances-trale de polymérisation inorganique est com-

patible avec la chimie organique. Cela permetl'élaboration de matériaux hybrides organo-minéraux qui débouchent sur des applica-tions industrielles pouvant se positionner surdes marchés niches souvent à hautes valeursajoutées.

Bien que le procédé sol-gel présente beau-coup d’avantages sur les procédés conven-tionnels, l’inconvénient majeur réside dans lagrande teneur en groupes hydroxyles (OH)ainsi qu’en impuretés organiques qui sontindésirables pour certaines applications, parexemple pour obtenir des fibres optiques debonne qualité.

Cependant, la relative simplicité du procédé,particulièrement pour obtenir des produits àcomposition très homogène ou des revête-ments, rend cette technique attractive.

Chimie


Photo 1 : Les diatomées sont desmicroalgues de 2 µm à 1 mm etprésentent un squelette inorga-nique externe

Photo 2 : Xérogels colorés mis sous forme demonolithes ou de films minces (échantillons

F. Chaput, CNRS-École polytechnique)

Le Sol-Gel : la chimiedouce au service de l’innovationtechnologique

Par Dr Ir. François Collignon

Contrairement aux procédés industriels de fabrication des verres ou des céramiques, nécessitantde très hautes températures et des réactifs solides, la nature a, depuis des centaines de millionsd'années, créé de tels matériaux dans des conditions beaucoup plus douces. Par exemple, lesdiatomées élaborent de fines architectures de verre à partir de la silice dissoute dans les océanssans passer par des étapes de fusion1. Les diatomées sont des algues unicellulaires de 2 µm à1 mm qui présentent un squelette externe en silice. La photo 1 illustre quelques architecturespossibles synthétisées par ces diatomées.

Ces processus de « biominéralisation » font intervenir des réactions chimiques connues depuis leXVIIe siècle2 et appelées plus tard polymérisation « sol-gel »3.

Cette chimie du « sol-gel » permet de construire un réseau solide inorganique, par exemple desilice, à partir de réactifs en solution.

PrincipesRéactions chimiques élémentairesLe mécanisme chimique de transformationpeut se décomposer en deux principalesétapes4,5 :· L’hydrolyse du précurseur qui correspond à

la réaction d’activation (figure 1). · La condensation - polymérisation qui est

l’étape de croissance des chaînes (figure 2).Afin d’obtenir une vitesse de réaction appro-priée, on ajoute à la formulation un cataly-seur ou, au contraire, un inhibiteur de réac-tion.

Réactifs à mettre en œuvreLa solution de départ est constituée en géné-ral par :· un ou plusieurs précurseur(s),· un solvant (en général un alcool),· éventuellement un catalyseur (acide,

basique, ou des ions fluor),· de l’eau. Chaque composé doit être dosé précisémentpour aboutir aux propriétés du gel désiré.La nature du matériau souhaité impose leprécurseur. Le choix du solvant et du cataly-seur est alors dicté non seulement par lespropriétés chimiques du précurseur, maisaussi par des contraintes environnementales(traitement des effluents gazeux et liquides).Le précurseur est le réactif central dela formulation et c’est également celuiqui dicte le coût du produit réalisé.À cela s’ajoute d’autres éléments dans la for-mulation tels que :· des tensio-actifs (« savon »),· des agents à greffer ou à encapsuler (médi-

cament, pigments, arômes),· des complexants (acide acétique ou acide

citrique) pour moduler les vitesses de géli-fication.

Chimie


Description du procédéLa première étape consiste en une solutionliquide qui contient des alcoxydes métalliquespartiellement dissous dans un solvant (a).L’adjonction d’eau (1) entraîne l’hydrolyse etles réactions de polymérisation. Il se formedes oligomères et des polymères en solution(b) (figure 36). En réagissant entre eux – c’est-à-dire en se condensant (2) – on peut obte-nir un gel (c). Au niveau moléculaire, les réac-tifs restants et les espèces non liées au gelpeuvent toujours diffuser et réagir (polyméri-sation, dépolymérisation et greffage auréseau). En vieillissant, le gel se densifie et secontracte car les réactions de condensationcontinuent (3). Par greffages successifs le geldevient plus dense (d) et on peut observerune expulsion du solvant, phénomène appelé« synérèse ».

Diverses méthodes de séchage peuventensuite être employées :· Le gel peut être séché dans des conditions

douces (4). Il durcit en se compactant : c’estun xérogel (e) (formation de verres et céra-miques denses).

· Le solvant peut être évaporé dans desconditions supercritiques (5) (vitesse d’éva-poration importante et constante) pourformer un gel très peu compact : c’est unaérogel (f).

· Lorsque l’on n’en est encore qu’à l’étape dusol, il est possible de répandre le sol sur une

Figure 1 : Exemple de réaction d’hydrolyse du tétraorthosilicate

Figure 2 : Exemple de réactions de condensation (gélification) pour le tétraorthosilicate

Figure 3 :Principalesétapes d’unesynthèse d’unmatériau parvoie sol-gel

Figure 4 :Principales étapes d’une synthèse

d’un matériau par voie sol-gel

Chimie


Le coil-coating ou roll-coating ouenduction laminaireOn fait défiler le substrat sur un rouleau dontune partie baigne dans la solution. Ce pro-cédé permet de traiter de grandes surfaces,ce qui conduit à son utilisation quelques foisen sidérurgie.Le revêtement par des solutions sol-gel surdes tôles métalliques s’effectue industrielle-ment en continu suivant : le coil-coating (ouroll-coating) sur de l’acier inox ou de l’alumi-nium.La figure 5 illustre le trempage des feuilles(verso uniquement) par la méthode du roll-coating.

Centrifugation ou spin-coatingCette méthode consiste à centrifuger unesolution déposée en excès sur une (petite)surface8. Cette technique a l’avantage d’êtrefacilement mise en œuvre pour des investis-sements modérés. Elle donne d’excellentsrésultats sur les substrats plans de petitessurfaces (quelques cm2). Cette méthode dedépôt peut être décomposée en quatrephases schématisées sur la figure 6 :1) le dépôt de la solution ;2) le début de la rotation : la phase d’accélé-

ration provoque l’écoulement du liquidevers l’extérieur du support ;

3) la rotation à vitesse constante permetl’éjection de l’excès de liquide sous formede gouttelettes et la diminution de l’épais-seur du film de façon uniforme ;

4) l’évaporation des solvants les plus volatilsqui accentue la diminution de l’épaisseurdu film déposé.

Le dip-coating ou « trempage–tirage »Cette méthode consiste simplement àimmerger le substrat dans la solution conte-nant le « sol » et à le retirer dans des condi-tions très contrôlées et stables pour obtenirun film d’épaisseur régulière (figure 7).Lors de la remontée, le liquide va s’écoulersur le substrat. À la fin de l’écoulement, lesubstrat est recouvert d’un film uniforme etporeux.L’épaisseur des couches résulte de sixforces :1) la viscosité du sol,2) la pression,3) la force de traction,4) la force de gravitation,

surface (6 et 7) pour former des films dexérogels en couches minces (par exempleles techniques de déposition décrites plusloin) (h). Dans ce cas, la préparation et lenettoyage de la surface à revêtir peut s’avé-rer critique.

Les figures 3 et 4 illustrent les différentesétapes du procédé en fonction du type deproduit souhaité (coating, poudre, nanoparti-cules, aérogel, fibres...).

ExemplesLa méthode sol-gel offre donc des possibilitésde synthèse de matériaux très divers. En pra-tique, les fournisseurs de produits chimiquestrouvent des débouchés dans la vente desprécurseurs, des produits semi-finis commedes solutions formulées et « prêtes à l’em-ploi », voire des gels comme le commercialiseAGC Flat Glass Europe dans ses vitragesPyrobel®. De même, les différents états de latransformation de la solution liquide en unsolide trouvent des applications industrielles,militaires ou médicales. Le tableau 1 illustrequelques applications commerciales pour lesdifférents états physiques de la transforma-tion de la solution liquide et les produitscommerciaux disponibles sur le marché.

Une diversité abondante dansles choix de la méthode derevêtementDans la pratique industrielle, différentesméthodes de déposition peuvent s’offrir àl’entrepreneur. Elles sont explicitées plus loin.

)elpmexe( étéicoS elpmexE euqisyhp tatÉ

Précurseurs Silanes Dow Corning (Seneffe, Belgique)

Sol Solution formulée avec les additifs

et les solvants Nanoxid, Matrio (Liège, Belgique)

Gel Vitres anti-feu Pyrobel® AGC Flat Glass Europe (Seneffe, Belgique)

)ASU( notroN ,M3 sfisarbA

Xérogel (poudre) Catalyseur C-Teams (en création, Belgique), Grace (D)

Nanosphères creuses pour formulation crèmes solaires

Sol-Gel Technologies (Israël)

Aérogel Tapis hyper-isolant Aspen Aerogel (USA)

Fibres Isolants pour câbles à haute

tension 3M (USA)

Coating sur verre Pilkington Deutsland Gmbh,

Schott Glaswerke (D)

Coating sur acier Nippon Steel Corp. (Japon), ...

Film Xerogel (coating)

Coating anti-rayures sur poly-carbonate (« verre » de lunette)

Essilor (France), ...

Coating anti-trace de doigts sur meubles de cuisine en aluminium

Nanoxid (Belgique)

Tableau 1 : Exemples d’applica-tions commerciales pour les diffé-rentes étapes de la transforma-tion de la solution liquide (sol) engel puis en solide

Figure 5 : Illustration d’unrevêtement par roll-coating7

Figure 6 : Les quatre étapes du dépôt de couches minces par centrifugation (ω preprésente la vitesse de rotation du substrat)9

Chimie


Quelles méthodes de revêtement faut-il privilégier ?En pratique le choix de la méthode de recou-vrement dépend du type de la surface à revê-tir (métal, plastique, verre, bois...), de sa mor-phologie (surface bien plane ou objet com-plexe...) et naturellement du prix de la solu-tion. Les bonnes pratiques d’applicationsindustrielles de peinture peuvent s’appliquerdans le cas des revêtements sol-gel. Parmiceux-ci, on peut par exemple citer une bonneaération des locaux et, d’une manière géné-rale, les précautions d’usage de sécurité etd’hygiène.Dans certains cas, des précautions plus pous-sées peuvent être mises en place lors de l’ap-plication du coating (secteur nucléaire, élec-tronique, aérospatial...).

Nul besoin d’un chirurgien pourappliquer le revêtement !Certains revêtements trouvent des applica-tions dans le domaine de l’électronique ou del’optique. Par exemple, des recherches sur lesrevêtements sol-gel sont en cours auCommissariat à l’Énergie atomique (CEA,France) pour des applications potentiellesdans le domaine très stratégique de la fusionatomique. Afin de garantir la qualité des revê-tements, l’application doit être effectuée surune surface propre et dans un milieu où latempérature, l’humidité, la pression et sur-tout la teneur en particules présentes dansl’air doivent être maîtrisés.Pour cette raison, le revêtement est opérédans des salles blanches avec des opérateursqui portent des combinaisons blanchesqui ne produisent pas ou peu de pous-sières. Afin de protéger les dépôts, les opé-rateurs doivent porter des masquespour absorber les aérosols expirés.Contrairement à ce que laisse supposer laphoto 3, il ne s’agit nullement donc de réali-ser les manipulations par un coûteux chirur-gien ou un introuvable infirmier !Le revêtement s’effectue en salle propreISO 6 à ISO 3. En général, une salle blanche

5) la résultante des forces de tension super-ficielle,

6) le gradient de tension de surface.Sans entrer dans les détails, tant les démons-trations théoriques que la pratique indus-trielle ont montré que plus la vitesse deretrait est rapide, plus l’épaisseur du revête-ment est élevée.L’aérosol-gel ou le spray-coatingCe procédé consiste à générer un brouillardde solution et à l’amener jusqu’au supportoù il se dépose. Cette technique est intéres-sante pour recouvrir des objets de géomé-trie complexe. Cependant son utilisation estplus difficile à mettre en œuvre pour desgrandes surfaces. Pour cette raison, unevariante consiste à simplement utiliser un pis-tolet de peinture (ou aérographe) pour ledépôt du coating. Les conditions d’utilisationsont, dans ce cas, proches d’une cabine depeinture pour les carrosseries. Le principalinconvénient de cette technique est la perted’une partie de la solution.Le revêtement « anti-traces » de doigt10 pourl’ameublement en aluminium d’une cuisines’effectue industriellement en vaporisant unesolution sol-gel (Spray-Coating). Le xérogelappliqué combine la dureté et la transparencedu verre avec les avantages des laques orga-niques sans modifier la technique d’applica-tion. On peut créer des couches totalementtransparentes, dures et dont l’épaisseur nevarie qu’entre 1 et 3 µm, laissant la surface etla structure du métal visible.

Autres méthodesD’autres méthodes peuvent être occasion-nellement utilisées.Par exemple, des petites lavettes impré-gnées (Wipe-Coating) de solutions sol-gel sontactuellement proposées pour revêtir destôles en aluminium (société Nalco Techbond).L’utilisation d’un petit pinceau (Brush-Coating) a aussi été rapporté pour la restau-ration de verres très anciens, comme parexemple pour la mosaïque du JugementDernier ou la mosaïque de la Porte d'Or dela cathédrale de Prague. C'est la seulemosaïque gothique située au nord des Alpes.Cet ancien ouvrage d’art (1371 !) est consti-tué d'environ un million de petits cubes deverre multicolores (appelés « tessères ») etfut en effet revêtu d’un film sol-gel il y aquelques années.Le revêtement de petites perles en verrepeut se réaliser dans une bétonneuse.On peut par ailleurs signaler deux méthodessupplémentaires employées en électroniqueet microélectronique : il s’agit du ink-coating(ou revêtement par jet d’encre, sorte demicro spray-coating) et du stamping-coating.Ces micro-revêtements peuvent éventuelle-ment subir une « cuisson » ultérieure parexemple par irradiation sous UV.

Photo 3 : Exemple de spin-coatingréalisé en salle propre au

Commissariat à l’Énergie ato-mique (crédit photo : CEA/LR)

Figure 7 : Dépôt de couchesminces par

dip-coating : le substrat estimmergé dans la solution etremonté à vitesse constante

Chimie


est « ISO 5 » ce qui signifie qu’il y a moinsde 100 particules par ft3 (28,31 litres). Pourinformation, il y a plus d’un million de parti-cules par ft3 en milieu urbain.La salle doit être sur-pressurisée afin d’évi-ter que l’air extérieur ne « pollue » la sallepropre. Le flux d’air arrive par les plafonds etest aspiré via le sol ou la partie inférieure desmurs. On effectue un apport continu de 10 à20 % d’air neuf, filtré selon les exigencesrequises.Pour réaliser les traitements de l’air on utiliseune « CTA » (ou centrale de traitement d’air)avec régulation de température et d’hygro-métrie. La « CTA » est une salle de volumesimilaire à la salle propre où on réalise lerevêtement.Si il n’y pas de centrale de traitementd’air disponible pour diverses raisons(manque de capitaux, essais pilotes, réalisa-tion de prototypes, etc.) on peut utiliser un« plafond soufflant ». Le plafond soufflantest un caisson monté sur pieds ou fixé au pla-fond et est relativement bon marché(3 000 €/m2). L'air est aspiré dans la pièce àtravers des pré-filtres puis soufflé dans levolume de travail au travers de filtres absolus.

Perspectives économiquesActuellement, les applications industriellessont en plein essor tant du point de vue desdomaines d’application que de la répartitiongéographique.Les matériaux issus de la technologie sol-gelse retrouvent dans diverses activités indus-trielles à savoir : – les matériaux : verres, céramiques, aérogels

isolants, fibres, abrasifs et revêtements(films xerogel) qui représentent la majoritédes applications dans le monde ;

– les applications chimiques qui reprennentles synthèses de catalyseurs et de mem-branes ;

– les applications optiques qui incluent desrevêtements ophtalmiques, des synthèsesde fibres optiques ;

– les matériaux à usage électronique pour lasynthèse de revêtements diélectriques, fer-romagnétiques et de matériaux électro-chromiques ;

– les applications médicales et cosmétiquesqui comprennent la formulation de médica-ments, le développement de nouveaux trai-tements, des formulations cosmétiques, destissus osseux artificiels, la dentisterie...

Les applications médicales et cosmétiques,bien qu’encore peu nombreuses sur le mar-ché, sont promises à un développementimportant. Elles nécessiteront cependant lescontraintes de production les plus sévères(les Good Manufacturing Practices ou GMP dusecteur pharmaceutique).Le diagramme de la figure 8 résume, en mil-lions d’euros, les montants estimés de ces dif-

Figure 8 : Montants estimés des différents marchés pour la technique sol-gel pourles années 2007 et 2012.

Figure 9 : Taux de croissance annuel estimés des différents marchés pourla technique sol-gel pour les années 2007 et 2012

Figure 10 : Marché potentiel global pour les applications sol-gel

Chimie


Ce document est disponible gratuitement surles sites internet de la DGTRE, du Certech etdu Commissariat à l’Énergie atomique :

http://recherche-technologie.wallonie.be/fr/menu/ressources/publications/index.html?PROFIL

http://www.solgel.fr/fr/accueil.htmhttp://www.certech.be/

Ce cahier s’adresse à toutes les entreprisesdésireuses de maîtriser cette technologiepour accroître leur compétitivité.

Il est également disponible sur demande parcourriel à [email protected] ou par demandeécrite à Certech, rue Jules Bordet, ZoneIndustrielle C, B-7180 Seneffe.

Pour conclure, nous dirons que les produitsissus de la technologie sol-gel proviennent dehautes technologies et possèdent de grandesvaleurs ajoutées. Le Sud de la Belgique a desnombreux atouts pour bénéficier des fruitsde cette croissance.

Références 1 http://www.canalu.education.fr/canalu/producteurs/unive-rsite_de_tous_les_savoirs/dossier_programmes/les_conferences_de_l_annee_2006/la_chimie_et_la_vie/la_chi-mie_du_solide_a_l_ecole_de_la_nature

2 von Helemont en 1644 a dissous du sable, des pierrailleset de l’argile dans de l’eau alcaline. L’acidification de cettesolution lui donna un précipité appelé verre à eau« water glass » dont la masse était égale à celle des sili-cates originaux.

3 Graham en 1864 fut le premier à utiliser le terme sol-gel.4 Brinker C.J., Sherrer G.W., Sol-Gel Science, the Physic andChemistry Sol-Gel Processing, Academic Press, San Diego,1989.

5 Livage J., Barboux P., Navabi M., Judeinstein P., Solid StateIonics, 1989, 135, 131.

6 Sébastien Sallard, PhD thesis, École Normale Supérieurede Cachan (2004)

7 Luc Langer, NANOXID sprl, communication personnelle8 C.J. Brinker, A.J Hurd, G.C Frye, P.R. Shunkand and C.S.Ashley, J. Ceram. Soc. Japan 99, 862 (1991)

9 D.E. Bornside, C.W. Macosko, L.E. Scriven, J. ImagingTechnol. 13, 122 (1987)

10Nanoxid sprl, Belgique11 Avec le soutien de la Ministre de la Recherche et des

Technologies nouvelles

férents marchés entre les années 2007 et2012.

Tous ces marchés présentent un taux d’ac-croissement annuel important. Les applica-tions chimiques et biomédicales présententles taux d’accroissement les plus élevés(figure 9).

Au niveau planétaire (figure 10), le marchépotentiel global pour les applications sol-gelsont réparties de façon hétérogène. Les plusgrandes zones de déploiement sont situéesaux États-Unis (33 % en 2007) et au Japon(38 % en 2007).

L’Europe, principalement grâce aux intensesactivités R&D menées en Allemagne, est letroisième marché mondial et possède lesecond taux de croissance annuel au monde(5 %). En France, des groupes pionniers telque Gottardi, Scholze, Zarzycki (Montpellier)et Livage (Paris) possèdent une grandeexpertise tant théorique que pratique.

La Région wallonne, de par sa proximité géo-graphique à ces deux pays, de ses jeunessociétés émergentes dans le domaine, de sesuniversités et centres de recherche, devraitpouvoir bénéficier de ce secteur en crois-sance.

Conclusion

La rédaction d’un cahier technologique sur lesol-gel a été financée par la Région wallonne11

en vue de faire connaître cette techniqueauprès des PME et industries wallonnes,belges et européennes pour le recouvrementou l’obtention de matériaux massiques. Plusprécisément, ce cahier vise à combler unmanque d’informations technologiquesexprimé par diverses industries identifiéespar Innovatech (http://www.innovatech.be) etla « grappe technologique » sur les revête-ments. D’autre part, ce document s’inscritégalement dans la philosophie du sommeteuropéen de Barcelone de 2002, visant àdoter l’Union européenne d’une économiecompétitive basée sur la connaissance.

Le CertechLe Centre de Ressources Technologiques en Chimie (Certech asbl) offre des prestationsde service aux petites et grandes entreprises impliquées directement ou indirectementdans des activités faisant appel au secteur chimique : automobile, construction, emballage,alimentaire, pharmaceutique, médical, cosmétique, énergie, environnement…Les services incluent les analyses à façon, la résolution de problèmes, les contrats derecherche, le développement et l’amélioration de produits et procédés…Bien que Certech soit actif dans des domaines extrêmement diversifiés, il a développé uneexpertise clé dans :· la formulation, l’analyse et l’utilisation de matériaux plastiques ;· la synthèse de composés chimiques organiques et inorganiques ;· le criblage à haut débit d’agents actifs (ex. : catalyseurs) ou de formulations ;· le diagnostic et le traitement de la qualité de l’air extérieur et intérieur ;· l’évaluation des émissions de composés organiques volatils en provenance de revête-

ments et de matériaux.

Dr Ir. FrançoisCollignon

Après avoir obtenu sondiplôme d’ingénieur chimisteet des industries agricolesen 1994, F. Collignon a effec-tué une thèse de doctoratsur la synthèse d’éthersadditifs d’essences sansplomb à l’Université catho-lique de Louvain (UCL).Durant quatre années,F. Collignon a travaillé pourdeux projets industriels auCentrum voor Oppervlak -techemie en Katalyse de laKatholieke Universiteit Leuven(KUL) sur la synthèse decatalyseurs par voie sol-gelet sur l’adsorption de cataly-seur organométallique.Depuis 2003, F. Collignon estChef de projets et assistantau management de la qualitéau Certech. Son domained’activité est la physico-chi-mie de surface des maté-riaux inorganiques, les revê-tements, la catalyse hétéro-gène et la définition de pro-cédés. Il travaille notammentpour le compte de clientsactifs tant dans le domainepharmaceutique que de larudologie. Il est l’auteur dedeux brevets, d’une dou-zaine d‘articles internatio-naux et de deux livres dontle cahier technologique sol-gel.

Biodiversité


Depuis plusieurs décennies, les scientifiqueset les naturalistes qui ont eu l’opportunitéd’étudier les espèces animales et végétalesprésentes dans les trois domaines militairesde Lagland, Elsenborn et Marche-en-Famenneont reconnus leur intérêt écologique de pre-mier plan. Ceci a notamment justifié l’intégra-tion de ces 7 937 ha au sein du réseau euro-péen Natura 2000, tant pour la présenced’habitats communautaires que d’espècesreconnues comme menacées. Par ailleurs, lahaute valeur écologique des domaines mili-taires en Flandre a également conduit à lamise en place d’un important projet Life, ditDanah, dans 12 domaines militaires du norddu pays. Ce projet se terminera en 2009 alorsqu’en Wallonie c’est fin 2010 qu’il doit s’ache-ver.

Que ce soit d’un point de vue géographiqueou écologique, ces camps sont fort éloignéset leur dénominateur commun est à la foisleur vocation militaire, ainsi que leur statut deprotection Natura 2000.

Ainsi, à Lagland, près d’Arlon, le camp estcaractérisé par un substrat de sables podzo-liques couverts par une mosaïque de landessèches (landes à bruyère, pelouses à coryné-phores…) ou humides (tourbières) évoluantvers la chênaie-hêtraie. Les espèces animalesles plus spécifiques du camp sont notammentl’engoulevent (Caprimulgus europaeus),l’alouette lulu (Lullula arborea), le lézard dessouches (Lacerta agilis) ou encore le crapaudcalamite (Bufo calamita). Le camp abrite éga-lement le marais du Landbruch, réserve géréepar l’association RNOB via une conventionavec la Défense.

À Marche-en-Famenne, le camp, sur substratschisteux, se partage entre une vieille chê-naie, une forêt alluviale et des anciennes prai-ries fauchées ou pâturées jusqu’aux années70, lors de la création du camp. Il abrite uneavifaune particulièrement intéressante, citonspar exemple la pie-grièche écorcheur (Laniuscollurio), la pie-grièche grise (Lanius excurbi-tor), le tarier pâtre (Saxicola torquata) et plusrarement le râle des genêts (Crex crex).

Le domaine d’Elsenborn, du fait de son alti-tude élevée en Belgique, compte de nom-

Contexte historique, écologiqueet géographiqueSuite au constat global de perte rapide debiodiversité, les gouvernements de l’Unioneuropéenne ont adopté en 1992 une loi per-mettant de protéger les habitats et lesespèces les plus menacés d’Europe. Cettelégislation s’intitule la Directive Habitats. Ellevient compléter la Directive Oiseaux, adop-tée en 1979. La création du réseau de sitesNatura 2000 est au coeur du dispositif de cesdeux directives. Ces sites protègent desmilieux naturels vulnérables, comme leszones humides, qui à leur tour offrent uncadre de vie aux animaux et plantes qui endépendent. Ce ne sont pas uniquement lesmilieux naturels qui sont concernés, maiségalement les milieux dits « semi-naturels »qui, pour perdurer, dépendent d’une gestionpar l’homme (par exemple certains types deprairies).Localisation des 3 camps en

Belgique

Projet Life Natura2miquand la Défense se au service de la biodivDémarré depuis janvier 2006, ce projet se déroule dans lescamps militaires d’Elsenborn, Lagland (Arlon) et Marche-en-Famenne. Il vise à restaurer des habitats naturels et plusglobalement à protéger et gérer l’importante biodiversité deces domaines militaires, sans remettre en cause leur usageopérationnel.

Biodiversité


rains exercent un faible impact sur le milieunaturel. Elles sont, en effet, limitées à la foisdans le temps et dans l'espace : seules cer-taines zones bien délimitées sont accessiblesaux exercices (pistes de char, position de tir,stands d'exercice...), la majeure partie de cesdomaines étant constituée de zones de sécu-rité et de zones tampon.Étant donné que la variété des biotopes etdes paysages, et plus particulièrement desmilieux ouverts, est nécessaire à l'organisa-tion des activités d'entraînement, les autori-tés militaires se sont engagées dans une poli-tique de gestion durable des zones naturelles,en étroite collaboration avec la Division de laNature et des Forêts de la Région wallonne.

La reforestation naturelle,menace principale !La diminution progressive des activités mili-taires au cours des dernières décennies dansles camps a entraîné une recolonisationligneuse des zones ouvertes qui retournentpeu à peu à l’état forestier, menaçant ainsi dedisparition toute une série de milieux parti-culièrement intéressants au niveau de la bio-diversité, mais également d’un point de vuepaysager.Les principales actions de restauration déjàréalisées ou à venir sont liées à la réouver-ture des milieux naturels. Un budget impor-tant est consacré à des déboisements, soit demassifs forestiers, soit de buissons ou de bos-quets, ou encore afin d’enlever des semisd’épicéas qui colonisent progressivement deshêtraies. L’étrépage, essentiellement delandes sèches, est une autre technique derestauration employée, essentiellement àElsenborn. Elle consiste à enlever mécanique-ment (avec une pelleteuse en général) l’hori-zon humifère superficiel du sol afin de favori-ser la repousse de certaines plantes. Enfin,une série d’actions plus spécifiquement liéesaux milieux humides sont mises en œuvre,notamment le bouchage de drains, le creuse-

breuses prairies submontagnardes, telles lesnardaies à fenouil, mais également des landessèches à bruyère et des landes humides. Cecamp, crée en 1893, est actuellement un véri-table conservatoire d’un paysage typique desXVIIIe et XIXe siècles, modelé par desanciennes pratiques agropastorales. Il abriteune faune et une flore des plus remarquables,dont de nombreuses espèces devenues rares,voire menacées de disparition en Belgique.

Un usage multifonctionnel descamps… Les trois camps militaires étant intégralementpropriété de l’État belge et très peu soumisaux enjeux économiques, le projet LIFE béné-ficie donc d’un contexte particulièrementfavorable pour axer ses actions sur la conser-vation de la biodiversité. De plus, les activitésmilitaires sont relativement circonscritesdans les camps et peu intensives à l’échelle del’ensemble du domaine. Seules les activitéscynégétiques y sont pratiquées par adjudica-tion à des sociétés de chasse (civiles) aveclesquelles un dialogue est engagé afin detrouver des compromis acceptables par tous,notamment en ce qui concerne les popula-tions de sangliers. Le camp de Marche-en-Famenne comprend également deux conces-sions de pêche.Dans le camp d'Elsenborn, l'exploitationforestière ne concerne que les zones enrési-nées. Elle se limite à récolter le bois (coupesd’éclaircies et coupes à blanc) et à favoriserleur transformation progressive en forêtsfeuillues. Il n’y a plus d’exploitation forestièredans les zones feuillues qui sont destinées àdevenir une réserve forestière intégrale, demême qu’à terme les zones actuellementenrésinées. De par leur superficie, la richesseet la diversité des habitats naturels qui s'ysont maintenus, les terrains d'entraînementmilitaires constituent des éléments essentielsdu réseau Natura 2000. La limitation d'accès,la non utilisation d'engrais et de pesticides, lesméthodes de gestion pratiquées depuis long-temps par les militaires ont permis le main-tien d'habitats naturels en régression dans ledomaine civil. Bien que parfois spectaculaires,les activités militaires pratiquées sur ces ter-

l :metversité !

Par Ir. Hervé Pirard

Lande à bruyère à Lagland

Prairie maigre de faucheà Marche-en-Famenne

Prairie à fenouil à Elsenborn

Biodiversité


et le contexte socio-économique favorablesdes domaines militaires, se fait également res-sentir, comme nous le montre malheureuse-ment l’exemple du damier de la succise(Euphydryas aurinia), introuvable depuis deuxans à Marche-en-Famenne. Si des « noyaux debiodiversité » importants subsistent dans lespérimètres du projet, et sont renforcés suiteaux différents travaux de restauration menés,il est impératif de recréer ou d’améliorer leréseau écologique global de la région afin queles camps ne deviennent pas des « muséesvivants », mais soient les moteurs d’unereconquête de la biodiversité.

Par ailleurs, nous avons également commencéune démarche d’intégration de la biodiversitédes camps militaires à travers des modes degestion par pâturage et fauchage qui sebasent sur les Mesures Agri Environ -nementales (MAE) et associent des agricul-teurs locaux. Nos différentes actions, dans lamesure des contraintes de sécurité et d’ac-cès spécifiques à ces zones d’exercices de laDéfense, associent les partenaires locaux(contrat de rivière, naturalistes, chasseurs…)ou d’autres projets financés par laCommission européenne (projet Life« Loutre »).

Il est encore trop tôt pour pouvoir quantifierl’impact du projet sur la biodiversité, mais lasomme des indicateurs mis en place dans lestrois camps nous permettra d’évaluer nosactions à la fin du projet. Il est déjà certainque nous avons un impact non négligeable enterme de prise de conscience, par les utilisa-teurs des camps, de la richesse environne-mentale et patrimoniale que représententces domaines militaires.

Crédit photographique : H. Pirard, R. Dahmen, P. LighezzoloPhoto de couverture : Damier de la succise - Euphydryasaurinia Crédit : P. Lighezzolo

ment de mares, ou encore l’aménagement decatiches (abris pour la loutre). Ces différentstravaux sont réalisés via l’assistance exté-rieure d’entrepreneurs privés et nécessitentune étroite concertation avec les autoritésmilitaires afin de pouvoir réaliser ces travauxhors des périodes de tirs, pour des raisonssécuritaires évidentes.Concernant les actions d’information-forma-tion, l’équipe Life en place et ses partenairesen assure la majeure partie, appuyée ponc-tuellement par des experts extérieurs. Toutesles occasions de pouvoir sensibiliser les utili-sateurs militaires à la richesse des camps d’unpoint de vue biodiversité, mais également àleur fragilité, sont saisies. Des outils didac-tiques d’information et de formation sont encours d’élaboration et seront diffusés large-ment au niveau de la Défense. Enfin, desactions plus ponctuelles à destination dupublic civil, souvent les riverains des camps,sont menées afin de sensibiliser les popula-tions locales à l’importance des camps dupoint de vue de la biodiversité, ainsi que lanécessité de mener des actions de restaura-tion et de gestion adaptées à ces biotopes dehaute valeur. Ces actions comprennent égale-ment un rappel des règles d’accès auxdomaines militaires, pour des raisons évi-dentes de sécurité.Par ailleurs, un volet important du projet estconsacré à l’information, la sensibilisation etla formation des usagers principaux desdomaines, à savoir les militaires. Il parait capi-tal, pour assurer la durabilité des actionsmenées, de disposer à la fin du projet d’uneéquipe militaire compétente en gestion etconservation de la biodiversité. Ceci impliqueégalement que les plus hautes autorités de laDéfense soient pleinement conscientes desenjeux majeurs en terme de biodiversité, etde l’importance des camps militaires enBelgique dans le réseau Natura 2000.

En guise de conclusion…Si l’objectif de réduction de la perte de bio-diversité pour 2010, fixé dans l’agenda inter-national, coïncide avec la fin du projet, nousconstatons déjà qu’il est impossible d’isolerles terrains militaires concernés, entièrementinclus dans le réseau Natura 2000, ducontexte plus global régional, national, euro-péen et mondial. La perte globale de biodi-versité, malgré le haut potentiel écologique

Comparaison d’une zone,avant et après déboisement,à Elsenborn

Ir. Hervé Pirard Ir. Hervé Pirard a 40 ans et estingénieur agronome, eaux etforêts, issu de la Faculté uni-versitaire de Gembloux(FUSAGx-91). Il est en outretitulaire d’une licence enGestion du Développement(ULg-95), d’un diplômed’études approfondies (DEA)en Sciences agronomiques etIngénierie biologique(FUSAGx-2002), il a suivi uneformation sur la Législationenvironnementale (UCL-96)ainsi que de nombreusesautres formations complé-mentaires, tant en Belgiquequ’à l’étranger. Son parcoursprofessionnel l’a amené a diri-ger, gérer, évaluer et coor-donner de multiples projetsen Belgique ainsi qu’auSénégal et en Côte d’Ivoire. Ilest actuellement coordina-teur du projet LifeNatura2mil. Il est l’auteur, seulou en collaboration, de plu-sieurs publications scienti-fiques et de rapports concer-nant des programmes et desprojets. Fils d’agriculteur, il al’expérience pratique de lagestion d’un troupeau de 300brebis et l’habitude du travailde terrain.

Pour en savoir plusLe projet Life Natura2mil est un projetrelativement important cofinancé parl’Union européenne, la Région wallonne etla Défense (50/33/17). Il réunit des parte-naires aussi variés que la DGARNE(Service public de Wallonie), la Défense etles asbl RNOB et Ardenne & Gaume, sansciter ici les multiples collaborations avecd’autres associations. Son exécutions’étend sur la période 2006–2010. Le pro-jet a son site Internet donnant tous lesdétails sur le projet, ses objectifs, soncalendrier et sa réalisation ainsi que demultiples liens vers le programme Life del’UE, le réseau Natura 2000, etc.

http://natura2mil.be

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