La valorisation des sous-produits issus de l’agriculture avec Hélène de Baynast

Hélène Lecocq de Baynast est une femme brillante, qui commence par étudier la physique appliquée (maîtrise) à l’Université d’Angers, elle poursuit son cursus par un DEA en Sciences des Matériaux à Nantes et finalise son parcours universitaire par une thèse aux Arts et Métiers.

La scientifique débute sa carrière professionnelle à POLYTECH CLERMONT dans le domaine de la métallurgie des poudres, puis participe au projet MELiSSA de l’Agence Spatiale Européenne.

En 2003, la chercheuse, et Maître de Conférence HDR (habilitation à diriger des recherches) intègre l’axe Génie des Procédés Energétiques et Biosystèmes de l’Institut Pascal (Clermont), laboratoire de recherche interdisciplinaire s'inscrivant dans les domaines stratégiques des Sciences de l’Ingénierie et des Systèmes.

Qu’est-ce qui vous a donné envie de travailler sur des produits alternatifs, plus écologiques ?

« L’idée était de créer une émulation entre chercheurs, de croiser mes connaissances en mécanique et matériaux avec celles inhérentes aux travaux entrepris sur les biomolécules d’intérêt telles que les polysaccharides.

Ce sont des glucides formés par la condensation de plusieurs sucres simples. Une des équipes de l’axe Génie des Procédés Energétiques et Biosystèmes travaille sur la production, l’extraction, la purification et la caractérisation de biomolécules à partir de biomasses végétales et microbiennes.

Parmi elles, se trouve le chitosane, polysaccharide issu principalement des exosquelettes (carapaces) des crustacés ainsi que sur les parois de certains champignons. Le chitosane possède de nombreuses propriétés intéressantes.

Il est biocompatible, non toxique, biodégradable et possède un fort pouvoir adhésif. Nous développons depuis plusieurs années des colles à base de chitosane.

Selon vous, quel est l’intérêt des biomatériaux, du biosourcé ?

« Si l’on s’attache à l’histoire, nous découvrons que la colle est au départ biosourcée. L’homme préhistorique utilisait déjà de la colle faite de brai végétale, une résine extraite de l’écorce de bouleau.

Dans l’Egypte Antique, les colles étaient fabriquées à base de déchets de boucheries bouillies ; c’est ce qu’on appelle les colles d’os. Les colles naturelles commercialisées encore de nos jours sont des colles de poisson ou d’amidon, toujours utilisées comme colles de positionnement par les ébénistes ou par les luthiers…

Ces colles ancestrales, et entièrement naturelles, avaient peu de propriétés mécaniques et sont tombées en désuétude avec le développement de l’industrie ; la pétrochimie a pris le pas. S’orienter vers les matériaux biosourcés, c’est s’affranchir du pétrole et il y a plusieurs raisons à cela.

Cette ressource naturelle s’épuise. Les produits issus de la pétrochimie comportent des éléments toxiques et nocifs pour la santé, notamment des composés organiques volatils (COV), des formaldéhydes, et le recyclage reste conceptuel. C’est dans ce cadre que notre colle à base de chitosane a vu le jour.

Nous souhaitons créer des produits alternatifs qui soient plus écologiques, en valorisant l’existant notamment. Une noble cause et un grand challenge !

Pourquoi avoir pensé à la construction bois ?

« La question au cœur du développement était de trouver une manière de créer une colle biosourcée et écologique qui réponde à des besoins précis. Dans la construction bois, les colles généralement employées sont considérées comme nocives à long terme.

Le chitosane - polysaccharide non soluble dans l’eau - nous est apparu comme une bonne alternative, au formaldéhyde notamment. Un de ses points forts est d’être un sous-produit de l’industrie de la pêche, ce qui permet de minimiser son empreinte carbone. Un autre point fort est sa mise en œuvre dans des solvants faiblement acides.

Notre colle de chitosane, a été testée sur plusieurs matériaux, bois, verre, métal. Le bois nous a semblé être le meilleur support puisque la résistance au cisaillement du collage sur le bois peut atteindre jusqu’à 50 MPa (mégapascal).

Pour le moment, cette colle biosourcée est de classe D3, c’est-à-dire qu’elle est parfaitement adaptée à une utilisation bois intérieur pour du collage intérieur dans des pièces non humides ou temporairement humides. L’objectif est de passer à la classe D4 permettant à la colle de conserver ses propriétés dans un environnement très humide.

Nous avons débuté nos travaux sur cette colle en 2008 avec deux objectifs majeurs :

• D’un point de vue recherche fondamentale : La compréhension des relations fonction/structure entre le chitosane et son support d’un point de vue recherche fondamentale
• D’un point de vue recherche appliquée :  Le développement de la colle en vue d’applications industrielles

Notre équipe pluridisciplinaire était composée de Philippe Michaud (Professeur des Universités- Institut Pascal), Michel Grediac (Professeur des Universités Institut Pascal ), Cédric Delattre (Maître de Conférences Institut Pascal et Professeur Junior à l’Institut Universitaire de France) et Jean-Denis Mathias (Chercheur INRAE-LISC). Tous nos efforts conjoints ont mené à la matérialisation de cette colle biosourcée lauréate du trophée « Valorisation/transfert» en 2017.

Entre 2011 et 2015, nous avons déployé le projet ANR DEMETHER où l’idée maîtresse était de développer de nouveaux isolants thermiques performants réalisés à l’aide de matériaux naturels. C’est dans ce cadre que le panneau isolant DEMETHER a vu le jour.

(Crédit: Agnès Selosse)

Ce panneau écologique est réalisé à partir de tiges de tournesol broyées et liées entre elles au moyen de la colle chitosane. Ce matériau composite biosourcé formé de renforts – particules de tournesol – et de liant – tel que la colle – devait être 100% local, 100% auvergnat de manière à réduire l’énergie grise due au transport.

Recourir à un sous-produit de l’agriculture, initialement un déchet, était la pierre angulaire de notre démarche car nous ne souhaitions pas impacter d’autres secteurs tels que l’alimentaire par exemple. »

Qu’est-ce que l’écologie signifie pour vous ?

« Comment réduire l’impact environnemental des matériaux de construction ? Grâce aux matériaux biosourcés, aux matériaux recyclés où la source végétale est majeure. Des matériaux non toxiques et biodégradables, voilà ma résonance de l’écologie.

Pour nous, l’écologie réside également dans le fait d’utiliser le plus possible des sous-produits non valorisés issus de l’agriculture. Cela limite les déchets et offre une nouvelle voie de valorisation et de revenus pour les agriculteurs.

Dans le domaine de la recherche, nous essayons de prévoir la fin de vie du produit dès sa conception afin de réduite son impact tout au long de sa vie. Il me semble que le terme « réduire » est primordial dans une démarche de préservation de l’environnement.

Il n’y pas non plus de viabilité d’un projet sans profit. Prochainement, je vais m’investir dans un nouveau projet de valorisation des aubiers des arbres exotiques qui ne sont absolument pas exploités. Là aussi l’objectif est de réduire les déchets et de leur ouvrir une voie de valorisation. »

Quel est votre mot de la fin ?

« Un monde plus sain. »