Contribution des enveloppes nanotechnologiques dans l’amélioration de la performance énergétique

Abstract

L'industrie des nanotechnologies est l'un des domaines technologiques les plus passionnants pour l'avenir de l'humanité. La recherche en nanotechnologie a ouvert des perspectives et des applications très sophistiquées en raison des caractéristiques nanométriques des matériaux. La disponibilité et l'économie des noyaux de palmier dattier semblent constituer un excellent potentiel pour apporter une réponse réelle aux nouveaux matériaux de construction durables. L'objectif de cette étude est de déterminer la faisabilité de l'utilisation de nanofibres cellulosiques produites à partir de noyaux de palmier dattier comme substitut de matériaux isolants dans le secteur de la construction. Nous entreprenons une étude de faisabilité pour examiner la viabilité de l'utilisation d'un nouveau nanomatériau biocomposite (NFCn) comme isolant thermique pour les bâtiments.

Une première étape a consisté en des travaux réalisés au laboratoire pour développer des nanomatériaux composés de biomatériaux de nanofibres cellulosiques provenant de fibres de palmier dattier par le procédé de mécanosynthèse avec broyage planétaire, suivie de la caractérisation morphologique et structurelle de ce type de nanomatériaux ainsi la détermination de la nanostructure et de la composition chimique Des dispositifs scientifiques ont été utilisés pour cette expérience, tels que la spectroscopie infrarouge de Fourier (FT-IR), la microscopie électronique (MEB), la spectroscopie de dispersion d'énergie (EDX) et l'analyse par diffraction des rayons X (XRD).

La deuxième étape concerne le dopage de la matrice cimentaire par différents ratios (3-5-10-15 %) de nanofibres cellulosiques et vérifier leurs propriétés thermo physiques et mécaniques des nanofibres cellulosiques, puis l’évaluation de la faisabilité technique de l’incorporation de ce nanofibres cellulosiques de noyau de palmier dattier pour constituer un matériau nanocomposite léger protégeant l’enveloppe extérieure des bâtiments des radiations solaires.

Ensuite des mesures in situ se sont déroulées sur deux périodes, l’une estivale et l’autre hivernale a permis de lire et de comparer la performance de l’enveloppe architecturale en béton armé et l’autre en brique creuse sans isolation. Puis une simulation par le biais de "TRNSys17" a permis de valider les résultats de terrain et de vérifier l’amélioration de leur performance en utilisant le nanomatériau comme isolant sur la face extérieure des deux bâtiments et d’évaluer l’effet du dopage de la matrice cimentaire de l’enveloppe architecturale en béton armé par différents ratios.

Les nanofibres de cellulose de palmier dattier présentent la meilleure efficacité énergétique lorsqu'elles sont utilisées comme additif à l'enveloppe extérieure en béton armé ou comme isolant thermique pour les deux enveloppes d'appartement. Les résultats ont confirmé les hypothèses établies à savoir la réduction de la conductivité thermique du nanocomposite et la réduction de consommation énergétique jusqu’à 75%. Enfin, nous soulignons que les nanofibres cellulosiques développées dans ce travail sont entièrement biosourcées et ont donc un potentiel important en termes d'isolation thermique, mais aussi pour une large gamme d'autres applications.