Abstract :
[en] Given the environmental challenges related to the construction sector which is one of the most impacting sectors in terms of energy demand, greenhouses gases emissions, natural resources depletion and waste production, a new class of circular waste-based materials for construction applications is developed. This new class of materials attempts to respond to the environmental challenges through its compositions, applications and environmental impacts, studied through an interdisciplinary research combining materials science, architecture and environment. These new materials are made up of two secondary raw materials, i.e. fibres coming from paper waste and sand from inert construction waste, to which a binder is added. The manufacturing process of these materials is very simple and energy efficient as it involves a simple mixing and moulding of the raw materials followed by a natural drying. The research has focused on the characterisation of these materials, by studying their mechanical properties (i.e. understanding the deformation mechanisms in compression and bending); analysing their microstructure (i.e. fibre distribution, inner structure, pores); and studying their physical properties (i.e. thermal conductivity, fire resistance). Based on a sustainable approach of architectural design, two products for three building applications were developed, complying with EU recommendations on the circular economy (i.e. circular and reversible construction, facilitating reuse, repair or recycling) and according to the construction market needs and the material properties. Each stage in the life cycle of this new class of materials was considered through a life cycle assessment, with the aim of minimising its environmental impact and confirmed its low environmental impact thanks to its high reversibility potential (i.e. potentials for reuse, repair or recycling). This new class of materials is therefore positioned as a competitor to materials on the construction market, in terms of the targeted architectural applications.
[fr] Le secteur de la construction fait, depuis plusieurs années, face à de nombreux challenges environnementaux. En effet, ce dernier est un des secteurs les plus énergivores et fait également partie des secteurs les plus impactant en termes d'émissions de CO2, d'épuisement des ressources naturelles et de production de déchets. C'est dans l'objectif de répondre aux défis de ce secteur qu'une nouvelle classe de matériaux de construction circulaires faits à base de déchets a été étudiée et développée à travers une recherche interdisciplinaire combinant science des matériaux, architecture et environnement. Ces nouveaux matériaux sont composés de deux matières premières secondaires (des fibres provenant de déchets de papier et du sable issu du concassage de déchets inertes de construction) additionnées d'un liant. Leur processus de fabrication est peu énergivore et consiste en un simple mélange, un moulage et un séchage naturel des matériaux. La recherche s'est d'abord concentrée sur la caractérisation de ces matériaux par l'étude de leurs propriétés mécaniques (mécanismes de déformation en compression et flexion) et physique (conductivité thermique, résistance au feu) et l'analyse de leur microstructure (distribution des fibres, structure interne, porosité). Trois applications basées sur une architecture soutenable ont ensuite été développées selon les besoins du marché de la construction et les propriétés de ces nouveaux matériaux en suivant les recommandations de l'UE en matière d'économie circulaire (application des concepts de circularité et de réversibilité qui facilitent le réemploi, la réparation et le recyclage). Chaque étape du cycle de vie de cette nouvelle classe de matériaux a été étudiée dans l'objectif de minimiser son impact sur l'environnement et une analyse de cycle de vie a finalement été menée sur son cycle de vie complet, permettant de confirmer son faible impact environnemental grâce à sa haute réversibilité technique. Cette nouvelle classe de matériau se positionne donc comme un compétiteur face aux matériaux présents sur le marché de la construction.
Institution :
UCL - Université Catholique de Louvain [Ecole Polytechnique de Louvain], Louvain-La-Neuve, Belgium
UCL - Université Catholique de Louvain [LOCI, Faculté d'architecture, d'ingénierie architecturale et d'urbanisme], Louvain-La-Neuve, Belgium
Jury member :
Van Moeseke, Geoffrey; UCL - Université Catholique de Louvain
Habert, Guillaume; ETH Zürich
Dirrenberger, Justin; CNAM Paris
