Bio-bitumes : des routes vertes à base de micro-algues ?

Communiqué de presse - CNRS Paris, 8 avril 2015.

Les micro-algues constituent une source très prometteuse d'alternative au pétrole et ceci, sans concurrencer l'industrie alimentaire. Pour la première fois, elles ont été utilisées pour faire... du bitume !

Des chercheurs des laboratoires Chimie et interdisciplinarité : synthèse analyse modélisation (CNRS/Université de Nantes), Génie des procédés − environnement − agroalimentaire (CNRS/Université de Nantes/ONIRIS/Ecole des Mines de Nantes), Matériaux pour infrastructures de transports (Ifsttar), Conditions extrêmes et matériaux : haute température et irradiation (CNRS), en collaboration avec l'entreprise AlgoSource Technologies, ont apporté la preuve de concept de ce bio-bitume, dont les caractéristiques sont très proches du « vrai » bitume de nos routes. Leurs travaux sont publiés dans le numéro d'avril de la revue ACS Sustainable Chemistry & Engineering.

Les micro-algues sont connues depuis longtemps pour leurs applications comme colorants en cosmétique ou comme compléments alimentaires. Leur raffinage pour produire, par exemple, des biocarburants, est une idée qui a émergé ces dernières années. Aujourd'hui, les micro-algues font partie des alternatives prometteuses au pétrole. Avec le développement de procédés efficaces et rentables, de nombreux produits issus de l'industrie du raffinage deviendraient accessibles.

Dans le cadre du programme Algoroute, financé par la région Pays de la Loire, des chercheurs de laboratoires nantais et orléanais1 ont produit du bio-bitume en valorisant des résidus de micro-algues, issus par exemple de l'extraction de protéines hydrosolubles des algues pour l'industrie cosmétique. Ils ont utilisé un procédé de liquéfaction hydrothermale, plus simplement de l'eau sous pression (à l'état sous-critique) : celui-ci transforme ces déchets de micro-algues en une phase visqueuse noire hydrophobe (bio-bitume) ayant un aspect proche de celui d'un bitume pétrolier (voir la figure). Ce procédé est réalisé avec un rendement de conversion actuel de 55%.

Alors que la composition chimique du bio-bitume est complétement différente de celle du bitume issu du pétrole, ils présentent des similarités : la couleur noire et les propriétés rhéologiques2. Liquide au-dessus de 100°C, le bio-bitume permet d'enrober les agrégats minéraux ; viscoélastique de -20 °C à 60 °C, il assure la cohésion de la structure granulaire, supporte les charges et relaxe les contraintes mécaniques. Des analyses de tenue dans le temps ont débuté, ainsi que des études pour évaluer la rentabilité du procédé dans la perspective d'une production à grande échelle.

Cette innovation apporte une nouvelle option potentielle pour l'industrie routière, actuellement entièrement dépendante du pétrole. Jusqu'à présent, les bio-bitumes développés intégraient des huiles d'origine agricole (avec l'inconvénient d'entrer en compétition avec la nutrition humaine) ou issues de l'industrie papetière, mélangées à des résines pour améliorer leurs propriétés viscoélastiques. Utiliser des micro-algues, dont la culture ne nécessite pas la mobilisation de terres arables, présente donc une solution attractive.

Notes :

1 - Chimie et interdisciplinarité : synthèse analyse modélisation (CNRS/Université de Nantes)
- Laboratoire de génie des procédés − environnement − agroalimentaire (CNRS/Université de Nantes/ONIRIS/Ecole des Mines de Nantes)
- Matériaux pour infrastructures de transports (Ifsttar)
- Conditions extrêmes et matériaux : haute température et irradiation (CNRS)

2 La rhéologie est l'étude de la déformation et de l'écoulement de la matière sous l'effet d'une contrainte appliquée.


Voir aussi...

  • Algoroute, projet scientifique cofinancé par la Région Pays de la Loire, est porté par l’Ifsttar, le GEPEA, le CEISAM et Algosource Technologies.L’objectif est d’évaluer la possibilité de produire un liant issu de la biomasse microalgale, en alternative au bitume extrait du pétrole. L’enjeu est important, 70000 km de voies bitumineuses sont à rénover chaque année en France. Face à l’inéluctable raréfaction du pétrole et en anticipation de la transition énergétique, il est nécessaire de trouver un matériau capable de se substituer au bitume sans nuire à la durabilité des chaussées.

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