Thèse composite environnement

Ecole Nationale des Ponts et Chaussées
Année universitaire 2011/2012
Unité de recherche impliquée : Navier, équipe MSA
Directeur de thèse : Jean-Francois Caron, Directeur de recherche
Encadrement : Adélaïde Féraille
Ecole doctorale : SIE
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Titre du sujet: Analyse de cycle de vie des matériaux composites – Focus sur la fin de vie
Domaine scientifique concerné : Matériaux, environnement
Contexte de la thèse :
Les matériaux composites font l’objet d’un nombre croissant d’applications dans le domaine
de la construction. Le laboratoire Navier mène, depuis de nombreuses années, des travaux de
recherche sur ces matériaux et leurs applications structurelles (exemple : gridshell,
http://navier.enpc.fr/).
Cependant, l’impact des matériaux composites sur l’environnement demeure peu maîtrisé.
Des travaux sont en cours au laboratoire sur ce sujet et notamment en lien avec le groupe de
travail de l’AFGC DIOGEN (Données d’Impact pour les Ouvrages de GENie civil,
http://diogen.fr/). Ce groupe de travail se propose de mettre au point une base de données
environnementale, à l’attention des acteurs du monde la construction, accessible à tous, et
représentative des pratiques de construction française.
Le travail proposé dans le cadre de cette thèse est centré sur l’étude des matériaux composites
et de leur bilan environnemental. La première partie de la thèse sera l’occasion d’établir des
données fiables sur les matériaux composites qui feront l’objet de l’étude (à priori, des
pultrudés verre polyester ou vinylester) afin de réaliser une première Analyse de Cycle de Vie
(ACV) d’une structure conçue en composite. En effet aujourd’hui il est très difficile d’obtenir
des données sur ces matériaux encore peu utilisés dans la construction et faisant souvent
l’objet de dispositions de confidentialités.
La deuxième partie de la thèse se focalisera sur la fin de vie de ces matériaux, qui soulève
notamment 2 questions essentielles :
- Les scénarios à attacher à la fin de vie des ces matériaux : Ces matériaux sont
composés d’une matrice et de fibres/renforts. L’hétérogénéité de ces matériaux rend
son recyclage délicat. La séparation entre ces composants peut être difficile,
indépendamment de la séparation du matériau composite au sein d’un ouvrage. La

question de la fin de vie de ces matériaux est peu traitée actuellement et pose un
grand nombre de questions.
- Les méthodologies d’évaluation tenant compte de l’immobilisation des matières
premières et de leur transformation difficilement réversible : lors de l’analyse de
cycle de vie d’une structure utilisant des composites, la question de l’immobilisation
du matériau pendant une durée de vie donnée n’est que très rarement traitée. Or dans
le cas de matériaux à haute énergie grise cette prise en compte peut avoir son
importance. La thèse s’intéressera à cette problématique en comparant différents
matériaux de construction (probablement le béton, le bois, l’acier).
Programme de la thèse :
- Recherche bibliographique sur les matériaux composites, les procédés, les
pratiques de recyclage existantes
- Analyse de cycle de vie d’une structure conçue en matériaux composites
- Etude des filières de recyclage existantes et potentielles
- Etude de l’impact environnemental des différents scenaris de fin de vie
envisagés
- Prise en compte de l’immobilisation matière et comparaison entre matériaux.