Transcript Variabilité biologique et contrôle qualité des pailles de

Variabilité biologique et contrôle
qualité des pailles de chanvre
A. Day
Fibres Recherche Développement©
Journée Transfrontalière Chanvre & Agromatériaux
9 octobre 2014 - CRITT-MDTS; Charleville Mézières
© Fibres Recherche Développement – Troyes, France – 2014
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FRD : Créateur de filières
SAS
459 000 € de capital
Un laboratoire d’extraction, caractérisation
des fibres végétales
Un réseau de recherche national :
30 centres techniques et laboratoires
Chanvre
Lin fibre
Lin oléagineux
Bois
Autres plantes à
fibres
Renforts
Liants végétaux
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Fédérateur de 15 % de la production
française de plantes à fibres
50 % des surfaces de chanvre
15 % des surfaces de lin fibre
25 % des surfaces de lin oléagineux
10 % des surfaces de miscanthus
15 % des surfaces boisées
Europe : 2ème bassin de production mondial
France : 80 % production européenne
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Nos compétences en innovation

Base de connaissance des marchés, des produits, des acteurs, des cahiers des charges, des
procédés, de la ressource et de sa mobilisation

Fractionnement et la fonctionnalisation des fibres et préformes

Formulation de matériaux incorporant des fibres végétales : isolation bétons, panneaux,
plasturgie, composites

Caractérisation et management de la qualité

Montage et pilotage de projet de R&D

Conseil

Prestations
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
Etudes
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
–
Fibres végétales
Maîtrise de la variabilité
Rouissage
Procédés extraction
Procédés fonctionnalisation
Marché bétons
Marché isolation
Marché composites
Gisement fibres européennes
Gisement fibres exotiques
Potentiel valorisation miscanthus
…

–
–
–
–
–
–
–
–
–
Programme
innovation
ISOL
APBTP
MATAGRAF
FINATHER
DEFIBREX
BIONICOMP
CHAMAILLE
SINFONI
MAPROFI
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La gamme de Fibres Courtes
ISOLATION
CHARGE
RENFORT
Gamme
Procédés
FIBRES
Injection / Extrusion
mm-cm
Injection / Extrusion
BMC
COMPOUNDS
mm
Injection / Extrusion
POUDRES
µm-mm
FIBRES
Mise en forme textile
cm
GRANULATS
Bétons
mm
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4
La gamme de Renforts
Gamme
Procédés
ROVINGS
Pultrusion
Enroulement filamentaire
Spray-up
cm-dm
RENFORT
NON-TISSES
TISSUS
UNI-DIRECTIONNELS
Infusion
Moulage au contact
Thermo-compression
SMC
RTM
Pultrusion
MULTIAXIAUX
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Un rôle d’intermédiaire
Ressources
Liaison
Producteur
Support de
de fibres végétales R&D
- Possèdent les ressources
- Souhaitent une
valorisation technique de
leurs fibres
- Veulent développer les
liens avec l’industrie des
matériaux
- FRD offre une visibilité
commerciale aux producteurs de
matière végétale vers des
utilisations techniques
Marchés
Support
de R&D
- FRD offre une assurance qualité
aux industriels utilisateurs de fibres
- FRD interprète les contraintes
des producteurs
et des industriels
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Industriels des
matériaux
- Souhaitent incorporer des
fibres végétales
- Souhaitent un
interlocuteur clairement
identifié comme référent
(gamme, qualité,
approvisionnement, formulation
matériaux, faisabilité technique
et économique)
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Notre portefeuille d’innovation
Des projets applicatifs …

Industrialisation de matériaux d’isolation ISOL

Développement de mortiers et bétons végétaux APBTP

Formulation de matériaux thermoplastiques biodégradables MATAGRAF

Formulation de matériaux composites thermodurs FINATHER,
BIONICOMP, DEFIBREX

Développement de tissus à base de chanvre pour l’habillement CHAMAILLE

Fourniture d’une gamme de fibres et renforts végétaux à destination des
marchés de l’isolation, des bétons, de la plasturgie et des composites SINFONI
…s’appuyant sur une base de connaissance

Maîtrise de la variabilité des performances MAPROFI
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Notre offre de service
A destination des producteurs de fibres
Connaître le potentiel matériau des fibres végétales
Adapter sa production aux besoins de l’industrie des matériaux
Et des industriels des matériaux
Substituer des fibres minérales ou organiques
Mettre en œuvre des matériaux
Management de la qualité
Fractionnement à façon et analyse
Bases de connaissance
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Nos prestations d’analyses
Analyses sur fibres
Analyses sur pailles
Analyses sur Granulats
Propriétés mécaniques – Traction :
- Fibres unitaires
- Faisceaux de fibres
Rendement fibres / moelles
Granulo-morphologie - Géométrie
Taux / Reprise d’humidité
Densité tapée / densité apparente
Granulo-morphologie – Analyse
d’image
Capacité / Dynamique d’absorption
d’eau
Longueur
Composition chimique
Propreté :
- Taux de poussière
- Taux de fibres résiduelles
- Diamètre moyen
Finesse :
- Densité linéique
- Diamètre moyen
pH / microscopie / Morphologie /
Couleur
Potentiel d’affinage
Capacité / Dynamique d’absorption
d’eau
Analyses sur renforts
Propreté :
- Taux de poussières
- Taux de moelles résiduelles
Masse surfacique
Taux / Reprise d’humidité
Déperlance / Spraytest
Composition chimique
Couleur
Taux / Reprise d’humidité
Composition chimique
Conductivité thermique
Propriétés mécaniques - Traction
pH
Couleur
Taux d’humidité
Composites TD :
formulation & caractérisation
Propriétés mécaniques :
- Traction
- Compression
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Analyses sur Laines & Bétons
isolants
Conductivité thermique
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Variabilité biologique et contrôle
qualité des pailles de chanvre
Mise en place d’un système de
management de la qualité
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Source de variabilité qualitative
Botanique / Biologique
Au Champ
Variétés / Physiologie / Interactions gèneenvironnement…
Agronomie / Pédologie / Climat
Disponibilité en eau / Fertilisation / densité semi /
date de semi…
Rouissage & Récolte
Qualité du rouissage / Mode / Maturité des
plantes / Système de récolte / travail des pailles
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Source de variabilité qualitative
Fractionnement des pailles
En usine
Procédés / paramètres…
Traitement des produits et coproduits
Dépoussiérage / Coupe / Chimie…
Mise en œuvre des semi-produits / produits
finis
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Source de variabilité qualitative
2 projets applicatifs :
 MAPROFI – chanvre :
 estimer impact de
l’itinéraire technique au
champ sur la qualité du
produit fini (TP)
 SINFONI – chanvre & lin :
 structuration d’une filière
fibres technique à usage
matériaux
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Impact de l’itinéraire technique
Etude variété / densité de semi / irrigation /
apport azoté / maturité - CHANVRE
 Etudes moléculaires
 Etudes biochimiques
 Etudes cytologiques & histochimiques
 Etudes agronomiques
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Impact de l’itinéraire technique
MAPROFI : plan d’essai – FRD/INRA FARE/ UMR SADV-Univ Lille1
 Différentes conditions de cultures: nutrition azoté / eau / densité
 Différents variétés
 Différenciation tissus riches en fibres – chènevotte
 Analyses agronomiques / cytologiques / chimiques et moléculaires
TE
TI
Analyses
moléculaires
Analyses
microscopiques
chimiques
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Analyses
agronomiques
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Impact de l’itinéraire technique
Etude variété / densité de semi / irrigation /
apport azoté / maturité
 Modification expression gènes associés à la formation et au
remodelage pariétal
 “Impact” sur la composition chimique des parois
 “Impact” sur l’architecture tissulaire (organisation des
fibres) et pariétale (distribution polymères pariétaux)
 Impact sur les rendements / maturité des plantes-fibres
Définition d’itinéraires techniques par
finalité applicative
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Impact du rouissage
Le rouissage
 Après fauche des pailles
 Dates variables selon les bassins de production
 Maturité des plantes différentes
 Fait de laisser les pailles sur le sol pendant un temps variable afin de permettre
un (début de) dégradation des tiges due à des microorganismes
 Processus dynamiques et complexes (populations microbiennes ; enzymes..)
 Vise à favoriser l’extraction ultérieure des fibres
FRD®
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Impact du rouissage
Etude rouissage chanvre FRD : durée / sol / travail des pailles
Rouissage au champs
Analyses
Extraction sur ligne pilote
FRD®
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




Finesse
Composition chimique
Couleur
Propriétés mécaniques
Tenue au choc de
composites TP
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Impact du rouissage
Etude rouissage : durée / sol / travail des pailles
Impact sur la finesse

 Obtention de fibres plus fines
Impact sur la composition chimique

 Réduction des proportions en extractibles
Impact du type de sol

 Cinétiques différentes
Impact sur le fractionnement des pailles :

 Impact significatif sur la facilité de défibrage / affinage
 Peu d’impact sur rendement total en fibres
 Baisse rendement chènevotte
Comparatif effet itinéraire technique / rouissage

Impact du rouissage >> Impact des itinéraires techniques
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SMQ au cours de la chaine de valeur
Structuration de la filière française
fibres techniques végétales LIN et CHANVRE
à usage matériaux
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Sinfoni : l’ambition du programme
Concrétiser l’attractivité de la filière des fibres végétales (lin et
chanvre) dans le monde industriel

Garantir aux industriels d’aval (transformateurs, intégrateurs, donneurs
d’ordre) la disponibilité en volume et en prix d’une gamme de fibres et
préformes,

Fournir des matières végétales à performance optimisée et différenciente
par cahier des charges d’application cible,

Certifier que la chaîne d’approvisionnement amont respecte des
standards de qualité technique et de gestion, avec la mise en œuvre d’une
démarche de traçabilité et de qualité ad hoc.

Fournir des fibres et préformes végétales apportant des gains
environnementaux démontrés.
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Sinfoni : le consortium
20 partenaires - un processus d’innovation sur 5 ans
Bâtiment
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Automobile
Ferroviaire
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Le SMQ au centre du programme
Permettre la production de matières de qualité maîtrisée et
reconnue

Caractérisations s’appuyant sur des méthodes fiables et reconnues :
 normes / standards



Contrôle régulier de la qualité de la production afin d’en assurer la régularité
Fourniture systématique de Fiches Techniques, orientées par marché
Accroitre la robustesse de la filière
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Exemple de Fiches Techniques
Granulats
pour béton
Fibres
pour non-tissés
Fibres
pour compounds
Fibres - Applications thermoplastiques
Référence
Description du produit
Nature de la fibre
Variété génétique
Packaging
Données techniques
Unité
Valeur
Norme
Taux d'humidité (%)
Granulo-morphologie
Diamètre moyen
Longueur moyenne
Distribution de diamètre
Distribution de longueur
Distribution de facteur de forme
Propreté
Poussières (%)
Moelles résiduelles (%)
Propriétés mécaniques - Traction sur
faisceaux
Module élastique (GPa)
Résistance à la traction (MPa)
Allongement à rupture (%)
Densité apparente
Recommandations d'utilisation
Stockage à l'abri de l'humidité
Procédé de mise en œuvre
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Le SMQ au travers de fiches techniques
Pailles
1ere transfo
Granulats
Fibres courtes
Fibres longues
MP (étoupes)
Fibres longues
HP (filasse)
2eme transfo
FT
Mortiers, bétons
3eme transfo
Marché bétons
Marché composites
Laines isolation
(thermique
/acoustique)
Compounds
Nontissés
Rovings
UD
Tissus
Multiaxiaux
Non-crimp
Marché isolation
4eme transfo
Composites PP
(Injection)
Maillons de la Filière
Composites PP
(Thermocompression)
Fibres
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Préformes
Composites TD
Matériaux
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Le SMQ au travers de fiches techniques
Objectifs des Fiches Techniques




But commercial / Justificatif de prix
Spécifications techniques attendues par les clients : comparaison au CdC entrée
Spécifications vis-à-vis des marchés visés
Spécifications techniques respectées par la matière / le produit concerné
Evolution attendue des Fiches Techniques
T0
Fiches Techniques 0G
 Attentes Clients
actuelles
 Moyens de
caractérisation
actuels


T1
T2
Fiches Techniques
1G
Fiches Techniques 2G
 Attentes Clients à T36
 Nouveaux moyens de
caractérisation
Evolution des attentes Clients
Augmentation des moyens de
caractérisation
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Merci de votre attention …
Arnaud Day
Responsable FRD-Lab
Mel : [email protected]
Pierre BONO
Directeur Général - FRD
Mel : [email protected]
Fibres Recherche Développement®
Technopole de l'Aube en Champagne
Hôtel de Bureaux 2
2 rue G Eiffel – CS90601
F-10 901 TROYES cedex 9
Tel: +33 3 25 83 41 90
Fax: +33 3 25 83 46 14
Le Catalogue Fibres et Renforts végétaux solutions
composites est téléchargeable sur :
www.f-r-d.fr
www.agrobiobase.com
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