Construire un pont high-tech avec le lin

Un vieux matériau est en train d’être redécouvert : le lin nous accompagne depuis des milliers d’années sous forme de vêtements, de sacs et de cordes de bateau robustes. Désormais, les fibres végétales connaissent une renaissance et pourraient devenir le matériau de construction du futur. Combiné avec une bio-résine spéciale, il peut être transformé en un matériau léger et très stable avec des propriétés comparables à l’aluminium ou à l’acier. Le projet européen « Smart Circular Bridge » montre ce qui est possible avec ce nouveau matériau innovant : via le développement de trois ponts à partir de ce que l’on appelle le bio-composite. Un premier a maintenant été construit, et deux autres suivront, écrit l’Université de Stuttgart dans un communiqué.

La professeure junior Hanaa Dahy de l’Université de Stuttgart est impliquée dans le projet. En tant que responsable du groupe de recherche sur les matériaux biosourcés et les cycles des matériaux en architecture (BioMat), elle est spécialisée dans la construction avec des matériaux biosourcés. Elle a pu utiliser cette expertise dans le développement de ce pont de haute technologie en lin : « L’ensemble du projet donne une impulsion importante à l’utilisation de ressources alternatives, basées sur la biomasse et renouvelables annuellement dans l’industrie de la construction. Avec l’aide de ces ressources, nous visons à surmonter des défis majeurs tels que le CO élevé₂ des émissions et une forte consommation d’énergie dans la production de matériaux de construction.

À une époque de changement climatique et de diminution des matières premières, les bio-composites offrent une grande opportunité pour l’industrie de la construction avec son énorme CO₂ empreinte et immense consommation de ressources. Ils recèlent un énorme potentiel pour une économie circulaire biosourcée, d’autant plus que le lin, contrairement au bois par exemple, est une plante à croissance rapide.

Des équipes interdisciplinaires stimulent le développement

Le premier « pont circulaire intelligent » d’une portée de 15 mètres a été réalisé par un consortium international de 15 partenaires dirigé par l’Université de technologie d’Eindhoven aux Pays-Bas. L’équipe du projet est composée de cinq universités, sept entreprises innovantes et trois municipalités. Le premier pont installé à l’exposition internationale d’horticulture Floriade à Almere, aux Pays-Bas, ouvrira le 22 avril. Deux autres « ponts circulaires intelligents » pour les piétons et les cyclistes seront construits à Ulm, en Allemagne et à Bergen op Zoom, aux Pays-Bas, plus tard en 2022 et en 2023 respectivement. Grâce à cette coopération intensive entre la science, l’industrie et les autorités locales, une multitude d’innovations sont lancées.

Le premier « pont circulaire intelligent » d’une portée de 15 mètres a été réalisé par un consortium international de 15 partenaires dirigé par l’Université de technologie d’Eindhoven aux Pays-Bas. L’équipe du projet est composée de cinq universités, sept entreprises innovantes et trois municipalités. Le premier pont installé à l’exposition internationale d’horticulture Floriade à Almere, aux Pays-Bas, ouvrira le 22 avril. Deux autres « ponts circulaires intelligents » pour les piétons et les cyclistes seront construits à Ulm, en Allemagne et à Bergen op Zoom, aux Pays-Bas, plus tard en 2022 et en 2023 respectivement. Grâce à cette coopération intensive entre la science, l’industrie et les autorités locales, une multitude d’innovations sont lancées.

Outre les fibres de lin 100% naturelles, la résine proviendra également autant que possible de sources non fossiles. La proportion de bio-résine est de 25 % pour le premier pont, mais elle atteindra 60 % ou plus pour les ponts suivants. Ceci est réalisé en utilisant des déchets issus de la production de biodiesel et des bouteilles en PET recyclées.

Accélérer la recherche sur les matériaux grâce à l’IA

Comme les bio-composites offrent de grandes opportunités, la recherche sur les matériaux se poursuit en permanence. C’est pourquoi les ponts sont systématiquement surveillés en temps réel. Près de 100 capteurs dans le pont fournissent des données sur le comportement du matériau lors d’une utilisation quotidienne. Comment se comporte la structure lorsque 200 personnes marchent dessus en même temps ? Que se passe-t-il à différentes saisons, pendant les tempêtes, la grêle et la neige ? Comment se déroule le processus de vieillissement du matériau ?

Un système de surveillance de l’état de la structure avec des capteurs à fibre de verre optique dans le pont fournit des informations sur les contraintes des matériaux, et des capteurs d’accélération détectent même les vibrations les plus fines causées par le vent. L’évaluation des données des capteurs est effectuée à l’aide de l’intelligence artificielle (IA) pour reconnaître les modèles de comportement des matériaux. Les données peuvent être consultées sur un tableau de bord sur un site Web public. Dans le même temps, les ingénieurs peuvent affiner leurs modèles de calcul et de matériaux avec ces données. Sur cette base, ils développeront davantage les matériaux et les modèles de conception pour les prochains ponts et de nombreuses autres applications. Actuellement, les équipes étudient déjà les colonnes et les éléments de façade. Des pales de rotor d’éoliennes sont également envisageables.

Concevoir aujourd’hui pour la fin de vie

Avec l’économie circulaire à l’esprit, le projet étudie quelles options sont ouvertes pour le matériau de construction après que les ponts aient atteint la fin de leur vie après plusieurs décennies. Actuellement, trois possibilités sont envisageables : un recyclage mécanique, chimique, voire biologique avec des champignons. Il est important que la cascade d’utilisation du matériau dure le plus longtemps possible. Pour y parvenir, les options de fin de vie doivent être prises en compte dès le début du projet.

Le projet européen « Smart Circular Bridge » va bien au-delà de la construction de ponts. C’est un exemple frappant de la façon dont les innovations pour la protection du climat et l’économie circulaire peuvent être lancées avec succès. Dans le seul cas des ponts, il convient d’envisager des matériaux alternatifs, car des dizaines de milliers de ponts doivent être remplacés en Europe au cours des prochaines années.