Analyse comparative des procedes de fabrication de briques d’argile cuite

On entend par procédé de fabrication artisanal un mode de fabrication manuel. Une fabrication est qualifiée d’industrielle lorsqu’elle est entièrement, ou en grande partie, mécanisée par définition. Elle permet de produire en grande quantité [12]. A Madagascar, le procédé traditionnel ou artisanal, de fabrication de brique en terre cuite est prépondérant et ne fait l’objet d’aucune normalisation. La principale matière première, l’argile, est utilisée sans analyse préalable. Le mélange avec les dégraissants et l’eau se fait à l’appréciation de l’artisan. Le moule, en bois ou métallique, détermine la forme et les dimensions des briques. Or, ses dimensions varient d’un artisan à l’autre. Même les briques issues d’un même moule n’ont pas les mêmes dimensions, le pressage de la pâte se faisant manuellement. Cette irrégularité dimensionnelle entraîne de différences notables sur les caractéristiques physiques et mécaniques des produits finis. En outre, la température de cuisson dépend des combustibles utilisés et de la disposition des galeries assurant l’arrivée du comburant. Dans certains fours à briques, on utilise la tourbe, la balle de riz et de moins en moins le bois ; dans d’autres, on fait appel à des mélanges de ces combustibles ou encore à des ajouts de fines de charbon. Pour obtenir un meilleur pouvoir calorifique, et de ce fait, des températures plus élevées.

PRESENTATION DE L’ANALYSE DU CYCLE DE VIE 

Définitions

Norme 

La norme est une solution à un problème usuel élaboré par des experts dignes de confiance, rédigée par un organisme, reconnue de manière que tout le monde puisse s’en servir. C’est un document élaboré en consensus par l’ensemble des acteurs d’un marché : producteur, utilisateur, laboratoire, pouvoir public et consommateur. La norme propose des solutions, elle représente un savoir faire et une technologie. C’est un document de référence utilisé par les industriels et de plus en plus utilisé par la jurisprudence. Il existe quatre types de normes :
• Normes fondamentales : terminologie, métrologie, convention, signe et symbole ;
• Normes de spécification : caractéristiques et seuil de performance ;
• Normes de méthode d’essai et d’analyse : mesurent ces caractéristiques ;
• Normes d’organisation et de service : description des fonctions d’une entreprise, liaison et modélisation des activités de service.

Norme ISO

La norme ISO est un accord documenté contenant des spécifications techniques ou autres critères précis destinés à être utilisés systématiquement en tant que règle et elle est proposée par l’Organisation Internationale de Normalisation.

L’Analyse du Cycle de Vie

L’Analyse du Cycle de Vie est un outil utilisé pour évaluer l’impact environnemental potentiel d’un produit, d’un processus ou d’une activité tout au long de son cycle de vie en quantifiant l’utilisation des ressources telles que l’énergie, les matières premières et l’eau, et les émissions environnementales dans l’air, l’eau et le sol, associées aux systèmes étudiés. C’est aussi un processus itératif constitué de quatre étapes principales. Le processus est itératif car chaque étape peut emmener à revoir les précédentes ; ainsi des difficultés dans l’obtention des données, pour l’inventaire, peuvent emmener à revoir l’objectif et le champ d’étude. Pour la mise en œuvre de la méthode, un cadre méthodologie a été défini et formalisé en norme ISO (International Standard Organization) 14040 à 14043.

Application de L’Analyse du Cycle de Vie 

Au niveau de l’application, l’Analyse du Cycle de Vie a surtout été utilisé pour étudier et labelliser du produit simple comme les emballages, les lessives, les peintures ou vernis. Elle est utilisée aussi dans d’autres applications :
1. éco conception des produits et des procédés à savoir prise en compte de l’environnement de leur conception.
2. sélection du produit ou du procédé le plus respectueux de l’environnement parmi des solutions proposées par comparaison du cycle de vie de ces solutions.
3. amélioration d’un produit ou du procédé du point de vue de son impact environnemental par observation des points faibles environnementaux durant son cycle de vie.
4. gestion d’un procédé par sa survie et son contrôle en les comparants à une situation de référence ou de résultat escompté.
5. proposition de réglementation concernant l’environnement par comparaison de l’analyse du cycle de vie de plusieurs procédés rendant le même service.

Dans notre cas, l’Analyse du Cycle de Vie est appliquée à l’étude comparative des procédés artisanaux et industriels de fabrication de briques d’argile en terre cuite.

Indicateurs d’impact 

Indicateur relatif à l’épuisement des réserves naturelles

Trois types d’indicateurs représentant les paramètres de cet impact ont été imposés :

• Indicateurs relatifs à la quantité de toutes les matières consommées par le système;
• Indicateurs relatifs à l’état de réserve ;
• Indicateurs relatifs à la renouvelabilité des ressources .

Evaluation globale d’impact 

Après avoir évalué la contribution des flux de l’inventaire aux différentes classes d’impacts environnementaux, la problématique est la suivante : Soient deux systèmes i et i’ : comparons la performance environnementale de i et i’ au regard de deux indicateurs I et J sachant que l’indicateur I est favorable à i et l’indicateur j est favorable à i’. La question est de savoir, comment départager ces deux systèmes ? Le problème devient vite complexe lorsque l’indicateur et le système se multiplient. L’objet de l’étape d’évaluation globale des impacts est donc d’expliciter les résultats d’analyse d’impacts sous une forme suffisamment synthétique. Pour la plupart des ACV réalisées, le travail de comparaison se fait en comparant critère par critère l’évaluation des impacts. Mais cette méthode montre vite ses limites.

L’argile

Définition

La définition d’une argile dépend souvent des domaines de spécialisation. De manière générale, trois principaux types de définitions sont utilisés : Dans la première définition, on appelle argile, la matière première terreuse susceptible de donner avec l’eau des pâtes plastiques moulables et cuisables pour obtenir des produits en « terre cuite ». Dans cette optique, l’argile peut être constituée de phyllosilicates, de différents autres minéraux tels que les oxydes plus ou moins cristallisés (SiO2 : quartz, Al2O3 : Alumine, oxyde de fer, oxyde de titane, calcite magnésie, Sulfure de fer,…) et de divers résidus organiques, en l’occurrence les déchets végétaux plus ou moins décomposés.

Une deuxième définition stipule que l’argile est purement granulométrique, souvent utilisée par les spécialistes des travaux publics, et elle désigne l’ensemble des fractions inférieures à 2 µm d’un sol. Enfin, une troisième définition minéralogique utilisée par les géologues, les minéralogistes et les chimistes, définit l’argile comme des silicates en feuillet (phyllosilicates) de différents ions métalliques. Ces définitions peuvent se rejoindre du fait que les particules argileuses dans le sens minéralogiques, sont très fines et constituent souvent la majorité des fractions inférieures à 2 µm dans les analyses granulométriques de sol et forment également une grande partie des terres argileuses. Dans la suite, nous utilisons la première définition de l’argile.

Rôle des différents éléments de l’argile

En ce qui concerne les caractéristiques des produits, ces différents éléments jouent les rôles suivants.
• La silice (SiO2) existe soit sous forme combinée aux différents silicates d’alumine (argile et micas), soit sous forme libre (quartz). Sous cette dernière forme, elle joue le rôle d’élément dégraissant lorsqu’elle est grossière et constitue en quelque sorte le squelette des produits.
• L’alumine (Al2O3) est généralement liée à la plasticité de l’argile, cette plasticité étant d’autant plus élevée que la teneur en alumine est plus importante. On emploiera de préférence l’argile à haute teneur en alumine pour la fabrication des produits pressés à reliefs importants, tels que les tuiles.
• L’oxyde de fer (Fe2O3) agit comme élément fondant au cours de la cuisson. Il communique aux produits leur couleur rouge.
• La chaux (CaO) est un constituant très fréquent des produits de terre cuite, dans lesquels on peut la trouver en quantité importante. Elle joue les rôles de colorant et fondants.
• Les oxydes alcalins (soude et potasse) ((Na2O et K2O) jouent le rôle de fondants. Associés à d’autres éléments (oxyde de fer, par exemple), ils provoquent, au cours de la cuisson, les réactions de grésage qui confèrent aux produits leurs qualités définitives, et tout particulièrement leur résistance mécanique.

Table des matières

INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE I : PRESENTATION DE L’ANALYSE DU CYCLE DE VIE
I. Définitions
1. Norme
2. Norme ISO
3. L’Analyse du Cycle de Vie
II. Application de L’Analyse du Cycle de Vie
III. Etapes de l’Analyse du cycle de Vie
1. Objectif et champ d’étude
2. Analyse de l’inventaire
3. Analyse des impacts
3.1. Objectifs
3.2. Classe d’impact
3.2.1. Epuisement de réserve naturelle
3.2.1.1. Quantité de matières consommées par le système
3.2.1.2. Etat des réserves
3.2.1.3. Renouvelabilité des ressources
3.2.2. Effet de serre
3.2.2.1. Sources d’émission de gaz carbonique
3.2.2.2. Combustion
3.2.3. Autres impacts
3.3. Indicateurs d’impact
3.3.1. Indicateur relatif à l’épuisement des réserves naturelles
3.3.2. Indicateur relatif à l’effet de serre
3.3.3. Déchets solides
3.4. Evaluation globale d’impact
4. Interprétation des résultats
CHAPITRE II : FABRICATION DES BRIQUES CUITES : LES MATIERES PREMIERES
I. Matières premières
1. L’argile
2. Les dégraissants
3. Autre ressource naturelle
II. Composition chimique de l’argile pour quelques sites à Antananarivo
CHAPITRE III : FABRICATION ARTISANALE
I. Arbre du Cycle de Vie
II. . Procédés de fabrication
1. Gîte
2. Extraction et préparation de la matière première
3. Pourrissage
4. Moulage
5. Démoulage
6. Séchage
7. Cuisson
6.1. Combustibles
6.2. Four
III. Caractéristiques des briques
1. Caractéristiques des matériaux en argile cuite
2. Caractéristiques des briques artisanales
IV. Caractéristiques physiques des briques
1. Caractéristiques des briques après démoulage
2. Masse
3. Caractéristiques des briques après séchage
4. Caractéristiques des briques après cuisson
5. Masse volumique de la brique
6. Le retrait
6.1. Retrait au séchage
6.2. Retrait à la cuisson
6.3. Retrait à la cuisson
V. Bilan énergétique
1. Bilan énergétique pour les combustibles : fine de charbon et balle de riz
2. Bilan énergétique pour les combustibles : tourbes et balle de riz
VI. Analyse des impacts de la fabrication artisanale des briques d’argile
1. Classe des impacts
1.1.1. Impact du sol
1.1.2. Impacts sur les eaux
1.3.1. Impacts sur la santé
1.3.2. Impacts visuels
1.3.3. Impacts socio-économiques
2. Etude d’impact
2.1. Masse de CO2 contenue dans l’argile
2.2. Masse de CO2 libérée par les combustibles
2.2.1. Masse de CO2 libérée par les combustibles : balle de riz et fine de charbon
2.2.2. Masse de CO2 libérée par les combustibles : balle de riz et tourbe
3. Calcul des indicateurs
3.1. Indicateurs relatifs à l’épuisement des réserves
3.1.1. Cas des combustibles : balle de riz + fine de charbon de bois
3.1.2. Cas des combustibles : balle de riz + tourbe
3.2. Indicateurs relatifs à l’effet de serre
3.2.1. Indicateur relatif à l’effet de serre dans le cas de l’argile
3.2.2. Indicateur relatif à l’effet de serre dans le cas de balle de riz et fine de charbon
3.2.3. Indicateur relatif à l’effet de serre dans le cas de balle de riz et tourbe
CHAPITRE IV : FABRICATION SEMI INDUSTRIELLE
I. Arbre de cycle de vie
II. Procédé de fabrication
1. Extraction des matières premières
2. Préparation de la pâte
3. Moulage et démoulage
4. Séchage
5. Cuisson
6. Stockage
III. Données obtenues dans l’usine
1. Masse des produits finis
2. Caractéristiques des produits finis
2.1. Les dimensions, la masse et la masse volumique de brique
2.2. Le retrait
2.3. Autres caractéristiques
IV. Bilan énergétique
1. Quantité d’énergie nécessaire à l’extraction d’argile
2. Quantité d’énergie nécessaire à la mise en marche des machines
3. Quantité d’énergie nécessaire au séchoir
4. Quantité d’énergie nécessaire à la cuisson
V. Analyse des impacts
1. Classe d’impact
2. Etude d’impact
2.1. Masse de CO2 contenue dans l’argile
2.2. Masse de CO2 libérée par le gasoil
2.3. Masse de CO2 libérée par l’énergie électrique
2.4. Masse de CO2 libérée au cours de la cuisson des briques
3. Indicateurs relatifs à l’impact
3.1. Indicateur relatif à l’épuisement des réserves
3.2. Indicateurs relatifs à l’effet de serre
3.2.1. Indicateur relatif à l’effet de serre : cas de l’argile
3.2.2. Indicateur relatif à l’effet de serre : cas du gasoil
3.2.3. Indicateur relatif à l’effet de serre : cas de l’électricité
3.2.4. Indicateur relatif à l’effet de serre : cas du combustible bois
CONCLUSION GENERALE

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