Caractéristiques physico-chimiques de l’huile de ricin

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Structure du bitume 

On peut supposer que les maltènes : « saturés », « aromatiques » et « résines » constituent la phase continue, dans laquelle les « asphaltènes » constituent la phase dispersée. Ces derniers sont responsables du comportement du bitume, par leur tendance à s’associer et à constituer ainsi des structures de grande taille (« micelles » de quelques microns). Le bitume peut alors être de type gel, de type sol ou de type intermédiaire. Le bitume selon le type peut être ou non un liquide newtonien.

Bitume type gel (type 1)

Les asphaltènes peptisés par les résines constituent les micelles tandis que les huiles représentent la phase intermicellaire. Les micelles d’asphaltènes sont floculées et constituent un réseau tridimensionnel. Cette structure apparaît quand la quantité de résines est trop faible pour stabiliser le système ou que leur pouvoir solvant n’est pas suffisant pour disperser ces micelles. Le bitume a alors un comportement gel, caractéristique des fluides non-newtoniens.
Le caractère élastique l’emporte sur le caractère visqueux. Les bitumes oxydés ou soufflés, riches en asphaltènes présentent généralement ce type de structure « gel ».

Bitume type sol (type 2)

La quantité de résines et d’huiles aromatiques est suffisante pour disperser les asphaltènes. La suspension asphalténique est diluée. Leur enchaînement est structuré et régulier. Les bitumes « sols » ont le comportement newtonien de la matrice malténique. Le caractère visqueux l’emporte sur le caractère élastique. Ils sont ainsi très résistants aux sollicitations courtes, mais plus sensibles aux variations de température qu’un bitume gel.

Structure intermédiaire (sol-gel)

Les bitumes routiers ont généralement un comportement intermédiaire entre la structure sol et la structure gel. Les agrégats de micelles d’asphaltènes et les autres formations structurales baignent dans un milieu dispersant. L’organisation de la structure est donc intermédiaire entre celle des milieux dispersant sol et gel.
Le tableau 2 montre la composition chimique du bitume suivant son caractère rhéologique.

Caractéristiques physiques

Résistance à l’eau

Les bitumes sont imperméables à l’eau et à la vapeur. Dans la pratique, le degré d’imperméabilité des bitumes sera affecté par la nature des matériaux qui lui sont ajoutés.
Adhésivité
L’adhésivité est liée à la propriété de mouillage. L’adhérence du bitume à une surface dépend à la fois de la nature de cette surface et de l’état du bitume. Mais lorsqu’il est fluide, le bitume peut humidifier n’importe quelle surface sèche.
Capacité d’adsorption
Dans certaines conditions, l’eau peut être absorbée par le bitume lui-même ou par de petites quantités de sels inorganiques qu’il contient. La solubilité de l’eau dans le bitume est de l’ordre de 0,001 à 0,01 % en poids du bitume, donc négligeable.
Propriété d’écoulement
Les propriétés d’écoulement du bitume dépendent des températures élevées auxquelles il est assujetti lors de sa fabrication et de sa mise en place. Ces propriétés dépendent également de la nature colloïdale du bitume lorsqu’il est chauffé et donc varient selon la source du brut et selon la méthode de traitement des bitumes.
Propriété émulsifiante
Pour permettre au bitume de mouiller les surfaces qu’il doit recouvrir, on l’applique souvent à chaud, à l’état liquide. La température à laquelle il faut chauffer le bitume dépend à la fois de la consistance de ce dernier et de la température de la surface sur laquelle il doit être appliqué. On ne peut pas toujours appliquer le bitume à chaud. On a alors recours à des applications à froid : le bitume sera alors liquéfié avec un solvant ou émulsifiant. Une fois que le bitume est utilisé, le solvant s’évapore en laissant une couche bitumineuse.
Durabilité
Les bitumes sont facilement oxydés lorsqu’ils sont assujettis à un rayonnement ultra-violet, à l’air libre. Ce processus crée des produits insolubles dans l’eau et rend le matériau plus dur et moins flexible qu’il n’était originalement. Si l’exposition au rayonnement continue, le bitume ne pourra plus résister aux efforts imposés par l’effet thermique. Donc, le matériau se fissurera. La perte des substances volatiles produit des contractions qui, souvent, causent des rétrécissements et des fissures. En l’absence de lumière et de chaleur, cependant, le taux d’oxydation est faible et la vie utile des matériaux peut être prolongée.

L’HUILE DE RICIN

L’huile de Ricin est une huile végétale obtenue à partir des graines de ricin (Ricinus communis L.) Du jaune brunâtre à l’incolore, l’huile de ricin a un gout très distinct et une odeur caractéristique. L’huile et ses dérivés sont utilisés dans l’industrie du savon, lubrifiants, peintures, teintures, plastiques, cires, nylon, produits pharmaceutiques et parfumeries.

Description Botanique 

Le Ricinus communis L. est un arbrisseau robuste atteignant 4 m de haut à tiges ramifiées glabres et à larges feuilles. Cette plante a des feuilles simples, alternes, portées par un long pétiole de 10 à 30 cm, avec à la base de longues stipules engainantes, caduques, laissant une cicatrice autour de la tige. Elle a un limbe à contour palmé, de 10 à 30 cm (parfois 60) de diamètre, de 6 à 11 lobes profonds se terminant en pointe et à marge dentée. La couleur de ses faces varie de verte à rouge, glabre. Ecrasées, les feuilles dégagent une odeur nauséabonde. Ses fleurs sont regroupées en épi terminal, avec des fleurs mâles (3 à 5) en position inférieure et les femelles (1 à 7) au sommet de l’inflorescence. Le fruit est une capsule sphérique verte à rouge de 1,5 à 2,5 cm de diamètre, recouverte d’épines molles, divisée en 3 compartiments contenant chacun une graine lisse, noire ou marbrée à maturité de 8 x 14 mm.
La figure 5 qui suit illustre un Ricinus Communis L.
Figure 5: Ricinus communis L.
L’huile de Ricin, comme toutes les autres huiles végétales, est extraite des fruits ou des graines matures du ricin après séchage et en suivant un processus de traitement des graines. La quantité d’huile contenue dans les graines de ricin dépend de la variété des graines, de ses origines géographiques, des conditions climatiques à laquelle la plante a grandi et surtout de la méthode d’extraction.

Extraction de l’huile de ricin

Collecte et préparation des graines [9]

Les graines sont obtenues à partir de plantes sauvages poussant à la périphérie de Tuléar. Les graines récoltées sont manuellement lavées et séchées au soleil pendant 4 à 5 jours jusqu’à ce que la coque se fende assez pour retirer les graines. Ensuite, les graines sont décortiquées et les noix en sont retirées. Les noix de ricin sont ensuite séchées à température constante 80 °C pendant 9 heures dans une étuve jusqu’à poids constant. Une fois ce processus terminé, les noix sont pillées à l’aide d’un mortier avant l’extraction proprement dite.

Extraction de l’huile

Extraction par presse

Les noix de ricin sont enveloppées dans un tissu propre puis pressés mécaniquement à froid (aux environs de 45 °C) à l’aide d’un extracteur pour ensuite obtenir un liquide clair, visqueux, jaune pâle.
L’huile obtenue est ensuite laissée reposer pendant 1 heure. Ainsi pour avoir une huile de bonne qualité, elle est filtrée à l’aide d’un filtre Büchner pour éliminer toute poussière, toute gomme ou autres particules pouvant rester dans l’huile.
Extraction au Soxhlet [10]
Un extracteur Soxhlet est utilisé pour l’extraction de l’huile au solvant. Le solvant utilisé est le n-hexane et le processus est répété plusieurs fois. A la fin du processus, on obtient un mélange appelée micelle. Cette micelle contenant encore de l’huile est distillée pour purifier totalement l’huile. L’huile est ensuite collectée et utilisée pour des analyses ultérieures.

Caractéristiques physico-chimiques de l’huile de ricin [11]

Aspect physique

L’huile de ricin brute a une couleur brunâtre mais cette couleur s’éclaircit au fur et à mesure qu’on raffine l’huile. Après raffinage, elle a une couleur jaunâtre voire incolore. Elle a une odeur caractéristique et un goût nauséeux. La viscosité de l’huile de ricin détermine son caractère physique. En effet, l’huile de ricin est très visqueuse, ce qui lui donne un aspect fluide plutôt qu’un aspect liquide.

Viscosité

L’huile de ricin diffère des autres huiles végétales. En effet, elle possède une très grande viscosité. Cette propriété est due largement aux liaisons hydrogènes des groupes hydroxyles de l’acide ricinoléique, composé majoritaire de l’huile. Cette grande viscosité confère à l’huile une bonne propriété lubrifiante.

Solubilité

L’huile de ricin est insoluble dans l’eau. Elle est aussi soluble dans les alcools, notamment l’éthanol dans n’importe quelle proportion. Cependant, elle a une solubilité limitée dans les solvants pétroliers aliphatiques.

Stabilité

L’huile de ricin est stable. Elle est combustible mais incompatible avec des agents oxydants forts. Elle peut être aussi sensible à la lumière.

Réactivité

L’huile de ricin peut se chauffer spontanément à l’air libre. Une réaction avec des acides peut libérer de la chaleur en présence d’alcool. Elle produit également de la chaleur avec des solutions caustiques. Une forte oxydation par des acides peut causer une réaction violente et exothermique jusqu’ à provoquer des flammes.
L’huile de ricin peut aussi être hydrogénée par des hydrures alcalins et des métaux alcalins.

Propriétés siccatives [12]

La siccativité des huiles végétales est une indication sur leur aptitude à sécher en présence de l’oxygène de l’air. Cette propriété est due à la présence d’insaturations contenues dans les chaînes aliphatiques des acides gras qui composent l’huile. En présence de l’oxygène de l’air, les doubles liaisons induisent une polymérisation radicalaire et donc le séchage du matériau.
Ainsi, on classe les huiles en trois catégories suivant leur vitesse de séchage : siccatives, semi-siccatives ou non siccatives. Ces catégories sont définies selon leur indice d’iode.

Table des matières

INTRODUCTION
CHAPITRE I : ETUDES BIBLIOGRAPHIQUES
I.1. LE BITUME
I.1.1 Définition
I.1.2 Fabrication
I.1.3 Types de bitumes
I.1.4 Structure physico-chimique des bitumes
I.2 L’HUILE DE RICIN
I.2.1 Ricinus communis L.
I.2.2 Extraction de l’huile de ricin
I.2.3 Caractéristiques physico-chimiques de l’huile de ricin
I.3 LES ENROBES BITUMINEUX
I.3.1 Définition
I.3.2 Dénomination des enrobés bitumineux
I.3.3 Types d’enrobés
I.3.4 Formulation des enrobés
I.4 LES DOPES D’ADHESIVITE
I.4.1 Adhésion directe
I.4.2 Adhésion indirecte
CHAPITRE II : MATERIELS ET METHODES
II.1 IDENTIFICATION DU BITUME
II.1.1 Densité : Norme EN 15326
II.1.2 Perte au chauffage : norme NF T66-011
II.1.3 Pénétrabilité à l’aiguille : Pénétration DOW
II.1.4 Mesure de la température Bille-anneau
II.1.5 Indice de pénétrabilité
II.2 IDENTIFICATION DE L’HUILE
II.2.1 Densité de l’huile : AOAC (1990)
III.2.2 Détermination de l’indice de réfraction de l’huile : AOAC (1990)
II.2.3 Détermination de l’indice d’acide : NF ISO 660 (1996)
II.2.4 Détermination de l’indice d’Iode : Méthode de HÜBL
II.2.5 Détermination de l’indice de saponification : NF ISO 3657 T60-206
II.2. 6 Profils d’acides gras
II.3 ESSAIS DES ENROBES BITUMINEUX
II.3.1 Essai d’adhésivité passive
II.3.2 Essai Marshall
II.3.3 Essai Duriez
Chapitre III : RESULTATS ET INTERPRETATIONS
III.1 ETUDES SUR LE BITUME
III.1.1 Densité du bitume
III.1.2 Perte au chauffage
III.1.3 Pénétrabilité à l’aiguille : Pénétration DOW
III.1.4 Température Bille-Anneau
III.1.5 Indice de pénétrabilité
III.2 ETUDES SUR L’HUILE DE RICIN
III.2.1 Densité de l’huile
III.2.2 Indice de réfraction
III.2.3 Indice d’acide
III.2.4 Indice d’Iode
III.2.5 Indice de Saponification
III.2.6 Profils d’acides gras
III.3 ESSAIS DES ENROBES BITUMINEUX
III.3.1 Essais d’adhésivité
III.3.2 Essai Marshall
III.3.3 Essai Duriez
CONCLUSION
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXES : LES MODES OPERATOIRES
ANNEXE I: Identification du bitume
I.1 Densité du bitume utilisé
I.2 Perte au chauffage
I.3 Pénétrabilité à l’aiguille : pénétration DOW
I.4 Mesure de la température Bille-anneau
ANNEXE II : Identification de l’huile de ricin
II.1 Détermination de la densité de l’huile: AOAC (1990)
II.2 Détermination de l’indice de réfraction: NF ISO 6320
II.3 Détermination de l’indice d’acide : NF ISO 660 (1996)
II.4 Détermination de l’indice d’iode : Méthode de HÜBL
II.5 Détermination de l’indice de saponification : NF ISO 3657 T60-206
II.6 Profils d’acide gras
ANNEXE III : Essais sur les enrobés bitumineux
III.1 Essai d’adhésivité passive
III.2 Essai Marshall
III.3 Essai Duriez
RESUME
ABSTRACT

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