La sciure de bois transformée en matériau ignifuge par une enzyme de pastèque

Des chercheurs suisses de l’ETH Zurich et de l’Empa ont développé un procédé innovant permettant de convertir la sciure de bois en un matériau composite résistant au feu et entièrement recyclable. La méthode, publiée dans la revue Chem Circularity, utilise une enzyme extraite de graines de pastèque pour lier la sciure à la struvite, un phosphate aux propriétés ignifuges. Le matériau obtenu pourrait concurrencer les panneaux de particules au ciment tout en offrant une alternative plus écologique et recyclable.

Chaque année, des millions de tonnes de sciure de bois sont produites dans le monde, majoritairement destinées à la combustion pour la production d’énergie. Cette pratique libère dans l’atmosphère le dioxyde de carbone que le bois avait préalablement séquestré. Une équipe de chercheurs suisses propose aujourd’hui une alternative à cette valorisation énergétique, en transformant ce résidu en un matériau de construction aux propriétés inédites.

Un procédé bio-inspiré

La méthode mise au point par les scientifiques de l’ETH Zurich et de l’Empa repose sur une approche bio-inspirée. Ils utilisent une enzyme extraite de graines de pastèque pour contrôler la cristallisation de la struvite, un phosphate d’ammonium et de magnésium reconnu pour ses qualités ignifuges. L’enzyme agit comme catalyseur dans une suspension de sciure de bois, permettant aux cristaux de struvite de se former et de combler les espaces entre les particules de bois.

Il en résulte de gros cristaux qui comblent les vides entre les particules de sciure et les lient solidement entre elles. Le matériau, pressé pendant deux jours, est ensuite démoulé et séché à température ambiante.

Performances techniques remarquables

Les tests mécaniques et de résistance au feu ont révélé des caractéristiques prometteuses. Le matériau composite présente une résistance à la compression perpendiculairement au fil supérieure à celle du bois d’épicéa d’origine. Mais c’est surtout sa tenue au feu qui retient l’attention.

Lors d’essais normalisés réalisés par des partenaires de l’Université polytechnique de Turin, l’épicéa non traité s’enflamme après environ quinze secondes d’exposition à une source de chaleur. Le composite struvite-sciure, quant à lui, met plus de trois fois plus de temps à s’enflammer. Une fois la combustion initiée, le matériau développe un comportement particulier : il forme une couche autoprotectrice de matériau inorganique et de carbone qui limite la propagation des flammes.

« Les panneaux de sciure-struvite se protègent essentiellement eux-mêmes », souligne Ronny Kürsteiner. Cette propriété d’auto-protection pourrait représenter un atout majeur pour les applications dans les aménagements intérieurs, où la sécurité incendie constitue une préoccupation constante.

Avantages environnementaux multiples

Le bilan environnemental de ce nouveau matériau apparaît particulièrement favorable. Les premières estimations indiquent qu’il pourrait égaler la résistance au feu des panneaux de particules au ciment conventionnels, qui contiennent entre 60 et 70 % de ciment en poids. Le composite à base de struvite n’utilise que 40 % de liant, ce qui le rend plus léger et réduit considérablement son empreinte carbone.

Mais l’avantage le plus significatif réside dans sa recyclabilité. Les panneaux de sciure de bois à base de struvite peuvent être décomposés en leurs composants individuels. Pour ce faire, le matériau est broyé mécaniquement dans un broyeur et chauffé à un peu plus de 100 °C, ce qui libère l’ammoniac et permet de tamiser la sciure de bois. Ensuite, la matière première minérale de la struvite, appelée newberyite, est à nouveau précipitée sous forme solide. La newberyite peut ensuite être à nouveau transformée en composites avec de la sciure de bois. Ce nouveau matériau pourrait ainsi apporter un jour une contribution importante à l’économie circulaire. Il peut également être utilisé comme engrais naturel.

Défis économiques et perspectives

Le principal obstacle à l’adoption commerciale de cette innovation concerne son coût. La struvite reste plus chère que le ciment ou les liants polymères traditionnels. Cependant, les chercheurs identifient déjà des pistes pour réduire cette contrainte économique.

Ronny Kürsteiner souligne une opportunité intéressante : « La struvite s’accumule en grandes quantités dans les stations d’épuration, où elle obstrue les canalisations. Nous pourrions utiliser ces dépôts comme matière première pour notre matériau de construction ». Cette valorisation d’un déchet problématique pourrait transformer un coût en ressource, tout en résolvant un problème de maintenance pour les infrastructures de traitement des eaux.

Depuis plusieurs années, les scientifiques explorent différentes voies pour intégrer des matériaux biosourcés dans les bâtiments, avec l’objectif de réduire l’empreinte environnementale du secteur. Le procédé développé par l’équipe suisse se distingue par sa double approche : il valorise un déchet abondant tout en répondant à un besoin spécifique de sécurité incendie.

Les prochaines étapes consisteront à optimiser le procédé à plus grande échelle et à évaluer la durabilité à long terme du matériau dans des conditions réelles d’utilisation.

Kürsteiner R, Vivas Glaser D, Ritter M, Parrilli A, Garemark J, Maddalena L, Schnider T, Dreimol CH, Carosio F, Burgert I, Panzarasa G: Enzyme-mediated consolidation of lignocellulosic materials with a flame-retardant and fully recyclable mineral binder. Chem Circularity 2026, 100004. DOI: 10.1016/j.checir.2025.100004