FR2975095A1 - Liants hydrocarbones et enrobes - Google Patents

Abstract

L'invention concerne liant hydrocarboné présentant un bilan d'émissions équivalent CO nul ou négatif et comprenant au moins un bitume et au moins un composé d'origine végétale de récolte, caractérisé en ce qu'il comprend en masse par rapport à la masse totale du liant hydrocarboné : - 40 à 90% de bitume présentant une quantité d'équivalent dioxyde de carbone supérieur à 200 kg/t, - 5 à 40% de résine végétale de récolte présentant une quantité d'équivalent dioxyde de carbone inférieure à - 1000 kg/t. L'invention concerne également l'utilisation du liant hydrocarboné pour la fabrication de matériaux de construction ainsi que les matériaux incorporant ledit liant hydrocarboné. Enfin, l'invention concerne enfin un procédé de préparation d'un liant hydrocarboné ou d'un matériau incorporant ledit liant présentant un bilan d'émissions équivalent CO modéré ou réduit.

Description

La présente invention concerne de nouveaux liants hydrocarbonés présentant un bilan d'émissions équivalent CO2 nul ou négatif et comprenant du bitume, au moins une résine d'origine végétale de récolte et éventuellement un plastifiant. L'invention concerne aussi des matériaux incorporant ledit liant hydrocarboné tels que des matériaux pour la réalisation de couche ou de revêtement de construction et/ou des produits d'étanchéité. L'invention concerne également l'utilisation du liant hydrocarboné pour la fabrication de matériaux tels que des enduits superficiels et des enrobés bitumineux et pour la fabrication de revêtements de construction routière. L'invention concerne enfin un procédé de préparation d'un liant hydrocarboné ou d'un matériau incorporant ledit liant présentant un bilan d'émissions équivalent CO2 modéré ou réduit. Le bitume est depuis plusieurs décennies un liant incontournable pour la réalisation d'une majorité de travaux routiers. En effet, les liants utilisés dans la construction routière et pararoutière sont à base de bitume ou de latex acrylique ou vinylique issus du pétrole et de la pétrochimie. De nombreuses chaussées, sinon la plupart, sont revêtues d'enrobés bitumineux qui ont fait la preuve de leur capacité à répondre aux contraintes de l'application d'une part et aux sollicitations liées au trafic et aux conditions climatiques d'autre part. Ces enrobés sont constitués par des granulats liés entre eux par du bitume ou du bitume modifié par ajout d'additifs, en particulier des élastomères et/ou des polymères thermoplastiques. Des granulats liés par du bitume sont également utilisés dans le Bâtiment et les Travaux Publics pour constituer entre autres des chapes d'étanchéité, des revêtements de trottoirs, des perrés, des revêtements d'ouvrage d'art. Le bitume est de plus utilisé dans des applications dites industrielles comme l'étanchéité, l'isolation thermique ou phonique. Le bitume est une matière issue de la transformation du pétrole. À ce titre il fait partie des matières premières dites non renouvelables puisque le pétrole est une matière fossile. Les procédés d'obtention des résines synthétiques ou du bitume à partir du pétrole brut engendrent d'inévitables impacts environnementaux notamment sur la production de Gaz à Effet de Serre (GES). En effet, les énergies fossiles sont les principales sources d'émissions de gaz à effet de serre. L'augmentation de la concentration des gaz à effet de serre (GES) dans l'atmosphère est à l'origine du changement climatique. Le risque d'épuisement des ressources pétrolières couplé à l'impact de l'utilisation de ce type de produit sur l'environnement a généré un besoin de développer de nouveaux liants pouvant se substituer dans diverses applications aux liants essentiellement à base de bitume traditionnellement utilisés. Il existe des liants d'origine essentiellement végétale utilisés dans des applications routières. Le brevet EP 1466878 divulgue des liants d'origine naturelle réalisés à partir d'une résine végétale telle que la colophane ou ses dérivés et d'une huile d'origine végétale. Ces liants ont cependant pour inconvénient d'acquérir leur performance après un délai de mûrissement d'au moins plusieurs heures, c'est à dire après réaction des produits siccatifs avec l'oxygène de l'air. Il existe donc un besoin de développer des liants présentant peu ou pas d'impact sur l'environnement notamment susceptibles de se substituer dans diverses applications aux liants composés d'éléments non renouvelables tels que les liants bitumineux et/ou résines pétrochimiques, synthétiques ou semi-naturelles, traditionnellement utilisés. Dans cette perspective, le demandeur a cherché à formuler de nouveaux liants hydrocarbonés obtenus par des procédés réduisant les émissions de CO2, c'est-à-dire à formuler des liants hydrocarbonés à bilan d'émissions équivalent CO2 nul ou négatif. Ces nouveaux liants ayant pour contrainte, une fois incorporés dans des matériaux de construction routière, de présenter des performances et des propriétés physicomécaniques au moins équivalentes, voire supérieures à celles d'un même matériau de construction routière comprenant essentiellement du bitume à titre de liant hydrocarboné. L'invention concerne donc un liant composé de matières premières d'origine mixte végétale de récolte et pétrolière dont le bilan d'émissions équivalent CO2 est nul ou négatif. Le bilan d'émissions équivalent CO2 est un instrument de comptabilisation des émissions de gaz à effet de serre. Il vise à permettre l'évaluation des émissions de gaz à effet de serre provoquées par une activité ou un produit. Cette méthode calcule ou comptabilise les émissions des gaz à effet de serre exprimées en équivalent dioxyde de carbone (CO2). Pour déterminer le bilan d'émissions équivalent CO2, toute la chaîne de production des liants hydrocarbonés et des matériaux incorporant ledit liant est prise en considération, depuis l'extraction des matières premières, en passant par les phases de fabrication des matériaux et leur mise en oeuvre pour la construction de la chaussée neuve. Pour évaluer le bilan d'émissions équivalent CO2, l'unité de mesure utilisée est l'équivalent dioxyde de carbone (CO2eq) correspondant à la quantité de gaz à effet de serre dégagée, exprimée en équivalence de CO2. Les principaux gaz à effet de serre sont le CO2, le N2O et le CH4. Leur effet en PRG (Pouvoir de Réchauffement Global de la planète) exprimé en équivalence CO2 sont : de 310 pour le N2O et 21 pour CH4. L'unité du bilan d'émissions équivalent CO2 est le kg de CO2eq par tonne de produit fini. Un des objectifs de la présente invention est donc de proposer un liant hydrocarboné formulé, en partie, à partir de matières premières renouvelables, et en particulier à partir d'une résine d'origine végétale de récolte présentant un bilan d'émissions équivalent CO2 nul ou négatif. On obtient alors un liant hydrocarboné à « Carbone négatif ». Un autre objectif de la présente invention est donc de proposer un liant hydrocarboné formulé, en partie, à partir de matières premières renouvelables, qui présente des propriétés chimiques, physiques et mécaniques équivalentes ou améliorées par rapport à un liant formulé essentiellement à partir de matières premières d'origine pétrolière. Un autre objectif de la présente invention est donc de proposer un liant hydrocarboné formulé, en partie, à partir de matières premières renouvelables, pour la fabrication de matériaux de construction routière tels que des enduits superficiels ou des enrobés, qui présentent des propriétés chimiques, physiques et mécaniques équivalentes ou améliorées par rapport à des matériaux obtenus à partir d'un liant formulé essentiellement à partir de matières d'origine pétrolière. Ces objectifs, et d'autres, sont atteints par la formulation d'un liant hydrocarboné présentant un bilan d'émissions équivalent CO2 nul ou négatif et comprenant au moins un bitume et au moins un composé d'origine végétale de récolte, caractérisé en ce qu'il comprend en masse par rapport à la masse totale du liant hydrocarboné : - 40 à 90% de bitume présentant une quantité d'équivalent dioxyde de carbone supérieur à 200 kg/t, - 5 à 40% de résine végétale de récolte présentant une quantité d'équivalent dioxyde de carbone inférieure à - 1000 kg/t. Les composés d'origine végétale de récolte utilisés selon l'invention sont capables de fixer le dioxyde de carbone par photosynthèse. La photosynthèse est un processus biochimique qui permet aux végétaux, aux plantes, aux algues et à certains micro-organismes, grâce à l'énergie apportée par les rayonnement du soleil, de transformer l'eau et le CO2 en matière organique. La production de ces matériaux d'origine végétale permet donc de réduire les émissions de dioxyde de carbone (CO2). L'utilisation des composés dont l'obtention engendre des gaz à effets de serre, tels que les bitumes, couplée à l'utilisation de composés dont l'obtention réduit les gaz à effets de serre tels que les composés d'origine végétale de récolte, obtenus grâce à la photosynthèse, permet d'obtenir un liant dont le bilan d'émission équivalent CO2 est nul ou négatif. Le principe de ce liant mixte bitumineux comprenant le mélange d'un bitume, d'une résine végétale et de préférence d'un plastifiant également à base d'un composé d'origine végétale de récolte permet de compenser les impacts GES défavorables du constituant d'origine pétrolière (bitume) par les bénéfices du ou des composés d'origine végétale. En outre, l'intégration des étapes de fabrication, de transport et de mise en oeuvre pour la confection de matériaux routiers incorporant les liants de l'invention permet d'obtenir des matériaux présentant au moins un bilan d'émissions équivalent CO2 réduit, voire un bilan d'émission équivalent CO2 nul ou négatif, par comparaison aux mêmes matériaux incorporant un liant essentiellement à base de bitume. Le liant hydrocarboné de l'invention peut donc être utilisé en substitut du bitume et/ou de tout liant d'origine pétrochimique dans toutes leurs applications liées à la route ou au génie civil : les enrobés à chaud, les émulsions de bitume, les enduits superficiels, les couches d'accrochage, les produits d'étanchéité, les produit de marquage. L'invention concerne donc également un matériau pour la réalisation de couches et/ou revêtements de construction, caractérisé en ce qu'il comprend un mélange : a) d'un granulat ; et b) d'un liant tel que défini ci-dessus. Ledit matériau peut comprendre en masse par rapport à la masse totale dudit matériaux, 3 à 15%, de préférence 5 à 15% de liant hydrocarboné précédemment défini et un granulat. Lorsque les granulats sont mélangés au liant hydrocarboné avant application sur le support à recouvrir, ledit matériau correspond à un enrobé. Les granulats constituent de préférence 80 à 90% en poids du poids total de l'enrobé. Le matériau peut également être un enduit superficiel, c'est-à-dire une couche de roulement de faible épaisseur constituée de couches superposées de liant hydrocarboné et de granulats tels que des gravillons. Le liant est dans ce cas de préférence sous forme d'émulsion et l'enduit obtenu par application successive de l'émulsion et des granulats sur le support à recouvrir. Ces produits peuvent être utilisés pour la réalisation de matériaux pour le bâtiment et les travaux publics, et en particulier des matériaux pour confectionner des couches et/ou revêtements de construction routière et/ou de génie civil notamment pour la construction et la réparation de routes, autoroutes, pistes d'aérodrome, sols industriels, sportifs ou piétonniers, les aménagements de voierie et réseaux divers, les réseaux de voie ferrée ; des matériaux pour la mise en place des équipements de la route tels que la signalisation ; des matériaux pour la construction de bâtiments industriels notamment pour assurer l'étanchéité et l'isolation des bâtiments industriels, la protection et le bardage des ouvrages de génie civil et des bâtiments industriels, les murs anti-bruit et tous aménagements de sécurité ainsi que la production de tous matériaux en relation avec ces domaines. L'invention concerne encore une couche ou revêtement de construction, constitué(e) dudit matériau. La couche ou revêtement de construction constitue une couche ou revêtement de construction routière ou de génie civil. Enfin, l'invention concerne l'utilisation d'un liant hydrocarboné tel que défini ci-dessus, pour la préparation de revêtements choisis de préférence parmi les enduits superficiels et les enrobés.

L'invention concerne également un procédé de préparation d'un liant hydrocarboné comprenant au moins un bitume et au moins un composé d'origine végétale de récolte, le liant présentant un bilan d'émissions équivalent CO2 nul ou négatif et comprenant les étapes suivantes : a) sélectionner les constituants suivants : - au moins un bitume présentant une quantité d'équivalent dioxyde de carbone supérieur à 200 kg/t, - au moins une résine végétale de récolte présentant une quantité d'équivalent dioxyde de carbone inférieure à - 1000 kg/t, - éventuellement au moins un plastifiant, - éventuellement au moins un additif, b) choisir les proportions en masse par rapport à la masse totale du liant hydrocarboné de chacun des constituants du liant hydrocarboné, dans les gammes de proportions suivantes : - 40 à 90% de bitume, - 5 à 40% de résine végétale, - 0 à 30 % de plastifiant, c) calculer les quantités d'équivalents dioxyde de carbone pour chacun des constituants du liant hydrocarboné en fonction des proportions choisies à l'étape b) dues à leur procédé d'obtention et à leur transport jusqu'au site de production du liant hydrocarboné, d) calculer les quantités d'équivalents dioxyde de carbone dues à la préparation du liant hydrocarboné par mélange des différents constituants du liant hydrocarboné, e) calculer la quantité totale d'équivalent dioxyde de carbone du procédé d'obtention du liant hydrocarboné en faisant la somme des quantités obtenues aux étapes c) et d) et vérifier que cette somme est inférieure ou égale à zéro, f) si la somme obtenue à l'étape e) est supérieure à zéro, modifier les proportions des constituants de l'étape c) en augmentant les quantités de composés d'origine végétale et reprendre les étapes c) à e) jusqu'à obtention d'une somme inférieure ou égale à zéro, g) préparer le liant hydrocarboné par mélange des différents constituants. Enfin, l'invention concerne un procédé de préparation d'un matériau pour la réalisation de couches et/ou revêtements de construction présentant un bilan d'émissions équivalent CO2 réduit comprenant des granulats et un liant hydrocarboné comprenant au moins un bitume et au moins un composé d'origine végétale de récolte caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : a) sélectionner les constituants suivants : - au moins un bitume présentant une quantité d'équivalent dioxyde de carbone supérieur à 200 kg/t, - au moins une résine végétale de récolte présentant une quantité d'équivalent dioxyde de carbone inférieure à - 1000 kg/t, - éventuellement au moins un plastifiant, - éventuellement au moins un additif, b) choisir les proportions en masse par rapport à la masse totale du liant hydrocarboné de chacun des constituants du liant hydrocarboné, dans les gammes de proportions suivantes : - 40 à 90% de bitume, - 5 à 40% de résine végétale, - 0 à 30 % de plastifiant, c) calculer les quantités d'équivalents dioxyde de carbone pour chacun des constituants du liant hydrocarboné en fonction des proportions choisies à l'étape b) dues à leur procédé d'obtention et à leur transport jusqu'au site de production du liant hydrocarboné, d) calculer les quantités d'équivalents dioxyde de carbone dues à la préparation du liant hydrocarboné par mélange des différents constituants du liant hydrocarboné, e) calculer la quantité totale d'équivalent dioxyde de carbone du procédé d'obtention du liant hydrocarboné en faisant la somme des quantités obtenues aux étapes c) et d) et vérifier que cette somme est inférieure ou égale à zéro, f) si la somme obtenue à l'étape e) est supérieure à zéro, modifier les proportions des constituants de l'étape c) en augmentant les quantités de composés d'origine végétale et reprendre les étapes c) à e) jusqu'à obtention d'une somme inférieure ou égale à zéro, g) préparer le liant hydrocarboné par mélange des différents constituants, h) calculer les quantités d'équivalents dioxyde de carbone dues au transport du liant hydrocarboné jusqu'au site de production du matériau, et i) calculer les quantités d'équivalents dioxyde de carbone dues au procédé d'obtention des granulats et au transport des granulats jusqu'au site de production du matériau, j) éventuellement calculer les quantités d'équivalents dioxyde de carbone dues au malaxage du liant hydrocarboné et des granulats, k) calculer les quantités d'équivalents dioxyde de carbone dues au transport du liant hydrocarboné, des granulats et/ou de l'ensemble liant hydrocarboné / granulats malaxé jusqu'au site de mise en oeuvre du matériau, I) calculer les quantités d'équivalents dioxyde de carbone dues à la mise en oeuvre du matériau, m) calculer la quantité totale d'équivalents dioxyde de carbone du procédé d'obtention du matériau en faisant la somme des quantités obtenues aux étapes c), d), h), i), j), k) et I), I) transporter le liant hydrocarboné et les granulats jusqu'au site de production du matériau, éventuellement malaxer le liant hydrocarboné et les granulats, transporter le liant hydrocarboné, les granulats ou l'ensemble liant hydrocarboné / granulats malaxé jusqu'au site de mise en oeuvre du matériau, et mettre en oeuvre le matériau sur le support auquel il est destiné. Les entreprises de construction de chaussée interviennent principalement dans les phases de fabrication et de mise en oeuvre des matériaux de construction routière. L'étape (a) des procédés consiste à sélectionner les constituants du liant hydrocarboné et éventuellement les granulats. Les données environnementales concernant l'estimation des quantités d'équivalent dioxyde de carbone pouvant être générées par un produit sont communiquées par les entités concernées ou agences spécialisées en la matière, par exemple, Eurobitume pour le bitume, IVL pur les granulats. Ces valeurs peuvent également être communiquées directement par les fournisseurs des différents produits pouvant former le liant ou le matériau.

Le tableau suivant donne l'émission des GES engendrée lors de la fabrication d'une tonne de produit fini depuis son extraction (carrière, gisement de pétrole, etc..) jusqu'à sa mise en vente à l'unité de production. Produit CO2eq (kg/t) Source Bitume 277 Eurobitume Émulsion 60% 221 Eurobitume Liant routier 245 Interne Colas Granulats concassés 10 Athena & IVL Granulats roulés 2,5 Athena & IVL Chaux 2 500 IVL Eau 0,3 IVL PVC 1 100 IVL Fuel 4,0 IVL Trioléate de glycérol Radia 7363 -1325 Fournisseur Résine maléisée estérifiée glycérol Dertoline MG 130 -1325 Fournisseur Poste à chaud (BB, GB) 22 IVL Poste à chaud (enrobé tiède) 20 IVL Poste à chaud (EME) 23 IVL Poste à froid 1,0 IVL Fraisage enrobé in-situ pour REC 0,8 IVL Recyclage à chaud 34 Interne Colas Recyclage à froid 1,13 IVL Traitement sol en place 0,80 IVL Produit CO2eq (kg/t) Source Mise en oeuvre enrobé 0,6 IVL Mise en oeuvre matériaux à froid 0,4 IVL Mise en oeuvre béton 0,2 IVL Transport (t/km) 0,06 IVL Les valeurs du tableau doivent correspondre à la fabrication (CO2 lié à l'outil) ou au transport par tonne de produit fini considéré. Ces données peuvent être trouvées notamment dans les ouvrages de référence suivants : Eurobitume : "Partial Life Cycle Inventory for Paving Grade Bitumen" - May 1999 ; The Athena Sustainable Materials Institute : Life Cycle Emboded Energy and Global Warming Emissions for Concrete and Asphalt Roadways" - May 1992 & June 2001, étude faite pour la Canadian Portland Cement Association ; IVL Swedish Environmental Research Institute: Life Cycle Assessment of Road - March 2001. Etude faite pour le Swedish National Road Administration. Concernant l'étape du choix des proportions des différents constituants du liant hydrocarboné, il s'avère que dans les gammes de proportions données, on obtient quasi-systématiquement à l'issu de l'étape f) un bilan d'émissions équivalent CO2 négatif.

Les étapes de calcul des quantités d'équivalents dioxyde de carbone peuvent être réalisées à l'aide d'un ordinateur. Le liant hydrocarboné selon l'invention peut être utilisé selon l'application, tel quel (sans solvant), fluxé (c'est-à-dire additivé d'un solvant) ou sous forme d'une émulsion aqueuse. L'étape de préparation du liant hydrocarboné (g) sera donc fonction de la « forme » du liant hydrocarboné et plus particulièrement, du choix de la température de préparation. Lorsque le liant hydrocarboné est utilisé tel quel, le procédé de préparation consiste à chauffer et à mélanger les différents constituants à une température et pendant des durées suffisantes pour permettre d'obtenir un liant homogène. Les températures sont de préférence comprises entre 100 et 180°C et la durée de mélange de préférence supérieure à 1 heure et mieux comprise entre 1 et 2 heures. Le bitume est une substance composée d'un mélange d'hydrocarbures, il est fabriqué à partir de pétrole brut d'où l'on extrait, au préalable, les fractions les plus légères. De la partie restante, constituée par des huiles visqueuses, on sépare le bitume avec la dureté désirée. Certaines variétés sont préparées à partir d'une matière de charges craquées, d'autres sont obtenues par oxydation « soufflage ». Plus généralement, le bitume désigne tout mélange d'hydrocarbures extraits du pétrole par fractionnement qui, sous forme pâteuse ou solide est liquéfiable à chaud et adhère sur les supports sur lesquels on l'applique.

Parmi les bitumes pouvant être utilisés, on peut citer les bitumes purs définis dans la norme NF EN 12591, tels que les bitumes de classe 160/220, 100/150, 70/100, 50/70, 40/60, 35/50, 30/45 ou 20/30, sans limitation. Les spécifications des bitumes sont données dans la norme NF EN 12591. Ils sont en général caractérisés par une pénétrabilité, mesurée selon la norme NF EN 1426 et exprimée en dixième de millimètre, par la température de ramollissement, exprimée en degré centigrade et mesurée selon la norme NF EN 1427, ou par leur viscosité. En fonction de l'usage visé, le bitume est choisi dans une des classes définies dans la norme NF EN 12591. On peut ainsi également citer les bitumes synthétiques également appelés bitumes clairs, pigmentables ou colorables. Ces bitumes contiennent peu ou pas d'asphaltènes et peuvent être par conséquent colorés. Ces bitumes synthétiques sont à base de résine d'origine pétrolière et d'huiles lubrifiantes d'origine pétrolière. Ces bitumes synthétiques sont donc entièrement d'origine pétrolière. Bien évidemment, le liant hydrocarboné de l'invention peut comprendre des mélanges de plusieurs bitumes appartenant aux différentes catégories citées. Les résines convenant pour la présente invention sont des résines d'origine végétale, obtenues à partir de végétaux et/ou de plantes. Elles sont dites de récolte, c'est-à-dire récoltées à partir du végétal vivant. Elles peuvent être utilisées telles quelles, on parle alors de résines naturelles ou être transformées chimiquement, on parle alors de résines naturelles modifiées. Parmi les résines de récolte, on trouve les résines accroïdes, le dammar, les colophanes naturelles, les colophanes modifiées, les esters de colophane et les résinâtes métalliques. Parmi les colophanes naturelles, on peut citer les colophanes de gemme et de bois, en particulier de pin, et/ou de tall ail. Ces colophanes naturelles peuvent être prises seules ou en mélange. Parmi les colophanes modifiées, on peut citer les colophanes hydrogénées, les colophanes dismutées, les colophanes polymérisées et/ou les colophanes maléisées. Ces colophanes naturelles modifiées peuvent être prises seules ou en mélange, et subir un ou plusieurs traitements de dismutation, polymérisation et/ou maléisation.

Parmi les esters de colophanes, on peut citer les esters méthyliques de colophanes naturelles, les esters méthyliques de colophanes hydrogénées, les esters du glycérol et de colophanes naturelles, les esters du glycérol et de colophanes hydrogénées, les esters du glycérol et de colophanes dismutées, les esters du glycérol et de colophanes polymérisées, les esters du glycérol et de colophanes maléisées, les esters du pentaérythritol et de colophanes naturelles et les esters du pentaérythritol et de colophanes hydrogénées. Ces esters de colophanes peuvent être pris seuls ou en mélange et provenir de colophanes ayant subi un ou plusieurs traitement de dismutation, polymérisation et/ou maléisation.

Les résines sont préférentiellement choisies parmi les colophanes modifiées et les esters de colophanes modifiées notamment parmi les esters du glycérol ou du pentaérythritol et de colophanes modifiées. La résine particulièrement préférée est une résine d'esters du glycérol et de colophanes maléisées.

Parmi les résinates métalliques, on peut citer les carboxylates métalliques, par exemple de Ca, Zn, Mg, Ba, Pb, Co, obtenus à partir des colophanes naturelles ou modifiées, les résinates de calcium, les résinates de zinc et les résinates mixtes de calcium et de zinc. Pour plus d'informations quant aux résines naturelles et naturelles modifiées, on peut se reporter à l'article K340 de Bernard DELMOND, « Résines naturelles », Techniques de l'Ingénieur, traité « Constantes physico-chimiques ». De préférence, les résines de l'invention ont une température de ramollissement comprise entre 60 et 200 °C, mieux de 80 à 200°C, mieux encore de 95 à 180°C, et préférentiellement de 120 à 150°C mesurée selon la norme ISO 4625.

En général, des résines ayant une température de ramollissement d'au moins 100°C, de préférence d'au moins 120°C, seront préférentiellement utilisées car ces résines présentent des caractéristiques de visco-élasticité proches, voire analogues à celles des bitumes pour une plage de températures allant de -20°C à +70°C. De préférence, les résines selon l'invention ont un indice d'acidité compris entre 2 mg KOH/g et 50 mg KOH/g, de préférence entre 5 mg KOH/g et 30 mg KOH/g, plus préférentiellement entre 7 mg KOH/g et 15 mg KOH/g. Le tableau ci-dessous rassemble des familles préférées de résines utiles pour la p Famille Constituant principal Tram °C* la** Accroïdes xanthorésinotannol 100 à 133 - Dammar résènes 75 à 126 - Colophanes naturelles : Acides résiniques 70à85 165à172 -de gemme - de bois 70 à 80 155 à 170 - de tall oil 70 à 75 155 à 165 Colophane modifiées : Acides résiniques 65 à 70 160 à 165 - hydrogénée - dimutées 70 à 75 150 à 160 - polymérisées 95 à 110 150 à 155 - maléisées 125 à 160 178 à 280 Ester de colophanes : 82 à 95 3 à 8 - naturelles et du glycérol - hydrogénées et du glycérol, 83 à 84 8 à 12 - dismutées et du glycérol 78 à 80 8 Famille Constituant principal Tram °C* la** - polymérisées et du glycérol > 120 8 à 10 - maléisées et du glycérol > 130 < 30 - naturelles et du pentaérythritol 100 à 110 7 à 10 - hydrogénées et du pentaérythritol 97 à 104 12 à 18 Résinate alcalin 135 à 170 - - de calcium * Tram°C : Température de ramollissement mesurée selon la norme ISO 4625 **la : Indice acide mesuré selon la norme ASTM D 465-01 Bien évidemment, on peut utiliser des mélanges de plusieurs résines naturelles ou naturelles modifiées selon l'invention.

La ou les résines naturelles ou naturelles modifiées d'origine végétale représentent en général 5 à 40 % en masse, par rapport à la masse totale du liant hydrocarboné. Lorsque le liant est utilisé pour une application enduit superficiel, la ou les résines naturelles ou naturelles modifiées d'origine végétale représentent de préférence 10 à 20 % en masse, par rapport à la masse totale du liant hydrocarboné.

Lorsque le liant est utilisé pour une application enrobé, la ou les résines naturelles ou naturelles modifiées d'origine végétale représentent de préférence 30 à 40 % en masse, par rapport à la masse totale du liant hydrocarboné. Selon un mode de réalisation avantageux, le liant hydrocarboné comprend en outre un plastifiant. Les plastifiants pouvant être utilisés selon l'invention correspondent à ceux classiquement utilisés pour les peintures et vernis et sont notamment définis dans la norme NF ISO 4618 « peintures et vernis - Termes et définitions ». Selon cette norme, on entend par plastifiant toute substance ajoutée à un produit de peinture destinée à conférer des qualités de souplesse au feuil sec. Les plastifiants utilisés selon l'invention sont donc des composés de volatilité faible ou négligeable, incorporés selon l'invention au bitume et à la résine végétale de récolte et ont pour objectif d'abaisser l'intervalle de ramollissement, faciliter sa mise en oeuvre et augmenter la flexibilité du liant hydrocarboné. Le plastifiant peut être choisi parmi les huiles d'origine végétale, animale, minérale ou synthétique, leurs dérivés ou par un mélange de telles huiles.

Dans le cadre de l'invention, on choisit préférentiellement d'utiliser des huiles végétales de récolte ou leurs dérivés. Ces huiles peuvent être obtenues par trituration de graines, noyaux, fruits de végétaux oléagineux ou peuvent être issus par transformations des différents sous-produits des filières d'huiles végétales. Elles sont considérées comme des matières premières renouvelables.

Les huiles végétales peuvent être utilisées brutes, raffinées ou modifiées par des réactions chimiques comme l'estérification ou éthérification. Leurs caractéristiques physico-chimiques peuvent être variables et adaptées aux propriétés du liant final recherchées. Les huiles végétales sont des huiles à forte teneur en triglycérides ou essentiellement constituées de triglycérides d'esters d'acide(s) gras et de glycérol. Les acides gras peuvent être saturés ou insaturés, linéaires ou ramifiés, comportant de 6 à 32 atomes de carbone et éventuellement 0 à 10 insaturations et 0 à 5 fonctions hydroxyle (-OH). De préférence, les acides gras présentent les caractéristiques suivantes : - les acides gras présentent une chaine linaire, et/ou - les acides gras comportent 0 à 3 insaturations et mieux encore 0 ou 1 insaturation, et/ou - les acides gras comportent 14 à 22 atomes de carbones, mieux 16 à 20 atomes de carbone et plus idéalement sont en C18, et/ou - les acides gras ne comportent pas de fonction hydroxyle, et/ou - les acides gras ne sont pas fonctionnalisés. Selon un mode particulièrement avantageux du procédé de l'invention, le liant hydrocarboné présente les caractéristiques suivantes : - le liant hydrocarboné comprend 1 à 30% d'au moins un plastifiant choisi parmi les huiles végétales de récolte, et/ou - le rapport entre les quantités en masse de résine végétale de récolte et de plastifiant, de préférence d'huile végétale de récolte est compris entre 1 et 3, de préférence entre 1,5 et 2,5, et/ou - l'huile végétale est choisie parmi les triesters d'acide gras et du glycérol obtenus à partir d'acide gras, saturés ou monoinsaturés, non fonctionnalisés comprenant une 25 chaîne linéaire de 16 à 20 atomes de carbone, et/ou - l'huile végétale correspond à du tri-oléate de glycérol. Le trioléate de glycérol correspond à un triester du glycérol et de l'acide oléique qui est un acide gras en C18 comprenant une seule insaturation. Selon l'invention, on entend par huile végétale non fonctionnalisée, une huile qui 30 n'a pas subi au moins une réaction de fonctionnalisation chimique ayant introduit au moins un groupe fonctionnel oxygéné, par exemple choisi parmi les groupes : acide carboxylique, diacide carboxylique, époxyde, peroxyde, aldéhyde, éther, ester, alcool et cétone. En effet, les plastifiants ne sont de préférence pas susceptibles de réagir avec le 35 bitume et/ou la résine végétale de récolte. A cette fin, ils sont donc de préférence non fonctionnalisés et ne comportent pas plus d'une insaturation dans la chaîne carbonée des acides gras. Parmi les huiles végétales convenant à l'invention, on peut citer les huiles de colza oléique et érucique, l'huile de lin, l'huile de tournesol, l'huile de ricin, l'huile de soja, l'huile de palme, l'huile de palmiste, l'huile de coprah, l'huile de maïs, l'huile de coton, l'huile d'arachide, l'huile de son de riz, l'huile d'olive, l'huile de tung, l'huile de pourghère (Jatropha curcas). Parmi ces huiles, on choisira de préférence les huiles à forte teneur en triester du glycérol et de l'acide oléique tel que l'huile d'olive, l'huile d'avocat ou l'huile de colza. Selon l'invention, il est possible d'utiliser des huiles végétales telles quelles c'est-à-dire telles qu'obtenues par extraction des végétaux. L'huile végétale comprend alors un mélange de mono- di et triglycérides de différents acides gras. A titre de dérivés des huiles végétales, on peut citer par exemple les monoglycérides et diglycérides obtenus à partir de triglycéride. De préférence, les huiles végétales utilisées selon l'invention présentent une quantité d'équivalent dioxyde de carbone inférieure à - 1000 kg/t. Le plastifiant représente en général 1 à 30 % en masse, par rapport à la masse totale du liant hydrocarboné. Lorsque le liant est utilisé pour une application enduit superficiel, le plastifiant représente de préférence 1 à 10 % en masse, par rapport à la masse totale du liant hydrocarboné. Lorsque le liant est utilisé pour une application enrobé, le plastifiant représente de préférence 10 à 30 % en masse, par rapport à la masse totale du liant hydrocarboné. Selon un mode de réalisation de l'invention convenant plus particulièrement lorsque le liant est utilisé pour préparer un enduit superficiel, le liant hydrocarboné comprend en masse par rapport à la masse totale du liant hydrocarboné : - 60 à 88 %, de préférence 75 à 85 %, de bitume, et/ou - 10 à 20 %, de préférence 12 à 16 %, de résine végétale de récolte, et/ou - 1 à 10 %, de préférence 4 à 8 % d'huile végétale.

Selon un autre mode de réalisation de l'invention convenant plus particulièrement lorsque le liant est utilisé pour préparer un enrobé, le liant hydrocarboné comprend en masse par rapport à la masse totale du liant hydrocarboné : - 40 à 60%, de préférence 45 à 55%, de bitume, et/ou - 30 à 40%, de préférence 32 à 38%, de résine végétale, et/ou - 10 à 30%, de préférence 12 à 18%, d'huile végétale. Le liant selon l'invention peut également comprendre un ou plusieurs additifs choisis parmi les polymères ou les tensioactifs. A titre de polymère, on peut citer les caoutchouc naturels ou synthétiques, les élastomère synthétique, tel que par exemple le polybutadiène, le caoutchouc styrène-butadiène (SBR), le styrène-butadiène-styrène (SBS), l'éthylène-acétate de vinyle (EVA), etc, et de tout polymère thermoplastique synthétique tel que, par exemple, les polyoléfines et copolymères d'oléfines (polyéthylène, polypropylène), les polyamides et les polyesters.

A titre de tensioactifs, on peut citer les polyamines, les polyamino amides, les polyimidazolines, etc. Les impacts engendrés par ces additifs liants sont intégrés dans le calcul du bilan démissions équivalent CO2 du liant hydrocarboné et du matériau de construction incorporant le liant. Le liant selon l'invention peut être utilisé pour la réalisation de matériaux pour le bâtiment et les travaux publics, en particulier des matériaux pour confectionner des couches et/ou revêtements de construction routière et/ou de génie civil. Ainsi, le liant selon l'invention peut être utilisé pour lier des granulats entre eux et éventuellement les coller sur le support sur lequel ils sont répandus ou faciliter leur adhérence. Le liant peut être mélangé aux granulats avant application pour former des enrobés (technique d'enrobage) à chaud ou à froid, ou répandu sur la chaussée avant ou après le répandage des granulats pour former les couches ou revêtements. L'invention concerne donc un matériau pour la réalisation de couches et/ou revêtements de construction, caractérisé en ce qu'il comprend un mélange d'un granulat et d'un liant selon l'invention. De préférence, le matériau est un enrobé ou un enduit superficiel. La quantité de liant utilisée pour la fabrication de couche ou revêtement correspond à celle de bitume classiquement utilisée pour la même application. Ainsi, lorsque le liant est utilisé pour fabriquer des enrobés, les enrobés comprennent de préférence 3 à 15 % en masse de liant par rapport au poids total de l'enrobé. Les granulats constituent de préférence 80 à 90 % en poids du poids total de l'enrobé. L'invention concerne également une couche ou revêtement de construction, constitué(e) dudit matériau. Ces couches ou revêtements de construction constituent de préférence une couche ou revêtement de construction routière ou de génie civil. Selon l'invention, le terme granulat représente un granulat répondant aux exigences d'une utilisation routière. Ces granulats sont de préférence issus du concassage de roches massives ou de roches alluvionnaires. Les granulats utilisés selon l'invention peuvent être choisis en fonction de leur composition granulaire. Les granulats classiques désignent donc un matériau granulaire utilisé dans la construction. Un granulat peut être naturel, artificiel ou recyclé. Le terme « granulat naturel » désigne un granulat n'ayant subi aucune déformation autre que mécanique. Le terme « granulat artificiel » désigne un granulat d'origine minérale résultant d'un procédé industriel comprenant des transformations thermiques ou autres. Le terme « granulat recyclé » désigne un granulat obtenu par traitement d'une matière inorganique précédemment utilisée dans la construction. Les granulats utilisés sont des granulats routiers, répondant aux normes pertinentes : NF EN 13043 en Europe et ASTM C33 aux Etats-Unis d'Amérique. Les classes granulaires (d/D) des constituants de ces enrobés faisant l'objet de la série de normes produits français NF P98-130 à NF P98-141 pouvant être utilisés selon l'invention sont les suivantes : 0/2, 0/4, 2/4, 0/6,3, 2/6,3 et 4/6,3. Ces classes granulaires s'entendent au sens de la norme XP P18-540, remplacée aujourd'hui par la norme XP P18-545. Les granulats classiques présents dans une composition selon l'invention peuvent être, sans limitation, des fillers, fines, sable, sablon, gravier, gravillons, graves, pierres broyées, poussières, filler. On entend par filler des particules dont au moins 70 0/0 en masse sont de dimensions inférieures à 0,063 mm. En ce qui concerne les enrobés bitumineux, les évolutions de la technique ont permis de sélectionner des formules granulaires plus aptes que d'autres à satisfaire des spécifications de performances. Par « performances », on entend les propriétés des enrobés telles que l'on peut les caractériser à l'aide des essais suivants : Performance Norme d'essais Commentaires Compactabilité NF P98-252 Capacité de l'enrobé à être mis en place avec une compacité spécifiée Résistance mécanique et NF P98-251-1 Durabilité face aux agressions du trafic et aux risques tenue à l'eau de désenrobage Résistance à l'orniérage NF P98-253-1 Capacité à résister au fluage lié à l'application du trafic Module complexe NF P98-260-2 Capacité à supporter les efforts. Comportement en fatigue NF P98-261-1 Capacité à maintenir intactes les propriétés de l'enrobé en fonction de la répétition de l'application des charges Le liant hydrocarboné selon l'invention peut être utilisé selon l'application, tel quel (sans solvant), fluxé (c'est-à-dire additivé d'un solvant) ou sous forme d'une 15 émulsion aqueuse. Le liant peut être mis sous forme d'émulsion afin d'en faciliter l'usage dans des procédés aussi divers que : - les enduits superficiels, les couches d'accrochage, les enrobés coulés à froid, les couches de cure, l'imprégnation, le traitement des sols et des graves, les graves 20 d'émulsion, les enrobés à l'émulsion, les enrobés coulés à froid et d'une manière générale les procédés tels que décrits dans l'ouvrage « Les émulsions de bitume » édité par le syndicat français des émulsions routières de bitume (SFERB). - les couches de protection de pipe-lines, d'ouvrage métalliques, d'ouvrage en béton, liant entrant dans la fabrication de panneaux d'isolation thermiques et phoniques à 25 base de particules de bois ou de matériaux polymères et d'une manière générale les usages décrits dans « The Shell Bitumen Industrial Handbook » publié par Shell Bitumen en 1995, ISBN 0-9516625-1-1. Le liant selon l'invention peut sans difficultés être mis en émulsion avec les émulsifiants classiquement utilisés pour l'émulsification des bitumes. Ces émulsifiants, 30 ou mélanges d'émulsifiants, qui peuvent être cationiques, anioniques ou non-ioniques, sont bien connus de l'homme de l'art.

La formule de l'émulsion est choisie en fonction de l'application visée. Cette émulsion de liant selon l'invention peut alors remplacer les émulsions de bitume dans leurs applications. Dans les exemples qui suivent, sauf indication contraire, toutes les parties et 5 pourcentages sont exprimés en masse.

EXEMPLE

Dans ces exemples, l'objectif est d'obtenir un liant de classe 35/50 avec un bilan 10 d'émissions équivalent CO2 nul ou négatif et d'utiliser ce liant pour fabriquer des enrobés présentant un bilan d'émissions équivalent CO2 modéré Ces liants présentent des caractéristiques répondant à la norme EN 12591.

1. Composition des liants Composant Bilan GES Bitume : Mélanges d'hydrocarbures 35/50 277 kg egco2/t Plastifiant : Trioléate de glycérol Radia 7363 - 1325 kg egco2/t Résine : Résine maléisée estérifiée glycérol Dertoline MG 130 - 1325 kg egco2/t Formulation des liants L1 L2 Proportions Bilan GES Proportions Bilan GES Bitume 80 % 221,6 kg egco2 50 % 138,5 kg egco2 Plastifiant 6 % - 79,5 kg egco2 15% - 198,75 kg egco2 Résine 14 % - 185,5 kg egco2 35 % - 463,75 kg egco2 Bilan GES Liant - 43,4 kg egco2 - 524 kg egco2 Les différents constituants sont mélangés sous agitation constante à une température 20 de l'ordre de 150°C pendant 1 h30. 2. Propriétés des liants Propriétés L1 L2 Pénétrabilité (Pen EN1426) 40'/10 mm 42'"0 mm Température de ramollissement (TBA EN1427) 53,6°C 52,4°C Bilan GES Liant - 43,4 kg egco2 - 524 kg egco2 15 Pen EN1426 correspond à la pénétrabilité mesurée selon la norme EN1426. TBA EN1427 correspond à la température bille-anneau mesurée selon la norme EN1427. On constate donc que les liants obtenus ont bien une pénétrabilité et une température bille-anneau tombant dans les gammes de valeur traditionnelles des liants bitumineux. On constate donc que les formulations présentées ci-dessus permettent d'aboutir à des liants présentant un indicateur de changement climatique présentant une valeur négative répondant donc au concept de « Carbone Zéro »

10 Au regard des valeurs pouvant être obtenues, l'intégration des phases de fabrication, transport et application d'enrobé à base de ce type de liant permet, par exemple avec le liant 2, d'obtenir également un enrobé à « Carbone Zéro ou négatif ».5

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Liant hydrocarboné présentant un bilan d'émissions équivalent CO2 nul ou négatif et comprenant au moins un bitume et au moins un composé d'origine végétale de récolte, caractérisé en ce qu'il comprend en masse par rapport à la masse totale du liant hydrocarboné : - 40 à 90% de bitume présentant une quantité d'équivalent dioxyde de carbone supérieur à 200 kg/t, - 5 à 40% de résine végétale de récolte présentant une quantité d'équivalent dioxyde de carbone inférieure à - 1000 kg/t.
2. 2. Liant hydrocarboné selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend 1 à 30% d'au moins un plastifiant choisi parmi les huiles végétales de récolte.
3. 3. Liant hydrocarboné selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'il comprend : 15 - 60 à 88% de bitume, - 10 à 20% de résine végétale de récolte, - 1 à 10% d'huile végétale.
4. 4. Liant hydrocarboné selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'il comprend : - 40 à 60% de bitume, 20 - 30 à 40% de résine végétale, - 10 à 30% d'huile végétale.
5. 5. Liant hydrocarboné selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la résine est choisie parmi les colophanes modifiées et les esters de colophanes modifiées. 25
6. 6. Liant hydrocarboné selon l'une quelconque des revendications 2 à 5 caractérisé en ce que le plastifiant est une huile végétale choisie parmi les triesters d'acide gras et du glycérol obtenus à partir d'acide gras, saturés ou monoinsaturés, non fonctionnalisés et comprenant un chaine linaire de 16 à 20 atomes de carbone
7. 7. Matériau pour la réalisation de couches et/ou revêtements de construction, 30 caractérisé en ce qu'il comprend un mélange : a) d'un granulat ; et b) d'un liant tel que défini selon l'une quelconque des revendications précédentes.
8. 8. Couche ou revêtement de construction, caractérisé(e) en ce qu'elle (il) est constitué(e) du matériau selon la revendications 7. 35
9. 9. Procédé de préparation d'un liant hydrocarboné comprenant au moins un bitume et au moins un composé d'origine végétale de récolte, le liant présentant un bilan d'émissions équivalent CO2 nul ou négatif et comprenant les étapes suivantes : a) sélectionner les constituants suivants : - au moins un bitume présentant une quantité d'équivalent dioxyde de carbone supérieur à 200 kg/t, - au moins une résine végétale de récolte présentant une quantité d'équivalent dioxyde de carbone inférieure à - 1000 kg/t, - éventuellement au moins un plastifiant, - éventuellement au moins un additif, b) choisir les proportions en masse par rapport à la masse totale du liant hydrocarboné de chacun des constituants du liant hydrocarboné, dans les gammes de proportions suivantes : - 40 à 90% de bitume, - 5 à 40% de résine végétale, - 0 à 30 % de plastifiant, c) calculer les quantités d'équivalents dioxyde de carbone pour chacun des constituants du liant hydrocarboné en fonction des proportions choisies à l'étape b) dues à leur procédé d'obtention et à leur transport jusqu'au site de production du liant hydrocarboné, d) calculer les quantités d'équivalents dioxyde de carbone dues à la préparation du liant hydrocarboné par mélange des différents constituants du liant hydrocarboné, e) calculer la quantité totale d'équivalent dioxyde de carbone du procédé d'obtention du liant hydrocarboné en faisant la somme des quantités obtenues aux étapes c) et d) et vérifier que cette somme est inférieure ou égale à zéro, f) si la somme obtenue à l'étape e) est supérieure à zéro, modifier les proportions des constituants de l'étape c) en augmentant les quantités de composés d'origine végétale et reprendre les étapes c) à e) jusqu'à obtention d'une somme inférieure ou égale à zéro, g) préparer le liant hydrocarboné par mélange des différents constituants.
10. 10. Procédé de préparation d'un matériau pour la réalisation de couches et/ou revêtements de construction présentant un bilan d'émissions équivalent CO2 réduit comprenant des granulats et un liant hydrocarboné comprenant au moins un bitume et au moins un composé d'origine végétale de récolte caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : a) sélectionner les constituants suivants : - au moins un bitume présentant une quantité d'équivalent dioxyde de carbone supérieur à 200 kg/t, - au moins une résine végétale de récolte présentant une quantité d'équivalent dioxyde de carbone inférieure à - 1000 kg/t, - éventuellement au moins un plastifiant, - éventuellement au moins un additif, b) choisir les proportions en masse par rapport à la masse totale du liant hydrocarboné de chacun des constituants du liant hydrocarboné, dans les gammes de proportions suivantes : - 40 à 90% de bitume, - 5 à 40% de résine végétale, - 0 à 30 % de plastifiant, c) calculer les quantités d'équivalents dioxyde de carbone pour chacun des constituants du liant hydrocarboné en fonction des proportions choisies à l'étape b) dues à leur procédé d'obtention et à leur transport jusqu'au site de production du liant hydrocarboné, d) calculer les quantités d'équivalents dioxyde de carbone dues à la préparation du liant hydrocarboné par mélange des différents constituants du liant hydrocarboné, e) calculer la quantité totale d'équivalent dioxyde de carbone du procédé d'obtention du liant hydrocarboné en faisant la somme des quantités obtenues aux étapes c) et d) et vérifier que cette somme est inférieure ou égale à zéro, f) si la somme obtenue à l'étape e) est supérieure à zéro, modifier les proportions des constituants de l'étape c) en augmentant les quantités de composés d'origine végétale et reprendre les étapes c) à e) jusqu'à obtention d'une somme inférieure ou égale à zéro, g) préparer le liant hydrocarboné par mélange des différents constituants, h) calculer les quantités d'équivalents dioxyde de carbone dues au transport du liant hydrocarboné jusqu'au site de production du matériau, et i) calculer les quantités d'équivalents dioxyde de carbone dues au procédé d'obtention des granulats et au transport des granulats jusqu'au site de production du matériau, j) éventuellement calculer les quantités d'équivalents dioxyde de carbone dues au malaxage du liant hydrocarboné et des granulats, k) calculer les quantités d'équivalents dioxyde de carbone dues au transport du liant hydrocarboné, des granulats et/ou de l'ensemble liant hydrocarboné / granulats malaxé jusqu'au site de mise en oeuvre du matériau, I) calculer les quantités d'équivalents dioxyde de carbone dues à la mise en oeuvre du matériau, m) calculer la quantité totale d'équivalents dioxyde de carbone du procédé d'obtention du matériau en faisant la somme des quantités obtenues aux étapes c), d), h), i), j), k) et I), I) transporter le liant hydrocarboné et les granulats jusqu'au site de production du matériau, éventuellement malaxer le liant hydrocarboné et les granulats, transporter le liant hydrocarboné, les granulats ou l'ensemble liant hydrocarboné / granulats malaxé jusqu'au site de mise en oeuvre du matériau, et mettre en oeuvre le matériau sur le support auquel il est destiné.