Brevet FR3154640A1 — publié le 20250502

PROCÉDÉ DE FABRICATION D’UNE PIÈCE À BASE DE MATÉRIAUX LIGNOCELLULOSIQUES ET DE MYCÉLIUM L’invention concerne un procédé de fabrication d’une pièce à base d’au moins un matériau lignocellulosique et de mycélium dans lequel : - on prépare une composition initiale comprenant au moins un matériau lignocellulosique sous forme divisée, de l’eau et au moins un précurseur de mycélium, - on dispose ladite composition initiale sur un support prédéterminé recouvert d’une enveloppe protectrice pendant une durée comprise entre 24 heures et 96 heures, - on réalise une découpe de ladite pré-pièce, ladite pré-pièce présentant un taux d’humidité supérieur à 40 %, - on recouvre la pièce (4) obtenue à l’issue de ladite quatrième étape d’une enveloppe protectrice pendant une durée comprise entre 24 heures et 96 heures, - on sèche ladite pièce. Figure pour l’abrégé : figure 4 PROCÉDÉ DE FABRICATION D’UNE PIÈCE À BASE DE MATÉRIAUX LIGNOCELLULOSIQUES ET DE MYCÉLIUM Domaine technique de l’invention L’invention concerne un procédé de fabrication d’une pièce à base de matériaux lignocellulosiques et de mycélium. Arrière-plan technologique Les mousses synthétiques ou matériaux polymères cellulaires servant par exemple dans l’ameublement ou à titre de cales dans le domaine de l’emballage sont fabriqués par moulage directement selon une forme et des dimensions souhaitées ou bien découpées à partir de plaques ou de blocs. Il existe depuis plusieurs années un intérêt grandissant pour les matériaux d’origine végétale capables de remplacer les plastiques d’origine synthétique. La mise en œuvre de ces matériaux d’origine végétale se limite à ce jour à du moulage. Ceci présente une limite pour l’obtention de certaines géométries ainsi qu’un frein à l’atteinte de critères industriels de rentabilité. Au niveau géométrique, le moulage impose des formes avec des angles de dépouille jusqu’à 3 degrés ce qui peut nuire au design et à l’optimisation de la pièce ou du calage. On connait par exemple un procédé de fabrication de matériaux par ensemencement de fibres végétales telles que de la sciure de bois ou de la paille par des champignons dont les filaments, appelés hyphes, forment le mycélium. Cependant, les méthodes connues ne permettent pas d’atteindre une qualité suffisante, notamment en ce qui concerne l’aspect de surface des pièces fabriquées, pour permettre de produire des pièces susceptibles de remplacer certaines pièces en matériaux polymères d’origine synthétique. D’autres part, la découpe de matériaux à base de mycélium est particulièrement délicate, produit des poussières et limite l’obtention de pièces de formes particulières ou complexes. Objectifs de l’invention L’invention vise à fournir un procédé de fabrication d’une pièce à base de matériaux lignocellulosiques et de mycélium compatible avec les contraintes industrielles. L’invention vise aussi à fournir, dans au moins un mode de réalisation, un procédé de fabrication d’une pièce à base de matériaux lignocellulosiques et de mycélium dont la mise en œuvre est aisée et fiable. Pour ce faire, l’invention concerne un procédé de fabrication d’une pièce à base d’au moins un matériau lignocellulosique et de mycélium dans lequel : - dans une première étape, on prépare une composition initiale comprenant au moins un matériau lignocellulosique sous forme divisée, de l’eau et au moins un précurseur de mycélium, - dans une deuxième étape, on dispose ladite composition initiale sur un support prédéterminé et on recouvre ladite composition de départ d’une enveloppe protectrice pendant une durée comprise entre 24 heures et 96 heures, une pré-pièce étant obtenue à l’issue de ladite deuxième étape, - dans une troisième étape, on retire ladite enveloppe protectrice et on récupère ladite pré-pièce, - dans une quatrième étape, on réalise une découpe de ladite pré-pièce de façon à obtenir ladite pièce, ladite pré-pièce présentant un taux d’humidité supérieur à 40 %, - dans une cinquième étape, on recouvre la pièce obtenue à l’issue de ladite quatrième étape d’une enveloppe protectrice pendant une durée comprise entre 24 heures et 96 heures, - dans une sixième étape, on soumet la pièce obtenue à l’issue de ladite cinquième étape à un séchage hors de ladite enveloppe protectrice. Un tel procédé comprenant une découpe de la pièce avant la fin de la culture ou croissance du mycélium, soit avant le développement de la surface externe de la pièce (appelée « peau de finition ») permet d’obtenir, non seulement, une pièce de la forme exacte souhaitée, mais également une pièce dont la surface externe est relativement lisse, homogène et présente des qualités esthétiques optimales. Ainsi et selon l’invention, ledit précurseur de mycélium est choisi dans le groupe formé des champignons, et plus particulièrement dans le groupe formé des spores de champignons. En ce qui concerne le mycélium, il désigne le champignon ou la bactérie avec lequel on ensemence ledit matériau lignocellulosique. Ainsi, avantageusement et selon l’invention, on choisit chaque précurseur de mycélium dans le groupe formé des basidiomycètes, par exemple du genre des Pleurotus. Ainsi et selon l’invention, on prépare une composition initiale de telle sorte qu’elle comprenne au moins 95% massique, notamment au moins 97% massique dudit matériau lignocellulosique sous forme divisée et d’eau par rapport à la masse totale de ladite composition initiale. En effet, une proportion très faible de précurseur de mycélium suffit pour permettre un développement de celui-ci. En outre, selon l’invention, ladite composition initiale comprend au moins 50% en masse totale d’eau par rapport à la masse totale de ladite composition initiale. En particulier, on mélange au moins en partie la composition initiale au cours de ladite première étape (voire au début de ladite deuxième étape). Ainsi et selon l’invention, ledit matériau lignocellulosique sous forme divisée présente au moins une dimension inférieure à 1,50 cm. En particulier, chaque matériau lignocellulosique se présente sous forme de particules, de fibres, de granulés, de copeaux ou encore de fils. Ainsi, avantageusement et selon l’invention, on choisit chaque matériau lignocellulosique dans le groupe formé des matériaux lignocellulosiques sous forme divisée, tels que les matériaux lignocellulosiques sous forme de particules, de fibres, de granulés, de copeaux ou encore de fils. Ainsi et selon l’invention, ledit matériau lignocellulosique sous forme divisée est choisi dans le groupe formé du bois, des graminées, des plantes herbacées, de la paille, du chanvre, du coton, des céréales, des plantes grimpantes, des plantes à fleurs, des arbustes, des arbrisseaux, des arbres fruitiers et de leurs mélanges. Selon l’invention, ledit matériau lignocellulosique sous forme divisée présente un taux d’humidité inférieur ou égal à 12%. Ainsi et selon l’invention, ladite deuxième étape et ladite cinquième étape sont réalisées chacune à une température comprise entre 18°C et 30°C. Ainsi et selon l’invention, ledit support comprend au moins un moule. En particulier, ledit support est un moule. Il permet de contenir la composition initiale et de conférer au moins en partie une forme prédéterminée à la pré-pièce. Il peut par exemple s’agir d’un moule se présentant sous la forme d’un bac à fond plat. Il peut également s’agir d’un moule présentant au moins une portion concave, par exemple un moule présentant une pluralité de cavités et dont on pourra découper chaque portion moulée et ayant pris la forme d’une cavité. Ainsi et selon l’invention, l’enveloppe protectrice peut être un film souple en matériau polymère ou encore un couvercle rigide. L’enveloppe protectrice utilisée au cours de la cinquième étape peut être identique ou différente de celle utilisée au cours de la deuxième étape. Ainsi et selon l’invention, on réalise ladite quatrième étape de découpe de ladite pré-pièce par au moins une technique choisie dans le groupe formé de la découpe par jet d’eau, la découpe par laser et de la découpe par un outil coupant et/ou vibrant (à lame ou du type rotatif par exemple). Ainsi et selon l’invention, on réalise ledit séchage au cours de ladite sixième étape à une température comprise entre 5°C et 80°C, et en particulier à une température comprise entre 50°C et 75°C. Ainsi et selon l’invention, on réalise ledit séchage au cours de ladite sixième étape pendant une durée comprise entre 6 heures et 72 heures, et en particulier pendant une durée comprise entre 12 heures et 36 heures. Un procédé selon l’invention permet d’obtenir des pièces présentant une résistance mécanique intéressante au regard de sa très faible masse, c’est-à-dire dont le matériau qui la constitue présente une masse volumique réduite, en particulier une masse volumique comprise entre 70 kg/m 3 et 160 kg/m 3 . L'invention concerne également un procédé de fabrication et une pièce obtenue par un tel procédé caractérisés en combinaison par tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci-dessus ou ci-après. Liste des figures D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante donnée à titre uniquement non limitatif et qui se réfère aux figures annexées dans lesquelles : la FIG. 1 est un schéma illustrant un procédé selon l’invention, la FIG. 2 est une vue schématique illustrant une deuxième étape d’un procédé selon l’invention, la FIG. 3 est une vue schématique illustrant une troisième étape d’un procédé selon l’invention, la FIG. 4 est une vue schématique illustrant une quatrième étape d’un procédé selon l’invention, la FIG. 5 est une vue schématique illustrant une cinquième étape d’un procédé selon l’invention, la FIG. 6 est vue schématique d’une pièce obtenue par un procédé selon l’invention, à l’issue d’une sixième étape. Description détaillée d’un mode de réalisation de l’invention Sur les figures, les échelles et les proportions ne sont pas strictement respectées et ce, à des fins d’illustration et de clarté. Les éléments identiques, similaires ou analogues sont désignés par les mêmes références dans toutes les figures. La FIG. 1 illustre les étapes d’un procédé selon l’invention. Il s’agit d’un procédé de fabrication d’une pièce à base d’au moins un matériau lignocellulosique et de mycélium et comprenant les six étapes suivantes. Dans une première étape E1, on prépare une composition initiale 2 comprenant au moins un matériau lignocellulosique sous forme divisée, de l’eau et au moins un précurseur de mycélium. En mélangeant l’ensemble de la composition initiale on assure une répartition au moins partielle du précurseur de mycélium au sein du mélange d’eau et de matériau lignocellulosique. Tout type de mélangeur adapté au mélange d’un solide divisé peut convenir. La composition initiale comprend au moins 95%, notamment au moins 97% massique du matériau lignocellulosique sous forme divisée et d’eau par rapport à la masse totale de la composition initiale. En particulier, la composition initiale 2 comprend au moins 40% en masse de matériau lignocellulosique sous forme divisée et au moins 30% en masse d’eau (ajoutée) par rapport à la masse totale de la composition initiale. Le précurseur de mycélium est choisi dans le groupe formé des spores de champignons, en particulier dans le groupe formé des basidiomycètes, par exemple du genre Pleurotus. Plusieurs espèces de champignons peuvent être utilisées dans la même composition initiale en proportions égales ou différentes. Chaque matériau lignocellulosique présente au moins une dimension inférieure à 1,50 cm et peut par exemple se présenter sous forme de particules, de fibres, de granulés, de copeaux ou encore de fils. De nombreux végétaux ou matériaux d’origine naturelle peuvent être utilisés. Il peut par exemple s’agir de bois, de graminées (tiges en particulier), de plantes herbacées (tiges en particulier), de paille, de chanvre, de coton, de céréales, de plantes grimpantes (vigne par exemple), de plantes à fleurs, d’arbustes, d’arbrisseaux ou encore d’arbres fruitiers (bois, branches ou feuilles notamment). Le matériau lignocellulosique sous forme divisée présente un taux d’humidité inférieur ou égal à 12%. Le matériau lignocellulosique humide sert de support nutritif pour le mycélium (ou « blanc de mycélium »). Dans une deuxième étape E2, on dispose la composition initiale 2 ainsi préparée à l’étape E1 sur un support 10, 12 prédéterminé et on la recouvre d’une enveloppe protectrice 14 pendant une durée comprise entre 24 heures et 96 heures, par exemple à une température comprise entre 18°C et 30°C. A l’issue de l’étape E2 on obtient une pré-pièce 4. Le support utilisé dans le mode de réalisation représenté dans les figures est formé d’un moule ou bac 10 à fond plat rectangulaire reposant sur une surface plane 12. La pré-pièce 4 obtenue après avoir été retirée du bac 10 et représentée aux figures 2 à 4 est une plaque parallélépipédique (ou un panneau). L’enveloppe protectrice 14 peut être un film souple en matériau polymère ou encore un couvercle rigide. Il n’est pas nécessaire, ni souhaitable, de former une enceinte étanche autour de la composition initiale 2 et du support 10, 12 pendant cette deuxième étape E2. Toutefois, une telle enveloppe protectrice 14 permet de limiter la circulation d’air au contact de la composition initiale 2 en maintenant l’humidité présente au sein de la composition initiale notamment. L’enveloppe protectrice 14 contribue aussi à diminuer le risque de contamination de la composition initiale 2 par des bactéries dont la présence serait éventuellement dommageable à la croissance du mycélium. Il est également possible de préparer directement une pièce de la forme voulue en utilisant un moule de forme prédéterminée, par exemple un moule présentant une pluralité de cavités permettant de préparer simultanément une pluralité de pièces en découpant ensuite la pré-pièce à l’endroit des jonctions entre ces cavités. A l’issue de cette deuxième étape E2 on obtient donc une pré-pièce 4 solide, c’est-à-dire une pièce formée d’un seul tenant (manipulable), à la différence de la composition initiale. Dans une troisième étape E3, illustrée en FIG. 3 , on retire l’enveloppe protectrice 14 et on récupère la pré-pièce 4 en la retirant du bac 10. La pré-pièce est ainsi retirée des conditions ayant permis la croissance du mycélium, en vue d’être découpée. Dans une quatrième étape E4, illustrée en FIG. 4 , on découpe la pré-pièce 4 de façon à obtenir la forme et les dimensions voulues de la pièce que l’on souhaite préparer, la pré-pièce 4 présentant un taux d’humidité supérieur à 40 %. Différentes techniques de coupe peuvent être utilisées, en particulier la découpe par jet d’eau, la découpe par laser et de la découpe par un outil coupant et/ou vibrant (à lame ou du type rotatif par exemple). Sur la FIG. 4 , on peut voir un dispositif 25 de coupe par jet d’eau 26 suivant une ligne de coupe 6 sur la pré-pièce 4 en vue de découper une pièce en L. Une machine de découpe par jet d’eau commercialisée par la société OMAX® (HYPERTHERM ASSOCIATES®, USA) peut par exemple être utilisée. En particulier, on peut utiliser un jet d’eau (sans abrasif), par exemple un jet d’eau présentant un diamètre compris entre 0,10 mm et 0,30 mm et une pression de découpe comprise entre 300 MPa (3000 bars) et 450 MPa (4500 bars). En outre, si un abrasif est utilisé dans le jet d’eau, il peut par exemple l’être avec un débit inférieur ou égal à 0,100 kg par minute. En particulier, la quatrième étape est réalisée quasiment immédiatement après la troisième étape. Dans une cinquième étape E5, illustrée en FIG. 5 , on recouvre à nouveau la pièce 30 obtenue à l’issue de la quatrième étape d’une enveloppe protectrice 14 pendant une durée comprise entre 24 heures et 96 heures. Au cours de cette cinquième étape E5, la température est comprise entre 18°C et 30°C, par exemple de 22°C. Comme on peut le voir sur la FIG. 5 , qui illustre le début de cette cinquième étape, la pièce 30 en L présente une face supérieure 7 n’ayant pas été soumise à une découpe et dont l’aspect est déjà qualitativement correct, c’est-à-dire sensiblement continu et lisse (sans exclure la présence de certains creux ou reliefs dus notamment à la forme et à la taille du matériau lignocellulosique sous forme divisée utilisé). Au contraire, on voit que la tranche 9 de la pièce 30 obtenue à l’issue de l’étape E4 de découpe est plus rugueuse. La cinquième étape E5 va ainsi permettre de remédier à ce défaut en autorisant une reprise de la croissance du mycélium, en particulier au niveau de la tranche 9 de la pièce 30 mais également sur tout le reste de la surface extérieure de la pièce 30 en formant une « peau » de finition présentant un aspect esthétique satisfaisant (comme c’est le cas sur la pièce 30 représentée en FIG. 6 ) pour tout type d’application. Cette cinquième étape E5 permet également de consolider mécaniquement l’ensemble de la pièce dont la rigidité et la résistance mécanique continue à croître au cours de celle-ci. Dans une sixième étape E6, illustrée en FIG. 6 , on soumet la pièce 30 obtenue à l’issue de ladite cinquième étape E5 à un séchage hors de ladite enveloppe protectrice. Dans le mode de réalisation illustré aux figures, à l’issue de la cinquième étape E5, on retire l’enveloppe protectrice 14 et on récupère la pièce 30 (en conservant son support 12 ou non). Comme on peut le voir sur la FIG. 6 , la tranche 19 de la pièce 30 présente un meilleur aspect de surface que sur la FIG. 5 (tranche 9), de même qualité que la face supérieure 17 (face 7 sur la FIG. 5 ). Le séchage peut être réalisé en laissant la pièce à l’air libre, à la température ambiante (à 22°C par exemple) pendant au moins 6 heures, ou en élevant la température jusqu’à 80°C afin de s’assurer de stopper sensiblement la croissance du mycélium. Cette sixième étape E6 a en particulier pour finalité de faire diminuer le taux d’humidité de la pièce 30. Ceci permet d’obtenir une pièce 30 stable, et d’éviter tout risque de développement ultérieur de moisissures notamment. La durée du séchage au cours de cette sixième étape E6 peut être ajustée en fonction de la taille et de la morphologie de la pièce 30, ainsi que de la température, et peut par exemple être comprise entre 6 heures et 72 heures, et plus particulièrement comprise entre 12 heures et 36 heures. Il est ainsi possible de fabriquer diverses pièces destinées à diverses utilisations (à titre de contenant ou encore de cales pour le transport d’objets fragiles par exemple). Une grande variété de formes est bien sûr possible, notamment autres que la forme en L représentée ici à titre d’exemple (en U notamment, avec des épaisseurs distinctes, des formes obliques ou courbes…). Le matériau formant la pièce 30 obtenue à l’issue de cette sixième étape E6 est particulièrement léger et présente une masse volumique comprise entre 70 kg/m 3 et 160 kg/m 3 , par exemple de l’ordre de 110 kg/m 3 . Un procédé selon l’invention permet ainsi de préparer des pièces de différentes formes telles que des boites rondes, rectangulaires ou ovales ou encore des socles présentant des reliefs et des creux de formes prédéterminées. Procédé de fabrication d’une pièce (30) à base d’au moins un matériau lignocellulosique et de mycélium dans lequel : dans une première étape, on prépare une composition initiale (2) comprenant au moins un matériau lignocellulosique sous forme divisée, de l’eau et au moins un précurseur de mycélium, dans une deuxième étape, on dispose ladite composition de départ sur un support (10, 12) prédéterminé et on recouvre ladite composition de départ d’une enveloppe protectrice (14) pendant une durée comprise entre 24 heures et 96 heures, une pré-pièce (4) étant obtenue à l’issue de ladite deuxième étape, dans une troisième étape, on retire ladite enveloppe protectrice (14) et on récupère ladite pré-pièce (4), dans une quatrième étape, on réalise une découpe de ladite pré-pièce (4) de façon à obtenir ladite pièce (30), ladite pré-pièce présentant un taux d’humidité supérieur à 40 %, dans une cinquième étape, on recouvre ladite pièce (30) obtenue à l’issue de ladite quatrième étape d’une enveloppe protectrice (14) pendant une durée comprise entre 24 heures et 96 heures, dans une sixième étape, on soumet ladite pièce (30) obtenue à l’issue de ladite cinquième étape à un séchage hors de ladite enveloppe protectrice (14). Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit précurseur de mycélium est choisi dans le groupe formé des basidiomycètes. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit matériau lignocellulosique sous forme divisée présente au moins une dimension inférieure à 1,50 cm. Procédé selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit matériau lignocellulosique sous forme divisée est choisi dans le groupe formé du bois, des graminées, des plantes herbacées, de la paille, du chanvre, du coton, des céréales, des plantes grimpantes, des plantes à fleurs, des arbustes, des arbrisseaux, des arbres fruitiers et de leurs mélanges. Procédé selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite deuxième étape et ladite cinquième étape sont réalisées chacune à une température comprise entre 18°C et 30°C. Procédé selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit support comprend au moins un moule. Procédé selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu’on réalise ladite quatrième étape de découpe de ladite pré-pièce par au moins une technique choisie dans le groupe formé de la découpe par jet d’eau, la découpe par laser, la découpe par un outil coupant et la découpe par un outil vibrant. Procédé selon l’une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu’on réalise ledit séchage au cours de ladite sixième étape à une température comprise entre 5°C et 80°C. Procédé selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu’on réalise ledit séchage au cours de ladite sixième étape pendant une durée comprise entre 6 heures et 72 heures.