Rice hulls in construction/fr

Les balles de riz sont uniques dans la nature. Elles contiennent environ 20 % de silice opaline, associée à une grande quantité de lignine, un polymère structural phénylpropanoïde. Ce déchet agricole abondant possède toutes les propriétés que l'on attend des meilleurs matériaux isolants. Des tests ASTM récents, menés par R&D Services de Cookville, dans le Tennessee, révèlent que les balles de riz ne s'enflamment ni ne se consument facilement, qu'elles sont très résistantes à l'humidité et à la décomposition fongique, qu'elles conduisent mal la chaleur, qu'elles sont inodores et n'émettent aucun gaz, et qu'elles ne sont pas corrosives pour l'aluminium, le cuivre ou l'acier. À l'état brut, les balles de riz constituent un isolant de classe A ou I et peuvent donc être utilisées de manière très économique pour isoler les murs, les planchers et le toit d'une maison à isolation renforcée. Cet article explique également comment la structure d'une telle maison peut être réalisée à partir de divers produits de bois d'ingénierie dérivés de l'écorce de canne à sucre.

Lorsque la nature a décidé de la manière d'emballer un grain de riz, elle a enveloppé ce minuscule concentré de nutriments dans ce que l'on appelle souvent une « opale biogénique » ^{[ 1 ].} La structure chimique de la balle de riz, composée de silice amorphe liée à l'eau, ressemble fortement à celle de l'opale, ce qui confère à la balle de riz des propriétés remarquables. On ne trouverait nulle part ailleurs un sous-produit céréalier aussi pauvre en protéines et en glucides assimilables, et pourtant aussi riche en fibres brutes, en cendres brutes et en silice ^{[ 2 ]} . De tous les sous-produits céréaliers, la balle de riz présente le plus faible pourcentage de nutriments digestibles totaux (moins de 10 %) ^{[ 3 ] .}

La balle de riz contient environ 20 % de silice opaline, associée à une grande quantité de lignine, un polymère structural phénylpropanoïde. Un tel pourcentage de silice est très rare dans la nature ^{[ 4 ]} , et ce mélange intime de silice et de lignine confère à la balle de riz une résistance non seulement à la pénétration de l'eau et à la décomposition fongique, mais aussi aux efforts déployés par l'homme pour s'en débarrasser. Le riz étant cultivé sur tous les continents, à l'exception de l'Antarctique, et se classant deuxième après le blé en termes de superficie et de production mondiales ^{[ 5 ]} , la balle représente en moyenne environ 20 % du poids brut du riz récolté ^{[ 6 ].} De ce fait , notre planète se retrouve avec une quantité considérable de ce résidu écailleux.

Plus de 100 millions de tonnes de balles de riz sont produites chaque année dans le monde. ^{[ 7 ]} En 1995, les États-Unis en ont produit environ 1 260 000 tonnes ^{[ 8 ]} dans une cinquantaine d'usines ^{[ 9 ]} situées en Louisiane, au Texas, en Arkansas, au Missouri, au Mississippi, en Floride et en Californie. La plupart des usines stockant et transformant le riz paddy quotidiennement, des balles fraîches et sèches sont disponibles toute l'année. Comme elles ne sont ni biodégradables ni inflammables, elles sont parfois distribuées gratuitement.

Les coques se vendent généralement à environ 6 $/tonne, bien qu'une usine ait indiqué avoir vendu des coques à des prix allant de 2 $ à 20 $ la tonne. ^{[ 10 ]}

L’enveloppe du riz est un matériau d’emballage très résistant et abrasif, composé de deux moitiés imbriquées. Elle encapsule le minuscule espace laissé vacant par le grain décortiqué et, à proximité d’une multitude d’autres enveloppes, elle forme une barrière thermique comparable à celle d’excellents matériaux isolants. ^{[ 11 ]} Des tests de résistance thermique sur des enveloppes de riz entières indiquent des valeurs R supérieures à 3,0 par pouce. ^{[ 12 ]} Si la valeur R des enveloppes de riz est si favorable, pourquoi n’ont-elles pas été largement utilisées pour isoler les bâtiments résidentiels et commerciaux ? ^{[ 13 ]}

Peut-être nos scientifiques et ingénieurs se concentrent-ils uniquement sur la création de matériaux et de produits pouvant être commercialisés sous leur propre marque. Peut-être l'utilisation simple de la balle de riz comme isolant ne stimule-t-elle pas suffisamment l'imagination scientifique ou commerciale. Mais pourquoi privilégier les produits artificiels alors que les matériaux naturels abondent ? Il doit sûrement exister une raison profonde et évidente qui rend la balle de riz brute impropre à l'utilisation comme isolant.

Les balles de riz brûlent-elles ? Oui, mais difficilement, comme Eldon Beagle l’a si élégamment expliqué :

« La structure particulière des coques, composée de silice et de cellulose et ressemblant à un faisceau de pailles, confère à l’objet une résistance intrinsèque à la combustion. Ces minuscules structures tubulaires recouvertes de silice empêchent la combustion complète et uniforme, pourtant essentielle à l’obtention du produit final souhaité. » ^{[ 14 ]}

Quiconque a déjà tenté d'allumer une allumette avec des balles de riz en vrac sait combien il est difficile de les enflammer. L'air ne pouvant circuler librement à travers un tas de balles de riz pour fournir l'oxygène nécessaire à une combustion rapide, elles ne brûlent ni facilement ni proprement. La densité apparente des balles de riz en vrac est similaire à celle de la paille en bottes, et quiconque a déjà essayé de brûler une botte de paille comprend le problème lié à la disponibilité de l'oxygène. Mais la simple disponibilité de l'oxygène n'explique pas tout.

Comme nous l'avons mentionné précédemment, la forte proportion de silice opaline dans les balles de riz est très inhabituelle comparée à d'autres matières végétales. Certains scientifiques avancent que, lors de la combustion des balles de riz, les cendres de silice pourraient former un « cocon » empêchant l'oxygène d'atteindre le carbone interne. D'autres supposent que, puisque la silice et le carbone sont partiellement liés au niveau moléculaire, du carbure de silicium se forme lors de la combustion à haute température, et que la présence de cette céramique résistante à la chaleur entrave la combustion des balles de riz. ^{[ 15 ]} D'autres encore affirment qu'à certaines températures, la liaison moléculaire entre la silice et le carbone dans la balle est en réalité renforcée, empêchant ainsi une combustion complète et uniforme. ^{[ 16 ]} Quoi qu'il en soit, même si l'on parvient à enflammer un tas de balles de riz, on constate qu'elles ont tendance à couver plutôt qu'à s'enflammer.

Les balles de riz sont ignifuges et, à température ambiante, auto-extinguibles. Une allumette allumée, jetée sur un tas de balles de riz, s'éteint généralement sans produire de flamme auto-entretenue dans les balles. ^{[ 17 ]}

L'isolation cellulosique conventionnelle nécessite l'ajout de grandes quantités d'agents ignifuges et retardateurs de combustion lente. La concentration de ces agents (tels que l'acide borique, le borate de sodium, le sulfate d'ammonium, le sulfate d'aluminium, le trihydrate d'aluminium, le phosphate mono- ou diammonique) peut atteindre 40 % en poids. ^{[ 18 ]} Ces produits chimiques sont coûteux à l'achat et à la préparation, et la fibre cellulosique doit subir un traitement important pour les recevoir.

Étonnamment, les balles de riz ne nécessitent aucun retardateur de flamme ni de combustion lente. La nature a doté ce déchet agricole de toutes les propriétés de combustion requises pour réussir le test de flux radiant critique (ASTM C739/E970-89), le test de combustion lente (ASTM C739, section 14) et le test des caractéristiques de combustion en surface (ASTM E84). Des tests récents effectués par R&D Services indiquent un flux radiant critique (FRC) moyen de 0,29 W/cm², une perte de masse par combustion lente comprise entre 0,03 % et 0,07 %, un indice de propagation de la flamme (IPF) de 10 et un indice de développement de la fumée (IDF) de 50. Les normes de construction américaines exigeant un IPF inférieur ou égal à 25 et un IDF inférieur ou égal à 450, les balles de riz ont donc aisément réussi ces tests. À l'état brut et non transformé, la balle de riz constitue un matériau isolant de classe A ou de classe I.

Tous les matériaux organiques absorbent ou libèrent de l'humidité jusqu'à atteindre l'équilibre avec l'humidité relative de l'air ambiant. La forte concentration de silice opaline à la surface externe de la balle de riz empêche le transfert d'humidité atmosphérique vers l'intérieur de celle-ci. De plus, la balle de riz est composée de 2,1 % à 6,0 % d'un biopolyester appelé cutine ^{[ 19 ]} , qui, associé à une cire produite par le riz, forme une barrière très imperméable. La nature met en œuvre plusieurs stratégies très efficaces pour protéger le grain de riz de l'eau et de l'humidité élevée généralement associées à la culture et à la croissance de cette plante.

Par conséquent, des études réalisées sur des balles de riz à 25 °C indiquent que leur teneur en eau d'équilibre à 50 % d'humidité relative est inférieure ou égale à 10 %, tandis qu'à 90 % d'humidité relative, elle reste inférieure ou égale à 15 % ^{[ 20 ]} . Un test de sorption de vapeur d'eau (ASTM C739, section 12) effectué par les Services de R&D indique un gain de poids de seulement 3,23 %. Cette valeur est largement inférieure à la teneur en eau nécessaire à la croissance des champignons et des moisissures.

La norme ASTM relative à l'isolation cellulosique exige un test de résistance aux champignons d'une durée de 28 jours (voir la section 10 des normes ASTM C1497 et C1338, la section 6.6 de la norme ASTM C1149 ou la section 11 de la norme ASTM C739). Conformément à ces normes, le service de recherche et développement a inoculé des balles de riz avec cinq espèces fongiques différentes. Ces balles ont réussi les tests sans ajout de fongicides ni d'autres produits chimiques.

La forte concentration de silice opaline à la surface de la balle de riz lui confère une dureté effective comparable à celle de l'opale (6 sur l'échelle de Mohs) ^{[ 21 ]} . Cependant, la présence de lignine à l'intérieur de la balle de riz lui confère flexibilité et élasticité. Du fait de sa dureté et de son élasticité, la balle de riz résiste bien mieux au tassement et à la compression que le papier journal déchiqueté. Le tassement de l'isolant cellulosique dans une cavité murale peut réduire son épaisseur jusqu'à 25 %. C'est pourquoi il est souvent nécessaire de le stabiliser à l'aide d'acétate de polyvinyle ou d'un adhésif acrylique. Aucun de ces composés stabilisants n'est requis pour les balles de riz, si elles sont bien vibrées ou tassées dans la cavité murale.

Les balles de riz, lorsqu'elles sont libres, ont généralement un angle de talus naturel d'environ 35 degrés ^{[ 22 ]} . Cependant, une fois fermement tassées dans une cavité murale, leurs extrémités, leurs bords et leurs poils s'imbriquent pour former un angle de talus naturel négatif. Grâce à cette liaison particulière des balles de riz sous une légère pression, elles se stabilisent de manière très uniforme et aucun tassement supplémentaire n'est possible. De plus, comme il n'est pas nécessaire d'ajouter de retardateurs de flamme, de fongicides ou tout autre produit chimique aux balles de riz, le service de recherche et développement a déterminé que cette biomasse inoffensive et stable n'émet pas d'odeurs désagréables (ASTM C739). De même, le service de recherche et développement a déterminé que les balles de riz ne corrodent pas l'aluminium, le cuivre ni l'acier (ASTM C739, section 9).

L'utilisation de balles de riz permet d'éviter les procédés d'extraction minière et de fabrication générant pollution de l'air et de l'eau, ainsi que l'érosion des sols. ^{[ 23 ]} De même, leur fabrication n'épuise pas les réserves de combustibles fossiles (contrairement au polystyrène ^{[ 24 ]} , au polyisocyanurate et aux isolants en polyuréthane). Les balles de riz sont exemptes de produits chimiques chlorés tels que le phosgène, la chlorhydrine de propylène ^{[ 25 ]} et les chlorofluorocarbones (CFC) appauvrissant la couche d'ozone. ^{[ 26 ]} Elles ne contiennent ni urée-formaldéhyde, ni phénol-formaldéhyde, contrairement à la plupart des isolants en fibre de verre. ^{[ 27 ]} Enfin, les balles de riz éliminent les risques d'irritation ou de cancérogénicité liés à la poussière et aux fibres. ^{[ 28 ]} Les personnes souffrant d'hypersensibilité chimique n'ont pas à s'inquiéter des émanations associées aux liants des isolants en rouleaux, à l'encre des journaux recyclés ou aux COV émis par les isolants en mousse. ^{[ 29 ]} Comme les balles de riz ne nécessitent aucun broyage, concassage, aération, fibrage, liage ou stabilisation, elles possèdent, du moins dans les régions où elles sont disponibles, une énergie grise bien inférieure à celle des isolants cellulosiques. ^{[ 30 ]} Les balles de riz étant difficilement inflammables, elles ne requièrent aucun retardateur de flamme ni agent anti-brûlure. Enfin, leur grande robustesse et leur durabilité permettent leur réutilisation et leur recyclage à l'infini.

Le coût le plus important lié à l'utilisation de la balle de riz est sans doute son transport. Avec une masse volumique apparente d'environ 9 lb/pi³ [ ^{31 ] , le} transport des balles de riz en vrac coûte à peu près le même prix que celui de la paille en balles. Cependant, pour réduire les coûts de transport, les balles de riz peuvent être compressées jusqu'à 25 lb/pi³ ^sans perdre leur élasticité ^{[ 32 ]} . Elles reprennent rapidement leur masse volumique initiale une fois la compression relâchée. Mais pour un transport économique des balles de riz, il n'est pas nécessaire de les compresser à une masse volumique de 25 lb/pi³ ^. À une masse volumique de seulement 14,5 lb/pi³ ^, une semi-remorque standard de 53 pieds atteint une efficacité de transport optimale à son poids maximal autorisé de 24 tonnes. Si, à cette densité de transport, nous payons un tarif de camionnage moyen de 1,45 $ par mile, il en coûterait environ 15 $, 30 $, 45 $, 60 $, 75 $ et 90 $ pour transporter une tonne de balles de riz sur respectivement 250, 500, 750, 1000, 1250 et 1500 miles (voir graphique ci-dessous).

Avec une densité installée de 9 lb/pi³ ^, une tonne de balles de riz isolera 222 pi² ^d' une cavité murale de 12 pouces. Par conséquent, le coût par pi² ^engendré par le transport sur ces mêmes distances est respectivement de 0,07 $, 0,14 $, 0,20 $, 0,27 $, 0,34 $ et 0,41 $ (voir graphique suivant).

Ceux qui habitent à moins de 320 kilomètres des rizeries auront du mal à justifier l'utilisation d'un autre matériau isolant. Quand de nombreuses rizeries vendent à contrecœur des balles de riz à moins de 5 dollars la tonne, l'argument en faveur de ce matériau devient encore plus convaincant. À 5 dollars la tonne, le coût des balles de riz par mètre ^carré d'un mur de 30 centimètres d'épaisseur n'est que de 0,02 dollar.

En supposant que nous payions non pas 5,00 $ mais 25 $ la tonne (bien au-dessus du prix du marché actuel), nous constatons que le prix d'achat des balles de riz par pied ^carré de paroi isolée n'est que de 0,11 $. En réintégrant ces 0,11 $ dans le coût du transport sur ces mêmes distances, nous obtenons un coût total par pied ^carré de balle de riz livrée sur le chantier de 0,18 $, 0,25 $, 0,32 $, 0,38 $, 0,45 $ et 0,52 $ respectivement (voir graphique ci-dessous).

Ces calculs simples montrent que le transport des balles de riz ne devrait pas limiter leur utilisation à grande échelle comme isolant. Ils permettent d'établir deux comparaisons : l'une avec la paille en balles et l'autre avec l'isolant cellulosique insufflé à haute densité. Par rapport à tous les autres isolants disponibles sur le marché, ces deux types d'isolants présentent le taux de recyclage le plus élevé et l'énergie grise la plus faible.

En moyenne, une botte de paille à deux ficelles (35,5 x 45,5 x 91,5 cm) pèse 20,4 kg, coûte 2,50 $ et son transport jusqu'au chantier coûte 1,00 $ supplémentaire. ^{[ 33 ]} Disposée à plat dans un mur, cette botte représente 0,33 m² ^de surface. Le prix d'achat est donc de 0,71 $ par m² ^de mur, auquel il faut ajouter 0,29 $ pour le transport. Par conséquent, le coût total de la paille en bottes par m² ^de mur est d'environ 1,00 $. Cela représente plus de cinq fois le prix de la balle de riz transportée sur 400 km et presque deux fois le prix de la balle de riz transportée sur 2 400 km. De plus, 12 pouces de balles de riz à R-3,0 par pouce offrent 37 % d'isolation en plus que 18 pouces de paille en balles à R-1,45 par pouce, ^{[ 34 ]} et ceci, à un cinquième à la moitié du coût, en utilisant 33 % d'espace mural en moins.

L'isolant cellulosique, appliqué en insufflation dense, est inséré dans un mur à une densité d'environ 3,5 lb/pi³ ^. Ainsi, une tonne d'isolant cellulosique permet d'isoler 571 pi² ^d' un mur de 12 pouces d'épaisseur. À un prix moyen de 540 $ la tonne, livraison comprise, l'isolant cellulosique coûte environ 0,95 $ par pi² ^de mur isolé. C'est légèrement moins cher que la paille en balles, mais cela reste environ cinq fois plus cher que la balle de riz transportée sur 250 miles et deux fois plus cher que la balle de riz transportée sur 1 500 miles.

Si l'isolation à base de balles de riz est comparable à celle en bottes de paille et en cellulose, ne devrait-elle pas être bien plus avantageuse que ces isolants à faible taux de recyclage et à forte empreinte énergétique ? Le secteur du bâtiment aux États-Unis consomme plusieurs millions de tonnes d'isolants par an. Les rizeries ne devraient-elles pas s'associer aux architectes et aux constructeurs pour remplacer tous les isolants non produits de manière écologique et respectueuse de l'environnement ?

En guise de réfutation, on pourrait faire valoir, à juste titre, qu'un mur porteur en bottes de paille offre bien plus qu'une simple isolation. On pourrait également objecter que nous avons comparé le pouvoir isolant théorique des balles de riz à celui des bottes de paille – une comparaison absurde. Toutefois, si le système de mur est correctement conçu (absence de conductivité thermique via les éléments structurels) et si les balles de riz sont uniformément réparties et tassées à l'intérieur du mur (aucun espace vide), les valeurs théorique et réelle devraient être identiques.

En 1994, l'industrie de l'isolation cellulosique a consommé 420 000 tonnes de papier journal recyclé. ^{[ 35 ]} Il s'agit d'une activité qu'il convient de promouvoir et de développer par tous les moyens possibles. Si les rizeries fournissaient une quantité équivalente à l'industrie de l'isolation, cela ne représenterait qu'un tiers de la production annuelle de balles de riz aux États-Unis.

Avec un prix de vente moyen de 25 $ la tonne et une distance de transport moyenne de 965 km (600 miles), cela générerait chaque année environ 10,5 millions de dollars de revenus pour les rizeries et plus de 15 millions de dollars pour les entreprises de transport. Les États-Unis ne produisant que moins de 1,3 % de la production mondiale de balles de riz, le reste du monde a beaucoup à gagner de cette utilisation simple et peu sophistiquée d'un sous-produit agricole aussi abondant. Partant du principe que les balles de riz offrent de nombreux avantages par rapport aux matériaux isolants classiques, comment construire une maison super-isolée à partir de balles de riz ? Supposons également que l'on souhaite construire la structure de cette maison presque entièrement à partir de déchets agricoles, comment procéder ? Les balles de riz en vrac, contrairement aux ballots de paille, n'ayant aucune valeur structurelle, comment réaliser les cavités du plancher, des murs et du toit d'une maison en balles de riz ? La technologie permettant de créer des systèmes de plancher, de murs et de toit à partir de matériaux cellulosiques de faible qualité existe déjà. Des entreprises telles que Georgia-Pacific, Louisiana Pacific, Weyerhaeuser et Boise se spécialisent dans une variété de produits de bois d'ingénierie tels que les poutres en I, le bois lamellé-collé (LVL), le bois à fibres parallèles (PSL), le bois à fibres lamellées (LSL), le bois à fibres orientées (OSL), le bois lamellé-collé (GLULAM), etc. Ces produits de bois d'ingénierie offrent un large éventail d'avantages par rapport au bois massif scié traditionnel.

Ces pièces sont exemptes de nœuds et autres imperfections. Elles ne se rétractent pas, ne se déforment pas, ne se tordent pas, ne se cintrent pas, ne se fendent pas et ne se fissurent pas. Elles sont plus résistantes, plus rigides, plus légères, plus droites et bien plus précises que le bois massif. Elles peuvent être conçues pour couvrir de longues distances, avec une capacité de charge bien supérieure par unité de poids. Les architectes peuvent ainsi concevoir des structures offrant un espace habitable et fonctionnel bien plus important, les constructeurs ne sont pas confrontés aux déchets et les charpentiers les trouvent faciles à couper et à installer.

Actuellement, le tremble est la principale matière première utilisée pour fabriquer de nombreux produits de bois d'ingénierie. Le tremble pousse en forêt, et jusqu'à présent, la destruction de ces forêts était une conséquence inévitable de la production de bois d'ingénierie. La construction en bottes de paille retient particulièrement notre attention, car elle utilise un déchet agricole abondant. Pour construire un mur porteur en bottes de paille, il n'est pas nécessaire d'abattre un seul arbre ni d'impacter la vie abondante et diversifiée qui en dépend. De plus, la production des bottes de paille nécessaires à sa construction ne requiert pas de terres agricoles supplémentaires. La paille est un sous-produit de la culture du blé et de la fabrication de la farine.

De même que l'agriculture nous fournit la balle de riz comme sous-produit, ne pourrait-elle pas aussi nous offrir une fibre ligneuse résistante comme sous-produit d'une autre culture ? Nous recherchons un sous-produit agricole qui, comme par une sorte de logique naturelle, devrait ressembler au bambou à bien des égards. Non seulement il devrait être à croissance rapide et robuste, mais nous pourrions même nous attendre à une ressemblance frappante avec le bambou quant à sa structure même, plus précisément, la série de nœuds et d'entre-nœuds qui caractérisent la tige. À l'instar du bambou, il devrait s'agir d'une grande graminée vivace dotée d'une écorce ou d'un cortex épais, mais contrairement à ce dernier, nous pouvons espérer qu'il puisse être récolté et utilisé comme simple sous-produit. Nul besoin de consacrer des terres à sa culture, et tout le matériel nécessaire à sa récolte, son transport et sa transformation devrait déjà être disponible. Où trouver une telle plante extraordinaire ?

Elle existe déjà. Introduite dans le Nouveau Monde par Christophe Colomb dès 1493, la canne à sucre n'a rien de nouveau pour l'agriculture aux États-Unis. ^{[ 36 ]} Mais depuis son introduction sur le continent américain, elle est cultivée principalement pour la grande quantité de saccharose qu'elle contient. Bien que le saccharose de haute valeur se trouve principalement à l'intérieur de la tige, celle-ci est broyée, pressée et transformée en totalité, détruisant ainsi l'intégrité, la résistance et la valeur de son écorce ligneuse. Au mieux, elle sert de combustible de faible qualité ; au pire, elle est jetée à l'extérieur en grands tas où elle risque de s'enflammer spontanément sous l'action de bactéries thermophiles. Il est difficile de se rendre compte de ce que nous perdons lorsque nous incinérons l'écorce de la canne à sucre. Si l'on compare le taux de croissance et la qualité des fibres d'une forêt typique du nord-ouest Pacifique à ceux d'une plantation de canne à sucre typique de Louisiane, on constatera avec stupéfaction que la canne à sucre surpasse nettement la forêt. À période de culture équivalente, un hectare de canne à sucre peut produire près de deux fois plus de bois qu'un hectare de forêt.

Une fois que la tige ou la billette entière passe dans une presse conventionnelle, non seulement l'intégrité structurelle de l'écorce est détruite, mais la moelle et l'écorce se retrouvent intimement mélangées, rendant impossible leur séparation économique. La moelle de la canne à sucre est une fibre hémicellulosique biodégradable de très faible valeur structurelle. Or, si l'on recherche des alternatives aux produits forestiers conventionnels, même une petite quantité de moelle dans les produits dérivés du bois serait tout à fait indésirable. Dès lors, tous les efforts se concentrent sur la recherche de moyens de séparer l'écorce de la moelle avant la coupe et le broyage de la canne à sucre à la sucrerie.

Aujourd'hui, dans les pays développés, la majeure partie de la canne à sucre est récoltée à l'aide d'une récolteuse-découpeuse. Cette machine abattt la tige et mord la surface du rang, emportant avec elle une grande quantité de déchets tels que des morceaux de fer, du sable, de l'argile, des boulettes d'argile, des pierres, des briques, des feuilles et des sommités. La récolteuse découpe ensuite la tige en bâtonnets d'environ 20 cm de long. Dans des conditions optimales, en milieu sec, une tonne de canne contient 8 % de déchets inorganiques en poids, et jusqu'à 30 % en milieu humide. Non seulement la fibre cellulosique résistante de la canne est totalement détruite lors du broyage en usine, mais elle est parfois intimement mélangée à des quantités égales de débris inorganiques.

Ces résidus entrant dans l'usine ne contiennent pas de sucre, et lorsqu'ils en sortent sous forme de gâteau de filtration ou de bagasse, ils emportent du sucre avec eux. Chaque pour cent de résidus dans les billettes représente une perte de production de 1,4 kg de sucre par tonne de canne. Plus de résidus impliquent plus d'entretien, plus de floculant, plus de chaux, plus de gaz naturel, plus de bagasse imbrûlée, plus de gâteau de filtration, plus de chargeuses frontales, plus de traitement de l'eau, plus de bassins de décantation, plus de draglines pour nettoyer ces bassins, plus de transport, plus d'inversion, plus de mélasse, moins de sucre et des coûts plus élevés. Il doit certainement exister un moyen de maximiser la récupération du sucre et de minimiser son coût de production, tout en préservant intégralement l'intégrité de l'écorce.

Pour résoudre ce problème, deux types de séparation sont nécessaires. Le premier séparateur, un séparateur à milieu dense, élimine tous les débris inorganiques de la canne en billettes, et le second, un séparateur mécanique, sépare la moelle de l'écorce.

La société Engineering, Separation and Recycling LLC, basée à Washington, en Louisiane, a conçu plus de 20 séparateurs à milieu dense largement utilisés pour le prétraitement d'une grande variété de légumes-racines, tels que les pommes de terre, les carottes, les salsifis et les betteraves. Ce même séparateur de légumes peut être utilisé très efficacement pour séparer les billes de canne à sucre des débris inorganiques (voir illustration ci-dessous). La densité d'une bille de canne à sucre étant d'environ 1,09 RD (très proche de celle d'une pomme de terre), et celle des boules d'argile, des pierres et des briques étant nettement supérieure à 2,00 RD, cette séparation est simple et directe.

Une fois débarrassées de toutes les matières inorganiques, les billes sont acheminées vers un séparateur mécanique très moderne et sophistiqué appelé « séparateur Tilby ». Ce séparateur comprend une première série de rouleaux (station de fendage) où les billes sont coupées en deux moitiés longitudinales. Ensuite, le processus se poursuit avec une série de rouleaux à droite et une autre à gauche (station d'évidage), chacune séparant la moelle de l'écorce. Les billes traversent les stations de fendage et d'évidage à une vitesse impressionnante de 6 mètres par seconde. Seule la moelle est dirigée vers l'extracteur de jus, tandis que l'écorce est envoyée au séchoir. Une fois séchée à un taux d'humidité inférieur à 2 %, l'écorce peut être transformée en pratiquement tous les types de bois d'ingénierie imaginables.

Le procédé Tilby préservant intégralement la structure fibreuse et la longueur de la billette d'origine, la fabrication de bois d'ingénierie nécessite beaucoup moins de colle. Transformé en montants de bois d'ingénierie, ce matériau nous fournit tout le nécessaire pour créer les cavités murales de notre maison en balles de riz. Transformé en poutrelles en I, il nous permet de réaliser les cavités du plancher et du toit. Seuils, dalles de sol, bardeaux de toiture, et même les fibres nécessaires à la fabrication du bardage en fibrociment, pourraient être fabriqués à partir des fibres extrêmement robustes de l'écorce de canne à sucre. ^{[ 37 ] [ 38 ]}

Grâce à l'utilisation de bois d'ingénierie, la possibilité de surélever l'ensemble de la structure (sur pilotis) se présente à un coût raisonnable et permet son implantation dans des zones basses ou sur des terrains accidentés. De même, les combles sont facilement aménageables en un espace de vie ouvert, dégagé et fonctionnel, réduisant considérablement le coût moyen au mètre carré de la structure. ^{[ 39 ]} La production mondiale annuelle de canne à sucre brute s'élevant à environ un milliard de tonnes, près de 75 millions de tonnes d'écorces sèches sont potentiellement disponibles pour l'industrie du bois d'ingénierie. Ce volume correspond presque aux 100 millions de tonnes de balles de riz disponibles chaque année dans le monde. Avec ces deux sous-produits du sucre et du riz, nous pouvons construire et isoler des millions de logements chaque année.

En tant que citoyens d'une grande société industrialisée, il nous est difficile d'entreprendre des actions qui aient un réel impact. Choisir de construire une structure composée en grande partie de déchets agricoles nous permet non seulement d'agir de manière responsable envers l'environnement, mais aussi de nous offrir une construction bien supérieure à tout ce qui existe de façon conventionnelle. Cette maison super-isolée en balles de riz et canne à sucre, correctement conçue ^{[ 40 ],} devrait être considérablement moins chère à construire qu'une maison traditionnelle, tout en assurant à son propriétaire des économies d'énergie ne dépassant jamais en moyenne un dollar américain par jour.

Alors, pourquoi construire de façon conventionnelle quand il est bien moins coûteux et bien plus judicieux à tous égards de faire autrement ? Jusqu’à présent, nous pouvions nous réfugier derrière l’idée que, tant que nous ignorions le champ des possibles, nous ne pouvions le réaliser. Mais il ne s’agit pas tant de devoir ou d’obligation que de trouver des manières nouvelles et stimulantes de répondre de façon créative à l’immense beauté de notre Univers.

La première maison construite en balles de riz, achevée en février 2004, est la demeure de Paul et Ly Olivier. Située à Washington, en Louisiane, ville historique réputée pour ses bateaux à vapeur, juste en face de la magnifique plantation Magnolia Ridge ^{[ 41 ],} elle est en tous points semblable aux maisons bâties dans la région il y a plus de 150 ans. Nombre des techniques de construction décrites dans cet article ont été mises en œuvre pour sa construction.

Paul Olivier

Ingénierie, séparation et recyclage LLC

Boîte postale 250

Washington, Louisiane 70589

Téléphone : 1-337-826-5540

Courriel : xpolivier@hotmail.com