Etape #16 : Pourquoi le bambou est le matériau du futur ?
J'ai fait des calculs pour vous en convaincre 🤓
Hello, et bienvenue aux nouveaux arrivants.
Aujourd’hui, je reprends ma casquette d’ingénieur, et je vous explique tout depuis le début ! Eh oui, vous bien sympas de me lire, comme ça, sans me l’avoir demandé : Pourquoi faire un vélo en bambou ?
C’est d’une telle évidence pour moi, que je n’avais même pas pris le temps d’en expliquer les raisons ici…
Alors je me justifie, juste en dessous, de ce choix.
Il va y avoir des chiffres, un peu de langage technique, mais comme dirait notre cher ministre : “Vous inquiétez pas, ça va bien se passer”.
Pour ceux qui nous rejoignent, vous pouvez retrouver les étapes précédentes 👉 ici 👈, et surtout l'épisode fondateur où je livre la vision globale du projet.
Au programme donc dans l’étape du jour :
Un atout pour la décarbonation - 3 min de lecture
Le bambou, le matériau composite idéal - 3 min de lecture
les chronos du mois - 1 min
Pour commencer, il y a une raison essentielle derrière ce projet : j’aime travailler le bois.
En fait, depuis tout petit, j’ai appris à bricoler en m’amusant à construire des objets en bois.
Tout me fascine dans cette matière : l’esthétique, l’odeur, le toucher, le bruit des outils sur le bois…
Je peux rester des heures scotché devant des vidéos de menuiserie !
Alors c’est naturel de m’orienter vers une essence de bois.
Ensuite, vient le choix du bambou. Et là, plusieurs points entrent en jeu. L’aspect technique, mécanique, et l’aspect écologique.
Un enjeu écologique pour la décarbonation
D’un point de vue écologique, voici quelques faits sur le bambou :
*je mets les sources en fin de newsletter pour alléger la lecture
un bambou pousse en moyenne en 4-5 ans, quand un arbre classique devient “adulte” à 20-30 ans. On a donc un pouvoir de régénération hyper intéressant : on peut renouveler une forêt en quelques années seulement.
Certains bambous peuvent prendre 1 mètre dans la journée !pendant sa pousse, un bambou absorbe beaucoup plus de CO2 que n’importe quel arbre.
Si on fait un comparatif global entre 1 hectare d’une forêt classique (feuillu) et d’une forêt de bambou (prenons le bambou Moso par exemple), on obtient :
4,6 T de CO2 pour une forêt de feuillu en moyenne, contre 60 T pour une bambouseraie.
En partant de là, et en considérant 2500 bambous par hectare, on obtiendrait donc une absorption par bambou de 24 kg par an. Sur une durée de pousse de 5 ans, une tige absorberait 120 kg de CO2, rien que ça.
Bien sûr, ces calculs sont simplifiés et je ne prétends pas avoir l’expertise agronome dans ce domaine. Mais l’ordre de grandeur donne une idée de l’intérêt du bambou par rapports aux enjeux actuels.
Des entreprises l’ont d’ailleurs bien compris et se sont emparées du sujet. On peut citer, par exemple, Horizom - qui valorise la culture du bambou.
Mais revenons au vélo.
Aujourd’hui, les matériaux les plus utilisés dans la fabrication industrielle sont l’acier et le carbone.
On considère que la fabrication d’un vélo émet entre 180kg et 240kg de CO2 (étude menée par Trek en 2022).
En un rapide calcul déjà, on se rend compte qu’en travaillant sur l’ensemble du cadre, fourche, potence et cintre, tige de selle, on joue déjà sur 46% de l’émission de CO2 d’un vélo, soit environ 90kg de CO2.
Le reste étant principalement les roues et les organes de transmission, difficiles à remplacer aujourd’hui.
Je pense qu’on peut encore réduire ce chiffre en travaillant avec des composants français, le transport représentant une grande partie du coût carbone des pièces.
Rajoutons à ça l’utilisation des batteries pour les vélos électriques et tout le débat que ça entraine sur la fabrication, le recyclage, etc.
Et surtout, l’industrie du vélo actuellement, qui est comparable à de la fast-fashion (merci
Ça fait peur à voir…
Vous comprenez donc pourquoi, même si sur le papier ça semble négligeable par rapport à des industries très polluantes, j’ai voulu m’intéresser au sujet.
Avec le recul des prototypes que j’ai déjà fabriqués, je peux définir que je consomme 4 à 5 tiges de bambous (diamètres différents, découpe, assemblage en lamelles…).Il y a forcément un peu de perte également - que je réfléchis à valoriser. Aujourd’hui, ils me servent de paillage pour mes plantes !
Cela signifie que, qu’en utilisant 5 tiges, j’utilise un matériau qui a déjà absorbé 450 kg de CO2 au cours de sa vie !
On économise donc la production de 90kg de CO2 vs un cadre en acier (soit un impact de 107kg) , et d’un autre côté, on absorbe 450 kg de CO2. On a donc un vélo qui - il faudrait rajouter le coût carbone de la résine utilisée pour les jonctions, l’électricité utilisée pour le ponçage, etc… je n’ai pas encore les données précises là dessus - a une balance émission/absorption négative : -343 kg de CO2.
Je suis bien conscient que le CO2 ne doit pas être le seul objectif lié aux enjeux climatiques, mais il fait partie des critères les plus utilisés aujourd’hui.
Un matériau composite hyper intéressant
Jusque là, c’était l’échauffement ! On va passer à la vraie partie calcul. Allez, on se retrouve en bas !
Déjà, quelques notions de base pour comprendre les données qui arrivent. Quand on conçoit des pièces mécaniques, on va s’intéresser aux différentes forces qui vont venir agir sur la pièce : pression, étirement, torsion…
Et donc, on va devoir dimensionner la pièce en prenant en compte les contraintes mécaniques et les caractéristiques intrinsèques du matériaux.
Dans le vélo en bambou, pour l’instant, il y a assez peu de documentation. On travaille sur les jonctions (les liaisons entre les tubes) avec de la fibre de carbone ou de la fibre de lin. Mais la plupart du temps, ces jonctions me semblent surdimensionnées ( je veux dire par là trop épaisses) pour assurer le coup.
En tous cas, c’est ce que j’ai fait pour mes premiers prototypes.
Et j’ai envie de pousser plus loin la modélisation des jonctions pour définir les épaisseurs à utiliser.
Ici, je vais vous montrer pourquoi le bambou rivalise largement avec le carbone et l’acier.
Le module d’Young permet de connaitre l’élasticité d’un matériaux, sa résistance à la contrainte sur une dimension longitudinale.
La limite de rupture est la contrainte maximale avant rupture du matériau, sur une dimension longitudinale.
La rigidité en torsion, comme son nom l’indique définit la résistance d’un matériau à une contrainte de torsion
l’amortissement aux vibrations permet de comprendre le comportement d’un matériau en réponse à des vibrations continues (et donc, sur un vélo, le confort)
la résistance aux impacts et une donnée intéressante pour la longévité du matériau
la densité, enfin, permet de calculer le poids des pièces une fois que l’on a calculé les dimensions des tubes et jonctions
Voici donc un tableau comparatif entre le carbone (la rolls des vélos, mais la pire en matière de CO2), le bambou, et l’acier (le plus commun).
Que retenir de ce comparatif ?
Le bambou offre une résistance moindre par rapport à l’acier et au carbone. Ça implique donc, en effet, d’avoir des épaisseurs plus élevées au niveau des jonctions pour obtenir la même résistance.
Par contre, il offre un confort bien supérieur aux deux autres matériaux, plutôt sympa quand on veut faire un vélo urbain !
Mais je vous comprends, pas facile de se repérer avec ce tableau…
Alors si on va au bout des calculs, je vous épargne le détail, et vous livre seulement les résultats, voici ce que ça donnerait :
Et là, on voit bien que le bambou se place juste après le carbone en terme de poids, et avant l’acier.
Le carbone est exclusivement (en tous cas en grande majorité) au cyclisme et à la performance, peu étonnant vu ses caractéristiques techniques, mais l’acier est plebiscité pour un usage urbain car beaucoup plus confortable.
On vient donc de créer un vélo urbain plus confortable que tout autre matériau, et plus léger que l’acier - presque autant que le carbone.
Pas mal, non ?!
Les chronos du mois
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Avant de partir, voici mes sources, c’est important :
C’est terminé pour cette étape. Merci d’avoir lu jusqu’au bout !
J’espère que cette édition vous a plu, j’ai passé beaucoup de temps à la préparer, mais j’en avais besoin. Ça fait un moment que j’agrège de la donnée sans la mettre en forme… C’est chose faite.
Et puis ça fait du bien de reprendre un peu ma casquette d’ingénieur, ça fait longtemps qu’elle n’avait pas servi !
On se retrouve le mois prochain,
D’ici là, portez vous bien ✌️
Thibaut