Le tissu naturel d’écorces issu de l’artisanat ancestral d’Ouganda : un avenir prometteur pour la création de matériaux composites

Un savoir-faire ancestral

En Afrique, et plus particulièrement en Ouganda, la production de tissu issu d’écorces d’arbres de la famille Moraceae (dont l’Antiaris toxicaria = « Kilundu », et le Ficus natalens = « Mutuba ») remonte au 13e siècle. Les écorces sont récoltées pendant la saison humide par pelage manuel. Le tronc est recouvert de feuilles de bananes pour éviter sa déshydratation et favoriser la repousse tandis que l’écorce est chauffée puis martelée avec différents maillets en bois afin d’obtenir différentes textures. La couleur terra cota est finalement obtenue par séchage au soleil. Ces tissus étaient portés lors de rassemblements culturels mais aussi pour l’usage domestique avant d’être concurrencés par la disponibilité croissante du coton au 19e siècle. Cet artisanat ancestral a été inscrit à la liste représentative du patrimoine culturel immatériel de l’humanité. 

Figure 1 : a) L’extraction manuelle de l’écorce - b) étape de martelage avec un outil en bois -  c) d) détails et nom des différents échantillons étudiés. 

Un tissu naturel d’écorce

Les écorces de Kilundu et Mutuba ainsi « texturées » ont été observées au microscope électronique à balayage. L’orientation des fibres a été évaluée par analyse d’images, avec une orientation préférentielle unique  (selon une direction privilégiée) observée pour environ 75% des fibres de Mutuba, et deux orientations préférentielles pour le Kilundu (+/- 45°). Ces orientations préférentielles obtenues naturellement représentent un avantage non négligeable pour des applications potentielles de renforts composites biosourcés, car les fibres végétales comme le lin ou le chanvre traditionnellement utilisées pour de telles applications doivent subir différentes transformations pour obtenir des orientations similaires bénéfiques pour les propriétés du composite. Il convient cependant de garder à l’esprit que ces observations sont représentatives de la surface des tissus, et des orientations différentes pourraient exister dans l’épaisseur du tissu.

Figure 2: Images macroscopiques (gauche) et obtenues par microscopie électronique à balayage (milieu et droite) de la surface des écorces de Mutuba et Kilundu, avec trois grandissements différents. Les cercles orange soulignent la présence de défauts. 

Des propriétés multiples révélées à l’échelle de l’écorce 

Les analyses biochimiques et de diffraction aux rayons X révèlent des teneurs en cellulose similaires aux fibres de bambou ou palmier par exemple et des degrés de cristallinité similaires aux fibres de lin ; deux propriétés importantes pour assurer de bonnes propriétés mécaniques. Cependant les propriétés mécaniques locales (modules d’indentation à l’échelle de la paroi cellulaire) sont deux à trois fois moins élevées que pour la fibre de lin ou de palmier potentiellement en raison de l’orientation des fibrilles de cellulose au sein des fibres. La faible rigidité longitudinale qui en résulte, si elle est confirmée à l’échelle du composite, n’exclut pas des propriétés intéressantes en cas de choc ou de déformation. La modélisation basée sur ces propriétés mécaniques locales révèle des concentrations de contraintes aux interfaces, notamment dans la zone de lamelle moyenne qui lie les fibres entre elles. Enfin, les écorces de Kilundu et Mutuba présentent des propriétés hygroscopiques typiques des fibres végétales avec une capacité d’absorption de l’eau plus importante pour le Mutuba dans un environnement humide comparé au Kilundu, permettant d’envisager des applications dans différents environnements.

Des perspectives à explorer pour la création de matériaux composites

Des informations complémentaires à l’échelle de la paroi cellulaire, de la fibre et du tissu sont encore nécessaires pour adapter les processus d’extraction et guider la conception des composites. Les prochaines étapes viseront également la fabrication et la caractérisation de composites à partir de ces tissus en les utilisant comme renforts naturels. Les propriétés des tissus mises en évidence par ces recherches démontrent néanmoins dès à présent qu’ils peuvent être utilisés directement pour la fabrication d’objets tels que pour la maroquinerie, en remplacement du cuir.