Avec ses expériences, ses idées et ses préoccupations, l’architecte Kateřina Sýsová ouvre la voie à des matériaux et à des procédés non traditionnels, dont la base est l’utilisation de déchets plastiques. Avec ses étudiants de la CTU, elle étudie les possibilités de l’impression 3D à partir de plastiques recyclés et a développé une brique PET(b)rick brevetée. Mais elle participe également à la création de la première maison en béton imprimé. Il teste actuellement une sous-couche, qui pourrait remplacer les plaques de plâtre à l’avenir.
Kateřina Sýsová est diplômée en architecture et urbanisme de l’Université technique tchèque de Prague, où elle travaille comme chercheuse et chargée de cours depuis 2008.
Beaucoup seront surpris par votre engouement pour les bouteilles en plastique, qui finissent au mieux dans les déchets triés.
Il s’agit d’une invention véritablement ingénieuse des années 70 du siècle dernier. Si le monde était idéal, vous n’en verriez aucun autre hygiénique, léger et beau ailleurs que dans un sac à dos, dans une voiture ou dans un chalet. Les gens la respecteraient. Le polyéthylène téréphtalate est un matériau très précieux. Il est exceptionnellement solide et flexible pour son poids, brillant comme du verre et en même temps chaud et agréable au toucher.
Il peut être enrichi de nombreux additifs qui résistent aux rayons UV ou empêchent la pénétration d’autres molécules. Lorsqu’une personne commence à s’occuper d’animaux de compagnie et découvre quelles sont leurs propriétés, elle commence vraiment à les aimer. C’est pourquoi je recherche depuis de nombreuses années l’utilisation du PET recyclé dans l’architecture et le design. À la Faculté d’architecture de l’Université technique tchèque, j’essaie de résoudre le désastre du plastique, dont le symbole est devenu la bouteille PET, en tant qu’enseignant. J’ai été amené un jour à ce sujet par l’architecte américain Michael Reynolds, qui construit des habitations alternatives à partir de déchets.
Kateřina (Nováková) Sýsová aux conférences TEDx : Est-il logique de vouloir sauver le monde ?
Source : YouTube
Vouliez-vous aussi construire des maisons à partir de bouteilles PET ?
Je l’ai essayé et j’ai forcé mes pauvres élèves à l’essayer aussi. Dans le livre Phénomène de l’architecture, j’ai rassemblé des exemples de bâtiments du monde entier. Oui, c’est possible, mais je me suis convaincu qu’il s’agit davantage de la musique du passé, de la question des arts visuels et de l’architecture de cultures moins avancées techniquement. De nos jours, notre civilisation sait déjà transformer ces bouteilles. Leur vie est généralement courte, environ deux mois. Ensuite, grâce au recyclage en fibres synthétiques, ils sont transformés en moquettes et tapis de voiture, en ficelles et en non-tissés, en sacs de couchage, en sweat-shirts, en vestes ou en couches.
Vous ne trouverez pas la forme originale dans les produits contenant des fibres artificielles. J’ai découvert une voie intéressante pour le design d’intérieur avec des collègues chercheurs de notre groupe PETMAT, une organisation à but non lucratif qui s’occupe d’expérimentations pratiques sur le traitement des déchets. Nous l’avons fondé en 2016 avec l’étudiant Šimon Prokop. Par exemple, nous avons commencé à développer une unité de construction à partir de jupons recyclés appelée PET(b)rick. Sous forme de sièges lumineux, il est apparu par exemple dans le pavillon tchèque du salon EXPO de Milan en 2015.
Utilisez des bouteilles en PET. Utilisez-les pour fabriquer des pots de fleurs, des boîtes et une serre
Quand avez-vous commencé l’impression 3D ?
Au moment où nous avons réussi à transformer les jupons en une fibre traitable par une imprimante 3D. Le PET, matériau léger et brillant, peut être transformé en objets dont personne n’a à rougir de l’origine. Qu’il s’agisse d’un abat-jour, d’un vase, de verres, de décorations de Noël ou peut-être d’un emporte-pièce. Nous fabriquons divers produits représentatifs pour les entreprises. En particulier, la production d’abat-jour s’est avérée très utile pour nous. En coopération avec l’entreprise Plastenco, nous créons également des fauteuils, des lampes ou des cintres non traditionnels à partir de plastique recyclé.
Et les statues aussi. Lorsque vous visitez le Musée national de Prague, vous remarquerez certainement dans le hall une statue d’un énorme Pla(s)téosaure préhistorique en plastique recyclé. Il a été créé grâce à la diligence et à l’approche professionnelle de mon mari, l’architecte Pavel Sýs, qui a conçu la structure, et grâce aux compétences en modélisation de l’architecte Ondřej Cigáník, un ancien étudiant. En coopération avec les designers Plastenco et PETMAT, plus d’une centaine d’imprimantes 3D tchèques ont participé à sa création. L’installation nous a pris deux mois. Nous demandons diverses subventions et soutiens pour amener l’impression 3D à des formats plus grands.
Élément parmi les animaux
La maison expérimentale imprimée en 3D Prvok utilise les technologies modernes du secteur de la construction. L’architecture inspirée du monde organique est l’œuvre du sculpteur Michal Trpák et de son équipe d’architectes de la FA ČVUT de Prague, dirigée par Kateřina Sýsová. Le relief extérieur du mur, inspiré des draperies, démontre les possibilités de l’impression 3D tout en renforçant le mur. La partie centrale de la maison et le toit prennent vie grâce aux plantes contrastant avec les murs en béton sans vie. Les courbes se retrouvent également à l’intérieur – des cloisons le divisent optiquement en une salle de bain avec toilettes, un salon avec cuisine et une chambre. Mais en même temps, c’est un espace fluide.
La maison utilise également l’impression 3D à l’intérieur et promeut une démarche écologique : les prises, cintres et interrupteurs sont imprimés à partir de bouteilles en plastique recyclées. Le robinet de la salle de bain est imprimé en métal. Les haut-parleurs sont imprimés en 3D à partir de sable et imprégnés de résine.
Le prototype a été réalisé à České Budějovice. Le gros œuvre a été achevé en 24 heures. Il a été imprimé par un robot industriel qui a appliqué du béton en couches de 12 mm de haut et 45 mm de large. Le béton pour l’impression est enrichi de fibres de polypropylène, qui améliorent la plasticité et permettent une meilleure création de formes organiques, et d’un accélérateur de solidification. Les travaux de finition ont duré encore deux mois. Il a fallu dix heures pour déplacer la maison pesant 35 tonnes et 13,5 mètres de long jusqu’à Prague.
Il a d’abord été divisé en trois parties et transporté sur une semi-remorque spéciale jusqu’au port de Holešovice à Prague, où il a été assemblé sur un ponton. Par la suite, il a atteint l’île de Strelecky par trois écluses, où il a été cérémonieusement présenté au public en août 2020. Jusqu’à fin septembre, il était possible de visiter ce premier bâtiment flottant imprimé en 3D au monde. Au printemps 2021, Prvok a été transféré au Safari Resort à Hluboká, près de Borovan, où il sert d’hébergement aux visiteurs.
L’impression 3D d’une maison en béton était définitivement une expérience d’adrénaline. Experimental Prvok a une forme organique et s’écarte de l’idée traditionnelle d’une maison familiale.
Il s’agit plutôt d’un objet sculptural, qui offre cependant un logement confortable et à pleine valeur. J’ai trouvé fascinant que la Stavební spořitelna Buřinka se soit lancée il y a deux ans sur cette voie pionnière incertaine. Ils se sont adressés à l’expérimentateur, le sculpteur de Bohême du Sud Michal Trpák, qui à son tour nous a contactés. Nous avons emprunté un chemin inexploré. Le bras robotique qui a réalisé l’impression a été prêté par ABB et nous avons acquis une expertise grâce à la coopération avec les experts d’Hyperion Robotics. Une grande aide est venue de Master Builders Solution, qui nous a fourni le mix de presse pour la maison et les tests. Afin de nous assurer que le bâtiment imprimé en 3D peut résister aux charges statiques, nous avons imprimé la partie chambre à coucher à la Faculté de génie civil de la CTU et l’avons testée.
Il semble incroyable que l’impression finale ait eu lieu en vingt-quatre heures.
L’impression est très rapide, les travaux de finition prennent alors plus de temps. Les fenêtres, les murs et les plafonds devaient épouser une forme particulière. Et l’impression a été précédée d’une longue planification, de dessins, le sculpteur a généré divers modèles en argile, il a fallu les numériser. Parallèlement, un dialogue entre le sculpteur et l’architecte s’instaure.
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En plus du béton, vous avez également imprimé à partir de sable et de métal. Presque de la science-fiction pour l’utilisateur moyen.
À l’intérieur, nous avons montré diverses formes d’impression 3D à travers des meubles courants. Par exemple, le robinet Grohe est imprimé à partir de métal, les haut-parleurs sont imprimés à partir de sable, les prises, les cintres et les interrupteurs sont fabriqués à partir de bouteilles PET recyclées. Tout ce que vous pouvez mettre sous forme de poudre peut être imprimé. Il peut s’agir d’un granulé différent, certains supports sont reliés par la lumière, ils sont imprimés avec une forme dans un liquide. Les sables sont durcis avec un adhésif qui les entraîne dans un milieu meuble. À l’étranger, ils testent l’impression 3D à partir d’argile pour le secteur de la construction.
Lorsque vous mettez le champignon dans un substrat organique, par exemple dans de la sciure de bois, il commence à agir comme une colle naturelle. Il lie et guérit le substrat. Un mycocomposite est créé, qui possède d’excellentes propriétés d’isolation thermique et acoustique.
L’élément a été introduit à Prague en 2020. Comment est-il utilisé actuellement ?
En 2021, ce colosse de quarante tonnes a été transféré au Safari Resort à Hluboká près de Borovan. Il sert d’hébergement non traditionnel pour les visiteurs. Grâce à sa façade et à sa toiture partiellement végétalisées, il s’intègre parfaitement au caractère du paysage environnant. Pour moi, l’idéal serait de voir comment cela fonctionne de près, car tout n’a pas été élaboré avec autant de détails que dans une maison ordinaire.
Le moment où la technologie d’impression 3D sera-t-il largement utilisée dans le secteur de la construction approche-t-il ?
Je pense qu’il faudra encore quelques années avant que cela devienne une technologie standard. Il ne s’agira probablement pas d’objets entiers, mais plutôt de composants. L’impression 3D pourrait permettre aux développeurs, par exemple, une disposition plus variable des intérieurs d’appartements. Ce n’est certainement pas une méthode panacée, je n’imagine pas du tout cela. Le béton nous accompagnera encore quelques temps. Pour que l’impression 3D pénètre le secteur de la construction, cela dépend également de la manière dont son opérateur pénètre dans le système éducatif universitaire. Les écoles primaires disposent déjà d’imprimantes 3D, la robotique et les drones le sont dans les écoles secondaires. Cela fonctionne plutôt bien par le bas. Mais pénétrer dans les étages supérieurs est plus compliqué. Coopérer au sein de l’Université de Technologie avec la cybernétique n’est pas aussi simple qu’il y paraît.
Vous vous intéressez également activement au sous-bois, qui pourrait devenir un formidable matériau de construction durable. Quand imprimerez-vous la première maison aux champignons ?
Le mycélium n’a pas encore été suffisamment étudié pour être utilisé pour l’impression 3D. Nous essayons de le façonner. Ce sera peut-être le seul moyen de le mettre en œuvre dans le secteur de la construction. Lorsque vous mettez le champignon dans un substrat organique, par exemple dans de la sciure de bois, il commence à agir comme une colle naturelle. Il lie et guérit le substrat. Un mycocomposite est créé, qui possède d’excellentes propriétés d’isolation thermique et acoustique. Il est autoportant, léger, solide, hydrophobe en surface et moins inflammable que les panneaux de particules ou le polystyrène. Ce qui est étonnant avec le mycocomposite, c’est que si vous l’écrasez et le mettez dans un moule, il reste vivant.
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Le mycélium fusionnera alors à nouveau, mais sous la forme que vous lui aurez déterminée. Il peut même être pressé pour obtenir des propriétés semblables à celles du contreplaqué. Je pense qu’il pourrait remplacer les plaques de plâtre, qui sont extrêmement utilisées, mais qui, dans les démolitions et les rénovations, créent des déchets difficiles à recycler, alors que le mycocomposite est un matériau biologique. En raison de l’innocuité absolue de la santé et de la résistance aux températures élevées, le mycocomposite peut être utilisé dans les cuisines, pour les luminaires d’intérieur, les carrelages acoustiques, les étagères, mais aussi par exemple des sculptures, des reliefs ou des cadres. Nous aimerions présenter quelques objets d’art au Designblok de cette année.
Kateřina Sýsová (37)
Doc. Ing. arch. Kateřina Sýsová, Ph.D., est diplômée du département d’architecture et d’urbanisme de l’Université technique tchèque de Prague, où elle travaille comme chercheuse et chargée de cours depuis 2008. Elle a participé à la création du Studio Expérimental, qui fait partie de l’Institut de Programmation de Modèles MOLAB. Avec les étudiants, elle explore les possibilités des matériaux et des procédés de conception non traditionnels, elle est particulièrement attirée par les déchets et les matériaux recyclés.
En 2016, Kateřina Sýsová est à l’origine de la création du groupe de recherche PETMAT, dédié à la recherche sur les bouteilles PET recyclées en architecture. Elle et son équipe ont développé la bouteille PET(b)rick – une brique brevetée – en polyéthylène téréphtalate. Avec Henri Achten, elle a publié plusieurs publications dans lesquelles elle décrit des bâtiments existants fabriqués à partir de bouteilles PET, ses propres expériences et comment elle présente ce matériau aux étudiants de la FA CTU. En 2019, elle a cofondé Scoolpt, s.r.o., qui a imprimé la première maison en béton en 3D en République tchèque. Il travaille comme directeur artistique au sein de l’association Plastenco, qui produit des lampes à partir de PET recyclé. En avril de cette année, l’association MYMO, dont Kateřina Sýsová est membre, a présenté ses activités au public. Il se consacre au développement de matériel à base de mycéliums de champignons. Les chercheurs souhaitent sensibiliser le public professionnel et profane au potentiel du mycélium dans le secteur de la construction.