Zamble Irie

REPUBLIQUE DE CÔTE D’IVOIRE
Union-Discipline-Travail
----------------------
Ministère de l’Enseignement Supérieur et
de la Recherche Scientifique
UFR ENVIRONNEMENT
ANNEE ACADEMIQUE :
2020-2021
MASTER
N° D’ORDRE : 0422/2021
Physique chimie
N° CARTE D’ETUDIANT : Option: Physique-Chimie appliquée à l’environnement
CI 04 16 008731
THÈME:
CARACTERISATION PHYSICO-CHIMIQUE DE
LA CENDRE DE BAGASSE DE CANNE A SUCRE
LABORATOIRE :
SCIENCES ET ISSUE DE L’UNITE AGRICOLE INTEGREE
TECHNOLOGIES DE
L'ENVIRONNEMENT SUCRIVOIRE DE ZUENOULA
Présenté par :
ZAMBLE Irié Christian
JURY
Président : M. KOUADIO Zilé Alex, Maître de Conférences, Université Jean

Lorougnon Guédé
Directeur : M. KONAN Kouakou Séraphin, Maître de Conférences, Université

Jean Lorougnon Guédé
Encadreur : Mme TOGNONVI Tohoué Monique Epse SOCADJO, Maître-

Assistant, Université Peleforo Gon Couibaly
Examinateur : M. EBLIN Sampah Georges, Maître-Assistant, Université Jean

Soutenu publiquement Lorougnon Guédé
le : 07/10/2021
REPUBLIQUE DE CÔTE D’IVOIRE
Union-Discipline-Travail
----------------------
Ministère de l’Enseignement Supérieur et
de la Recherche Scientifique
UFR ENVIRONNEMENT
ANNEE ACADEMIQUE :
2020-2021
MASTER
N° D’ORDRE : 0422/2021
Physique Chimie
N° CARTE D’ETUDIANT : Option: Physique-Chimie appliquée à l’environnement
CI 04 16 008731
THÈME:
CARACTERISATION PHYSICO-CHIMIQUE DE LA
CENDRE DE BAGASSE DE CANNE A SUCRE
LABORATOIRE :
SCIENCES ET ISSUE DE L’UNITE AGRICOLE INTEGREE
TECHNOLOGIES DE
L'ENVIRONNEMENT SUCRIVOIRE DE ZUENOULA
Présenté par :
ZAMBLE Irié Christian

JURY
Président : M. KOUADIO Zilé Alex, Maître de Conférences, Université Jean
Lorougnon Guédé
Directeur : M. KONAN Kouakou Séraphin, Maître de Conférences, Université

Jean LOROUGNON Guédé
Encadreur : Mme TOGNONVI Tohoué Monique Epse SOCADJO, Maître-

Assistant, Université Peleforo Gon Coulibaly
Examinateur : M. EBLIN Sampah Georges, Maître-Assistant, Université Jean

Lorougnon Guédé
Soutenu publiquement
i
le: 07/10/2021
Dédicace
Je dédie cet ouvrage accompagné d’un profond amour à :
Mon très cher père ZAMBLE Bi Irié Charles qui n’a cessé de me soutenir dans toutes mes
entreprises.
Ma très chère mère YOUAN Lou ZOUNAN Clémentine qui n’a cessé de multiplier des prières à
mon intention.
Mes très chers oncles ZAMBLE Bi Zamblé Eugène & ZAMBLE Bi Tizié Fernand ainsi qu’à toutes
ces personnes qui ont toujours cru en moi.
i
Remerciements
Ce mémoire représente bien plus que des travaux. Ce mémoire est la finalité de cinq longues et
dures années d’études. C’est pourquoi je tiens tout d’abord à rendre gloire à Dieu sans qui je ne
serais arrivé là.
Je voudrais exprimer ma gratitude au Professeur TIDOU Abiba Sanogo Epse KONE, Professeur
Titulaire, Présidente de l’Université Jean Lorougnon Guédé.
Je voudrais exprimer ma gratitude au Professeur KOUASSI Kouakou Lazare, Professeur Titulaire,

Directeur de l’UFR Environnement.
Je voudrais exprimer ma gratitude au Docteur KONAN Kouakou Séraphin, Maître de Conférences

pour avoir accepté la direction scientifique de ce mémoire.
Ce travail a été réalisé grâce à l’encadrement, la rigueur, la patience, la bonté, la promptitude, la

disponibilité, la gentillesse et surtout l’amour du travail bien fait de Docteur TOGNONVI Tohoue
Monique Epse SOCADJO, Maître-Assistante, mon encadrante à qui mes remerciements les plus
distingués et sincères sont adressés.
Dans cette même lignée, je remercie très chaleureusement Docteur KOUASSI Séka Simplice,
Maître de Conférence de m’avoir co-encadré pour l’élaboration de ce travail.
Je tiens à remercier du plus profond de mon cœur M. EBLIN Sampah Georges, Maître-Assistant
pour avoir examiné avec un œil très pointu ce présent travail.
Mes remerciements vont également à l’endroit des équipes des laboratoires dans lesquelles j’ai
effectué mes expériences de même qu’à tous les enseignants du département de Physique-Chimie
Mathématiques et Informatique (PCMI), plus particulièrement à ceux du département de chimie.
Je ne saurai finir ces remerciements sans mentionner mes très chers parents, mes frères et sœurs,
mes amis, toute la promotion 2016-2017 ainsi que toutes les personnes qui ont participé d’une
façon ou d’une autre à la réalisation de ce travail.
ii
TABLE DES MATIERES
LISTE DES SIGLES ET ABRÉVIATIONS ................................................................................ v

LISTE DES TABLEAUX .............................................................................................................vi
LISTE DES FIGURES................................................................................................................ vii
INTRODUCTION .......................................................................................................................... 1
PARTIE 1 : GÉNÉRALITÉS........................................................................................................ 3
1.1 Généralités sur l’industrie sucrière .................................................................................... 3
1.1.1 Définition ...................................................................................................................... 3
1.1.2 Production agricole de la canne à sucre ..................................................................... 6
1.1.3 Sous-produits de la canne à sucre .............................................................................. 9
1.1.3.1 Sucre ........................................................................................................................ 9

1.1.3.2 Mélasse .................................................................................................................. 10
1.1.3.3 Bagasse .................................................................................................................. 10
1.2 Cendres de bagasse de canne à sucre ............................................................................... 11
1.2.1 Processus d’obtention des CBCS .............................................................................. 11
1.2.2 Valorisation des CBCS .............................................................................................. 13
1.2.2.1 CBCS dans la construction .................................................................................. 13

1.2.2.2 CBCS dans l’agriculture ...................................................................................... 14
PARTIE 2 : MATÉRIEL ET MÉTHODES .............................................................................. 15
2.1 Matériel ............................................................................................................................... 15
2.1.1 Matière minérale ........................................................................................................ 15
2.1.2 Matériel d’analyse...................................................................................................... 16
2.1.2.1 Réactifs chimiques et solvants ............................................................................. 16

2.1.2.2 Appareillage .......................................................................................................... 16
2.2 Méthodes ............................................................................................................................. 17
2.2.1 Méthodes de caractérisation physique ..................................................................... 17
2.2.1.1 Analyse granulométrique ....................................................................................... 17
2.2.1.2 Mesure de la porosité .............................................................................................. 22
2.2.1.3 Détermination de la densité ................................................................................... 23
iii
2.2.2 Méthodes de caractérisation chimique..................................................................... 24
2.2.2.1 Mesure de la valeur du pH à l’aide du pH-mètre ................................................ 24
2.2.2.2 Détermination de la perte au feu ........................................................................... 26
2.2.2.3 Détermination du taux d’humidité ........................................................................ 27
2.2.3 Méthodes de caractérisation minéralogique............................................................ 28
2.2.3.1 Observation microscopique ................................................................................... 28
2.2.3.2 Diffraction des rayons X (DRX) ............................................................................ 29
PARTIE 3 : RÉSULTATS ET DISCUSSION ........................................................................... 30

3.1 Résultats .............................................................................................................................. 30
3.1.1 Caractéristique physique .......................................................................................... 30
3.1.1.1 Granulométrique .................................................................................................. 30

3.1.1.2 Densité et porosité ................................................................................................ 31
3.1.2 Caractéristique chimique et minéralogique ............................................................ 31
3.1.2.1 Teneur en eau et en matière organique .............................................................. 31

3.1.2.2 Composition minéralogique ................................................................................ 31
3.1.2.3 Composition chimique ......................................................................................... 33
3.1.2.4 Caractère acido-basique ...................................................................................... 34
3.2 Discussion ............................................................................................................................ 35
CONCLUSION ET PERSPECTIVES ....................................................................................... 39
RÉFÉRENCES ............................................................................................................................. 40
iv
LISTE DES SIGLES ET ABRÉVIATIONS
ASTM C618 : Standard specification for coal fly ash and raw or calcined natural pozzolan for use in
concrete
CBCS : Cendre de bagasse de canne à sucre
CVCT : Cendres volantes des centrales thermiques
DRX : Diffraction des rayons X
FAO-ONU : Organisation des nations unies pour l’alimentation et l’agriculture
UAI : Unité Agricole Intégrée
UFR : Unité de Formation et de Recherche
v
LISTE DES TABLEAUX
Tableau I : Caractéristique de la canne à sucre et de la betterave sucrière (Arzate, 2005) ...... 5

Tableau II : Composition chimique des principaux produits de la canne (Archimède et al.,
2011)................................................................................................................................................. 8
Tableau III : Composition du vesou (Arzate, 2005)................................................................... 9
Tableau IV : Composition chimique de cendre de bagasse de canne à sucre (Salim et al.,
2014)............................................................................................................................................... 12
Tableau V : Propriété des particules ........................................................................................ 30
Tableau VI : Densité et porosité de la cendre de bagasse ......................................................... 31
Tableau VII : Teneur en eau et perte au feu de la CBCS .......................................................... 31
Tableau VIII : Composition minéralogique de la fraction fine ................................................... 32
Tableau IX : Composition chimique de la cendre de bagasse .................................................. 33
vi
LISTE DES FIGURES
Figure 1 : Production de canne à sucre (tonnes) en Côte d’Ivoire (FAO-ONU, 2021) ................. 4
Figure 2 : Processus de fabrication du sucre (Bernard et al., 1991) .............................................. 6
Figure 3 : Tiges de canne à sucre en maturation ........................................................................... 7
Figure 4 : Evolution de la composition chimique de la canne avec l’âge (Archimède et al.,
2011)................................................................................................................................................. 8
Figure 5 : Bagasse de canne à sucre ............................................................................................ 11
Figure 6 : Diffractogramme X d’une cendre de bagasse de canne à sucre (Jagadesh et al., 2015)
........................................................................................................................................................ 13
Figure 7 : Cendre de bagasse de canne à sucre ........................................................................... 15
Figure 8 : Carte de l’Unité Agricole Intégrée (UAI) de Zuenoula .............................................. 16
Figure 9 : Colonne de tamis ........................................................................................................ 19
Figure 10 : Densimètre .................................................................................................................. 22
Figure 11 : Eprouvette contenant l’échantillon lors de la mesure ................................................. 23
Figure 12 : Bol de 200 cm3 contenant l’échantillon ...................................................................... 24
Figure 13 : pH-mètre ..................................................................................................................... 25
Figure 14 : Four classique (A) et cendre de bagasse à la sortie du four (B) ................................. 27
Figure 15 : Etuve utilisé pour déterminer le taux d’humidité ....................................................... 28
Figure 16 : Microscope optique..................................................................................................... 29
Figure 17 : Diffractomètre ............................................................................................................. 30
Figure 18 : Courbe granulométrique de la cendre de bagasse ....................................................... 30
Figure 19 : Diffractogramme X de la cendre de bagasse .............................................................. 32
Figure 20 : CBCS au microscope .................................................................................................. 33
Figure 21 : Evolution du pH en fonction du temps de la suspension contenant la cendre de
bagasse ........................................................................................................................................... 34
vii
INTRODUCTION
Introduction
Dans tout processus mené par des industries commerciales, les principes de conservation et
d’utilisation des ressources naturelles doivent être pris en compte. Par conséquent, il est nécessaire
d’envisager une nouvelle approche des matériaux et des processus de production qui repose sur la
réduction de l’extraction des ressources naturelles et des déchets générés. L’industrie du ciment est
une industrie clé pour le développement durable de n’importe quel pays, elle peut être considérée
comme l’épine dorsale du développement (El-Haggar, 2007). Avec l’augmentation des activités
industrielles à travers le monde, il est impératif de rechercher des matériaux pouvant remplacer
certains des composants actuels du ciment commercial et pouvant réduire les coûts de production
et l’emprunte carbone élevé du béton sans affecter sa qualité (Chusilp et al., 2009).
Une alternative importante trouvée dans la recherche sur ce sujet est l’utilisation des déchets
agricoles en remplacement partiel du ciment dans la production du béton. En effet, l’incorporation
de cendres issues de la combustion des balles de riz est une pratique fréquente en raison de l’activité
pouzzolanique des cendres qui réagissent avec la chaux formé lors de l’hydratation du ciment (Das
et al., 2018). D’autres déchets agricoles sont testés pour la production de béton tels que la moelle
de coco, la sciure de bois, les granulés de liège (Ramaswany et al., 1983). L’un des déchets les plus
prometteurs est celui issu de l’industrie sucrière plus particulièrement la cendre obtenue à partir de
la combustion de la bagasse de canne à sucre car celui-ci a des propriétés chimiques qui lui permet
de réagir efficacement en milieu cimentaire (Faria et al., 2012).
SUCRIVOIRE de Zuenoula est l’une des principales industries sucrières de la Côte d’Ivoire. Bien
que cette industrie produise peu de déchet physique, la réutilisation de la bagasse comme
combustible dans les chaudières pour la production du sucre génère une quantité non négligeable
de cendres. Ces cendres n’étant pas valorisées, occupent de l’espace qui pourrait servir à d’autres
fins. Aussi, l’inhalation des micros particules de ces cendres dans l’air par la population peut
affecter sa santé (Kouamé et al., 2014). Son utilisation comme ajout cimentaire selon la littérature
a donné des résultats prometteurs. Plusieurs auteurs (Martirena et al., 1998 ; Chusilp et al., 2009 ;
Fairbairn et al., 2010 ; Faria et al., 2012) ont étudié ce type de cendre dans la préparation de
mélanges de ciments Portland et de liants chaux-pouzzolane. Ces auteurs ont indiqué la pertinence
des cendres de bagasse de canne à sucre comme matériau ayant une capacité de réagir avec la chaux
en presence d’eau pour former du silicate de calcium hydrate qui s’apparente au CsH formé.
Cependant, sa composition pouvant varier d’un pays à l’autre, les propriétés du matériau final
pourraient aussi variées.
1
Introduction
Dans le but de valoriser les déchets agro-industriels des industries sucrières de la Côte d’Ivoire,
une étude portant sur la cendre de bagasse a été initiée. Elle vise à évaluer la possible valorisation
des cendres de bagasse de canne à sucre issues des chaudières de SUCRIVOIRE de Zuénoula dans
les matériaux de construction.
Comme objectifs spécifiques, il s’agit de :
 réaliser des tests de caractérisation physique ;

 réaliser des tests de caractérisation minéralogique ;
 réaliser des tests de caractérisation chimique.
Ce mémoire s’articule autour de trois parties. La première est consacrée à la revue bibliographique
qui traite des généralités sur l’industrie sucrière en général et sur la cendre de bagasse de canne à
sucre en particulier. La deuxième partie présente le matériel et les méthodes utilisés pour la
caractérisation de la cendre de bagasse de canne à sucre. La troisième partie présente les résultats
acquis au cours de ce travail suivis de leur discussion.
Le mémoire se termine par une conclusion suivie de perspectives.
2
PARTIE 1 : GÉNÉRALITÉS
Généralités
1.1 Généralités sur l’industrie sucrière
1.1.1 Définition
L’industrie sucrière est l’industrie qui produit du sucre à partir de plantes telles que la canne à sucre
ou la betterave.
● La canne à sucre
La canne à sucre est une plante cultivée appartenant au genre Saccharum (famille des Poaceae ou
graminées, sous-famille des Panicoideae), cultivée principalement pour la production du sucre
(sucre de canne complet ou non) extrait des tiges (ou chaumes). Historiquement quatre espèces de
cannes ont été domestiquées, principalement Saccharum officinarum, mais les cultivars modernes
forment un ensemble d'hybrides complexes issus principalement de croisements entre Saccharum
officinarum et Saccharum spontaneum, avec des contributions de Saccharum robustum, Saccharum
sinense, Saccharum barberi, et de plusieurs genres apparentés tels que Miscanthus, Narenga et
Erianthus (Paterson et al., 2012).
La canne à sucre était jusqu'au début du XIXe siècle la seule source importante de sucre et
représente encore, au XXIe siècle, 70 à 80 % de la production de sucre. Avec un volume annuel de
production supérieur à 1,9 milliard de tonnes (matière fraîche), soit environ 570 millions de tonnes
(matière sèche), c'est une des principales plantes cultivées au niveau mondial (FAO-ONU, 2021).
Selon la FAO (organisation des nations unies pour l’alimentation et l’agriculture), la Côte d’Ivoire,
enregistre une moyenne annuelle de production de canne à sucre de 1 346 045,15 pour l'ensemble
de la période 1975-2014 (Figure 1) (FAO-ONU, 2021). Le changement enregistré entre la première
et la dernière année est de 1628 %. C'est en 2014 qu'on enregistre la valeur la plus élevée (1 980
250 tonnes) et c'est en 1975 qu'on enregistre la valeur la plus basse (114 613 tonnes). Sur la base
des données disponibles, on peut estimer qu'en 2025 la valeur devrait osciller autour de 2 796 929
(FAO-ONU, 2021).
3
Généralités
Figure 1 : Production de canne à sucre (tonnes) en Côte d’Ivoire (FAO-ONU, 2021)

● La betterave sucrière
La betterave sucrière « Beta vulgaris » est une espèce bisannuelle. En Europe métropolitaine, on
produit presque uniquement du sucre à partir des betteraves. Elle se caractérise par d’assez bons
rendements (entre 50 et 90 t/ha) variant selon la quantité du semis, du sol, des soins et du climat.
La récolte s’effectue à partir de septembre avec des durées de campagne de deux à trois mois en
moyenne par an.
Le sucre quant à lui est un produit alimentaire d’origine végétale, composé pour l’essentiel de
saccharose et diverses substances naturelles appartenant à la classe des glucides responsables d’une
des quatre saveurs gustatives fondamentales (le sucré). Le saccharose utilisé pour la fabrication du
sucre est extrait de la betterave sucrière ou de la canne à sucre. Ces plantes possèdent la particularité
d’avoir comme glucide de réserve le saccharose résultant de la synthèse chlorophyllienne. Celles-
ci accumulent le sucre, au niveau de la racine pour la betterave ou de la tige pour la canne.
L’industrie sucrière se développe d’abord avec la canne à sucre dans les colonies européennes des
Caraïbes et des Mascareignes, puis est relayée par l’industrie betteravière.
L’industrie du sucre de canne est considérée comme un secteur mûr reposant sur les principes de
base développés au XIXème siècle (Arzate, 2005). L’industrie sucrière est l’une des plus
importantes dans l’agriculture apportant une contribution importante à l’économie nationale de
nombreux pays en développement notamment la Côte d’Ivoire. Cette industrie ne produisait que
du sucre mais aujourd’hui, les industries sucrières sont impliquées dans la production de sucre,
4
Généralités
d’électricité et d’éthanol. Ainsi, l’industrie sucrière est maintenant appelé industrie de la canne
(Ramjeawon, 2008). Les cinq premières nations, à savoir l’Inde, le Brésil, la Thaïlande, l’Australie
et la Chine, représentaient près de 40 % de la production totale de sucre dans le monde. Le sucre
est produit dans environ 115 pays du monde. Parmi eux, 67 pays produisent du sucre à partir de la
canne à sucre, 39 à partir de la betterave sucrière et 9 pays à partir de la canne à sucre et de la
betterave sucrière. Autrement dit, le sucre est produit à 70 % à partir de la canne à sucre et à 30 %
à partir de la betterave sucrière et du manioc, etc. (Contreras et al., 2009).
La composition de la canne à sucre et de la betterave sucrière est donnée dans le tableau I.
Tableau I : Caractéristique de la canne à sucre et de la betterave sucrière (Arzate, 2005)
Canne à sucre Betterave sucrière
71% d’eau 76% d’eau
14% de saccharose 15 à 18% de saccharose
13 à 14% de fibre ligneuse 4 à 5% de pulpe
2 à 3% d’impureté 2 à 3% de non sucre
Le processus de fabrication du sucre à partir de la betterave sucrière et de la canne à sucre dans

les industries sucrières est illustré dans la figure 2.
5
Généralités
Figure 2 : Processus de fabrication du sucre (Bernard et al., 1991)


Cette industrie éprouve des changements, y compris des développements technologiques.
L’économie d’énergie a toujours été un point clé dans l’avancement de la technologie. De plus,
l’effet des opérations de la sucrerie sur l’environnement ont certainement influencé l’utilisation de
nouvelles et diverses technologies. Toutefois, ce travail s’est focalisé sur la canne à sucre et ses
sous-produits.
1.1.2 Production agricole de la canne à sucre
Connus depuis la préhistoire, la canne à sucre et le miel furent longtemps les seules sources de
sucre de l’humanité. Le roseau sucré a d’abord été utilisé à l’état sauvage avant d’être cultivé.
6
Généralités
Des indices qui permettent de remonter son origine botanique au « Saccharum robustum » de la
Nouvelle Guinée datent de plus de 12.000 années (Arzate, 2005).
Les principaux constituants de la canne à sucre sont le sucre et les fibres. La composition
moyenne de la canne à sucre est présentée dans le tableau I.
La culture de la canne à sucre s’étend dans les régions situées de part et d’autre de l’Équateur, entre
les latitudes 35° Nord et 30° Sud (régions tropicales et subtropicales). Ainsi, on la trouve en Floride,
au Texas, en Louisiane, aux Antilles, à Hawaï, en Amérique Centrale et en Amérique du Sud
jusqu’au Nord de l’Argentine, en Indonésie, en Thaïlande, aux Philippines, en Chine, en Inde, dans
les îles de l’Océan Indien, au Sud de l’Espagne, en Australie et, plus récemment, en Afrique. Sa
croissance végétative est favorisée par des températures élevées, entre 26 °C et 34 °C. Par contre
elle ne croît plus à des températures inférieures à 20 °C et elle ne tolère pas le gel (Arzate, 2005).
La plante se reproduit par bouturage, à partir d’un morceau de tige comportant au moins un nœud.
La plantation se fait au début de la saison des pluies. Selon les pays, elle est manuelle ou mécanisée.
La canne à sucre demande un sol aéré, assez riche en phosphore et bien irrigué (Arzate, 2005). La
chaleur, la luminosité et l’ensoleillement sont également les facteurs clés pour une bonne récolte.
La canne entière peut être utilisée à différents âges mais il faut privilégier la canne mure (10-12
mois) (Archimède et al., 2011). Les figures 3 et 4 montrent respectivement des tiges de canne à
sucre en maturation et l’évolution de la composition chimique de la canne avec l’âge.
Figure 3 : Tiges de canne à sucre en maturation
7
Généralités
Figure 4 : Evolution de la composition chimique de la canne avec l’âge (Archimède et al., 2011)
La culture de la canne à sucre permet de produire une gamme très variée d’aliments : canne entière,
têtes de canne (amarres), jus de canne, sucre, mélasse, pailles de canne, bagasse. La canne entière,
les amarres, les pailles et le jus de canne sont disponibles sur l’exploitation agricole. Le sucre, la
mélasse et la bagasse sont des produits de l’agro-industrie. La composition chimique des principaux
produits de la canne est indiquée dans le tableau II.
Tableau II : Composition chimique des principaux produits de la canne (Archimède et al., 2011)
Canne Tiges Amarres Jus Bagasse Mélasse

entière
Matière sèche (MS) 30-33 30-32 27-32 18-20 50-70 72-76
Matière organique/MS 92-94 94-95 90-93
Minéraux/MS 6-8 5-6 7-10 1,5-2,5 14-16
Matière azotée totale/MS 2,5-3 1,5-2 4-7 1,2-1,6 2-4 4-5
Fibre détergente 58-65 47-48 62-68 86-88
neutre/MS
Fibre détergente 31-33 28-38 38-42 54-56
acide/MS
Détergent acide 4-6 9-11
lignine/MS
Détergent neutre 32-37 73-75 73-75
soluble/MS
8
Généralités
1.1.3 Sous-produits de la canne à sucre
La production de la canne à sucre suit un procédé bien établit en plusieurs étapes qui sont :
l’extraction, l’épuration, l’évaporation, la cristallisation, le malaxage, le turbinage, le séchage et
l’emballage-entreposage. Comme toute technologie de transformation de matières premières
agricoles, la production de la canne à sucre génère des sous-produits qui peuvent être utilisés à
d’autres fins utiles. Les différents coproduits sont entre autre la bagasse et la mélasse.
1.1.3.1 Sucre
La canne brute subit une série de broyage dans des moulins donnant ainsi un liquide sucré appelé
le « vesou ». Ce liquide est récupéré et analysé en laboratoire afin de déterminer sa teneur en sucre.
Le tableau III montre la composition moyenne du vesou :
Tableau III : Composition du vesou (Arzate, 2005)

Composant Teneur (%)
Eau 82,5
Saccharose 14
Sucres réducteurs 1,6
Composés organiques 1,8
Composés inorganiques 0,1
Total 100
Le vesou qui contient un grand nombre d’impuretés subit une épuration par tamisage, puis par
chauffage et enfin par ajout de chaux (chaulage) pour une alcalinisation (pH supérieur à 8). Il est
ensuite porté à ébullition (105 ºC) pour favoriser l’insolubilisation du floculat. La décantation du
vesou permet alors de récupérer du jus clair exempt d’impuretés. Les impuretés ou boues
récupérées au fond du décanteur sont mélangées avec la fine bagasse (adjuvant de filtration) et sont
filtrées sur des filtres rotatifs sous vide. Le jus obtenu est renvoyé en épuration, tandis que la boue
(ou écumes) devient un sous-produit (Archimède et al., 2011).
Le chauffage du jus clair à différentes températures dans des évaporateurs à pression réduite permet
d’éliminer l’eau sous forme de vapeur et d’obtenir le sirop. Ce dernier est chauffé à 55 ºC et à
pression réduite et se transforme en une masse pâteuse (masse-cuite) qui renferme des cristaux de
sucre et un liquide visqueux appelé « liqueur-mère ». La masse-cuite est malaxée et turbinée dans
9
Généralités
une centrifugeuse afin de séparer les cristaux de sucre et le sirop épuisé. On obtient le sucre de
premier jet. Le sirop épuisé est malaxé et turbiné à nouveau pour obtenir le sucre de deuxième jet
(Archimède et al., 2011). Le sirop est encore malaxé et turbiné une deuxième fois pour l’obtention
du sucre de troisième jet et de la mélasse. Les cristaux de sucre sont séchés dans des granulateurs
à tambour. On obtient ainsi le sucre brut qui peut être consommé tel quel ou être raffiné dans des
raffineries.
1.1.3.2 Mélasse
La mélasse est le sucre non cristallisé obtenu après la cuisson du jus de canne lors de la fabrication
du sucre dans les usines. La mélasse se présente sous forme d’un résidu sirupeux, pâteux visqueux,
de coloration brun noirâtre, incristallisable, obtenu après le turbinage de la masse cuite du troisième
jet (Archimède et al., 2011). De manière générale nous pouvons définir la mélasse comme étant la
quantité de saccharose retenu par le non sucre. La mélasse contient environ 25 % d’eau (Archimède
et al., 2011) C’est un aliment hautement énergétique contenant du saccharose non cristallisé (30 %
de la matière sèche), des sucres réducteurs (25 % de la matière sèche) et d’autres substances
glucidiques. La mélasse est particulièrement pauvre en azote : 25 g de N par kilo de mélasse brut
(INRA, 1988). La teneur en fibres de la mélasse est très négligeable. Une bonne partie de la mélasse
produite par les sucreries est utilisée pour la production du rhum industriel. Une autre fraction est
utilisée dans l’alimentation des animaux et une petite partie se retrouve sur les tablettes des
supermarchés pour la consommation humaine. La mélasse peut aussi être utilisée pour la culture
des levures ainsi que, pour la production de divers produits, tels que l’acide acétique (vinaigre),
l’acide citrique, le glycérol, l’acide aconitique, le glutamate, la dextrane, l’acide itaconique, la
lysine et l’éthanol (Arzate, 2005).
1.1.3.3 Bagasse
La bagasse est le résidu fibreux obtenu après extraction du jus de la tige de canne. Le rendement
en bagasse est d’environ 300 kg de matière sèche par tonne de cannes broyée (Archimède et al.,
2011). La figure 5 montre la bagasse de canne à sucre.
10
Généralités
Figure 5 : Bagasse de canne à sucre

Elle est la fraction la plus « pauvre » des sous-produits de la canne. Formée de fibres végétales
broyées, la bagasse peut représenter jusqu’à 30 % de la matière issue de la canne. Elle renferme en
moyenne 45 % d’eau, 48,5 % de fibres et 2,5 % de matière dissoute (Arzate, 2005). La bagasse est
généralement utilisée comme source de combustible pour la sucrerie. Elle sert également de
fourrage pour les animaux et d’engrais. Plusieurs nouvelles applications ont été développées pour
la bagasse : la fabrication de papier, carton et panneaux agglomérés ; la fabrication du furfural et
l’utilisation comme source d’énergie pour des centrales charbon-bagasse (Arzate, 2005).
Les coproduits de l’industrie sucrière sont très intéressants. Par ailleurs, la diversification des
techniques d’obtention des coproduits amène à des déchets parfois complexes à éliminer. Certains
sont considérés comme néfastes pour l’environnement. On peut citer les boues d’épuration et les
cendres de bagasse de canne à sucre. Les boues d’épuration contiennent une quantité importante
de substances organiques, dont des cires et des graisses. Elles sont utilisées dans certains pays
comme fertilisant de sols cultivables (Arzate, 2005).
La suite de ce mémoire s’adresse tout particulièrement aux cendres de bagasse qui sont des déchets
issus de chaudières. Les chaudières sont des centrales thermiques qui ont pour rôle de produire de
l’énergie, de la vapeur pour la sucrerie et de l’électricité. Après alimentation de ces chaudières par
de la bagasse, du bois, etc., il ressort un déchet appelé cendre.
1.2 Cendres de bagasse de canne à sucre
1.2.1 Processus d’obtention des CBCS
Dans le cadre du processus de production industrielle du sucre, les tiges de canne à sucre sont
broyés pour extraire le jus, le résidu fibreux restant, appelé bagasse, est l’un des produits les plus
précieux de l’industrie sucrière car son pouvoir calorifique net est d’environ 8000 kJ/kg (Batra et
11
Généralités
al., 2008). Ces fibres de bagasse sont donc utilisées comme combustible pour alimenter la centrale
thermique réduisant ainsi la quantité d’autres sources non renouvelables notamment le bois.
Pour obtenir les CBCS, la bagasse est brûlée dans des chaudières fonctionnant en général à des
températures autour de 700 °C et 900 °C pour produire de la vapeur et de l’énergie utile pour les
processus et les besoins de l’usine (Souza et al., 2011). L’efficacité des chaudières utilisées dans
les usines est généralement de 60 à 70 % parce que la bagasse est très fibreuse, elle présente une
faible densité, une humidité élevée et nécessite un combustible comme le charbon pour sa
combustion (Rasul & Rudolph, 2000). Ainsi, il contient de grandes quantités de carbone non brûlé
(Martirena et al., 1998 ; Chusilp et al., 2009).
Les CBCS sont constitués essentiellement de matière minérale (la matière grise) riche en silice et
de matière noirâtre. Le tableau IV indique la composition chimique typique de cendres de bagasse
de canne à sucre (Salim et al., 2014).
Tableau IV : Composition chimique de cendre de bagasse de canne à sucre (Salim et al., 2014)
Minéraux Pourcentage (%)

𝑆𝑖𝑂2 73
𝐴𝑙2 𝑂3 6,7
𝐹𝑒2 𝑂3 6,3
CaO 2,8
MgO 3,2
𝑃2 𝑂5 4,0
𝑁𝑎2 O 1,1
𝐾2 𝑂 2,4
Perte au feu 0,9
La matière minérale semble être essentiellement de la silice sous forme amorphe et/ou cristallisée.
La forme cristalline serait du quartz et/ou cristobalite (Jagadesh et al., 2015). Ces cendres sont peu
solubles dans l’eau. Cependant, elles pourraient être réactives en milieu alcalin tel que le milieu
cimentaire en raison de la phase amorphe. La figure 6 montre le diffractogramme X d’une cendre
de bagasse de canne à sucre.
12
Généralités
C : Cristobalite
Q : Quartz
Intensité
Angle 2 théta
Figure 6 : Diffractogramme X d’une cendre de bagasse de canne à sucre (Jagadesh et al., 2015)
1.2.2 Valorisation des CBCS
1.2.2.1 CBCS dans la construction
Les cendres de bagasse sont riches en silice. De récentes études ont montré que les CBCS ont une
grande réactivité à l’égard de la chaux et du ciment. Elles peuvent donc être efficacement valorisées
dans le béton en remplacement partiel du ciment Portland (Martirena et al., 1998 ; Paya et al.,
2002 ; Ganesan et al., 2007 ; Chusilp et al., 2009 ; Fairbairn et al., 2010 ; Cordeiro et al., 2008,
2009, 2012 ; Jimenez et al., 2013). Les CBCS peuvent potentiellement remplacer le ciment jusqu’à
concurrence de 20 % (Ganesan et al., 2007 ; Cordeiro et al., 2009). L’utilisation de ce matériau
comme additif pour produire des briques d’argile et des tuiles de toit a également été signalée
(Souza et al., 2011 ; Faria et al., 2012). Il convient de noter que les propriétés chimiques,
minéralogiques et pozzolaniques des CBCS dépendent du processus industriel à partir duquel ils
ont été obtenu (Cordeiro, 2009 ; Frias et al., 2011). Les CBCS de qualité inférieure, en particulier
les cendres avec des niveaux élevés de charbon non brûlé, sont suggérées pour être utilisées comme
matériau inerte, en particulier comme remplacement d’agrégats fins dans le béton (Sales et al.,
2010).
De plus, les résultats obtenus par (Payà et al., 2002 ; Walter & Heber, 2021) ont confirmés
l’utilisation potentielle des cendres de bagasse de canne à sucre en remplacement partielle du
ciment Portland dans la production de mortier. La CBCS présente les propriétés physiques et
13
Généralités
chimiques d’un matériau pouzzolanique mis en évidence par des tests physico-chimiques et par le
test de la thermogravimétrie.
1.2.2.2 CBCS dans l’agriculture
Outre le domaine de la construction, les CBCS sont utilisées dans d’autres domaines tels que
l’agriculture. En effet, la cendre de bagasse de canne à sucre possède un pH alcalin variant entre
7,5 à 11,5 (Aneeza, 2010) et peut de ce fait, être utilisée comme amendement pour corriger l’acidité
dans les sols. Les études au laboratoire ont également démontré que la cendre de bagasse était
capable de fortement immobiliser par adsorption, les herbicides atrazine et hexazinone avec des
valeurs de Km (coefficients d’absorption) de 0,13 pour atrazine et 0,32 pour hexazinone, rendant
minime le risque de transfert de ces herbicides vers la nappe souterraine (Aneeza, 2010). Les
cendres de bagasse peuvent être utiles en tant qu’amendement calcique ou comme engrais
phosphorique (Aneeza, 2010). Outre ces avantages, les cendres conduisent à un ameublissement
du sol et à une amélioration de sa rétention d’eau (Aneeza, 2010).
Après méthanisation, les boues résiduelles peuvent être mélangé avec les cendres issues de la
combustion pour être épandues et servir d’amendement organique. Pas mal d’études ont été
réalisées en Europe (Perez et al., 2001), aux Etats-Unis (Overcash et al., 2005), en Australie
(Cameron et al., 1997) en Afrique du Sud (Korentajer, 1991) et même à l’île Maurice (Toory et al.,
2003) sur la disposition des boues d’épuration et des eaux usées municipales dans les champs
agricoles. Toutes ces études ont mis en exergue la forte valeur agronomique des boues d’épuration.
14
PARTIE 2 : MATÉRIEL ET
MÉTHODES
Matériel et méthodes
2.1 Matériel
Cette partie décrit la matière minérale, le matériel d’analyse ainsi que les méthodes utilisées pour
la caractérisation de la cendre de bagasse de canne à sucre.
2.1.1 Matière minérale
● Présentation de l’échantillon
L’échantillon utilisé dans cette étude est de la cendre de bagasse de canne à sucre (CBCS) collectée
à l’Unité Agricole Intégrée (UAI) SUCRIVOIRE de Zuenoula (Figure 7). C’est un déchet issu de
la combustion de la bagasse de canne à sucre utilisée comme combustible pour alimenter la
chaudière de l’unité.
Figure 7 : Cendre de bagasse de canne à sucre

● Présentation de la zone d’étude
L’UAI est située dans la localité de Zuenoula dans le Centre-ouest de la Côte d’Ivoire à 400 km
d’Abidjan. Cette unité agro-industrielle est située à 25 km au Nord de Zuenoula (Figure 8). Ses
coordonnées géographiques sont : de (7º30’, 7º40’) de latitude Nord, (6º50’, 6º15’) de longitude
Ouest, avec une altitude de 209 m (Péné & Assa, 2003). La campagne de production de sucre
s’étend sur une période de sept mois (de septembre à mars) par année.
L’unité agricole intégrée de Zuenoula comprend deux chaudières à bagasse de type DENAEYER,
chacune de capacité de 65 T/h de vapeur avec des caractéristiques suivante :
- Pression sortie surchauffeur: 29 bars effectifs
- Température vapeur surchauffeur: 380 °C.
15
Issue de ces chaudières, la cendre de bagasse a été prélevée sur le tas à l’intérieur d’une des
chaudières en grande quantité soit 7 Kg à la fin de la campagne sucrière de 2020. Ces cendres sont
issues de la combustion à 1100 °C de la bagasse.
Figure 8 : Carte de l’Unité Agricole Intégrée (UAI) de Zuenoula
2.1.2 Matériel d’analyse
2.1.2.1 Réactifs chimiques et solvants
Ils se composent de :
- défloculant dosée à 5% d’hexamétaphosphate de sodium qui nous a permis de détacher les
particules ;
- eau distillée et eau de robinet qui nous a permis de faire les mélanges.
2.1.2.2 Appareillage
Ils se composent de :
- balance qui nous a permis de peser un échantillon ;
- colonne de tamis qui nous a permis de déterminer les différentes tailles des particules ;
- densimètre de type torpille pour la détermination de la densité ;
- microscope optique pour l’observation des détails de l’échantillon ;
- éprouvette pour la détermination de volume des pores de l’échantillon après décantation ;

16
- agitateur manuel pour mélanger un échantillon ;
- agitateur mécanique (un mixeur d’une puissance de 400 W) pour accentuer le détachement des
particules de notre échantillon ;
- thermomètre pour déterminer la température ;
- chronomètre à la seconde pour déterminer le temps ;
- pH-mètre pour la détermination du pH ;
- bol de 200 cm3 ;
- creuset en porcelaine ;
- dessiccateur pour le refroidissement d’un échantillon ;
- four classique pour calciner un échantillon ;
- étuve pour sécher un échantillon.
2.2 Méthodes
2.2.1 Méthodes de caractérisation physique

Les tests réalisés lors de la caractérisation physique sont détaillés dans la suite du mémoire.
2.2.1.1 Analyse granulométrique
a- Granulométrie par tamisage : fraction grossière

● Définition et but de l’essai
L’analyse granulométrique est l’ensemble des opérations permettant de déterminer la grosseur et
les pourcentages pondéraux respectifs des différentes familles de grains constituant l’échantillon.
● Principe de l’essai
L’essai consiste à classer les différents grains constituant l’échantillon en utilisant une série de
tamis, emboîtés les uns sur les autres, dont les dimensions des ouvertures sont décroissantes du
haut vers le bas. Le matériau étudié est placé à l’intérieur du tamis supérieur et le classement des
grains s’obtient par vibration manuelle ou mécanique de la colonne de tamis.
● Conduite de l’essai
17
Le matériau sec, de masse 200 g est versé sur une série de tamis choisis de telle manière que la
progression des ouvertures soit croissante du bas de la colonne vers le haut (2 mm, 1 mm, 0,5 mm,
0,125 mm et 0,063 mm). En partie inférieure, on dispose d’un tamis de 63 µm surmontant un fond
étanche afin de récupérer la fraction fine. Un couvercle est également disposé en haut de la colonne
afin d’éviter toute perte de matériau pendant le tamisage.
On appellera tamisat le poids de matériau passant à travers un tamis donné et refus le poids de
matériau retenu par ce même tamis. Le matériau étudié est versé en haut de la colonne de tamis et
celle-ci est vibrée à l’aide de la main jusqu’à ce que les refus ne varient plus de 1 % entre deux
séquences de vibrations. Le refus du tamis ayant la plus grande taille est pesé. Soit R1 la masse de
ce refus. Le refus du tamis immédiatement inférieur est pesé. Soit R2 la masse du deuxième refus.
La somme R1 + R2 représente le refus cumulé sur le deuxième tamis. Cette opération est poursuivie
pour tous les tamis pris dans l’ordre des ouvertures décroissantes. Ceci permet de connaitre la
masse des refus cumulés Rn aux différents niveaux de la colonne de tamis. Le tamisat présent sur
le fond de la colonne de tamis est également pesé.
Les résultats des refus sont exprimés en pourcentage de la masse sèche. Les pourcentages des refus
cumulés, ou ceux des tamisats cumulés, sont représentés sous la forme d’une courbe
granulométrique en portant les ouvertures des tamis en abscisse, sur une échelle logarithmique de
base 2, et les pourcentages en ordonnée, sur une échelle arithmétique. La figure 9 présente une
colonne de tamis.
18
Figure 9 : Colonne de tamis

b- Granulométrique par sédimentométrie : fraction fine
Le protocole est la référence Standard Test Method for particle-Size Analysis of Soils (ASTMD
422).
L’analyse granulométrique par sédimentométrie s’adresse à des échantillons ne contenant que des
éléments de diamètre inférieur à 100 µm, c’est-à-dire ce qui est désigné sous l’appellation de
particules fines. Elle complète l’analyse granulométrique par tamisage qui est limitée aux grains
de diamètres supérieur à 63 µm. Elle permet de tracer la courbe granulométrique des éléments fins
jusqu’à un diamètre d’environ 2 µm. Le but de l’essai est de relier la densité lue, d’une part, au
diamètre des grains encore en suspension, et d’autre part, au pourcentage pondéral de ceux-ci par
rapport au poids total de l’échantillon en suspension. Ceci permet de tracer une courbe
granulométrique des éléments fins sous forme des tamisats cumulés, en fonction des diamètres de
particules.
Le pourcentage de fines f (%) passant à travers le tamis 63 µm est calculé à partir de la relation
(1) :
(M1−M2)+P
𝑓= ∗ 100 (1)
M1
19
Avec M1, la masse séchée de la prise d’essai ; M2, la masse séchée du refus à 63 µm et P, la
masse du tamisat restant dans le fond.
Le caractère plus ou moins fin du sable est quantifié par le calcul du module de finesse FM. Celui-
ci correspond à la somme des pourcentages des refus cumulés pour les tamis d’ouvertures: 4 mm,
2 mm, 1 mm, 0,5 mm, 0,25 mm et 0,125 mm.
Lors de la décantation de grains solides en suspension dans l’eau, les grains les plus gros chutent
plus rapidement que les plus petits. La vitesse de chute des grains est directement liée à leur
diamètre D (loi de Stockes). Cette vitesse de chute peut s’exprimer simplement par le quotient de
la distance parcourue par la particule dans sa chute par le temps de parcours.
Lors de la décantation d’un mélange de grains de différents diamètres en suspension dans l’eau, à
un temps donné et à une profondeur donnée, les plus gros grains se retrouvent à une profondeur
plus grande que ceux de diamètre inférieur. Il en résulte que la densité du mélange eau-grains à
cette profondeur est variable avec le temps, diminuant au fur et à mesure que les grains de plus en
plus fins se déposent.
● Préparation de l’échantillon
La sédimentométrie s’effectue sur un échantillon de 40 g de particules sèches prélevées dans le

tamisat à 125 µm lors de la granulométrie par voie sèche de l’échantillon étudié. Le matériau est
mis dans un bol avec 125 mL d’une solution à 5% d’hexamétaphosphate de sodium (préparé et
conservée à l’abri de la lumière depuis moins d’un mois). Ce traitement a pour but d’éviter la
floculation des grains pendant la sédimentation.
Après imbibition dans la solution défloculante pendant environ 15 heures, la prise d’essai est
soumise pendant 2 min à l’action de l’agitateur mécanique (mixeur). La suspension dispersée, ainsi
que les eaux de rinçage et de son récipient, sont alors immédiatement versées dans une éprouvette
d’essai dont le volume est complété à 1000 mL avec de l’eau distillée. Une éprouvette de même
volume, contenant 970 mL d’eau distillée et 30 mL d’hexamétaphosphate de sodium servant de
témoin a été également préparée.
20
Les mesures se font avec un densimètre parfaitement propre et un thermomètre. Avant de plonger
le densimètre dans la solution, nous avons agité vigoureusement la suspension avec l’agitateur
manuel afin d’obtenir une concentration uniforme sur toute la hauteur de l’éprouvette. Au moment
où l’agitateur est enlevé de l’éprouvette, on déclenche le chronomètre et on plonge délicatement le
densimètre dans la suspension. Les lectures sont effectuées au sommet du ménisque aux temps t =
30 s, 1, 2, 5, 8, 15, 30, 60, 1440 min.
Pour les trois premières mesures, le densimètre reste dans la suspension. Pour les mesures
suivantes, le densimètre est retiré après chaque mesure, nettoyé et plongé dans l’éprouvette témoin
et plongé délicatement dans la suspension 30 s avant chaque mesure.
À chaque mesure, on relève la densité lue, la température et le nombre de graduations

correspondant.
● Calcul du diamètre des particules et des tamisats cumulés
Le calcul du diamètre s’effectue en utilisant la loi de Stockes qui donne la vitesse de chute des
particules sphériques dans un liquide. Celles-ci sont soumises à la force de pesanteur verticale et
descendante et à la poussée d’Archimède, verticale et ascendante. La chute de ces particules se fait
à vitesse constante et s’exprime par la relation (2) suivante :
𝑉1
𝐷2 = 18𝜂 (𝛾𝑠−𝛾𝑤) (2)
Avec V1 : vitesse limite de chutes des grains. Celle-ci s’exprime par la racine carrée du quotient
de la hauteur de chute Hr, exprimée en mètres, par le temps de chute t, exprimé en secondes.
𝜂: Viscosité dynamique de la solution. Celle-ci est en fonction de la température
𝛾𝑤 : Poids volumique de l’eau : 10 kN/𝑚3
𝛾𝑠 : Poids volumique des grains solides (valeur moyenne : 26,5 kN/𝑚3 )
D : diamètre de la particule en mètres.
Quant aux tamisats cumulés, on exprime le pourcentage des grains de diamètre inférieur à D qui
sont encore en suspension à l’instant t.
21
Toutes ces formules ont été insérées sur un modèle de feuille de calcul excel. Les résultats sont
indiqués dans la partie 3. Un densimètre est illustré à la figure 10.
Figure 10 : Densimètre
2.2.1.2 Mesure de la porosité
Le protocole est la référence ISO 11508.

La porosité est l’ensemble des vides (pores) d’un matériau solide, ces vides sont remplis par des
fluides (liquides ou gaz). C’est une grandeur physique comprise entre 0 et 1 (ou, en pourcentage,
entre 0 et 100 %), qui conditionne les capacités d’écoulement et de rétention d’un substrat.
La porosité est aussi une valeur numérique définie comme le rapport entre le volume des vides et
le volume total d’un milieu poreux selon la relation (3) :
𝑉𝑝𝑜𝑟𝑒𝑠
𝜑= (3)
𝑉𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙
Où 𝜑 est la porosité, Vtotal: le volume total du matériau, Vpores: le volume des pores
L’essai consiste à déterminer la porosité à l’aide de la connaissance des volumes tels que le volume
total et le volume des pores.
Les différentes étapes nécessaires pour la mesure de la porosité sont les suivantes :
22
− homogénéiser l'échantillon avec une spatule afin d'obtenir un échantillon représentatif ;
− remplir le bol de 200 cm3 par l’échantillon et renverser dans une éprouvette ;
− ajouter un volume de 500 cm3 d’eau ;
− laissé décanter le solide et mesurer à l’aide des graduations de l’éprouvette le volume des pores.
N.B : on détermine le volume des pores après décantation à partir du volume d’eau déplacé.
La figure 11 montre l’éprouvette contenant l’échantillon pendant la mesure.
Figure 11 : Eprouvette contenant l’échantillon lors de la mesure
2.2.1.3 Détermination de la densité
Le protocole est la référence ISO 1183.

La densité d’un matériau est par définition le rapport entre la masse volumique du matériau et
celle de l’eau. La masse volumique d’un matériau est le rapport entre la masse et le volume du
matériau. Par convention, la masse volumique de l’eau est 1 g/cm3.
La densité est une valeur numérique qui se déduit à partir du calcul de la masse volumique selon
la relation (4) et (5).
23
m
𝜌= (4)
V
𝜌
𝑑 = 𝜌𝑒𝑎𝑢 (5)
Avec m, la masse ; v, le volume ; 𝜌, la masse volumique du matériau et d, la densité par rappport

à l’eau.
L’essai consiste à déterminer la densité à l’aide de la connaissance du volume et de la masse de

l’échantillon.
La densité est mesurée en suivant les étapes décrite ci-dessous.
- bien remplir le bol de 200 cm3 de l’échantillon
- peser l’échantillon contenu dans le bol bien rempli
La figure 12 nous présente le bol de 200 cm3 contenant l’échantillon.
Figure 12 : Bol de 200 cm3 contenant l’échantillon
2.2.2 Méthodes de caractérisation chimique

Les tests réalisés lors de la caractérisation chimique sont détaillés dans la suite du mémoire.
2.2.2.1 Mesure de la valeur du pH à l’aide du pH-mètre
24
Un pH-mètre est un appareil, souvent électrique, permettant la mesure du pH d’une solution.
Le pH-mètre est généralement constitué d’un boîtier électronique permettant l’affichage de la

valeur numérique du pH, d’une sonde de pH constituée d’une électrode de référence et d’une sonde
de thermomètre permettant la mesure de la température. Son fonctionnement est basé sur le rapport
qui existe entre la concentration en ions 𝐻3 𝑂+ et la différence de potentiel électrochimique qui
s’établit dans le pH-mètre une fois plongé dans la solution étudiée.
Le pH-mètre est étalonné avant chaque campagne de mesure avec deux solutions tampons de pH
= 7,01 et de pH = 4,01. Les différentes étapes suivies pour la détermination du pH sont :
− homogénéiser l'échantillon avec une spatule afin d'obtenir un échantillon représentatif ;
− mettre en contact un volume de 50 mL avec un volume de 250 mL d’eau de robinet (rapport 1:5)
dans un erlenmeyer ;
− agiter à l’aide d’un agitateur manuel pendant 2 minutes à la température de la pièce ;
− laisser décanter le solide et mesurer le pH sur la portion liquide uniquement ;
− rincer abondamment l’électrode entre chaque échantillon.
Le pH-mètre utilisé est un pH-mètre de paillasse de marque HANNA instruments HI 2211 pH/ORP
Meter (Figure 13).
Figure 13 : pH-mètre
25
2.2.2.2 Détermination de la perte au feu
Le protocole est la référence EN 15935 : 2021.

La perte au feu est une variation de masse résultant du chauffage d’un échantillon dans des
conditions spécifiées. La perte au feu s’exprime en pourcentage en masse de la matière sèche. La
mesure de la perte au feu donne une indication sur le taux de matière organique et la teneur en
carbone organique du matériau.
Une prise d’essais est chauffée dans un four jusqu’à 900 °C pendant 2h. La différence de masse
avant et après le processus de chauffage est utilisée pour calculer la perte au feu.
La détermination est effectuée sur un échantillon non séché ou encore en se référant à la matière
sèche. La teneur en matière organique est calculée à partir de la relation (6).
poids sol sec(𝑔)−𝑝𝑜𝑖𝑑𝑠 𝑠𝑜𝑙 𝑖𝑛𝑐𝑖𝑛é𝑟é (𝑔)

%𝑀. 𝑂 = ∗ 100 (6)
poids sol sec(𝑔)
Une masse de 50 g de l’échantillon a été introduite dans le creuset. L’ensemble est ensuite placé
dans le four classique à une vitesse de 10 °C/min avec un palier de 2 h à 900°C. À la fin du cycle,
le creuset très chaud est retiré du four et laisser refroidir à température ambiante sur une tôle propre
pendant quelques minutes. Le creuset encore chaud est transféré dans le dessiccateur, et laisser
refroidir jusqu’à la température ambiante. Enfin, le creuset contenant le résidu calciné est pesé au
milligramme près.
La calcination peut être considérée comme complète à l'obtention d'une masse constante.
La perte au feu ainsi déterminée est prise en compte dans la détermination de la composition
chimique de l’échantillon.
La figure 14 présente un four classique et la CBCS à la sortie du four.
26
A
B
Figure 14 : Four classique (A) et cendre de bagasse à la sortie du four (B)
2.2.2.3 Détermination du taux d’humidité
Le protocole est la référence NF X15-110.

Le séchage à l’étuve est une méthode classique de séchage qui a pour but de déterminer la teneur
en eau contenu dans un échantillon.
Une prise d’essais est chauffée dans une jusqu’à 105 °C pendant 2 h. La différence de masse
avant et après le processus de séchage est utilisée pour calculer la teneur en eau (τ) selon la
relation (7).
m.h−m.s
τ(%) = ∗ 100 (7)
m.h
Avec m.h, la masse humide et m.s, la masse sèche.
Une masse de 100 g de l’échantillon a été introduite dans un bécher. L’ensemble est ensuite placé
dans une étuve pendant 2 h à 105°C. À la fin du temps imparti, le bécher est retiré de l’étuve et
transféré dans un dessiccateur. Enfin, le bécher contenant l’échantillon est pesé au milligramme
près.
27
La figue 15 indique l’étuve utilisée pour la détermination du taux d’humidité.
Figure 15 : Etuve utilisé pour déterminer le taux d’humidité
2.2.3 Méthodes de caractérisation minéralogique

Les tests réalisés lors de la caractérisation minéralogique sont détaillés dans la suite du mémoire.
2.2.3.1 Observation microscopique
L’observation microscopique est une technique qui permet de grossir l’image d’un objectif de
petites dimensions et de séparer les détails de cette image afin qu’elle soit observable par l’œil
humain à partir d’un microscope optique.
Le principe est basé sur des propriétés principales qui sont:
- le grossissement c’est-à-dire son aptitude à fournir une image agrandie,
- le pouvoir de résolution ou de séparation.
● conduite de l’essai
Une masse de 100 g de CBCS a été lavé et introduite dans un four classique par le biais d’un creuset
pendant 2 h à 300 °C afin d’éliminer l’humidité. À la fin du temps imparti, le creuset est retiré du
28
four et transféré dans un dessiccateur. Enfin, la CBCS séchée est placée sur la plaque d’observation
et observé avec un grossissement 35.
La figue 16 indique le microscope optique utilisée.
Figure 16 : Microscope optique
2.2.3.2 Diffraction des rayons X (DRX)
La diffraction des rayons X (DRX) est une technique de caractérisation des matériaux cristallisés,
qu’ils soient massifs, sous forme de poudre ou de dépôts. En laboratoire, cette technique est
principalement appliquée aux matériaux inorganiques : minéraux, métaux, alliages, céramiques…
C’est une technique couramment utilisée pour la caractérisation des matériaux tels que les ciments
non hydratés et hydratés, les bétons, les roches, les argiles, les céramiques et certains produits
organiques. Cette technique permet de distinguer des produits ayant la même composition
chimique mais dont les arrangements atomiques diffèrent.
Les faisceaux de rayons X produits par le tube sont envoyés sur l’échantillon dans lequel ils sont
déviés par les atomes. Ces faisceaux diffractés interfèrent entre eux, conduisant à la production à
la production d’un signal intense dans certaines zones précises de l’espace. C’est ce signal qui est
collecté par le détecteur, et tracé sous forme d’une courbe (diffractogramme) qui présente des pics
à des angles bien spécifiques de diffraction. La position de ces pics est une véritable signature de
l’arrangement des atomes à l’intérieur d’un cristal (distance entre atomes, entre plans intra
29
cristallins). La relation empirique qui relie les angles auxquels sont observés les pics et les distances
entre plans atomiques est la loi de Bragg (Bragg, 1973).
● Méthode de traitement
Deux grammes de roche ont été prélevés et broyés dans un mortier en agate. La poudre de roche
obtenue est ensuite tamisée à l’aide d’un tamis de 63 µm. Le passant est compacté dans le creux
du porte-échantillon à l’aide d’une plaque de verre, puis analysé au DRX pendant 1h30 mn, dans
un intervalle angulaire 2θ (2 - 90).
L’appareil de mesure utilisé est le Diffractomètre D8 ADVANCE de Bruker (Figure 17). Le

logiciel d’identification et de quantification des minéraux est le EVA 2.0.
Figure 17 : Diffractomètre
Après avoir détaillé les différents tests de caractérisation utilisés pour chaque objectif spécifique,
les résultats obtenus sont présentés dans la suite du mémoire.
30
PARTIE 3 : RÉSULTATS ET
DISCUSSION
Résultats et discussion
Cette troisième partie est consacrée à la description et à la discussion des résultats de la

caractérisation de la cendre de bagasse de canne à sucre.
3.1 Résultats
3.1.1 Caractéristique physique
3.1.1.1 Granulométrique
La répartition des tailles des particules a été déterminée en combinant l’analyse granulométrique
par tamisage pour la fraction grossière et par sédimentation pour la fraction fine. La résultante des
différentes courbes granulométriques est présentée à la figure 18.
Figure 18 : Courbe granulométrique de la cendre de bagasse

On observe deux familles de tailles de particules. Les particules fines de tailles comprises de 5 à
70 µm et les particules grossières de 70 à 500 µm. La taille moyenne des particules est de 120 µm.
Le pourcentage de fines est de 59,65 % avec un module de finesse de 0,476 (Tableau V).
Tableau V : Propriété des particules
Diamètre moyen (µm) Pourcentages de fines (%) Module de finesse
120 59,65 0,476
30
3.1.1.2 Densité et porosité
La porosité ainsi que la densité des cendres de bagasse ont été déterminées et les résultats sont
regroupés dans le tableau VI. La porosité de 61 % montre que la cendre de bagasse absorbe
beaucoup d’eau. Sa densité de 1,065 plus faible que celle de la silice cristalline fine suggère que la
cendre de bagasse est différente du sable. Aussi, sa porosité est deux fois plus élevée que celle du
sable fin qui est d’environ 33 %.
Tableau VI : Densité et porosité de la cendre de bagasse
Densité Porosité (%)

1,065 61
3.1.2 Caractéristique chimique et minéralogique
3.1.2.1 Teneur en eau et en matière organique
La teneur en eau ainsi que la teneur en matière volatile ou perte au feu ont été déterminées et les
résultats sont regroupés dans le tableau VII.
La teneur en eau de seulement 0,38 % indique que la cendre de bagasse étudié contient un faible
taux d’humidité. Ce faible taux d’humidité est dû aux conditions de prélèvement et de stockage de
la cendre de bagasse.
La perte au feu estimée à 2,76 % suggère la présence d’une faible quantité de matière organique.
Ce faible taux de matière organique est dû au fait que la bagasse a servi de combustible pour les
chaudières à 900 °C.
Tableau VII : Teneur en eau et perte au feu de la CBCS
Teneur en eau Perte au feu

% massique 0,38 2,76
3.1.2.2 Composition minéralogique
La composition minéralogique a été déterminée à partir de la diffraction des rayons X. Le

diffractogramme X de la cendre est indiqué à la figure 19. Les résultats montrent la présence
majoritaire de pics caractéristiques de la silice sous forme de quartz. On note également la présence
de pics de très faible intensité de composés mineurs ou en traces tels que le microline
31
(K0.94Na0.06Al1.01Si2.99O8), l’oxyde de cadmium, de titane et de tungsten (Cd2TiWO7), le phosphate

de titane (Ti3PO0.58) et le fluorure de césium et de calcium (CsCaF1.3H1.7).
Les proportions massiques des différentes phases identifiées sont reportées dans le tableau VIII.
La proportion en quartz de 90 % confirme la présence majoritaire des pics de quartz observés. La
teneur en microline, qui est un aluminosilicate alcalin est de 5,8 %. Les autres éléments sont sous
forme de trace avec des teneurs variant de 0,6 à 1,80 %.
Figure 19 : Diffractogramme X de la cendre de bagasse

Tableau VIII : Composition minéralogique de la fraction fine
Oxyde de
Fluorure de
cadmium de Phosphate de
Minéral Quartz Microline césium et de
titane et de titane
calcium
tungsten
Formule K0.94Na0.06Al1.0
SiO2 Cd2TiWO7 Ti3PO0.58 CsCaF1.3H1.7
chimique 1Si2.99O8
Proportion
90 5,8 1,60 0,80 1,80
(% massique)
32
L’observation au microscope (Figure 20) avec un grossissement 35 de la cendre de bagasse lavé et

séché à l’étuve montre la présence de cristaux de quartz confirmant ainsi les résultats de la DRX.
Figure 20 : CBCS au microscope
3.1.2.3 Composition chimique
La composition chimique en oxyde de la cendre de bagasse a été déterminée à partir des données
de la diffraction de rayons X. Les résultats regroupés dans le tableau IX montrent que la cendre est
essentiellement composée de silice. Elle contient de l’alumine en faible quantité (1,07 %). La
cendre étudiée est composée de différents oxydes alcalins tels que Na2O, K2O, et Cs2O à 0,1 % ;
0,88 % ; et 1,07 % respectivement. La présence de ces métaux alcalins pourrait affecter les
propriétés du matériau.
Tableau IX : Composition chimique de la cendre de bagasse
Eléments chimiques Pourcentage massique (%)

SiO2 91,4
Al2O3 1,07
K2O 0,88
Na2O 0,1
TiO2 0,61
P2O5 0,39
CdO 0,7
WO3 0,63
Cs2O 1,07
CaO 0,39
Perte au feu 2,76
33
3.1.2.4 Caractère acido-basique
La nature de la surface d’un matériau joue un rôle important sur sa réactivité en présence de l’eau.
Le caractère acido-basique de la cendre en milieu aqueux a été déterminé à partir de la mesure du
pH de la solution aqueuse contenant la cendre. La variation de la valeur du pH en fonction du temps
est montrée à la figure 21.
Figure 21 : Evolution du pH en fonction du temps de la suspension contenant la cendre de

bagasse
Le pH de l’eau de robinet utilisé pour l’analyse est de 6,67. On remarque que dès la mise en solution
de la cendre, le pH de l’eau augmente rapidement pour atteindre la valeur 8,23. Le pH continue
d’augmenter jusqu’à atteindre la valeur constante de 9,02 à partir de 30 min (Figure 21).
34
3.2 Discussion
Après la présentation et l’analyse des résultats, ceux-ci sont discutés dans la suite du mémoire.
En effet, les résultats de la diffraction des rayons X réalisée sur la cendre de bagasse de canne à
sucre ont montré la présence en quantité majoritaire du quartz. Ces résultats sont en accord avec
les observations des cristaux de quartz au microscope optique. La présence de la silice dans la
cendre de bagasse suppose que la bagasse contient à la fois de la matière organique et minérale. La
combustion à 900 C permet l’élimination d’une partie importante de matière organique. Ce qui
est en accord avec la perte au feu de seulement 2,76 % de la cendre. Aussi, la température à laquelle
a lieu la combustion peut favoriser la dissolution de la matière minérale et sa cristallisation lors du
refroidissement. L’absence de silice amorphe indique que le système de refroidissement serait lent
d’où la présence de silice sous forme de quartz. Par ailleurs, la présence du quartz peut être aussi
attribuée à d’autres facteurs tels que la contamination lors de la coupure de la canne et/ou de la
bagasse exposée dans l’industrie. En effet, tous les résidus n’entrent pas dans le four après le
processus de broyage et certains restent à l’air libre jusqu’au retour au four. De plus, dans le cas
des industries qui utilisent le système d’épuration des gaz où les cendres sont déposées dans les
bassins de décantations, une contamination peut se produire.
En raison de la teneur élevée en silice cristalline (90 %) de la cendre, cette dernière serait moins
réactive et présenterait une activité pouzzolanique moindre. Ces résultats rejoignent ceux de
Mansaneira et al. (2017) qui affirme qu’une grande partie de la silice présente dans les cendres de
bagasse est sous forme cristalline diminuant ainsi la réactivité du matériau qui va développer une
faible activité pouzzolanique. Par contre, les analyses DRX de cendre de bagasse étudiée par
Jagadesh et al. (2015) ont montré une proportion importante de silice amorphe avec la présence
tout de même de silice sous forme de quartz et de cristobalite.
Cependant, les analyses granulométriques de la cendre étudiée dans le cadre de nos travaux, ont
révélé la présence d’une proportion importante de fines d’environ 60 % avec un module de finesse
de 0,46. Ces résultats indiquent que la cendre étudiée possède une grande surface de réactivité et
pourrait avoir une bonne réactivité malgré son caractère cristallin. Aussi, selon la norme américaine
ASTM C618 (2012), un matériau pulvérulent peut être considéré comme un ajout cimentaire
pouvant développer une activité pouzzolanique et susceptible d’être utilisé dans le béton en
remplacement partiel du ciment si la somme des oxydes le constituant SiO2 + Al2O3 + Fe2O3 est
supérieure ou égale à 70 % et que la perte au feu et le taux d’humidité sont respectivement inférieurs
35
à 10 % et 3 %. Or, la cendre étudiée répond à ces exigences puisse que la somme des oxydes
considérés est de 92,47 % avec une perte au feu de 2,76 % et un taux d’humidité de seulement 0,38
%.
Il est important de noter que la valeur de 90 % de silice sous forme de quartz contenue dans la
cendre de bagasse étudiée est supérieure à celle souvent observée dans les études de certains
auteurs. Payà et al. (2002) ont étudié une cendre de bagasse contenant 59,87 % de silice sous forme
de quartz avec un pourcentage d’Al2O3 dont la provenance serait liée à l’ajout de charbon à la
bagasse pour la combustion. Janjaturaphan & Wansom (2010) affirment que les teneurs en SiO2
des cendres de bagasses de canne à sucre sont de l’ordre de 42-49 % et 34-43 % en poids pour les
CBCS fins et grossiers respectivement.
Par ailleurs, bien que la cendre soit composée essentiellement de quartz, elle possède une densité
de 1,07 qui est plus faible que celle de la silice cristalline normale, du sable qui est d’environ 2,5
ou même des cendres volantes des centrales thermiques qui est de 2,2794 (Halleux, 2013). Les
études de Halleux (2013) nous permettent de comparer la cendre de bagasse de canne à sucre
(CBCS) et les cendres volantes des centrales thermiques (CVCT) qui sont beaucoup utilisés dans
la confection de matériau de construction. Dans un premier temps, on remarque que les particules
de CVCT sont plus fines que celles des CBCS. Par contre, elles possèdent toutes deux une
granulométrie plutôt éclatée. Ensuite, les CBCS sont plus grossières, leur surface extérieure est
moins lisse. La CBCS présente beaucoup plus d’aspérités ce qui constitue sa forte demande en eau
observée grâce à sa porosité qui est de 61 %. Cette forte demande en eau doit être prise en compte
lors de la conception de matériau contenant une telle cendre. Cette porosité représente quasiment
le double de celle du sable fin qui est estimée en moyenne à 33 %. Enfin, la CBCS présente aussi
une forme plus allongée que la CVCT. Cela peut s’expliquer par la nature première de ces cendres.
La CBCS est issue d’un végéta fibreux et garde son caractère de forme allongé après la combustion.
Ces caractéristiques de la cendre de bagasse, différentes de celle du sable ainsi que de celle des
CVCT serait lié à sa teneur en d’autres éléments mineurs notamment le microline qui est un
aluminosilicate alcalin ainsi que les éléments traces.
Le suivi du caractère acido-basique de la cendre en solution a révélé un relargage d’éléments
alcalins et/ou d’ions hydroxydes par la cendre puisque le pH de l’eau initialement égale à 6,67
devient 9,07 au bout de 30 min (Figure 21). La surface de la cendre pourrait fixer les protons de
l’eau et relarguer les cations alcalins en solution ainsi que les ions hydroxydes OH-. En effet, en
36
milieu aqueux, il pourrait avoir un échange ionique entre les cations alcalins et les protons de l’eau
selon l’équation de la réaction ≡Si-O-M + H-OH ⇌ ≡Si-OH + MOH (8)
Avec M correspondant aux cations alcalins Na, K ou Cs.
Ces ions alcalins proviennent probablement du microline et du fluorure de césium et de calcium
qui contiennent tous deux des métaux alcalins. La surface de la cendre est donc basique. Le milieu
alcalin pourrait favoriser la mise en solution de la silice fine. Car l’alcalinisation de la suspension
conduirait à la dissolution partielle de la cendre selon l’équation de la réaction (9). Ce qui
augmenterait sa réactivité en milieu cimentaire qui a un pH supérieur à 12 à cause de la portlandite
(Ca(OH)2).
≡Si-O-Si≡ + OH- ⇌ ≡Si-OH + ≡Si-O- (9)
Néanmoins, en raison de ses propriétés physiques, la cendre de bagasse étudiée ne pourrait être
utilisée dans les matériaux de construction qu’à faible proportion.
D’autre part, comme la cendre de bagasse est cristalline, son activité pouzzolanique en partie due
à sa fraction fine (60 %) sera naturellement plus faible qu’une cendre de structure amorphe. Aussi,
la taille moyenne des particules de 120 µm et la fraction grossière d’environ 40 % suggère que la
cendre contient des particules inertes. Cette particularité de la cendre présente un double avantage.
Elle pourrait être utilisée comme matériau de remplissage comme proposé par Payà et al. (2002).
Ainsi, le remplissage des vides pourra affiner la microstructure du matériau dans laquelle sera
incorporer la cendre. De même, les particules fines pourraient constituer des sites de nucléation
pour la croissance des hydrates de silicate de calcium hydraté ou CSH, produits d’hydratation du
ciment (Land & Stephan, 2012 ; Wang et al., 2016). Ce qui pourrait augmenter la cinétique
d’hydratation du ciment comme dans le cas de la fumée de silice (Wei et al., 2012). La fumée de
silice est en effet, un ajout cimentaire particulièrement fine constituée de particule de silice
amorphe de forme sphérique. Toutefois, la cendre de bagasse pourrait développer des propriétés
qui s’apparentent à celle des cendres volantes qui sont constituées de particules plus grossières que
celle de la fumée de silice (Wei et al., 2012).
Par ailleurs, les études de Cordeiro (2016) montrent qu’une amélioration de l’activité
pouzzolanique des cendres de bagasse de canne à sucre est possible par broyage et classification
sélective pour réduire la teneur en quartz des cendres de bagasse. Les résultats de ses études ont
montré que la teneur en quartz diminuait de manière significative à la suite de broyage et d’une
classification sélective augmentant ainsi la teneur en amorphe et par conséquent l’activité
pouzzolanique. Par conséquent, l’activité pouzzolanique pourrait être améliorée après un broyage
37
très fin des cendres de bagasse. La demande en eau de la CBCS est intimement liée à la taille des
particules car plus les particules sont fines, plus elles nécessitent une assez grande quantité d’eau
pour produire une bonne maniabilité. Une étude préalable de la demande en eau serait nécessaire
pour optimiser l’utilisation des cendres de bagasse de canne à sucre broyée ou non.
38
CONCLUSION ET
PERSPECTIVES
Conclusion
L’objectif de ce travail était d’évaluer la possible valorisation de la cendre de bagasse de canne à

sucre provenant de SUCRIVOIRE Zuénoula dans les matériaux de construction. Pour ce faire, la
cendre de bagasse collectée sur le site d’étude a été soumise à plusieurs tests de caractérisations
physiques tels que la granulométrie, la densité, la porosité et à plusieurs tests de caractérisations
chimiques tel que le taux d’humidité, la perte au feu et la composition minéralogique ainsi que le
caractère acido-basique. Les résultats de la caractérisation sont présentés comme suit :
- la cendre de bagasse présente un faible taux d’humidité de 0,38 % et une perte au feu de
2,76 % indiquant une faible teneur en matière organique et/ou volatile.
- La diffraction des rayons X a révélé que la cendre est composée majoritairement de silice
sous forme de quartz. Des éléments mineurs tels que le microline et le fluorure de cesium
et de calcium ont également été détectée avec la présence d’autres éléments traces. La forme
cristalline de la silice va réduire la réactivité du matériau qui va développer une faible
activité pouzzolanique du fait de l’absence de la phase amorphe.
- En milieu aqueux, la cendre libère des cations alcalins et des ions hydroxydes entrainant un
environnement alcalin de pH 9,07. La surface de la cendre est donc basique. Cette
caractéristique de la cendre pourrait augmenter sa réactivité en milieu cimentaire.
- la cendre présente deux familles de granulométrie, 60 % de fraction fine et 40 % de fraction
grossière. La taille moyenne des particules est estimée à 120 μm avec un module de finesse
de 0,46. Ce qui suggère que la cendre présente une grande surface de réactivité qui pourrait
compenser l’effet contraire de sa cristallinité. Aussi, cette particularité de la cendre pourrait
lui conférer le rôle de matière de remplissage pour les grosses particules et de sites de
nucléation pour la croissance des hydrates du ciment pour les fines. Ce qui conduira à
l’affinage de la microstructure du matériau final.
En clair, l’objectif de valorisation dans les matériaux de construction des CBCS a été atteint.
Cependant, l’utilisation plus efficace de la cendre de bagasse en remplacement partiel du ciment
dans la construction nécessitera d’abord une combustion contrôlée pour favoriser l’obtention de
silice amorphe, un procédé de broyage et de classification pour lui permettre d’atteindre la finesse
et l’homogénéité requises pour répondre aux normes de l’industrie.
Les perspectives de cette étude sont :
- évaluer la surface spécifique de la cendre par la méthode BET ;
- effectuer l’analyse chimique ICP ;
- Déterminer la morphologie par la Méthode Electronique à Balayage (MEB) ;
39
Conclusion
- Effectuer l’analyse thermogravimétrique ;
- Déterminer l’indice d’activité pouzzolanique ;
- Effectuer des tests de résistance à la compression sur des pâtes et mortiers contenant
CBCS en remplacement partiel du ciment.
40
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43
Résumé
La bagasse de canne à sucre est un sous-produit agro-industriel qui est utilisée dans le monde entier comme
combustible dans l’industrie sucrière. Cela génère des déchets sous forme de cendres qui nécessite d’être
valorisées. Ainsi, pour évaluer la possible valorisation de ce type de déchets comme ajout cimentaire en
remplacement partiel du ciment dans l’industrie de la construction, des cendres de bagasse de canne à
sucre (CBCS) de SUCRIVOIRE Zuénoula ont été soumises à des tests préliminaires de caractérisations
physico-chimiques. Les caractérisations physiques se sont accentuées sur la détermination des paramètres
tels que la densité, la porosité et la granulométrie des particules de CBCS. Quant à ses propriétés
chimiques, elles ont été évaluées par la détermination des teneurs en eau et en matière organique, la
concentration en ions hydronium H3O+, la composition minéralogique par la diffraction des rayons X et
par observation microscopique. Les résultats ont montré que CBCS est composée essentiellement de silice
sous forme de quartz. Ce qui pourrait réduire sa réactivité. En revanche, la présence de composés mineurs
aluminosilicates alcalins favorise un environnement alcalin. Cette caractéristique associée à la grande
finesse de la cendre pourrait augmenter sa réactivité ; ce qui compenserait en partie l’effet de la cristallinité
de CBCS.
Mots clés : industrie sucrière, déchets agro-industriels, cendre de bagasse, caractérisation, industrie
cimentaire.
Abstract
Sugar cane bagasse is an agro-industrial by-product that is used worldwide as a fuel in the sugar industry.
This generates waste in the form of ash which requires to be valorized. Thus, to assess the possibility of
using this type of waste as a supplementary cementitious material for partial cement replacement in the
construction industry, sugar cane bagasse ash (SCBA) from SUCRIVOIRE Zuénoula was subjected to
preliminary physicochemical characterization tests. The physical characterizations concerned the
determination of parameters such as density, porosity and particles size distribution of SCBA. Its chemical
properties were evaluated by determining water and organic matter content, concentration of hydronium
H3O+ ions, mineralogical composition through X-ray diffraction and chemical composition by deduction
from the XRD data. The results showed that SCBA is mainly composed of silica quartz which could
reduce its reactivity. In contrast, the presence of minor alkaline aluminosilicate compounds promotes an
alkaline environment. This characteristic associated with the great fineness of the ash, could increase its
reactivity partially offsetting the effect of SCBA crystallinity.
Keywords : sugar industry, agro-industrial waste, bagasse ash, characterization, cement industry.

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REPUBLIQUE DE CÔTE D’IVOIRE

ZAMBLE Irié Christian

Président : M. KOUADIO Zilé Alex, Maître de Conférences, Université Jean

Directeur : M. KONAN Kouakou Séraphin, Maître de Conférences, Université

Encadreur : Mme TOGNONVI Tohoué Monique Epse SOCADJO, Maître-

Examinateur : M. EBLIN Sampah Georges, Maître-Assistant, Université Jean

ZAMBLE Irié Christian

Directeur : M. KONAN Kouakou Séraphin, Maître de Conférences, Université

Encadreur : Mme TOGNONVI Tohoué Monique Epse SOCADJO, Maître-

Examinateur : M. EBLIN Sampah Georges, Maître-Assistant, Université Jean

Je dédie cet ouvrage accompagné d’un profond amour à :

Je voudrais exprimer ma gratitude au Professeur KOUASSI Kouakou Lazare, Professeur Titulaire,

Je voudrais exprimer ma gratitude au Docteur KONAN Kouakou Séraphin, Maître de Conférences

Ce travail a été réalisé grâce à l’encadrement, la rigueur, la patience, la bonté, la promptitude, la

LISTE DES SIGLES ET ABRÉVIATIONS ................................................................................ v

1.1.2 Production agricole de la canne à sucre ..................................................................... 6

1.1.3 Sous-produits de la canne à sucre .............................................................................. 9

1.1.3.1 Sucre ........................................................................................................................ 9

1.2.2 Valorisation des CBCS .............................................................................................. 13

1.2.2.1 CBCS dans la construction .................................................................................. 13

2.1.2 Matériel d’analyse...................................................................................................... 16

2.1.2.1 Réactifs chimiques et solvants ............................................................................. 16

2.2.1.1 Analyse granulométrique ....................................................................................... 17

2.2.1.2 Mesure de la porosité .............................................................................................. 22

2.2.1.3 Détermination de la densité ................................................................................... 23

2.2.2.1 Mesure de la valeur du pH à l’aide du pH-mètre ................................................ 24

2.2.2.2 Détermination de la perte au feu ........................................................................... 26

2.2.2.3 Détermination du taux d’humidité ........................................................................ 27

2.2.3 Méthodes de caractérisation minéralogique............................................................ 28

2.2.3.1 Observation microscopique ................................................................................... 28

2.2.3.2 Diffraction des rayons X (DRX) ............................................................................ 29

PARTIE 3 : RÉSULTATS ET DISCUSSION ........................................................................... 30

3.1.1.1 Granulométrique .................................................................................................. 30

3.1.2.1 Teneur en eau et en matière organique .............................................................. 31

Tableau I : Caractéristique de la canne à sucre et de la betterave sucrière (Arzate, 2005) ...... 5

Comme objectifs spécifiques, il s’agit de :

 réaliser des tests de caractérisation physique ;

Le mémoire se termine par une conclusion suivie de perspectives.

1.1 Généralités sur l’industrie sucrière

Figure 1 : Production de canne à sucre (tonnes) en Côte d’Ivoire (FAO-ONU, 2021)

La composition de la canne à sucre et de la betterave sucrière est donnée dans le tableau I.

Tableau I : Caractéristique de la canne à sucre et de la betterave sucrière (Arzate, 2005)

Canne à sucre Betterave sucrière

71% d’eau 76% d’eau

14% de saccharose 15 à 18% de saccharose

13 à 14% de fibre ligneuse 4 à 5% de pulpe

2 à 3% d’impureté 2 à 3% de non sucre

Le processus de fabrication du sucre à partir de la betterave sucrière et de la canne à sucre dans

Figure 2 : Processus de fabrication du sucre (Bernard et al., 1991)

1.1.2 Production agricole de la canne à sucre

Figure 3 : Tiges de canne à sucre en maturation

Canne Tiges Amarres Jus Bagasse Mélasse

1.1.3 Sous-produits de la canne à sucre

Tableau III : Composition du vesou (Arzate, 2005)

Figure 5 : Bagasse de canne à sucre

1.2 Cendres de bagasse de canne à sucre

1.2.1 Processus d’obtention des CBCS

Minéraux Pourcentage (%)

1.2.2 Valorisation des CBCS

1.2.2.1 CBCS dans la construction