Développement de matériaux biosourcés à base d'algues pour le bâtiment : caractérisation multi-physique, modélisation hygrothermique et évaluation environnementale // Development of algae-based bio-sourced materials for buildings: multiphysical characteri

Le secteur du bâtiment doit réduire fortement son empreinte environnementale afin de répondre aux exigences de la transition écologique, de la RE2020 et des trajectoires de neutralité carbone. Dans ce contexte, les matériaux biosourcés représentent une alternative prometteuse aux matériaux conventionnels grâce à leur faible énergie grise, leur capacité de stockage du carbone biogénique et leurs propriétés hygrothermiques favorables. Parmi eux, les matériaux à base d'algues suscitent un intérêt croissant en raison de leur caractère renouvelable, de leur disponibilité locale dans les zones littorales et de leurs propriétés intrinsèques, telles que la légèreté, la porosité et la capacité de régulation de l'humidité.
Cette thèse vise à développer de nouveaux matériaux biosourcés à base d'algues pour des applications dans l'enveloppe du bâtiment, puis à évaluer leurs performances selon une approche intégrée allant de l'échelle du matériau à celle du bâtiment. Les travaux porteront d'abord sur la formulation et la caractérisation multiphysique de biocomposites algaux, en étudiant notamment leurs propriétés physiques, thermiques, hygriques, mécaniques et microstructurales. Une attention particulière sera accordée à l'influence de la composition, de la porosité et des interactions entre constituants sur les performances globales du matériau.
Dans un second temps, la thèse s'attachera à modéliser le comportement hygrothermique de ces matériaux et des parois associées à l'aide d'outils numériques adaptés. L'objectif sera de mieux comprendre les transferts couplés de chaleur et d'humidité, d'évaluer la durabilité des solutions développées et de quantifier leur impact sur le confort intérieur et les besoins énergétiques des bâtiments dans différentes conditions climatiques.
Enfin, une évaluation environnementale sera menée à travers une analyse du cycle de vie des matériaux développés. Cette démarche intégrera les phases de production, de mise en œuvre, d'usage et de fin de vie, avec une attention particulière portée au carbone biogénique, aux scénarios de valorisation et à la cohérence avec les cadres normatifs en vigueur. L'ambition est de proposer un cadre scientifique robuste permettant d'orienter le développement de matériaux algaux performants, durables et à faible impact environnemental.
Les résultats attendus contribueront à la fois à l'avancement des connaissances sur les biocomposites algaux, au développement de solutions constructives innovantes pour le bâtiment durable et à la structuration d'une filière locale de matériaux biosourcés à faible empreinte carbone.
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The building sector must significantly reduce its environmental footprint in order to meet the challenges of the ecological transition, the RE2020 regulation, and carbon neutrality targets. In this context, bio-based materials are considered promising alternatives to conventional construction materials due to their low embodied energy, biogenic carbon storage capacity, and favorable hygrothermal properties. Among them, algae-based materials are attracting growing interest because they are renewable, locally available in coastal areas, and exhibit valuable intrinsic properties such as low density, porosity, and moisture-regulating capacity.
This PhD project aims to develop new algae-based bio-sourced materials for building envelope applications and to assess their performance through an integrated multi-scale approach, from the material scale to the building scale. The research will first focus on the formulation and multiphysical characterization of algae-based biocomposites, including the investigation of their physical, thermal, hygric, mechanical, and microstructural properties. Particular attention will be paid to the influence of composition, porosity, and interactions between constituents on the overall performance of the developed materials.
The second part of the thesis will address the hygrothermal modeling of these materials and the associated wall systems using appropriate numerical tools. The objective will be to better understand coupled heat and moisture transfer mechanisms, assess the durability of the developed solutions, and quantify their impact on indoor comfort and building energy demand under different climatic conditions.
Finally, an environmental assessment will be carried out through a life cycle assessment of the developed materials. This approach will consider production, installation, use, and end-of-life phases, with particular attention to biogenic carbon, valorization scenarios, and consistency with current normative frameworks. The overall ambition is to provide a robust scientific framework for guiding the development of high-performance, durable, and low-impact algae-based materials.
The expected outcomes will contribute both to advancing knowledge on algae-based biocomposites, to developing innovative solutions for sustainable buildings, and to supporting the emergence of a local low-carbon bio-based materials sector.
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Début de la thèse : 01/10/2026

Financement d'un établissement public Français

Université d'Artois

585 Sciences, Technologie, Santé

Le profil recherché correspond à un candidat titulaire d'un Master de recherche ou d'un diplôme équivalent en génie civil, science des matériaux, physique du bâtiment, énergétique ou discipline connexe. Le candidat devra présenter un intérêt marqué pour les matériaux biosourcés, la construction durable et les approches expérimentales appliquées aux matériaux de construction. Des compétences en formulation et caractérisation des matériaux, en expérimentation de laboratoire, en analyse de données et, si possible, en modélisation thermique ou hygrothermique seront particulièrement appréciées. Le doctorant devra également faire preuve de rigueur, d'autonomie, d'un bon esprit d'analyse, d'une capacité à travailler dans un cadre pluridisciplinaire, ainsi que de bonnes compétences rédactionnelles en français et en anglais scientifique.
The sought profile corresponds to a candidate holding a research Master's degree or an equivalent qualification in civil engineering, materials science, building physics, energy engineering, or a related discipline. The candidate should demonstrate a strong interest in bio-based materials, sustainable construction, and experimental approaches applied to construction materials. Skills in material formulation and characterization, laboratory experimentation, data analysis, and, if possible, thermal or hygrothermal modeling would be particularly appreciated. The doctoral candidate should also demonstrate rigor, autonomy, strong analytical skills, the ability to work in a multidisciplinary environment, as well as good writing skills in both French and scientific English.