Contrat doctoral — 2015-2018

17 juillet 2015

Sujet de thèse :  Wood Heat Treatment, Optimization and Control (WOHTOC)

Organisme Employeur :  Université de Lorraine
Département & Equipe de recherche :  Laboratoire d’Etudes et de Recherche sur le Matériau Bois (LERMAB)
Lieu de travail : Nancy, France
Durée du contrat : 36 mois
Salaire :  1757€ brut/mois

 

Description du poste :

Contexte — Le bois non protégé exposé aux conditions extérieurs peut subir diverses dégradations comme les attaques de champignons. Le bois traité thermiquement par pyrolyse douce, est  un procédé de préservation a faible impact environnemental, qui peut être considéré comme une alternative aux méthodes d’imprégnation chimiques et être utilisé pour la valorisation des essences de bois locales de faible valeur, en améliorant leur stabilité dimensionnelle, la durabilité et leur valeur ajoutée économique/

Objectifs — La littérature issue des laboratoires du consortium WOHTOC a pour la première fois, mis en évidence la forte corrélation entre la perte de masse (ML) générée par le traitement, l’intensité du traitement et de la durabilité conférée. De plus la modification de la composition chimique élémentaire, corrélée au rapport O/C, semble être un bon indicateur de la qualité. Dans les dernières études il a été proposé de prédire la qualité finale du produit: perte de masse, propriétés mécaniques, durabilité; en vonction des caractéristiques initiales du bois et des paramètres de traitement. Il est également possible de modéliser la cinétique de thermodégradation qui est nécessaire pour le pilotage des fours (aujourd’hui totalement inexistant). A l’heur actuelle, es données disponibles et nécessaires pour décrire exactement les mécanismes de dégradation chimique du bois sont insuffisantes.

Approches — L’ambition du projet WOHTOC est d’améliorer les connaissances des schémas réactionnels de thermodégradation, afind d’intégrer ces résultats dans des modèles mathématiques. Les formulations mathématiques devront prendre en compte les transferts couplés de chaleur et de  masse dans un milieu poreux, mais aussi introduire les énergies réactionnelles de décomposition des bio polymères, de production de substances volatiles et de produits solides non dégradables. La précision de la simulation numérique sera testée à l’échelle du laboratoire. La prédiction des temps de traitement sera étudiée dan des conditions de production industrielle.

Une approche plus empirique consistera à utiliser une régression statistique pour prédire la probabilité d’un traitement thermique réalisée sur les planches individuelles. Les techniques des analyses de cycle de vie qui sont bien adaptée, pourraient être ue bonne alternative ou un complément à la modélisation de processus.

Pré-requis :

  •   Connaissances — thermique, transfert de chaleur, biomasse
  •   Compétencesmodélisation
  •   Aptitudestravail en autonomie
  •   Comportement — intégration d’une équipe

Langue(s) de travail :    Français et/ou Anglais

Candidature : 

  • Comment postuler — 1ère contact par e-mail
  • Document requis — notes Master 2

Contact :

  • Nom — Mathieu Pétrissans
  • Courriel — mathieu.petrissans@univ-lorraine.fr

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Publications de l’équipe —

M. Elaieb, K. Candelier, A. Pétrissans, S. Dumarçay, P. Gérardin and M. Pétrissans. 2015. Effect of heat treatment on tunisian soft wood species. Durability, chemical modifications and mechanical properties changes. Maderas-Cienc Tecnol, under press[K. Candelier, S. Dumarçay, A. Pétrissans, P. Gérardin, M. Pétrissans. 2015. “Advantage of vacuum versus nitrogen to achieve inert atmosphere during softwood thermal modification”. Pro Ligno 10(4) (2014), 10-17.K. Candelier, S. Hannouz, M. Elaieb, R. Collet, S. Dumarçay, A. Pétrissans, P. Gérardin, M. Pétrissans. 2015. Utilization of temperature kinetics as a method to predict treatment intensity and corresponding treated wood quality: durability and mechanical properties of thermally modified wood. Maderas-Cienc Tecnol journal, 17(2):2015. 1 DOI:10.4067/S0718-221X2015005000024A. Pétrissans, J. Hamada, M. Chaouch, P. Gérardin, M. Pétrissans. 2014. Modeling and numerical simulation of wood torrefaction. Innovation in woodworking industry and engineering design, ISSN 1314-6149, vol III, 1/114 (5), 26-32.

A. Pétrissans, R. Younsi, M. Chaouch, P. Gérardin, M. Pétrissans, 2014. Wood, thermodegradation: experimental analysis and modeling of mass loss kinetics. Maderas-Cienc Tecnol 16(2):2014.

K. Candelier, S. Dumarçay, A. Pétrissans, M. Pétrissans, P. Gérardin 2013. Comparison of mechanical properties of heat treated beech wood cured under nitrogen or vacuum. Polymer Degradation and Stability 98 (2013) 1762-1765

K. Candelier; S. Dumarcay, A. Pétrissans. L. Desharnais, P. Gérardin, M. Pétrissans. 2013. Comparison of chemical composition of heat treated wood cured at a same temperature under different inert atmospheres: nitrogen or vacuum. Polymer Degradation and Stability, 98 (2013) 677-681

K. Candelier, S. Dumarçay, A. Pétrissans, M. Pétrissans, P. Kamdem, P. Gérardin. 2013. Thermodesorption coupled to GC-MS to characterize volatiles formation kinetic during wood thermodegradation. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis 101 (2013) 96–102 M. Chaouch, S. Dumarçay, A. Pétrissans, M. Pétrissans, P. Gérardin. 2013. Effect of heat treatment intensity on some conferred properties of different European softwood and hardwood species. Wood Sci Technol (2013) 47:663–673

J. Hamada, A. Pétrissans, F. Mothe, M. Fournier, M. Pétrissans, P. Gérardin, 2012. Influence of the heterogeneity of the raw wood material on the final quality of the heat treated wood. Innovation in woodworking industry and engineering design, ISSN 1314-6149, (2), 31-39.

M. Pétrissans, A. Pétrissans, P. Gérardin, 2012. Pore size diameter, shrinkage and specific gravity evolution during the heat treatment of wood. Innovation in woodworking industry and engineering design, ISSN 1314-6149, (1), 18-25.

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K. Candelier, M. Chaouch, S.Dumarcay, A. Petrissans, M. Petrissans, P.Gerardin. 2011. Utilization of thermodesorption coupled to GC-MS to study stability of different wood species to thermodegradation. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis. 92 (2), 376-383

G. Nguila Inari, M. Pétrissans, S. Dumarcay, J. Lambert, J.J. Ehrhardt, M. Sernek, P. Gérardin. 2011. Limitation of XPS for analysis of softwoods species. Wood Science and Technology. Wood Sci Technol 45:369–382

M. Chaouch, M. Pétrissans, A. Pétrissans, P. Gérardin. 2010. Utilization of wood elemental composition to predict heat treatment intensity and decay resistance of different softwood and hardwood species. Polymer Degradation and Stability. 95, 2255-2259 A. Pétrissans, B. Ouartassi, A. Zoulalian, M. Pétrissans. 2010. Modeling of transient mass transfer of a gaseous component in an isothermal porous adsorbent. Maderas. Ciencia y tecnología 12(2) 115-125.

N. Brosse, R. El Hage, M. Chaouch, M. Pétrissans, S. Dumarçay, P. Gérardin. 2010. Investigationofthechemicalmodifications of beech wood lignin during heat treatment. Polymer Degradation and Stability, 95 (9),1721-1726.

A. Mohareb, P. Sirmah, L. Desharnais, S. Dumarçay, M. Pétrissans, P. Gérardin. 2010. Effect of extractives on conferred and natural durability of Cupressus lusitanica heartwood. Annals of Forest Science. 67, 504Ž. Šušteršic, A. Mohareb, M. Chaouch, M. Pétrissans, M. Petrič, P. Gérardin. 2010. Prediction of heat treated wood decay resistance on basis of its elemental composition. Polymer Degradation and Stability, 95, 94-97

G. Nguila Inari, M. Pétrissans, A. Pétrissans, P. Gerardin, 2009. Elemental composition of wood as a potential marker to evaluate heat treatment intensity. Polymer Degradation and Stability, 94, 365-368

S. Lekounougou, M. Pétrissans, J.P. Jacquot, E. Gelhaye, P. Gérardin. 2009. Effect of heat treatment on extracellular enzymatic activities involved in beech wood degradation by Trametes versicolor. Wood Science and Technology. 43, 331–341

F. Mburu, S. Dumarçay, J.F. Bocquet, M. Pétrissans, P. Gérardin. 2008. Effect of chemical modifications caused by heat treatment on mechanical properties of Grevillea robusta wood. Polymer degradation and stability, 93, 401-405

 

G. Nguila Inari, S. Mounguengui, S. Dumarcay, M. Pétrissans, P. Gérardin. 2007. Evidence of char formation during wood heat treatment by mild pyrolysis. Polymer degradation and stability, 92, 997-1002

 

M Petrič, B Knehtl, A Krause, H Militz, M Pavlič, M. Pétrissans, A Rapp, M Tomažič, C Welzbacher and P Gérardin. 2007. Wettability of water-borne coatings on chemically and thermally modified pine wood. Journal of Coatings Technology Research. 4 (2), 203-206

 

P. Gérardin, M. Petric, M. Pétrissans, J. J. Erhrardt and J. Lambert. 2007. Evolution of wood surface free energy after heat treatment. Polymer degradation and stability, 92, 653-657

 

F. Mburu, S. Dumarçay, F. Huber, M.Pétrissans, P. Gérardin. 2007. Evaluation of thermally modified Grevillea robusta heartwood as an alternative to shortage of wood resource in Kenya: characterisation of physicochemical properties and improvement of bio-resistance. Bioresource Technology, 98 (18) pp. 3478-3486

 

G. Nguila Inari, M. Petrissans and P. Gérardin. 2007. Chemical reactivity of Heat treated Wood. Wood Science Technology, 41, 157-168

 

G. Nguila Inari, M. Pétrissans, J. L. Lambert, J.J. Erhardt, and P. Gérardin. 2006. XPS Characterization of wood chemical composition after heat treatment. Surface & Interface Analysis, 38, 1336-1342.