Effet de la variabilité naturelle du bois sur les procédé de traitement thermique

Doctorant : Joël Hamada
Université / Institution : Université de Lorraine
Durée du contrat :  2014-2016

Titre de la thèse —  Effet de la variabilité naturelle du bois sur les réactions de thermo-dégradation intervenant  lors du traitement thermique du bois dans l’optique de mieux contrôler le procédé et la qualité du matériau obtenu.

Équipe d’accueil et encadrant(s)
Équipe d’accueil : Laboratoire d’Études et de Recherche sur le Matériau Bois – LERMAB
Responsable scientifique : Philippe Gérardin (Laboratoire d’Études et de Recherche sur le Matériau Bois – LERMAB)

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Contexte et état de l’art – Le traitement thermiquement du bois par pyrolyse douce est un procédé de préservation à faible impact environnemental constituant une alternative aux traitements par imprégnation de biocides. En fonction des conditions de traitement (temps, température), la composition chimique des différents constituants pariétaux est plus ou moins modifiée influençant les propriétés du matériau comme sa durabilité aux attaques fongiques et sa stabilité dimensionnelle. Un des verrous actuels du développement de ce procédé à l’échelle industrielle est la difficulté de réaliser un produit de qualité constante (durabilité, stabilité dimensionnelle, couleur). Ces difficultés peuvent s’expliquer soit par une maîtrise imparfaite du procédé de traitement soit par la variabilité inter et intra spécifique du bois.

Objectifs et questions de recherche Étudier l’effet de la variabilité naturelle du bois (densité, composition chimique) sur les réactions de thermo-dégradation se produisant lors du traitement thermique et sur les propriétés conférées au matériau de manière à attribuer la  part d’hétérogénéité du produit fini relevant de la matière première et celle relevant du procédé.

Enjeux scientifiques et socio-économiques Mieux comprendre les réactions de thermo-dégradation du bois pour développer des outils de contrôle et de prédiction de la qualité du bois traité thermiquement pour optimiser les procédés industriels existant et optimiser l’utilisation de la ressource

Approches méthodologiques et résultats attendus

Deux niveaux d’étude sont envisagés sur différentes essences feuillues et résineuses.

  • A l’échelle de la planche : des planches de différentes qualités provenant de conditions sylvicoles différentes présentant des densités variables permettront de caractériser l’effet de la densité sur les cinétiques de thermo-dégradation du bois et les propriétés conférées au matériau;
  • A l’échelle des cernes: la séparation au niveau des cernes annuels du bois initial et du bois final, de l’aubier et du duramen, et leur analyse thermogravimétrique permettra de caractériser le comportement de ces différents tissus vis-à-vis des réactions de thermo-dégradation.

Les résultats obtenus devraient permettre de mieux prévoir le comportement du bois en fonction de ses propriétés initiales et permettre ainsi de mieux maîtriser le procédé et la qualité des bois traités thermiquement.