Wood Heat Treatment, Optimization and Control

Responsable scientifique : Mathieu Pétrissans (EA 4370 Laboratoire d’Études et de Recherche sur le Matériau Bois – LERMAB)

Partenaires LabEx : UMR 1092 Laboratoire d’Études des Ressources Forêts-Bois (LERFOB) Nancy, France

Collaboration : CRITT BOIS Epinal, France

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Contexte — Le bois non protégé exposé aux conditions extérieures peut subir diverses dégradations comme les attaques de champignons. Le bois traité thermiquement par pyrolyse douce est un procédé de préservation à faible impact environnemental qui peut constituerune alternative aux méthodes d’imprégnations chimiques. Ilpeut être utilisé pour la valorisation des essences de bois locales de faible valeur, en améliorant leur stabilité dimensionnelle, leur durabilité ainsi que 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 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 fonction 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’heure actuelle, les 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 afin 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 dans 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 d’ analyses de cycle de vie qui sont bien adaptées, pourraient être une bonne alternative ou un complément à la modélisation de processus.