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Production et Devenir
des produits
connexes bois
ENSTIB 2 ± Module I9
Christophe HUON - 2002
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Valorisation matière
Cette valorisation représente 73.1% de l¶ensemble des
destinations.
Quelles sont ces voies de valorisation ?
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Une valorisation abandonnéeLe tannage des peaux
Jusqu¶à la fin du 19ème siècle, le tannage des peaux assurait aux écorces
des débouchés considérables.
Traditionnellement, l¶opération de tannage consistait à stratifier les peaux
avec des couches de tan (farine d¶écorces broyées) dans des fosses
remplies d¶eau. L¶eau dissolvait l¶acide tannique qui pénétrait peu à peu les
peaux, précipitait la gélatine qu¶elles renfermaient, et formait avec elle un
composé insoluble et imputrescible.L¶opération était très longue (de 1 à 2 ans) : « Il faut du temps au tan ».
Les écorces employées pour le tannage provenaient principalement des
chênes et du châtaignier et, dans une moindre mesure, du hêtre, du bouleau,
de l¶aulne, du tilleul et du sapin.
Le tannage avait pris à l¶époque beaucoup d¶ampleur en France, notamment
dans les régions forestières à dominante feuillus.
Cependant, les progrès réalisés dans le développement des extraitstannants synthétiques ont conduit à un abandon progressif des écorces.
Les gains de temps obtenus et la bonne qualité des produits employés
excluent maintenant toute possibilité d¶emploi des écorces pour le tannage
des peaux.
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Valorisation matièrePâte à papier
Les matières premières pouvant servir à la fabrication des pâtes à papier
sont nombreuses et variées. Si, par le passé, les chiffons, l¶alfa, le lin et les
pailles ont été utilisés comme source principale ou secondaire de cellulose,
c¶est aujourd¶hui le bois qui constitue finalement en France la matière
première principale.
L¶industrie de pâte à papier en France assure environ la production annuelle
de 2 200 000 tonnes de pâtes. Celle des papiers et cartons est de 7 000 000
tonnes environ par an dont 45% sont destinées à des usages graphiques(dont le papier journal), 40% aux emballages et moins de 10% aux cartons.
Il faut distinguer la pâte « mécanique », obtenue par défibrage physique du
bois dans des meules spéciales, et les pâtes « chimiques » obtenues par
séparation chimique des fibres de cellulose et autres constituants du bois.
Les bois de papeterie les plus employés actuellement sont les bois résineux,
recherchés pour la longueur de leurs fibres.
L¶épicéa, avec de trachéides très longues, fournit des pâtes faciles à traiter et
à blanchir et des papiers de haute qualité. Le pin maritime, comportant
beaucoup de résine, est employé plus spécialement pour les papiers
d¶emballage. Les feuillus tendres donnent des pâtes moins résistantes. Les
feuillus durs nécessitent plus d¶énergie mais offrent des papiers de meilleure
tenue.
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Valorisation matièrePâte à papier
Les approvisionnement annuels en bois sont de 7 530 000 tonnes environ,
dont 3% proviennent de l¶étranger. 2 518 000 tonnes sont feuillues (33,5%)
et 5 000 000 tonnes (66,5% )sont résineuses.
Les usines de pâte à papier absorbent donc actuellement :
- 80 à 85% des plaquettes résineuses produites par les scieries françaises
(50% des plaquettes de sapin-épicéa et la quasi-totalité es plaquettes de pin
sylvestre et pin maritime).- 80% des dosses et délignures résineuses produites par les scieries
françaises (répartition par essence similaire aux plaquettes).
- 75 à 80% des plaquettes feuillues produites par les scieries françaises.
- 30% des dosses et délignures résineuses produites par les scieries
françaises.
On constate donc le rôle majeur des usines de pâtes dans l¶écoulement des
sous-produits de scierie et d¶exploitation forestière, ainsi que
l¶interdépendance qui unit ces professions.
La valorisation des plaquettes de scierie et, dans une moindre mesure, des
écorces en tant que combustible, demeure étroitement lié au marché de la
pâte à papier qui s¶inscrit dans des processus de hausse et de baisse au
niveau mondial assez difficilement prévisibles.
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Valorisation matièrePanneaux de particules
La fabrication industrielle des panneaux agglomérés (feutrage des partiesélémentaires sans adjonction de colle ; le MDF est aggloméré par liant) date
du début du 20ème siècle et fut réalisée à l¶origine au Canada puis en
Scandinavie. Les panneaux de particules (agglomération par pressage après
incorporation d¶un liant) ne sont apparus que plus tard quand ont été mises
au point les résines synthétiques permettant le développement de ces
fabrications dans les années 30-40.
La production annuelle est de 2 700 000 m
3
environ, dont 90% sous formede panneaux de particules.
La préparation des copeaux varie selon la nature des approvisionnements et
les types de panneaux fabriqués. La matière première, constituée de bois
ronds, dosses, délignures et chutes, est réduite en copeaux d¶épaisseur de
0,2 à 0,7 mm, à laquelle viennent s¶ajouter des plaquettes, parfois
recalibrées. Les copeaux, complétés de sciures, sont ensuite séchés et triés
avant d¶être collés.
Les fabricants de panneaux de particules utilisent des chutes de bois secs,
mais préfèrent le bois vert car ils en contrôlent mieux le séchage qui doit être
très précis afin que la colle prenne au mieux.
Les essences résineuses sont les plus employées car elles représentent
près de 60% du total des approvisionnements. Elles sont appréciées pour
leur couleur claire (sapin-épicéa) et la granulométrie fine et régulière des
sciures.
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Valorisation matièrePanneaux de particules
Les approvisionnements s¶élèvent à 2,6 millions de tonnes environ.
Les usines de panneaux consomment 15 à 20% des plaquettes résineuses,
15% des délignures et 60% des sciures produites par les scieries françaises.
Concernant les essences feuillues, les approvisionnements portent
principalement sur les produits de grande dimension (rondins et délignures),
comptant pour plus de 70% dans les achats de bois feuillus.
Le médiocre équipement des scieries de feuillus en broyeurs et la trop faible
granulométrie des sciures, notamment dans le cas du chêne, expliquent la
faible part de ces sous-produits dans l¶approvisionnement.
Le secteur des panneaux de fibres et de particules achète environ 45% des
dosses et délignures produites par les scieries de feuillus, contre seulement
25% de la production de sciures.
Il convient également de souligner l¶importance de la « filière panneaux »
dans la valorisation des produits connexes de scierie. Avec plus de1 500 000 tonnes achetées, ce secteur constitue le second débouché
principal pour les produits connexes, après l¶industrie de la pâte à papier.
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Valorisation matièreCarbonisation
La carbonisation du bois apparaît comme l¶une des premières industries
connues des hommes.
Autrefois, et jusqu¶au 18ème siècle, la principale utilisation du charbon tait
d¶alimenter les forges pour la fonte du minerai.
Avant la Révolution, la France produisait 100 000 tonnes de fer par réductiondes minerais au charbon de bois. Ce n¶est qu¶au 19ème siècle que le
charbon minéral est venu supplanter le charbon de bois.
Progressivement, les techniques primitives de carbonisation en meules ont
fait place à des procédés plus ou moins sophistiqués.
Les deux techniques cohabitent toutefois car il existe actuellement cinq
producteurs importants, équipés de fours industriels en continu, et une
trentaine de carbonisateurs travaillant de façon traditionnelle.
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Valorisation matièreCarbonisation
Quelle que soit la technique, le principe consiste obligatoirement à mettre
préalablement les chutes à dimension.
La carbonisation industrielle se décompose en deux étapes successives : le
séchage (150-200°C) qui permet d¶amener les bois à 10-12% d¶humidité en
entrée de four, puis la cuisson à 500°C environ.
Ce processus permet d¶obtenir un produit débarrassé de ses goudrons.
Le rendement massique entre produit fini et masse de bois vert « entrée
usine » est de 16 à 25%. Le pouvoir calorifique de ce charbon de bois est
alors de 7000 à 7500 kcal/kg, avec une masse volumique de 150 à 220
kg/MAP.
La masse volumique varie selon que l¶on emploie des essences feuillues ou
résineuses. Les essences feuillues fournissent un charbon de bois « fort » de
bonne tenue au feu, tandis que les essences résineuses donnent un charbon« doux », facile à allumer, plus léger et moins durable au feu.
Les fabricants de charbon de bois sont très friands de chutes de feuillus
(chêne et hêtre en particulier). Ces produits correspondent tout à fait à leur
matière première. Ils peuvent charger au mieux leur four sans être obligé de
faire des découpes supplémentaires.
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Valorisation matièreCarbonisation
Des écarts de qualité importants entre les producteurs sur le calibrage, le
dépoussiérage et la présentation des produits nuisent au développement du
marché. Les 70 000 tonnes de produits finis par an trouvent principalement
des usages domestiques (barbecues, restauration) et industriels (charbons
actifs, filtres, etc.).
La production de charbon de bois permet de consommer 300 000 tonnes
environ de sous-produits dont 230 000 tonnes de dosses et délignures et
70 000 tonnes de chutes courtes.
Le marché du charbon de bois est aujourd¶hui porteur.
Son développement reste cependant limité par les problèmes de qualité
(variable selon les fabricants) et les réelles possibilités de mobilisation de la
matière première dans un rayon limité au voisinage des unités de production.
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Valorisation matièreCarbonisation
Dosses et délignures
16.2% de la consommation totale de dosses et délignures.
Chutes de bois sec et rebuts de fabrication
25.5% de la consommation totale de chutes de bois sec et de rebuts defabrication.
Chutes de sciage ou chutes courtes
12.4% de la consommation totale de chutes de sciage ou chutes courtes.
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Valorisation matière
Compaction en briquettes
On compresse un mélange de sciures sèches et copeaux sous forte pression
(plus de 200 bars) afin de le compacter.
Le produit obtenu est une briquettes très dense à haut pouvoir calorifique.
Soit ces bûches sont destinées à la vente, soit au gain de place de stockage
pour le chauffage hivernal.
Ce système évite l¶achat d¶un silo et permet de brûler de façon optimale un
produit normalement très volumineux. Il a de nombreuses qualités et est prêtà l¶emploi.
Cependant, les machines sont de coût très élevé pour une entreprise
moyenne et nécessitent une main d¶oeuvre incessante et spécialisée.
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Valorisation matière
Réutilisation pour diversification
Dans certaines entreprises, les rebuts sont réutilisés en partie pour faire des
cales ou des petites pièces de bois, situées dans les parties cachées ou non
du produit fabriqué.
Ces chutes peuvent aussi permettre de fabriquer un produit fini, constituant
une matière de diversification pour l¶entreprise, ou la matière première
alimentant une autre entreprise.
Dosses et délignures
Chutes de bois sec et rebuts de fabrication
Chutes de sciage ou chutes courtes
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Valorisation matièreMatériaux de construction
Mélangées à du ciment, les sciures et plaquettes permettraient d¶augmenter
le pouvoir isolant (acoustique et thermique) tout en conservant au matériau
une bonne rigidité et une bonne résistance au feu.
Un système similaire est déjà au stade industriel en Belgique, où une
entreprise fabrique des briques en mélangeant sciure et argile. Au moment
de la cuisson, les sciures brûlent et laissent une petite bulle de gaz,
responsable d¶un haut pouvoir isolant.
On pourrait également utiliser ces sciures comme matériau d¶isolation, en
remplacement de certains produits couramment utilisés (par exemple, la
Vermiculite).
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Valorisation matièreProduits composites
En mélangeant de la sciure à d¶autres produits de récupération comme le
plastique, on pourrait obtenir un produit indéfiniment recyclable (bois
extrudé) qui pourrait être employé dans les emballages par exemple.
Il s¶agit en réalité d¶une technique annexe à celle de la fabrication des
panneaux de particules à base de bois.
Schématiquement, les sciures ou copeaux de bois broyés sont séchés puis
agglomérés par pressage dans des moules, avec ou sans liant. Par ce
procédé, les possibilités de fabrication d¶objets sont multiples : dés de
palettes, supports d¶appareils électroménagers, structures de sièges, tables
de bar, abattants sanitaires, objets pour l¶industrie automobile, etc.
Le débouché reste limité par le montant des investissements à prévoir.
Seules les entreprises disposant d¶une importante capacité de production
d¶énergie (fabricants de panneaux, scieries importantes) peuvent envisager
d¶intégrer cette activité.
La technologie demeure donc confidentielle dans son développement.
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Valorisation matièreChar ge de peinture
Mélangée à certaines peintures, la sciure lui donne une certaine
granulométrie. Le produit est déjà commercialisé à l¶étranger.
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Valorisation matièreConditionnement en bois de
chauff age
Certaines entreprises (ou sous-traitants) débitent leurs sous-produits de
grande taille pour les revendre en tant que bois de chauffage, le plus souvent
à des particuliers proches.
Dosses et délignures
Chutes de bois sec et rebuts de fabrication
Chutes de sciage ou chutes courtes
Culées et purges
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Valorisation matièreSciures industrielles
Les sciures industrielles (sciures, copeaux et poussières) et les farines de
bois occupent une place modeste dans la vente des sous-produits,
comparativement aux secteurs précédents.
La demande porte essentiellement sur les essences résineuses (sapin et pin
sylvestre) et, dans une moindre mesure, sur le hêtre et le peuplier.
Les opérations de fabrication concernent successivement le triage et
l¶élimination des impuretés, le séchage (jusqu¶à 5-10%), le tamisage et lebroyage éventuel pour les farines.
Actuellement, quatre sociétés principales commercialisent des sciures
conditionnées pour le nettoyage des sols (absorbant), le fumage des viandes
et poissons, le dégraissage de pièces métalliques, etc.
Les farines de bois trouvent des applications dans les domaines suivants :
filtration de produits divers, charges pour thermodurcissables, etc.
Sciures et farines permettent de consommer annuellement de l¶ordre de
130 000 tonnes de sciures humides en provenance des scieries.
Le marché est relativement stable.
Il se caractérise par des exportations importantes vers les principaux pays de
la CEE et la Suisse.
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Valorisation agronomique
Compostage
L¶intérêt pour les composts augmente car l¶exploitation des matièresnaturelles entrant dan la composition des substrats horticoles devient plus
délicate.
Ainsi, la Belgique interdit l¶utilisation des terreaux forestiers et la Suisse celle
des tourbières. Pour pallier ces interdictions, les importations des pays
étrangers se développent.
D¶où l¶intérêt de fabriquer un compost issu d¶une matière première
abondante, renouvelable et bon marché comme le sont actuellement lesécorces.
Le compostage est une technique de décomposition biologique de matière
organique, basée sur le principe d¶une fermentation en présence d¶air et en
milieu humide. Les techniques et phénomènes de compostage sont très
variables selon les matières premières utilisées. Dans tous les cas, le
compostage entraîne un dégagement de chaleur et une décomposition
partielle ou totale des produits mis en jeu, donnant lieu à la fabricationd¶humus.
Le compostage peut comporter une phase d¶apport de bactéries, d¶enzymes
et d¶azote dans le but d¶abaisser la durée de l¶opération et d¶améliorer la
composition du produit fini. Les produits obtenus sont employés pour
l¶amendement chimique et organique des sols. Le compost est utilisé de
façon privilégiée en agriculture, en horticulture et pour les cultures
maraîchères.
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Valorisation agronomique
Compostage
Lorsque l¶on réalise des composts à base de déchets de bois, les produis
recherchés doivent présenter une forte teneur en eau et une granulométrie
moyenne. Les écorce présentent donc les qualités requises (48.4% de la
consommation totale d¶écorces).
Les dosses, délignures et chutes provenant de bois vert sont également
utilisables, sous réserve d¶avoir été préalablement broyées.
L¶agriculture ou l¶aménagement des bords de route utilise directement 33%du total des écorces alors que les entreprises fabriquant du compost n¶en
utilisent que 16%.
Lorsque l µécorce est broyée, la décomposition se fait en un ou deux ans. Le
produit obtenu peut alors être utilisé tel quel ou mélangé à d¶autres produits
tels que de la fiente de volaille, prélevée en élevage.
La fabrication du compost nécessite de grandes surfaces au sol, même si
des techniques récentes visent à en réduire la durée. A cela, il faut ajouter des matériels de manutention, de broyage et de tamisage pour constituer un
site de production.
La Suisse, l¶Allemagne, la Belgique et la France sont aujourd¶hui le
principaux pays européens s¶efforçant de développer l¶utilisation du compost
à base d¶écorces ou de déchets végétaux multiples (gazon, chutes
d¶élagage, etc.).
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Valorisation agronomique
Mulchage (paillage)
Le mulchage est une utilisation horticole permettant de valoriser les écorces
en recouvrement de sol, au même titre que la paille, les feuilles mortes,
l¶herbe, etc. Les objectifs sont d¶isoler le sol du froid ou de la chaleur, limiter
l¶érosion, empêcher le développement des mauvaises herbes, réguler
l¶humidité des sols et contribuer à l¶esthétique.
Aujourd¶hui, les écorces sont plus particulièrement utilisées lors de nouvelles
plantations et réalisations de massifs. On peut également citer d¶autres
débouchés, tels les bordures d¶autoroutes, surfaces de parking, aires de jeux, etc. Un gros utilisateur des écorces de la Lorraine se révèle être le
vignobleChampenois.
On recherche les écorces de pin maritime et de pin sylvestre : leur couleur et
leur granulométrie créent un effet décoratif apprécié.
Les écorces les plus grossières (de 10à 30 mm) sont utilisées en
recouvrement, tandis que les plus fines (moins de 10 mm) commeconditionneur de sol. Dans ce cas, il s¶agit d¶améliorer la texture du sol ou de
préparer un milieu de culture en mélange avec d¶autres matières. Les clients
de ces produits sont les particuliers, les paysagistes, les horticulteurs, les
services espaces verts municipaux, etc.
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Valorisation agronomique
Mulchage (paillage)
Pour répondre à ces différents besoins, une dizaine d¶entreprises
spécialisées assurent la collecte, le tri et le conditionnement des écorces.
Les quantités vendues peuvent aller du camion aux simples sacs de 10 kg.
Le compost, le mulchage et le conditionnement des sols permettent de
valoriser annuellement 400 000 tonnes d¶écorces, dont une très forte
proportion d¶écorces résineuses.
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Valorisation agronomique
Litières animalesCette valorisation s¶applique plus particulièrement aux sciures et copeaux et,
dans une moindre mesure, aux écorces.
L¶élevage avicole devient un important consommateur de sous-produits
résineux en complément de la paille. Les poussières et les tanins
caractérisant les essences feuillues limitent une fois encore le débouché face
à une clientèle industrielle.
Lorsque ceux-ci sont souillés, on nettoie le sol grâce à un jet d¶eau haute
pression. Le fumier ainsi obtenu se décompose d¶une manière rapide.
Les litières pour animaux domestiques permettent d¶écouler une quantité nonnégligeable de sciures résineuses, préalablement transformées en granulés.
Cette litière présente notamment beaucoup d¶intérêt par rapport aux litières
minérales à base d¶argile (pouvoir absorbant, durée d¶utilisation, etc.).
Il n¶y a pas de circuit commercial développé pour cette utilisation. Les
agriculteurs voisins des lieux de production viennent se servir directement,
après autorisation, voire contrat verbal, du dirigeant de l¶entreprise.
On retrouve cette utilisation en campagne. Elle est principalement le fait de jeunes agriculteurs qui ne pratiquent que l¶élevage et sont, de ce fait, obligés
d¶acheter leur paille. Ils la remplacent donc par un produit qui ne leur coûte
rien.
Ces deux débouchés, cumulés à des emplois de recouvrement en mélange
avec d¶autres sous-produits (pistes équestres) utilisent 150 000 tonnes
environ de sciures.
Il s¶agit cependant d¶un marché très influencé par les caractéristiques
régionales (type Bretagne).
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Projets de rechercheGazéification
Valorisation thermique en deux temps.
L¶opération consiste à produire du gaz pauvre à partir de sous-produits lors
d¶une carbonisation poussée. Le gaz obtenu peut être ensuite valorisé pour
produire de la chaleur, de l¶électricité ou de l¶énergie mécanique.
Cette valorisation a souvent été évoquée lors de pénurie de produits
pétroliers (voir les gazogènes sous la seconde guerre mondiale).
Les problèmes liés à l¶alimentation des installations, au stockage des
combustibles et à l¶épuration des gaz freinent son développement.
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Projets de rechercheBio-carbur ants
Les bio-carburants sont des composés chimiques obtenus à partir de
végétaux, et destinés à être utilisés en mélange avec des dérivés du pétrole
comme carburant pour les véhicules automobiles.
Les composés chimiques sont des carburols (éthanols, acétone, éthers)
obtenus par hydrolyse de matières premières.
Les principales sources de matières premières sont actuellement
représentées par les céréales, les betteraves et le colza.
Des recherches sont en cours sur la production de carburants issus du bois.
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Projets de rechercheAliments pour le bétail
Obtention par hydrolyse et oxydation du bois (sciures) d¶aliments pour le
bétail, pouvant remplacer le maïs et les végétaux de base pour les
ruminants.
Au cours du traitement, les celluloses sont décomposées en hydrates de
carbone digestibles. La matière première est convertie en aliment par l¶action
conjuguée de vapeur, d¶acides et d¶un catalyseur.
La mise au point et l¶industrialisation de tels procédés est en coursuniquement aux Etats-Unis et non en Europe.
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Projets de rechercheExtr aits
Les recherches menées sur l¶extraction des composés chimiques d l¶écorce
et du bois se sont multipliées par le passé.
Toutes ont confirmé la richesse du matériau bois grâce à la variété de ses
constituants.
A ce jour, aucun projet de recherche n¶a réellement franchi le stade du
laboratoire.
Les composés sont en réalité si nombreux et variés qu¶aucun ne s¶imposeréellement.
Toutefois, si cette voie ne constitue pas une valorisation matière globale, elle
peut éventuellement représenter un débouché à haute valeur ajoutée.
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Projets de rechercheLiquéf action
Le bois, soumis à des conditions de température et de pression élevées (300
à 400°C, 300 bars), en présence de catalyseurs, peut être transformé en une
huile à pouvoir calorifique élevé (6000 à 8000 kcal/kg).
Le combustible obtenu peut alors être utilisé comme du fioul.
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Projets de rechercheTorréf action
Déclinaison de la carbonisation, il s¶agit d¶une pyrolyse partielle, jusqu¶à
250°C, permettant d¶obtenir du bois torréfié.
Le bois torréfié constitue un produit intermédiaire entre le bois et le charbon
de bois.
Il pourrait trouver des emplois en combustion et en métallurgie en tant que
réducteur.Son pouvoir calorifique est de 6000 kcal/kg environ. Le rendement massique
se situe aux alentours de 75% contre 20% environ pour la carbonisation.