Nouveaux matériaux basés sur le traitement thermique ou chimique du bois

Utilisation des écomatériaux dans la construction, avancées et perspectives en Grande Région UlgCampus d’Arlon, Vendredi 23 mai 2014

Philippe GERARDIN

Laboratoire crée en 1993

2 localisations principales

- Faculté des Sciences et Technologies, Campus Victor Grignard, Vandoeuvre

- École Nationale Supérieure des Technologies et Industries du Bois (ENSTIB), Campus Fibres, Epinal

Présentation

(ENSTIB), Campus Fibres, Epinal

De façon plus ponctuelle à l’IUT de Longwy

FST ENSTIB

MECANIQUE

GENIE CIVIL

Discipline

Utilisations

ENERGIE

Approches pluridisciplinaires multi-échelles et multi-physiques

Å µm mm cm dm m Liaison chimique

Épaisseur des parois 1-5µmØ Trachéides 20-40 µm

Longueur des trachéides 3-4 mm Cernes annuels

Structure bois

GENIE DES PROCEDESBIOLOGIE

PHYSIQUECHIMIE

Propriétés de base

Traitements

ENERGIETransformations

• Une ressource renouvelable

• Un matériau à faible impact environnemental

Le Bois

• Un rôle primordial dans l’aménagement du territoire

• Des perspectives importantes de développement

• Un secteur économique important

•capable de stocker le CO2

Un matériau d’ingénierie

• Contextuel, économique, esthétique

• Porteur de cohérences techniques et structurelles

• Styles et écritures variés• Styles et écritures variés

• Léger, isolant, résistant au feu

• Haute qualité environnementale

• Grande diversité dans la nature et le choix des essences

! Agents biotiquesmicro-organismes

! Agents abiotiques humiditérayonnement U.Vtempérature…

Durabilité pas toujours suffisante

micro-organismesinsectesmollusques marins…

Protection nécessaire pour accroître sa durée de vie

Techniques classiques de préservation

- Recours à différents produits préservation- Traitements préventifs ou curatifs- Différents procédés d’imprégnation

Contexte nouveau

- Prise de conscience collective pour la protection de l’environnement

- Gestion durable des ressources naturelles

- Mise en place de législations destinées à protéger l’environnement (Directive Biocide, Loi sur l'air et l'utilisation rationnelle de l'énergie, REACH…)

" Opportunités pour le développement de nouveaux matériaux issus de méthodes « non biocides »

CelluloseHémicelluloses

CONSTITUANTS

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HémicelluloseslignineExtractiblesStructure du bois

MODIFICATION THERMIQUEModification des constituants du bois sous l’effet de la chaleur

MODIFICATION CHIMIQUEModification de la structure des constituants du bois avec différents réactifs

TRAITEMENT THERMIQUE

Principe : effectuer une dégradation contrôlée des constituants du bois en effectuant une pyrolyse douce pour des températures comprises entre 180 et 220°C.et 220°C.

Différents procédés faisant appels à des systèmes de chauffage différents (convexion ou conduction) et à différentes atmosphères inertes (vapeur d’eau, azote, vide, gaz de combustion…)

TRAITEMENT THERMIQUE

Avantagesamélioration de la durabilité aux agents de pourrituresamélioration de la stabilité dimensionnellematériau moins hydrophile et plus hydrophobecouleur

Inconvénientscouleuraffaiblissement mécaniquesdurabilité aux insectesreproductibilité du procédé

couleur

Un exemple: le procédé Thermowood

Quelques exemples d’applications

TRAITEMENT CHIMIQUE

De nombreux procédés ont été décrits dans la littérature, parmi lesquels seuls quelques uns ont conduits à un développement industriel.

Acetylation du bois

Furfurylation du bois

Acetylation

Acetylation

Meilleure stabilité dimensionnelle

Résistant aux UV, aux insectes et aux champignons

Pas de diminution des propriétés mécaniques

Quelques exemples d’applications

Furfurylationtraitement réalisé par imprégnation d’alcool furfurylique dérivé du furfural, sous-produits agricoles obtenus à partir des pentoses, suivi d’une polymérisation à chaud

-Augmentation de la stabilité dimensionnelle-Augmentation de la dureté

Propriétés

- Augmentation de la durabilité- Augmentation de la résistance aux termites-Augmentation de la résistance aux organismes marins- Peu toxique pour l’environnement- Esthétique : apparence similaire à celle des bois tropicaux

Quelques exemples d’applications

Perspectives

Utilisation et des parts de marché croissantes

Produits encore en phase de développement

Communiquer, informer

Consommateur, artisans, maîtres d’œuvre, architectes

Promouvoir l’utilisation de ces nouveaux matériaux

Merci de votre attention