Lignocellulosic resources uses for savings of fossil fuels

Lignocellulosic biomass makes up the main part of the biomass produced in the world (12.1011 ton per year); relatively speaking, saccharose and starch make up a lower part (108t). Wood (from secondary-growth species) and related biomaterial from primarygrowth species (palms, coconut, bamboo) make up nearly 80% of lignocellulosic biomass produced in the world. The remaining part mainly comes from co-products of food plants (straw and co-products from cereals and oleaginous plants, bagasse...) and also annual plants produced for fibre (cotton, flax, hemp). A part of these fibres is used for other various applications than energy: pulp, biomaterial, and bioproducts. The wide range of celluloses- lignin-hemicelluloses distribution and structure of these biopolymers sometimes limit their applications. The development of these applications is also limited by two factors: (1) the collection and the transport of the fibres are not well organized; (2) the fibres must be frequently left on the ground after harvesting in order to maintain the soil fertility. Lignocellulosic materials play a major role to save fossil fuels for three main reasons: (1) their elaboration and their use need a low quantity of energy, by comparison with other materials; (2) lignocellulosic materials capture carbon during plant growth and store it during the life cycle of the manufactured products; (3) savings of energy are also possible when the biomaterials are used on the spot instead of imported materials, without long transport distances. It is economically interesting to produce energy from lignocellulosic biomass only if a part of this biomass is used as far as possible for higher added value applications, i.e. plant materials. Co-products and by-products used for energy are then obtained at lower cost. Lignocellulosic materials and energy applications are directly linked due to carbon storage in biomass that is used for energy at the end of life cycle. (Résumé d'auteur

Application des techniques de traitement thermique et de reconstitution par collage pour valoriser le Pin maritime des Cévennes

Le développement des mines de charbon dans le Massif des Cévennes durant la 2èmemoitié du 19ème siècle est directement à l'origine de l'introduction du Pin maritime (Pinus pinaster Aiton) dans cette région pour la production d'étais de mine. Au début du 20èmesiècle, l'abandon progressif des mines a provoqué un développement de cette essence qui a colonisé les espaces abandonnés par l'agriculture. La montée en puissance de la filière-bois régionale est allée de pair avec une augmentation des besoins en bois auxquels le Pin maritime aurait pu répondre. Cependant, cette essence souffre localement d'une mauvaise image (mobilisation difficile, variabilité de la qualité intrinsèque du bois). Afin de démontrer ses potentialités technologiques et de confirmer ses perspectives de valorisation en bois d'oeuvre, une opération pilote de caractérisation technologique et de fabrication de produits à haute valeur ajoutée a été conduite. Ces produits devaient se démarquer des produits conventionnels en Pin des Landes (parquet, lambris, bardage, ...) face auxquels le Pin des Cévennes aurait été peu compétitif. Il a été ainsi décidé de cibler des produits et procédés à plus haute valeur ajoutée, produits d'ingénierie (= EWP, Engineered Wood Products) associés à des marchés plus rémunérateurs et à une demande croissante : produits collés de type panneaux BMR (Bois Massif Reconstitué), carrelets 3-plis, traitement thermique associé ou non à la fabrication de produits collés. Un échantillonnage de Pin maritime représentatif de la ressource cévenole a été constitué pour la réalisation d'essais de sciage, séchage, classement des bois sciés, caractérisation physique et mécanique, et fabrication de produits de démonstration. Ces essais ont donné des résultats prometteurs : sciage sans difficulté particulière et sans encrassement des lames malgré la résine abondante, séchage rapide sans apparition de défauts marqués, classement révélant une proportion importante de 1erchoix, caractéristiques physico-mécaniques soutenant la comparaison par rapport au Pin maritime des Landes. Le traitement thermique et la fabrication des carrelets 3-plis ont été réalisés chez des opérateurs industriels tandis que les panneaux de type BMR ont été fabriqués au CIRAD. Le traitement thermique a donné des résultats très positifs : bois très peu déformés, même pour les pièces à fort élancement, aucun développement de fissures dues au traitement. Les carrelets 3-plis aboutés ont été fabriqués à partir de bois traités et non traités thermiquement, en utilisant une colle vinylique D4 pour les aboutages, et une colle EPI (Emulsion Polymer Isocyanates) pour la lamellation. Les aboutages et la lamellation ont été qualifiés suivant la procédure définie dans la norme XP CEN/TS 13307-2 (2010-01-01). Selon les préconisations de cette norme, le collage est apparu satisfaisant aussi bien pour le Pin maritime non traité que pour le Pin maritime traité thermiquement (résistances des aboutages supérieures aux valeurs seuil, taux de délamination inférieur à 3%). L'ensemble des résultats obtenus a mis en évidence les réelles potentialités d'utilisation du Pin maritime des Cévennes. Envisager une meilleure valorisation de cette essences par rapport aux utilisations actuelles à faible valeur ajoutée implique de cibler les meilleures qualités de la ressource, au moins dans un premier temps. Les problèmes de difficultés d'approvisionnement et de mobilisation des bois restent cependant posés. (Texte intégral

Conductivité thermique de bois tropicaux

La conductivité thermique λ (en watts par mètre par kelvin, W.m-1.K-1) d'un matériau caractérise son aptitude à conduire la chaleur. Cette grandeur est d'autant plus faible que le matériau est isolant. Elle dépend essentiellement de la nature du matériau et de la température, mais aussi de son taux d'humidité. Les données disponibles sur la conductivité thermique des bois tempérés ou tropicaux sont très parcellaires et incomplètes alors que cette caractéristique est de plus en plus demandée par les opérateurs de la filière-bois, notamment ceux spécialisés dans les revêtements de sols techniques (planchers et parquets de différents types). Une campagne d'essais a donc été conduite sur un échantillonnage de bois tropicaux et tempérés correspondant à une large gamme de densités afin de répondre à la demande de ces opérateurs. La base de données constituée servira à alimenter la prochaine version du logiciel Tropix ainsi que l'Atlas des bois tropicaux en cours d'élaboration. Les mesures ont été réalisées dans le laboratoire de thermo-physique du Groupe d'Etudes des Matériaux Hétérogènes (GEMH, Centre Européen de la Céramique, Limoges). La méthode du disque chaud a été utilisée. Elle est régie par la Norme Internationale ISO 22007-2 et basée sur l'utilisation d'une source plane transitoire. L'adaptation pratique de cette méthode est l'analyseur de conductivité thermique et diffusivité thermique Hot Disk. La sonde de l'analyseur Hot Disk se compose d'un motif conducteur électrique qui se présente sous la forme d'une double spirale en nickel sérigraphiée sur une feuille mince d'un matériau isolant (Kapton). Pour effectuer une mesure de conductivité thermique, la sonde doit être placée entre deux échantillons du matériau à caractériser. Le principe de base du système est de fournir au matériau une puissance constante pendant un temps défini via la sonde du Hot Disk afin de générer une augmentation de température de un à plusieurs degrés. La sonde mesure également l'élévation de température. Les échantillons de bois utilisés pour les mesures sont des planchettes de dimension standard Cirad (13 x 6 x 1 cm) dont le format est bien adapté au dispositif de mesure. En particulier, avec le paramétrage du dispositif choisi, l'épaisseur de 10 mm permet de considérer le milieu comme semi-infini, le front de chaleur ne sortant pas du matériau du côté opposé au disque chaud. Lors de deux campagnes d'essais successives, 370 couples de planchettes correspondant à 43 essences différentes ont été testés. Les couples de planchettes ont été appariés ou non en fonction de leur densité et de leur orientation dosse - quartier. Les essences testées sont principalement des feuillus tropicaux, ainsi que quelques feuillus et résineux tempérés. Les densités des planchettes ont été déterminées à l'issue de la mesure. La figure 1 présente les conductivités thermiques mesurées en fonction des densités moyennes des couples de planchettes testés. L'ordonnée à l'origine de la droite de régression (0.030) correspond à la conductivité thermique d'un bois " théorique " de densité nulle, c'est-à-dire de l'air. Dans la littérature, la conductivité thermique de l'air est donnée comprise entre 0.025 et 0.026 W.m-1.K-1 à 20°C ce qui confirme la qualité de la régression. (Texte intégral

Meilleure connaissance des propriétés des bois malgaches pour une valorisation durable des essences autochtones

Hotspot en matière de biodiversité, avec un taux d'endémisme de plus de 80 % pour sa flore, Madagascar possède plus de 4000 espèces ligneuses. Malheureusement, ces richesses subissent des fortes contraintes en raison du rythme alarmant de la déforestation ces dernières années. Plus de 1,2 millions d'hectares de forêts ont été perdus en quinze ans à Madagascar. Un moyen pour contribuer à limiter la déforestation consiste en l'utilisation rationnelle et durable des ressources forestières. Cette étude a pour objectif de valoriser les résultats de recherche en sciences du bois antérieures qui portent sur 187 espèces malgaches. Il s'agit donc spécifiquement de : (1) déterminer les essences de bois les plus communément disponibles sur le marché et utilisées par les entreprises de transformation du bois dans la capitale Antananarivo ; (2) proposer une classification multicritère des essences de bois malgaches ; (3) proposer des espèces alternatives aux bois précieux en voie de raréfaction. Pour ce faire, des enquêtes auprès de 60 entreprises du bois de la capitale ont été menées. Les propriétés des essences utilisées actuellement par les entreprises ont été comparées avec les propriétés des espèces disponibles dans la littérature. Des analyses en composantes principales et des classifications ascendantes hiérarchiques ont été effectuées sur la base des propriétés des 187 espèces de base de données. Les essences ont été regroupées en 3 classes pour chacune des 10 propriétés technologiques considérées. Les essences du marché y sont bien réparties. L'analyse de leurs propriétés a permis de suggérer plus de 20 essences de bois qui peuvent potentiellement se substituer ou compléter celles qui sont déjà sur le marché. La disponibilité et le comportement sylvicole de ces nouvelles essences restent encore à déterminer avant leur vulgarisation sur le marché. (Résumé d'auteur

Caractérisation d'aboutages à entures multiples pour trois essences d'Algérie

Le pin d'Alep, Pinus halepensis, le chêne zéen, Quercus canariensis, et le chêne afarès, Quercus afares, sont trois essences parmi les plus abondantes en Algérie. Leur utilisation est cependant limitée par la présence de défauts dans le bois et par leur nervosité. Les techniques de reconstitution par collage, notamment l'aboutage, permettent de s'affranchir de ces problèmes par la fabrication de produits purgés de défauts et beaucoup plus stables que les bois massifs. Pour ces trois essences, le comportement des bois a été étudié en déterminant comparativement sur bois massifs et sur bois aboutés la masse volumique, le module d'élasticité longitudinal, le module de cisaillement transverse et la contrainte de rupture en flexion. Les essais ont montré que, pour les trois essences, les bois massifs et les bois aboutés ont des rigidités équivalentes. Les résistances en flexion des bois aboutés sont toujours inférieures à celles des bois massifs du fait de la qualité très variable des aboutages : séchage hétérogène des bois, profilage imprécis des entures, défaut de pression de serrage lors du collage. Malgré cela, les valeurs caractéristiques obtenues pour la contrainte de rupture en flexion sont globalement conformes aux préconisations de la norme-référence. Les résultats de l'étude montrent que l'application industrielle de la technique de l'aboutage est envisageable pour ce type d'essences peu utilisées, sous réserve d'être mise en oeuvre dans le respect des règles de l'art. L'entreprise algérienne Transbois, en charge de la transformation des bois et de la fabrication des éprouvettes aboutées pour l'étude, va poursuivre les travaux engagés en passant à un stade de fabrication préindustrielle. (Résumé d'auteur

Point de saturation des fibres (PSF) de trois essences de bois d'Algérie

Une partie de l'eau contenue dans un bois vert remplit plus ou moins complètement les vides cellulaires et intercellulaires. L'évacuation de cette eau (appelée " eau libre ") s'effectue sans retrait du bois. Lorsque l'eau libre a entièrement disparu, le bois ne contient plus que de l'eau liée chimiquement aux parois des cellules, et dont le départ lors du séchage occasionne des phénomènes de retrait à l'origine de déformations du bois. Le Point de Saturation des Fibres (ou PSF) correspond au taux d'humidité du bois saturé en eau liée, taux en dessous duquel le bois subit des variations dimensionnelles dues aux variations d'humidité ambiante. Le PSF est un très bon indicateur du comportement du bois durant le séchage et de sa stabilité dimensionnelle après mise en oeuvre (ou réciproquement de sa nervosité), lors d'échanges d'humidité entre le matériau et le milieu ambiant. Les trois essences étudiées, le Pin d'Alep (Pinus halepensis), le Chêne Zéen (Quercus canariensis) et le Chêne Afarès (Quercus afares), sont parmi les plus abondantes en Algérie mais leur utilisation reste limitée, notamment pour les deux Chênes du fait de leur nervosité. Le PSF de chacune des 3 essences a été déterminé sur 15 échantillons de 20 x 20 mm de section transversale et 10 mm de hauteur prélevés dans 2 billons provenant de 2 arbres. Initialement saturés en eau dans un autoclave (méthode du vide et pression), ces échantillons ont été séchés et stabilisés en enceinte climatique successivement à des taux d'humidité voisins de 18%, 12% et 6% (soit respectivement 85% d'humidité relative de l'air et 30°C, 65% d'HR et 20°C, 30% d'HR et 20°C). Ils ont été ensuite stabilisés en étuve sèche jusqu'à l'état anhydre. Leurs dimensions transversales (plan RT) ont été mesurées sur les échantillons saturés et après chaque stabilisation. Ces dimensions ont été utilisées pour calculer les " variations surfaciques " entre l'état saturé et chacun des quatre états stabilisés. Sur chacune des courbes [Taux d'humidité] = f [Variations surfaciques du plan RT] de la figure 1, le PSF de chaque échantillon est déterminé en extrapolant l'ordonnée à l'origine. Les dimensions R et T prises à l'état saturées et à l'état anhydre ont également été utilisées pour calculer les retraits linéaires totaux. Le tableau 1 présente les valeurs moyennes des retraits linéaires et du PSF obtenus pour les 3 essences étudiées. L'utilisation du retrait surfacique pour déterminer le PSF permet de s'affranchir des différences de comportement du bois suivant la direction radiale et tangentielle : le PSF déterminé à partir de l'évolution du retrait radial entre l'état saturé et l'état anhydre apparait toujours différent de celui déterminé à partir de l'évolution du retrait tangentiel. (Texte intégral