Machines de bûcheronnage / Projet Inofox : de la graisse biodégradable à la place de l’huile de chaîne ?

Le 9 juin 2016

Bien que fortement recommandée par PEFC France et obligatoire dans les forêts publiques, l’utilisation de lubrifiants biodégradables pour tous les organes de coupe est rendue difficile notamment en raison de leurs coûts nettement plus élevés que les huiles minérales employées jusqu’à présent (facteur 2 à 2,5). La société canadienne STL Lubrifiants a mis au point un système de lubrification du guide chaîne de la tête d’abattage, appelé Envirosys, qui permet de remplacer le système traditionnel d’huile de chaîne par de la graisse biodégradable. Le projet Inofox, piloté par FCBA, a permis de tester ce système avec trois entreprises du secteur de l’exploitation forestière sur la période 2014/2015.

Le système de graissage Envirosys propose de la graisse biodégradable en cartouche de 2 kg. Cette graisse est produite à partir d’une plante cultivée au Canada, un colza de printemps, nommé le canola (contraction de Canada et ola, qui signifie huile). Elle est biodégradable, non écotoxique et possède l’écolabel européen garant du respect des exigences environnementales définies le 26 avril 2005 par la commission européenne (2005/360/CE). Il existe deux types de graisse : été (jusqu’à -10 °C) et hiver (en dessous de -10 °C). «D’autres systèmes actuellement proposés utilisent de la graisse», précise FCBA. «Mais par rapport aux autres systèmes existants, le kit testé présente le grand intérêt d’une part de permettre de régler facilement le débit de graisse afin d’en optimiser la consommation, et d’autre part d’afficher dans la cabine le niveau de graisse dans le réservoir pour savoir quand faire le plein.» Le système de graissage Envirosys de la chaîne et du guide de la tête de bûcheronnage se compose d’un kit adaptable d’après le constructeur, a priori, aux différentes machines de bûcheronnage existantes sur le marché. Ce système présente l’avantage d’être réversible, c’est-à-dire que l’on peut réutiliser le système de lubrification à l’huile. Le kit se compose d’une pompe, d’un réservoir (pour la graisse), d’une unité de contrôle électronique, et d’un écran de contrôle servant d’interface opérateur qui permet de régler la pompe depuis la cabine. Les câbles électriques sont fournis, mais pas le flexible de graisse (flexible ¼ de pouce de type hydraulique). Le réglage des débits concerne : la durée d’injection de la graisse à chaque mouvement de scie ; la durée d’injection de la première charge de graisse après chaque redémarrage de la machine pour remettre le circuit en pression ; le maintien en pression du système pendant que le moteur tourne en cas d’inactivité momentanée de la scie avec une injection de graisse (durée de la précharge) au bout d’un temps réglable (appelé temps d’inactivité avant la précharge).

Des consommations réduites

Les essais ont été menés avec les trois entreprises partenaires dans différentes conditions d’utilisation (en conditions chaudes dans le Sud-Est de la France ; dans des environnements sableux du massif Aquitain, dans la zone Sud-Ouest ; en conditions froides principalement sur le territoire du parc naturel régional du Morvan).
La première phase du projet a consisté à suivre les consommations des machines avec l’huile de chaîne utilisée habituellement par les entreprises sur une période d’environ six mois (début 2014). Ces machines de bûcheronnage ont ensuite été équipées avec le système Envirosys durant l’été 2014 et les consommations ont également été suivies sur environ six mois. Compte tenu de l’hiver 2014/2015 relativement doux, les entreprises n’ont utilisé que la graisse été. La machine n° 1 a évolué dans les régions Bourgogne et Auvergne, principalement dans des plantations résineuses de douglas et d’épicéa commun. La moitié du volume exploité environ (57% pour l’huile et 49% pour la graisse) est réalisée en coupe rase et l’autre moitié en éclaircie. De ce fait, les volumes unitaires moyens des arbres étaient très variables : de 0,1 à 2,6 m3. La machine n° 2 a évolué pour les deux campagnes de suivi en région Aquitaine uniquement dans du pin maritime et presque exclusivement en coupe rase. La machine n° 3 a évolué en Ardèche. Pour la période de test liée à l’huile, les situations étaient variées (types de coupe et essences : pin maritime, pin sylvestre, sapin et épicéa), alors que pour la deuxième phase de test liée à la graisse, la machine n’a évolué qu’en première éclaircie dans des peuplements de pin maritime en basse-Ardèche.
Si l’installation mécanique a plutôt été jugée facile par les conducteurs de machine, en revanche la partie électro-informatique nécessite impérativement la venue d’un technicien spécialisé capable de récupérer le bon signal de scie pour l’injection de la graisse. Une des machines n’a pas pu bénéficier de cette assistance et le conducteur a dû tester lui-même plusieurs branchements avant de trouver un signal qui permette de faire fonctionner la pompe ; le branchement habituel recommandé par Envirosys n’étant pas fonctionnel sur cette tête.
La durée d’installation est fonction de la machine (place disponible pour loger le kit, flexible préexistant dans la grue…), il faut compter de 1 à 3,5 jours pour la partie mécanique et flexible. Signalons que le montage de ce kit est maintenant proposé en option par plusieurs constructeurs sur les machines neuves. L’optimisation des réglages, en particulier la durée d’injection, dépend des conditions de travail (essence, diamètre, guide…). Elle est fondamentale pour éviter toute surconsommation de graisse, ce qui a été constaté au cours des essais pour la machine n°3. La consommation de graisse a pu être diminuée de 33% en ajustant simplement le réglage de la durée d’injection (de 3 secondes à 1,7 secondes).
Les quantités d’huile consommées, mesurées en litres, ont été converties en kg (masse volumique moyenne de l’huile de chaîne : 925 kg/m3) pour les comparer aux consommations de graisse. «Les différences de consommation pour les machines n° 1 et n° 2 sont spectaculaires», souligne FCBA. «Les ratios (quantité d’huile de chaîne/quantité de graisse) sont respectivement de 21,5 et de 13,7». Pour la machine n° 3, le ratio de 4,9 est moins élevé (résultat obtenu dans la seconde phase de test avec un réglage de débit de 1,7 s). C’est la machine qui n’a pas bénéficié d’un branchement optimal au démarrage. Il est à remarquer également que la consommation d’huile était très faible pour cette machine.

Pas d’impact sur la durée de vie des guides et des chaînes

Il n’a pas été mis en évidence de différence sur la durée de vie des guides imputable aux types de lubrifiant. Les guides sont changés soit parce qu’ils sont tordus, soit parce que la roulette est cassée bien avant qu’ils ne soient complètement usés. Les impacts du pilote et du type d’arbre à abattre sont bien plus importants sur la durée de vie des guides que le système de lubrification. La consommation en nombre de chaînes a pu être suivie uniquement pour les machines n° 1 et n° 3 sur une partie des chantiers. Là encore, il n’a pas été mis en évidence de différences sur la durée de vie des chaînes imputables aux systèmes de lubrification pour les machines n° 1 et n° 3 au cours de ces suivis. Si l’on compare, le nombre de traits de scie par chaîne et le nombre d’arbres par chaîne pour la machine n° 1, il n’y a pas de différence entre les deux systèmes de lubrifications. L’écart en volume par chaîne est à attribuer au différentiel entre les volumes unitaires des arbres des différents chantiers. Pour la machine n° 3, les différences sont, a priori, très nettes entre les deux systèmes de lubrification, mais la machine a évolué sur des chantiers très différents. La période d’utilisation de la graisse s’est uniquement déroulée dans des terrains très pierreux d’où de très nombreux bris de chaînes, non imputables, d’après le pilote, au système de lubrification. Un allongement plus important de chaînes lubrifiées avec de la graisse a été observé pour les trois machines, mais la différence entre les deux systèmes n’est cependant statistiquement significative que pour la machine n° 2. L’impact est considéré par les utilisateurs comme insignifiant : sans conséquences pour les machines n° 1 et 3 et marginal pour la n° 2. Une seule chaîne s’est avérée trop allongée pour cette machine, le tendeur automatique étant arrivé en bout de course. Signalons que les fortes chaleurs de l’été 2015 n’ont pas affecté les performances de lubrification de la graisse.

Gain de temps et de lubrifiants

Si le kit n’est pas installé d’origine sur la machine, il faut prévoir, en plus de l’achat du kit (4.000 euros), quelques fournitures supplémentaires, du temps de conducteur et de mécanicien pour l’installation, du temps de technicien spécialisé pour les branchements et du temps d’immobilisation de la machine (installation faite en atelier). Tous ces éléments sont variables et ils dépendent beaucoup de la configuration de la machine. En moyenne, le coût total de l’installation s’élève à 6.500 euros (2/3 pour l’achat du kit, 1/3 pour les frais de mise en place). Comme il n’a pas été mis en évidence d’impacts sur la durée de vie des guides et des chaînes, les seuls consommables pris en compte dans l’étude économique sont la graisse et l’huile de chaîne. Les consommations horaires déterminées durant les phases de tests ont été retenues pour chaque machine pour pouvoir calculer une consommation annuelle sur la base de 1.600 heures machine. En huile, elle varie de 430 à 1.140 L/an et en graisse de 43 à 81 kg/an. «Pour les machines 1 et 2 ayant des ratios de consommation entre la graisse et l’huile relativement élevés, la graisse permet de substantielles économies par rapport à l’huile biodégradable et même par rapport à l’huile minérale», explique FCBA. «Par contre, ce n’est pas le cas pour la machine n° 3, quel que soit le type d’huile utilisé». Sur la base de ce test, on peut en déduire que l’amortissement du kit (y compris son installation) est de l’ordre de 3 à 3,5 ans si l’entreprise utilise de la graisse biodégradable au lieu de l’huile biodégradable. Il est par contre plus élevé par rapport à l’huile minérale : 8,6 ans pour la machine n° 1 et près de 18 ans pour la n° 2. Le passage à la graisse représente un gain d’au moins une dizaine d’heures de travail par an (temps de remplissage du réservoir d’huile), jusqu’à plus de 30 heures pour la machine n° 2.
Il ressort de la campagne de tests réalisés dans le cadre du projet Inofox que la consommation en lubrifiant des machines est très considérablement diminuée. Elle passe, en fonction des machines, de 400 à 1.000 litres d’huile de chaîne/an à 40 et 80 kg de graisse/an. «Ainsi, l’impact positif de ce système sur l’environnement est indéniable», souligne FCBA.
Les utilisateurs apprécient grandement le confort généré par le système en termes de manipulation (graisse en cartouche de 2 kg, huile en bidons de 20 -25 litres), de stockage et de gain de temps. Comme une cartouche de 2 kg permet de travailler entre une et deux semaines, le temps pour l’approvisionnement est notablement réduit (plus de remplissage de bidons d’huile à l’atelier) et il y a également un gain au niveau de la place et du poids des lubrifiants dans les véhicules de transport. Si l’installation mécanique du kit est relativement facile, la présence d’un technicien spécialisé de la marque est toutefois indispensable pour assurer le bon branchement (électrique et informatique) du système, en particulier pour les modèles de machine plus anciens. Le montage d’origine du kit Envirosys est maintenant proposé par plusieurs constructeurs. Le retour sur investissement du kit Envirosys dépend des variations de consommation observées sur les machines. Pour les machines de cette phase de tests, il varie entre 2 et 5 ans, si on le compare à une machine fonctionnant avec de l’huile minérale. Par rapport à l’huile biodégradable, ce retour est plus rapide (de 1,5 à 3,5 ans).
Signalons par ailleurs, qu’aucune panne du système de graissage n’a été signalée après près d’un an de fonctionnement et les trois pilotes continuent actuellement à fonctionner avec ce système de graissage automatique.

Philippe Ruch, Matthieu Bonnemazou, Xavier Montagny, Christophe Perinot
FCBA – pôle PTA – équipe approvisionnement