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Bois de l’ingénieur, bois du chimiste : l’ANR penchée sur une matière convoitée

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Les chercheurs n’ont pas fini de se pencher sur le bois, ce matériau pourtant utilisé depuis la nuit des temps ! C’est ce que l’ANR a mis en évidence lors de son colloque des 30 et 31 mars intitulé «Arbre, bois, forêt et société». Les chercheurs participent à l’émergence de nouveaux usages du bois en chimie et en ingénierie, et à celle, via les modèles numériques, d’une vision de la ressource bois élargie : molécules, fibres, éléments de structure, les chercheurs aspirent à tout qualifier, en qualité et en quantité !


Le bois de l’ingénieur, le bois du chimiste, le bois de l’artisan et du restaurateur : ainsi Joseph Gril, du CNRS, a-t-il distingué les domaines de connaissance explorés par la recherche lors de son introduction «Besoins de recherche en sciences du bois» de la session «Bois et ressources forestières» du colloque de l’agence nationale de la recherche qui s’est tenu les 30 et 31 mars . Il a insisté sur la nécessité selon lui d’intégrer le matériau bois dans un grand panel de formations : «Il faudrait que tout le monde connaisse le bois !», et évoqué le master en sciences du bois nouvellement créé à Montpellier comme représentatif de la pluridisciplinarité nécessairement attachée à la connaissance du bois.

Les exposés de chercheurs de cette première session ont concerné à parts égales le bois de l’ingénieur et le bois du chimiste, montrant si besoin en était l’intérêt désormais porté au bois comme matière première pour l’industrie chimique. Les deux premiers exposés ont relaté les projets de recherche Effeur5 et Treetrace, dédiés au comportement structurel des bois feuillus pour l’un, et à la traçabilité et à la qualité des bois pour l’autre. Les deux derniers ont décrit les projets Catbiose et Lignoprod, dédiés à la fabriation de polyester et de polyuréthane à partir d’hémicellulose pour l’un, à la progression des enzymes dans le bois (utile aux procédés de déconstruction du bois en bioraffineries) pour l’autre. Ces exemples de défis portés par la recherche en ce qui concerne le bois s’inscrivent dans une longue liste d’enjeux, dressée par Joseph Gril.


Changer d’essence dans la construction ? Complexité des prérequis



Un avis sur le secteur forêt-bois récemment adopté par le Cese inclut parmi ses préconisations de «valoriser toutes les essences en s’appuyant sur les travaux de R&D et de soutenir le développement du bois dans la construction», alors qu’il y a 136 espèces d’arbres dans les forêts de production, et que la forêt française est majoritairement feuillue. Élargir l’usage des essences feuillues en structure fut justement l’objet du projet Effeur5, plus précisément intitulé «Comportement structurels des essences de bois feuillus français en vue de leur meilleure intégration aux Eurocodes 5».

Eric Masson, du Crittbois, en a rappelé les différentes thématiques : le comportement à long terme des bois feuillus, les corrélations qui encadrent la prédiction des propriétés mécaniques dites secondaires en fonction des propriétés mécaniques principales, le comportement mécanique des assemblages réalisés en bois feuillus, l’incidence du développement de l’arbre sur les propriétés mécaniques du matériau. Sur la base de tests effectués sur des échantillons issus de 129 billons de chêne, 63 de hêtre, 15 de peuplier Robusta, des nouvelles données structurelles ont été élaborées qui peuvent être intégrées aux calculs, avec cette conclusion formulée par Eric Masson : «la transposition n’est pas la solution !» (sous-entendu : transposition du modèle d’usage du résineux). Par exemple, pour des solives en flexion, le gain en volume en utilisant du hêtre plutôt que du résineux est de 8%, ceci signifiant que la substitution n’est pas viable économiquement.

Dans l’état actuel des choses, s’entend : l’actualité sylvosanitaire (avec 10 Mm3 d’épicéas scolytés en Grand-Est et Bourgogne-Franche-Comté depuis trois ans, un peu plus de 10% du volume sur pied) pourrait accélérer la nécessité d’utiliser la variété des essences de bois ! En attendant, un effort supplémentaire de recherche est nécessaire... qui se poursuit déjà !

Le tri du bois par algorithme

Valoriser au mieux les bois (et alimenter les industries en matière première appropriée) en améliorant la connaissance de leurs qualités et leur traçabilité au long des chaînes de production est une préoccupation ancienne des scieurs et transformateurs. Le projet Treetrace l’a reprise à son compte en mettant à profit les outils d’imagerie pour évaluer précocement les qualités et tracer de la forêt à la scierie en se basant sur les empreintes biométriques des arbres. Fleur Longuetaud, de l’Inrae, a expliqué que des images de sections de grumes et billons de douglas et d’épicéas issues de capteurs ont été exploitées pour automatiser par algorithme la détection des différentes qualités de bois (juvénile, aubier, duramen, etc.) et de leur répartition, puis la relation entre celles-ci et les qualités des planches. Une base de données a été constituée pour la communauté scientifique.


Prédire les comportements et les propriétés à l'échelle fibre

Les modèles prédictifs liés à la connaissance de la ressource, de la forêt à l’usine, sont au centre de la recherche forêt-bois en ce moment, et lors des échanges lors du colloque il a même été suggéré qu’un pallier devait être franchi à ce niveau pour arriver à une prédiction des comportements et des propriétés à l’échelle fibre. On sent bien que la pression de nouveaux usages du bois en ingénierie et chimie emmène la recherche à vouloir faire de la forêt un réservoir maîtrisé de matière première...

Et le bois des artisans ? On notera qu’aucune présentation ne lui a été dédiée. Les enjeux qui lui ont été associés par Joseph Gril suggèrent quant à eux une place du bois massif au musée des savoir-faire et des œuvres anciennes. Le bois «low tech» n’est pas le principal objet de préoccupation de la recherche.

Lire la suite dans Le Bois International, Charpente, construction, menuiserie et meuble, notre édition rouge N°14… 

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