Enjeux du traitement thermique du bois. Vers un contrôle qualité et un pilotage des fours. La chimie des bio-polymères au service du procédé.

Transcription

1 Enjex d traitement thermiqe d bois. Vers n contrôle qalité et n pilotage des fors. La chimie des bio-polymères a service d procédé.

2 Le traitement thermiqe d bois

3 Le traitement thermiqe depis la nit des temps Passage à la flamme Doelle, tonneax de chêne Chaffage piex de bois (préhistoire)

4 Le bois traité thermiqement

5 Concept +

6 Appellations Pyrolyse Pyrolyse doce o ménagée (T<240 C) Rétification Torréfaction Bois traité thermiqement Bois modifié thermiqement

7 Avantages et inconvénients Avantages : Meilleres stabilité dimensionnelle Meillere résistance ax attaqes fongiqes (Utilisation extériere possible, sans traitement) Coler bois exotiqe Hydrophobe Inconvénient : Affaiblissement des propriétés mécaniqes (problème por bois en strctre)

8 Applications

9 Prodction Française Sites de prodction, traitement thermiqe d bois en France (Sorce : Abibois, 2012)

10 Prodction Eropéenne Sites et capacité de prodction d bois modifié thermiqement en Erope (Sorce : Abibois, 2012)

11 Technologie : Convective For Convectif, vaper d ea, fmées

12 Technologie : condctive For Condctif, sos vide VIDE 220 C 220 C VIDE

13 Défats

14 Défats : lers origines Bois thermosensibles difficiles à traiter (chêne, châtaigner) Il est possible de sélectionner les essences. Répartition de la chaler dans le for Phénomène de convection thermiqe, inhérent à la technologie Mavaise maitrise d temps de traitement Qel est le temps de traitement? Absence de maitrise de la qalité d prodit Qelle mesre de qalité? Problème de l Homogénéité de la charge entrante Qalité bois (présence de nœds, défats), densité, hmidité

15 Enjex Por prodire n bois de qalité il fat : Une bonne maîtrise technologiqe Une prédiction d temps de traitement Un contrôle qalité performant à la sortie d for Sos contrainte d ne charge entrante non-homogène

16 Risqes Maitrise technologiqe : A ce jor la conception a atteint n degré de matrité sffisant Pilotage des fors : Qasiment inexistant, le bois est traité «n certain temps». En cas de problème les fornissers des fors parlent «d n défat d adaptation à l essence locale» Contrôle qalité Inexistant Agmentation de part de marchée Très faible

17 Opportnités Maitriser le temps de traitement, por atteindre les qalités reqises permet : - De limiter les rebts - De limiter les retors clients - D évaler le coût d traitement, por ne meillere factration Maitriser le contrôle qalité permet : - De limiter les retors clients - De garantir ne tilisation dans le temps (garantie décennale) - D obtenir ne certification Agmentation de part de marchée - En limitant les coûts de prodction, - En mettant sr le marché n prodit certifié de qalité homogène

18 Bio-polymères et propriétés Porqoi le bois traité thermiqement devient-il résistant ax attaqes fongiqes? 4 hypothèses : - Génération d ne molécle toxiqe (Kamdem et al. 2000, Peters et al. 2009) - Bois hydrophobe (Weiland et Gyonnet 2003, Hakko et al. 2006) - Disparition des ntriments (Lekonogo et al. 2009) - Modification chimiqe des biopolymères (Vallet et al. 2001)

19 Bio-polymères et propriétés Porqoi le bois traité thermiqement devient-il stable dimensionnellement? - perte des radicax méthyles de la lignine qi condisent à ne grande réactivité de la lignine : formation de liaisons de réticlation responsables de la stabilité dimensionnelle. (Tjeerdsma et al. 1998) - perte de plsiers gropes hydroxyles et par conséqent la dimintion de l affinité d bois vis-à-vis de l ea. (Weiland et Gyonnet 2003) - réticlation de la lignine et la réorganisation des composants lignocelllosiqes. (Korkt et Kocaefe 2009).

20 Modifications des bio-polymères - Amélioration de la drabilité Stabilité dimensionnelle Changement de coler Affaiblissement des propriétés mécaniqes

21 Intensité de traitement et Bio-polymères Evoltion de la perte de masse d Peplier por différentes températres de traitement (Chaoch 2011)

22 Drabilité et Bio-polymères Corrélation entre la perte de masse de ax réactions de la thermodégradation (ML) et celle casée par Poria placenta (WL) Chaoch 2011

23 La chimie des bio-polymères a service d procédé L intensité de traitement génère des pertes de masses différentes L intensité de traitement infle sr la drabilité conférée Temps + températre = perte de masse (des bio-polymères) = novelles propriétés Première proposition d ne approche de pilotage des fors o d contrôle qalité par sivit de la perte de masse des bio-polymères.

24 Pilotage d for - 1ére approche, sivit en direct de l évoltion de la masse de la charge de bois dans le for Technologie compliqée, possible sos vide (déjà fait).

25 Pilotage d for - 2nd approche, modélisation de la perte de masse à l aide des schémas réactionnels de dégradation des bio-polymères, por prédire le temps de traitement avant cisson

26 Contrôle qalité Correlation between mass loss reslting from heat treatment at 230 C and O/C ratio for different wood species. Chaoch et al Correlation between mass loss reslting from heat treatment at 230 C and weight loss de to fngal degradation for different wood species. Chaoch et al. 2010

27 Contrôle qalité 2 approches sont ajord hi possibles por développer n contrôle qalité sr site indstriel : - La variation de masse avant/après Por n traitement sos azote ne perte cible de 12% donne de bons résltats. Por n traitement sos vaper d ea ne perte cible de 8% donne de bons résltats (à confirmer). Méthode non applicable indstriellement por le traitement sos vaper d ea Méthode applicable por le traitement sos vide - l évoltion d ratio O/C est transposable à l échelle indstrielle. Nécessité d investissement léger.

28 Conclsion Por prodire n bois de qalité il fat : Une bonne maitrise technologiqe - Dex technologies commercialisées a choix Une prédiction d temps de traitement - Sivit en direct de la masse - La meillere connaissance des chemins réactionnels permet ajord hi d envisager la modélisation de la thermo-dégradation Un contrôle qalité performant à la sortie d for - Utilisation de ML et/o O/C sr site indstriel

29 Merci por votre attention.