cours c huon 3

5/12/2018 Cours c Huon 3 - slidepdf.com

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Production et Devenir

des produits

connexes bois

ENSTIB 2 ± Module I9

Christophe HUON - 2002



Valorisation matière

Cette valorisation représente 73.1% de l¶ensemble des

destinations.

Quelles sont ces voies de valorisation ?



Une valorisation abandonnéeLe tannage des peaux

Jusqu¶à la fin du 19ème siècle, le tannage des peaux assurait aux écorces

des débouchés considérables.

Traditionnellement, l¶opération de tannage consistait à stratifier les peaux

avec des couches de tan (farine d¶écorces broyées) dans des fosses

remplies d¶eau. L¶eau dissolvait l¶acide tannique qui pénétrait peu à peu les

peaux, précipitait la gélatine qu¶elles renfermaient, et formait avec elle un

composé insoluble et imputrescible.L¶opération était très longue (de 1 à 2 ans) : « Il faut du temps au tan ».

Les écorces employées pour le tannage provenaient principalement des

chênes et du châtaignier et, dans une moindre mesure, du hêtre, du bouleau,

de l¶aulne, du tilleul et du sapin.

Le tannage avait pris à l¶époque beaucoup d¶ampleur en France, notamment

dans les régions forestières à dominante feuillus.

Cependant, les progrès réalisés dans le développement des extraitstannants synthétiques ont conduit à un abandon progressif des écorces.

Les gains de temps obtenus et la bonne qualité des produits employés

excluent maintenant toute possibilité d¶emploi des écorces pour le tannage

des peaux.



Valorisation matièrePâte à papier

Les matières premières pouvant servir à la fabrication des pâtes à papier

sont nombreuses et variées. Si, par le passé, les chiffons, l¶alfa, le lin et les

pailles ont été utilisés comme source principale ou secondaire de cellulose,

c¶est aujourd¶hui le bois qui constitue finalement en France la matière

première principale.

L¶industrie de pâte à papier en France assure environ la production annuelle

de 2 200 000 tonnes de pâtes. Celle des papiers et cartons est de 7 000 000

tonnes environ par an dont 45% sont destinées à des usages graphiques(dont le papier journal), 40% aux emballages et moins de 10% aux cartons.

Il faut distinguer la pâte « mécanique », obtenue par défibrage physique du

bois dans des meules spéciales, et les pâtes « chimiques » obtenues par

séparation chimique des fibres de cellulose et autres constituants du bois.

Les bois de papeterie les plus employés actuellement sont les bois résineux,

recherchés pour la longueur de leurs fibres.

L¶épicéa, avec de trachéides très longues, fournit des pâtes faciles à traiter et

à blanchir et des papiers de haute qualité. Le pin maritime, comportant

beaucoup de résine, est employé plus spécialement pour les papiers

d¶emballage. Les feuillus tendres donnent des pâtes moins résistantes. Les

feuillus durs nécessitent plus d¶énergie mais offrent des papiers de meilleure

tenue.



Valorisation matièrePâte à papier

Les approvisionnement annuels en bois sont de 7 530 000 tonnes environ,

dont 3% proviennent de l¶étranger. 2 518 000 tonnes sont feuillues (33,5%)

et 5 000 000 tonnes (66,5% )sont résineuses.

Les usines de pâte à papier absorbent donc actuellement :

- 80 à 85% des plaquettes résineuses produites par les scieries françaises

(50% des plaquettes de sapin-épicéa et la quasi-totalité es plaquettes de pin

sylvestre et pin maritime).- 80% des dosses et délignures résineuses produites par les scieries

françaises (répartition par essence similaire aux plaquettes).

- 75 à 80% des plaquettes feuillues produites par les scieries françaises.

- 30% des dosses et délignures résineuses produites par les scieries

françaises.

On constate donc le rôle majeur des usines de pâtes dans l¶écoulement des

sous-produits de scierie et d¶exploitation forestière, ainsi que

l¶interdépendance qui unit ces professions.

La valorisation des plaquettes de scierie et, dans une moindre mesure, des

écorces en tant que combustible, demeure étroitement lié au marché de la

pâte à papier qui s¶inscrit dans des processus de hausse et de baisse au

niveau mondial assez difficilement prévisibles.



Valorisation matièrePanneaux de particules

La fabrication industrielle des panneaux agglomérés (feutrage des partiesélémentaires sans adjonction de colle ; le MDF est aggloméré par liant) date

du début du 20ème siècle et fut réalisée à l¶origine au Canada puis en

Scandinavie. Les panneaux de particules (agglomération par pressage après

incorporation d¶un liant) ne sont apparus que plus tard quand ont été mises

au point les résines synthétiques permettant le développement de ces

fabrications dans les années 30-40.

La production annuelle est de 2 700 000 m

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environ, dont 90% sous formede panneaux de particules.

La préparation des copeaux varie selon la nature des approvisionnements et

les types de panneaux fabriqués. La matière première, constituée de bois

ronds, dosses, délignures et chutes, est réduite en copeaux d¶épaisseur de

0,2 à 0,7 mm, à laquelle viennent s¶ajouter des plaquettes, parfois

recalibrées. Les copeaux, complétés de sciures, sont ensuite séchés et triés

avant d¶être collés.

Les fabricants de panneaux de particules utilisent des chutes de bois secs,

mais préfèrent le bois vert car ils en contrôlent mieux le séchage qui doit être

très précis afin que la colle prenne au mieux.

Les essences résineuses sont les plus employées car elles représentent

près de 60% du total des approvisionnements. Elles sont appréciées pour

leur couleur claire (sapin-épicéa) et la granulométrie fine et régulière des

sciures.



Valorisation matièrePanneaux de particules

Les approvisionnements s¶élèvent à 2,6 millions de tonnes environ.

Les usines de panneaux consomment 15 à 20% des plaquettes résineuses,

15% des délignures et 60% des sciures produites par les scieries françaises.

Concernant les essences feuillues, les approvisionnements portent

principalement sur les produits de grande dimension (rondins et délignures),

comptant pour plus de 70% dans les achats de bois feuillus.

Le médiocre équipement des scieries de feuillus en broyeurs et la trop faible

granulométrie des sciures, notamment dans le cas du chêne, expliquent la

faible part de ces sous-produits dans l¶approvisionnement.

Le secteur des panneaux de fibres et de particules achète environ 45% des

dosses et délignures produites par les scieries de feuillus, contre seulement

25% de la production de sciures.

Il convient également de souligner l¶importance de la « filière panneaux »

dans la valorisation des produits connexes de scierie. Avec plus de1 500 000 tonnes achetées, ce secteur constitue le second débouché

principal pour les produits connexes, après l¶industrie de la pâte à papier.



Valorisation matièreCarbonisation

La carbonisation du bois apparaît comme l¶une des premières industries

connues des hommes.

Autrefois, et jusqu¶au 18ème siècle, la principale utilisation du charbon tait

d¶alimenter les forges pour la fonte du minerai.

Avant la Révolution, la France produisait 100 000 tonnes de fer par réductiondes minerais au charbon de bois. Ce n¶est qu¶au 19ème siècle que le

charbon minéral est venu supplanter le charbon de bois.

Progressivement, les techniques primitives de carbonisation en meules ont

fait place à des procédés plus ou moins sophistiqués.

Les deux techniques cohabitent toutefois car il existe actuellement cinq

producteurs importants, équipés de fours industriels en continu, et une

trentaine de carbonisateurs travaillant de façon traditionnelle.




Quelle que soit la technique, le principe consiste obligatoirement à mettre

préalablement les chutes à dimension.

La carbonisation industrielle se décompose en deux étapes successives : le

séchage (150-200°C) qui permet d¶amener les bois à 10-12% d¶humidité en

entrée de four, puis la cuisson à 500°C environ.

Ce processus permet d¶obtenir un produit débarrassé de ses goudrons.

Le rendement massique entre produit fini et masse de bois vert « entrée

usine » est de 16 à 25%. Le pouvoir calorifique de ce charbon de bois est

alors de 7000 à 7500 kcal/kg, avec une masse volumique de 150 à 220

kg/MAP.

La masse volumique varie selon que l¶on emploie des essences feuillues ou

résineuses. Les essences feuillues fournissent un charbon de bois « fort » de

bonne tenue au feu, tandis que les essences résineuses donnent un charbon« doux », facile à allumer, plus léger et moins durable au feu.

Les fabricants de charbon de bois sont très friands de chutes de feuillus

(chêne et hêtre en particulier). Ces produits correspondent tout à fait à leur

matière première. Ils peuvent charger au mieux leur four sans être obligé de

faire des découpes supplémentaires.




Des écarts de qualité importants entre les producteurs sur le calibrage, le

dépoussiérage et la présentation des produits nuisent au développement du

marché. Les 70 000 tonnes de produits finis par an trouvent principalement

des usages domestiques (barbecues, restauration) et industriels (charbons

actifs, filtres, etc.).

La production de charbon de bois permet de consommer 300 000 tonnes

environ de sous-produits dont 230 000 tonnes de dosses et délignures et

70 000 tonnes de chutes courtes.

Le marché du charbon de bois est aujourd¶hui porteur.

Son développement reste cependant limité par les problèmes de qualité

(variable selon les fabricants) et les réelles possibilités de mobilisation de la

matière première dans un rayon limité au voisinage des unités de production.




Dosses et délignures

16.2% de la consommation totale de dosses et délignures.

Chutes de bois sec et rebuts de fabrication

25.5% de la consommation totale de chutes de bois sec et de rebuts defabrication.

Chutes de sciage ou chutes courtes

12.4% de la consommation totale de chutes de sciage ou chutes courtes.




Compaction en briquettes

On compresse un mélange de sciures sèches et copeaux sous forte pression

(plus de 200 bars) afin de le compacter.

Le produit obtenu est une briquettes très dense à haut pouvoir calorifique.

Soit ces bûches sont destinées à la vente, soit au gain de place de stockage

pour le chauffage hivernal.

Ce système évite l¶achat d¶un silo et permet de brûler de façon optimale un

produit normalement très volumineux. Il a de nombreuses qualités et est prêtà l¶emploi.

Cependant, les machines sont de coût très élevé pour une entreprise

moyenne et nécessitent une main d¶oeuvre incessante et spécialisée.




Réutilisation pour diversification

Dans certaines entreprises, les rebuts sont réutilisés en partie pour faire des

cales ou des petites pièces de bois, situées dans les parties cachées ou non

du produit fabriqué.

Ces chutes peuvent aussi permettre de fabriquer un produit fini, constituant

une matière de diversification pour l¶entreprise, ou la matière première

alimentant une autre entreprise.






Valorisation matièreMatériaux de construction

Mélangées à du ciment, les sciures et plaquettes permettraient d¶augmenter

le pouvoir isolant (acoustique et thermique) tout en conservant au matériau

une bonne rigidité et une bonne résistance au feu.

Un système similaire est déjà au stade industriel en Belgique, où une

entreprise fabrique des briques en mélangeant sciure et argile. Au moment

de la cuisson, les sciures brûlent et laissent une petite bulle de gaz,

responsable d¶un haut pouvoir isolant.

On pourrait également utiliser ces sciures comme matériau d¶isolation, en

remplacement de certains produits couramment utilisés (par exemple, la

Vermiculite).



Valorisation matièreProduits composites

En mélangeant de la sciure à d¶autres produits de récupération comme le

plastique, on pourrait obtenir un produit indéfiniment recyclable (bois

extrudé) qui pourrait être employé dans les emballages par exemple.

Il s¶agit en réalité d¶une technique annexe à celle de la fabrication des

panneaux de particules à base de bois.

Schématiquement, les sciures ou copeaux de bois broyés sont séchés puis

agglomérés par pressage dans des moules, avec ou sans liant. Par ce

procédé, les possibilités de fabrication d¶objets sont multiples : dés de

palettes, supports d¶appareils électroménagers, structures de sièges, tables

de bar, abattants sanitaires, objets pour l¶industrie automobile, etc.

Le débouché reste limité par le montant des investissements à prévoir.

Seules les entreprises disposant d¶une importante capacité de production

d¶énergie (fabricants de panneaux, scieries importantes) peuvent envisager

d¶intégrer cette activité.

La technologie demeure donc confidentielle dans son développement.



Valorisation matièreChar ge de peinture

Mélangée à certaines peintures, la sciure lui donne une certaine

granulométrie. Le produit est déjà commercialisé à l¶étranger.



Valorisation matièreConditionnement en bois de

chauff age

Certaines entreprises (ou sous-traitants) débitent leurs sous-produits de

grande taille pour les revendre en tant que bois de chauffage, le plus souvent

à des particuliers proches.




Culées et purges



Valorisation matièreSciures industrielles

Les sciures industrielles (sciures, copeaux et poussières) et les farines de

bois occupent une place modeste dans la vente des sous-produits,

comparativement aux secteurs précédents.

La demande porte essentiellement sur les essences résineuses (sapin et pin

sylvestre) et, dans une moindre mesure, sur le hêtre et le peuplier.

Les opérations de fabrication concernent successivement le triage et

l¶élimination des impuretés, le séchage (jusqu¶à 5-10%), le tamisage et lebroyage éventuel pour les farines.

Actuellement, quatre sociétés principales commercialisent des sciures

conditionnées pour le nettoyage des sols (absorbant), le fumage des viandes

et poissons, le dégraissage de pièces métalliques, etc.

Les farines de bois trouvent des applications dans les domaines suivants :

filtration de produits divers, charges pour thermodurcissables, etc.

Sciures et farines permettent de consommer annuellement de l¶ordre de

130 000 tonnes de sciures humides en provenance des scieries.

Le marché est relativement stable.

Il se caractérise par des exportations importantes vers les principaux pays de

la CEE et la Suisse.



Valorisation agronomique

Compostage

L¶intérêt pour les composts augmente car l¶exploitation des matièresnaturelles entrant dan la composition des substrats horticoles devient plus

délicate.

Ainsi, la Belgique interdit l¶utilisation des terreaux forestiers et la Suisse celle

des tourbières. Pour pallier ces interdictions, les importations des pays

étrangers se développent.

D¶où l¶intérêt de fabriquer un compost issu d¶une matière première

abondante, renouvelable et bon marché comme le sont actuellement lesécorces.

Le compostage est une technique de décomposition biologique de matière

organique, basée sur le principe d¶une fermentation en présence d¶air et en

milieu humide. Les techniques et phénomènes de compostage sont très

variables selon les matières premières utilisées. Dans tous les cas, le

compostage entraîne un dégagement de chaleur et une décomposition

partielle ou totale des produits mis en jeu, donnant lieu à la fabricationd¶humus.

Le compostage peut comporter une phase d¶apport de bactéries, d¶enzymes

et d¶azote dans le but d¶abaisser la durée de l¶opération et d¶améliorer la

composition du produit fini. Les produits obtenus sont employés pour

l¶amendement chimique et organique des sols. Le compost est utilisé de

façon privilégiée en agriculture, en horticulture et pour les cultures

maraîchères.




Compostage

Lorsque l¶on réalise des composts à base de déchets de bois, les produis

recherchés doivent présenter une forte teneur en eau et une granulométrie

moyenne. Les écorce présentent donc les qualités requises (48.4% de la

consommation totale d¶écorces).

Les dosses, délignures et chutes provenant de bois vert sont également

utilisables, sous réserve d¶avoir été préalablement broyées.

L¶agriculture ou l¶aménagement des bords de route utilise directement 33%du total des écorces alors que les entreprises fabriquant du compost n¶en

utilisent que 16%.

Lorsque l µécorce est broyée, la décomposition se fait en un ou deux ans. Le

produit obtenu peut alors être utilisé tel quel ou mélangé à d¶autres produits

tels que de la fiente de volaille, prélevée en élevage.

La fabrication du compost nécessite de grandes surfaces au sol, même si

des techniques récentes visent à en réduire la durée. A cela, il faut ajouter des matériels de manutention, de broyage et de tamisage pour constituer un

site de production.

La Suisse, l¶Allemagne, la Belgique et la France sont aujourd¶hui le

principaux pays européens s¶efforçant de développer l¶utilisation du compost

à base d¶écorces ou de déchets végétaux multiples (gazon, chutes

d¶élagage, etc.).




Mulchage (paillage)

Le mulchage est une utilisation horticole permettant de valoriser les écorces

en recouvrement de sol, au même titre que la paille, les feuilles mortes,

l¶herbe, etc. Les objectifs sont d¶isoler le sol du froid ou de la chaleur, limiter

l¶érosion, empêcher le développement des mauvaises herbes, réguler

l¶humidité des sols et contribuer à l¶esthétique.

Aujourd¶hui, les écorces sont plus particulièrement utilisées lors de nouvelles

plantations et réalisations de massifs. On peut également citer d¶autres

débouchés, tels les bordures d¶autoroutes, surfaces de parking, aires de jeux, etc. Un gros utilisateur des écorces de la Lorraine se révèle être le

vignobleChampenois.

On recherche les écorces de pin maritime et de pin sylvestre : leur couleur et

leur granulométrie créent un effet décoratif apprécié.

Les écorces les plus grossières (de 10à 30 mm) sont utilisées en

recouvrement, tandis que les plus fines (moins de 10 mm) commeconditionneur de sol. Dans ce cas, il s¶agit d¶améliorer la texture du sol ou de

préparer un milieu de culture en mélange avec d¶autres matières. Les clients

de ces produits sont les particuliers, les paysagistes, les horticulteurs, les

services espaces verts municipaux, etc.




Mulchage (paillage)

Pour répondre à ces différents besoins, une dizaine d¶entreprises

spécialisées assurent la collecte, le tri et le conditionnement des écorces.

Les quantités vendues peuvent aller du camion aux simples sacs de 10 kg.

Le compost, le mulchage et le conditionnement des sols permettent de

valoriser annuellement 400 000 tonnes d¶écorces, dont une très forte

proportion d¶écorces résineuses.




Litières animalesCette valorisation s¶applique plus particulièrement aux sciures et copeaux et,

dans une moindre mesure, aux écorces.

L¶élevage avicole devient un important consommateur de sous-produits

résineux en complément de la paille. Les poussières et les tanins

caractérisant les essences feuillues limitent une fois encore le débouché face

à une clientèle industrielle.

Lorsque ceux-ci sont souillés, on nettoie le sol grâce à un jet d¶eau haute

pression. Le fumier ainsi obtenu se décompose d¶une manière rapide.

Les litières pour animaux domestiques permettent d¶écouler une quantité nonnégligeable de sciures résineuses, préalablement transformées en granulés.

Cette litière présente notamment beaucoup d¶intérêt par rapport aux litières

minérales à base d¶argile (pouvoir absorbant, durée d¶utilisation, etc.).

Il n¶y a pas de circuit commercial développé pour cette utilisation. Les

agriculteurs voisins des lieux de production viennent se servir directement,

après autorisation, voire contrat verbal, du dirigeant de l¶entreprise.

On retrouve cette utilisation en campagne. Elle est principalement le fait de jeunes agriculteurs qui ne pratiquent que l¶élevage et sont, de ce fait, obligés

d¶acheter leur paille. Ils la remplacent donc par un produit qui ne leur coûte

rien.

Ces deux débouchés, cumulés à des emplois de recouvrement en mélange

avec d¶autres sous-produits (pistes équestres) utilisent 150 000 tonnes

environ de sciures.

Il s¶agit cependant d¶un marché très influencé par les caractéristiques

régionales (type Bretagne).



Projets de rechercheGazéification

Valorisation thermique en deux temps.

L¶opération consiste à produire du gaz pauvre à partir de sous-produits lors

d¶une carbonisation poussée. Le gaz obtenu peut être ensuite valorisé pour

produire de la chaleur, de l¶électricité ou de l¶énergie mécanique.

Cette valorisation a souvent été évoquée lors de pénurie de produits

pétroliers (voir les gazogènes sous la seconde guerre mondiale).

Les problèmes liés à l¶alimentation des installations, au stockage des

combustibles et à l¶épuration des gaz freinent son développement.



Projets de rechercheBio-carbur ants

Les bio-carburants sont des composés chimiques obtenus à partir de

végétaux, et destinés à être utilisés en mélange avec des dérivés du pétrole

comme carburant pour les véhicules automobiles.

Les composés chimiques sont des carburols (éthanols, acétone, éthers)

obtenus par hydrolyse de matières premières.

Les principales sources de matières premières sont actuellement

représentées par les céréales, les betteraves et le colza.

Des recherches sont en cours sur la production de carburants issus du bois.



Projets de rechercheAliments pour le bétail

Obtention par hydrolyse et oxydation du bois (sciures) d¶aliments pour le

bétail, pouvant remplacer le maïs et les végétaux de base pour les

ruminants.

Au cours du traitement, les celluloses sont décomposées en hydrates de

carbone digestibles. La matière première est convertie en aliment par l¶action

conjuguée de vapeur, d¶acides et d¶un catalyseur.

La mise au point et l¶industrialisation de tels procédés est en coursuniquement aux Etats-Unis et non en Europe.



Projets de rechercheExtr aits

Les recherches menées sur l¶extraction des composés chimiques d l¶écorce

et du bois se sont multipliées par le passé.

Toutes ont confirmé la richesse du matériau bois grâce à la variété de ses

constituants.

A ce jour, aucun projet de recherche n¶a réellement franchi le stade du

laboratoire.

Les composés sont en réalité si nombreux et variés qu¶aucun ne s¶imposeréellement.

Toutefois, si cette voie ne constitue pas une valorisation matière globale, elle

peut éventuellement représenter un débouché à haute valeur ajoutée.



Projets de rechercheLiquéf action

Le bois, soumis à des conditions de température et de pression élevées (300

à 400°C, 300 bars), en présence de catalyseurs, peut être transformé en une

huile à pouvoir calorifique élevé (6000 à 8000 kcal/kg).

Le combustible obtenu peut alors être utilisé comme du fioul.



Projets de rechercheTorréf action

Déclinaison de la carbonisation, il s¶agit d¶une pyrolyse partielle, jusqu¶à

250°C, permettant d¶obtenir du bois torréfié.

Le bois torréfié constitue un produit intermédiaire entre le bois et le charbon

de bois.

Il pourrait trouver des emplois en combustion et en métallurgie en tant que

réducteur.Son pouvoir calorifique est de 6000 kcal/kg environ. Le rendement massique

se situe aux alentours de 75% contre 20% environ pour la carbonisation.

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