GRAINE 2019 - TreCEffiQuaS
Mots-clés : Sols / Agriculture / Forêt
Contexte : Les arbres feuillus représentent 63 % du volume de bois sur pied en France métropolitaine, mais ils représentent seulement 27 % du volume de BO récolté (FCBA 2019). Une ressource importante d’arbre feuillus est vue comme de faible qualité et/ou trop compliquée à transformer, elle est délaissée ou au mieux destinée à des usages de moindre valeur ajoutée. Face à ce constat, le programme national de la forêt et du bois (Ministère de l’Agriculture et de l’Alimentation-2017) encourage à développer de « nouveaux usages des espèces feuillues » et « des produits innovants, répondant aux demandes des marchés ». Plutôt que de broyer directement des feuillus de qualité secondaire pour en faire du BE ou du BI, il pourrait être intéressant qu’une portion de ces bois soit transformée pour un usage de structure, à plus forte valeur ajoutée, et pour lequel l’aspect esthétique est moins contraignant qu’en ameublement ou en agencement. Selon une étude prospective sur la demande du bois dans la construction de 2019, financée par l’ADEME, France Bois Forêt et le CODIFAB (Bureau d’Informations et de Prévisions Economiques et FCBA 2019), la France produit moins des 30 % des produits collés qu’elle consomme (carrelets, lamellé-collé, CLT, bois massif abouté). Or, ces produits collés répondent à une demande croissante (le marché mondial du CLT, par exemple, devrait doubler entre 2018 et 2025 (QY Research 2019)). Ces matériaux ont pour avantage de proposer de grandes dimensions, d’être plus stables vis-à-vis des variations d’humidité, d’avoir un aspect esthétique et des propriétés mécaniques maitrisés, bref, d’être adaptés aux besoins modernes en matériaux demandés par les architectes et par les consommateurs. La production de produits collés à partir de feuillus constituerait donc bien une réponse à une demande, avec une ressource disponible en France. Toujours selon le Bureau d’Informations et de Prévisions Economiques et FCBA (2019), « le coût est aujourd’hui le principal frein à l’utilisation du feuillu en structure, en raison d’un prix de la matière première et de coûts de transformation plus élevés comparés aux essences résineuses ». On ajoutera le fait que les normes européennes actuelles pour les produits bois de structure collés encadrent exclusivement l’usage de bois résineux, ce qui complique l’accès aux marchés pour les produits à base de feuillus. En utilisant une ressource de qualité secondaire dont le seul débouché possible actuellement est le BE ou BI, la question du coût de la matière première serait moins importante, surtout si les meilleures caractéristiques des feuillus sont mises en avant (résistance, rigidité, dureté, esthétisme, durabilité naturelle, réputation de bois noble, …). En revanche, le coût de la transformation reste un enjeu de taille. L’industrie de la première transformation résineuse a en effet une longueur d’avance en ayant standardisé ses procédés pour la fabrication de produits techniques de structure (CLT, lamellé-collé), agrégeant des opérations à haute valeur ajoutée pour produire des lamelles aboutées et classées pour un usage structurel. Les procédés et normes développés pour les produits résineux ne peuvent pas être transposés directement pour les feuillus car ils conduisent à une sous-estimation des caractéristiques mécaniques, de trop faibles rendements matière et/ou un coût de production trop élevé. L’absence de normes concernant les produits à base de feuillus constitue finalement une opportunité dont veut se saisir ce projet TreCEffiQuaS, dans le but de produire des connaissances nécessaires à l’élaboration d’un contexte normatif adapté aux futurs produits bois collés en feuillus français mis sur le marché européen. Plus généralement, l’objectif est de mener à bien une recherche industrielle apportant les connaissances nécessaires à l’amélioration des procédés de transformation des bois feuillus et du chêne en particulier (qui est l’essence la plus présente avec 41 % du volume de feuillus sur pied).
Description : GRAINE 2019 - TreCEffiQuaS : Transformation et Classement éco-Efficients des Qualités Secondaires de chêne pour leur valorisation en bois d’oeuvre La France est la quatrième nation forestière de l’Union européenne en superficie, et présente la spécificité de contenir 63 % de feuillus (en volume sur pied). Si la ressource en bois résineux et celle en feuillus de première qualité est bien exploitée, une partie de la forêt est sous-exploitée : les seuls débouchés actuellement possibles pour les feuillus que l’on peut qualifier de qualité secondaire sont le bois énergie ou le bois d’industrie (trituration). En même temps, la France importe des produits bois à valeur ajoutée, ce qui provoque une balance négative de l’ordre d’un milliard d’euros annuel. Pourtant, le prélèvement annuel de bois en France est de 2,11 %, ce qui est inférieur à l’accroissement biologique annuel de 3,84 % (Eurostat 2018). Or, il a été démontré que des sciages de chêne issus de cette ressource de qualité secondaire présentent en réalité des caractéristiques tout à fait suffisantes pour des utilisations en bois d’oeuvre (thèse Y. Faydi, 2017). Cette biomasse n’est donc pas valorisée à son plein potentiel, et sa transformation en bois d’oeuvre à destination d’habitations à haute efficacité énergétique favoriserait une économie circulaire dans les territoires, tout en stockant du CO2. Les chutes, sciures et autres écorces obtenues par ailleurs dans les procédés de transformation resteraient entièrement valorisées en bois d’industrie ou bois énergie. Le premier objectif de ce projet TreCEffiQuaS est de proposer une solution efficiente de classement pour garantir les caractéristiques mécaniques du chêne selon les normes en vigueur, ce dernier ne pouvant tout simplement pas être utilisé en bois d’oeuvre sans cela. Le LaBoMaP a élaboré une méthode de classement du chêne basée sur un scanner d’orientation des fibres (TRL 3) au cours d’un post-doctorat et d’une thèse de 2014 à 2017. Grâce à la participation de FCBA, le but est ici de valider cette technologie (TRL 4) en la testant sur des sciages représentatifs de la ressource, et sous sollicitation de traction, ce qui est davantage représentatif de leur utilisation dans les produits actuellement en forte croissance (CLT, lamellé-collé). Le résultat escompté est de déverrouiller la problématique du classement du chêne (et possiblement celle des feuillus en général), en donnant les clefs à la filière pour qu’elle n’ait plus qu’à mettre en oeuvre cette solution avec l’aide d’un fabricant de machine. Le second objectif est d’optimiser l’efficience de la production de lamelles aboutées à partir de la ressource en feuillus de qualité secondaire, point nécessaire pour assurer la faisabilité économique de la solution. Pour cette ressource de moindre qualité, le tronçonnage est le point fondamental permettant de limiter les déformations au séchage induites par les noeuds (source de perte de matière au rabotage), tout en garantissant la résistance mécanique des aboutages et des éléments aboutés. Ces deux points seront traités en utilisant les données du scanner d’orientation des fibres et des modèles numériques. Les résultats obtenus pourront servir (1) aux industriels du secteur souhaitant investir dans la modernisation ou la création d’une unité de production de bois d’oeuvre feuillus (2) à l’élaboration des normes de fabrication des lamelles aboutées destinées au lamellé-collé ou CLT à base de feuillus (celles-ci étant encore au stade de projet). Ce projet s’inscrit donc dans l’axe « systèmes éco-efficients de production, transformation et valorisation des biomasses », et plus particulièrement sur la priorité « Innovations dans la 1ère et la 2nde transformation des bois feuillus produits en France » de cette édition 2019 de l’appel à projet GRAINE. Il se focalise sur le chêne, essence la plus représentée en France (24 % de la surface forestière), mais il pourra être transposé à d’autres essences aux caractéristiques anatomiques similaires (hêtre et châtaignier notamment). On peut estimer à 20 % la quantité de bois de qualité secondaire transformé en bois d’oeuvre plutôt que bois énergie ou bois d’industrie.
Objectifs et résultats attendus : Ce projet a pour objectif de proposer des solutions permettant de mieux valoriser les bois feuillus de basse qualité, dite qualité secondaire, dont le seul débouché actuel est le bois énergie (BE) ou le bois d’industrie (BI), en maximisant leur transformation en bois d’oeuvre (BO) pour la construction d’habitations à haute efficacité énergétique. Pour que cette nouvelle voie de valorisation soit possible normativement et économiquement viable, il faut : (1) être capable de garantir la résistance de ces bois par une méthode nondestructive rapide et efficiente ; et (2) mettre en oeuvre des procédés de transformation permettant d’obtenir un bon rendement matière tout en étant abordable pour les PME françaises. Ce projet s’attachera donc premièrement à proposer une solution efficiente de classement pour garantir les caractéristiques mécaniques du chêne sur la base d’une méthode de classement développée au LaBoMaP au cours d’un post-doctorat et d’une thèse de 2014 à 2017. Le but est ici de valider cette technologie (TRL 4) en la testant sur des sciages représentatifs de la ressource, et sous sollicitation de traction, ce qui est davantage représentatif de l’utilisation dans les produits actuels qui sont constitués de lamelles collées entre elles. L’objectif escompté est de déverrouiller la problématique du classement pour garantir les caractéristiques mécaniques du chêne, ce dernier ne pouvant tout simplement pas être utilisé en bois de construction sans cela. Il sera alors possible dans un futur proche de proposer une solution de classement efficiente à toute la filière du chêne française et européenne. Deuxièmement, des procédés de transformation innovants seront définis pour la production de lamelles aboutées, de manière à optimiser les rendements matière et les coûts de production. Les résultats obtenus pourront servir (1) aux industriels du secteur souhaitant investir dans la modernisation ou la création d’une unité de production de BO feuillus (2) à l’élaboration des normes de fabrication des lamelles aboutées destinées au lamellé-collé ou CLT à base de feuillus (celles-ci étant encore au stade de projet). On peut estimer à 20 % la quantité de bois initialement destinée au BE ou BI, que nous appellerons ici de « bois qualité secondaire », qui serait finalement transformée en BO, les 80 % restants retournant dans leurs filières d’origine à moindre valeur ajoutée.
Bénéficiaire : INSTITUT TECHNOLOGIQUE FCBA (FORET CELLULOSE BOIS...)
Localisation : Cluny, Bourgogne-Franche-Comté, FRANCE
Début : 02/01/2021 — Durée : 48 mois
Budget total : 531742.09 € — Aide ADEME : 249264 €
Statut : Clos