# Réduction de la conductivité thermique du bois par délignification

Yi Hien Chin, Pascal Henry Biwole, Joseph Gril, Christophe Vial, Rostand

Moutou Pitti, Salah-Eddine Ouldboukhitine, Benjamin Gurcel

► To cite this version:

Yi Hien Chin, Pascal Henry Biwole, Joseph Gril, Christophe Vial, Rostand Moutou Pitti, et al. Réduction de la conductivité thermique du bois par délignification. 11èmes Journées Scientifiques du GDR 3544 "Sciences du bois", Nov 2022, Nice, France. . [hal-04585183](https://hal.science/hal-04585183)

HAL Id: hal-04585183

https://hal.science/hal-04585183

Submitted on 23 May 2024

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destinée au dépôt et à la diffusion de documents
scientifiques de niveau recherche, publiés ou non,
émanant des établissements d'enseignement et de
recherche français ou étrangers, des laboratoires
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open science

# Réduction de la conductivité thermique du bois par délignification

Yi Hien Chin, Pascal Henry Biwole, Joseph Gril, Christophe Vial, Rostand

Moutou Pitti, Salah-Eddine Ouldboukhitine, Benjamin Gurcel

► To cite this version:

Yi Hien Chin, Pascal Henry Biwole, Joseph Gril, Christophe Vial, Rostand Moutou Pitti, et al. Réduction de la conductivité thermique du bois par délignification. 11èmes Journées Scientifiques du GDR 3544 "Sciences du bois", Nov 2022, Nice, France. . [hal-04585183](https://hal.science/hal-04585183v1)

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DAGARD

<figure><img src="image_3.png" /></figure>

INSTITUT
PASCAL
sciences de l'ingénierie et des systèmes

<figure><img src="image_4.png" /></figure>

UNIVERSITÉ
Clermont
Auvergne

<figure><img src="image_5.png" /></figure>

# Réduction de la conductivité thermique du bois par délignification

CHIN Yi Hien<fnref n="1" />,<fnref n="2" />, BIWOLE Pascal<fnref n="1" />,<fnref n="3" />, GRIL Joseph<fnref n="1" />,<fnref n="4" />, MOUTOU PITTI Rostand<fnref n="1" />,<fnref n="5" />,
VIAL Christophe<fnref n="1" />, OULDBOUKHITINE Salah-Eddine<fnref n="1" />, GURCEL Benjamin<fnref n="2" />

## Introduction

Le bois est un matériau biosourcé avec une faible conductivité thermique, mais il n'est pas adapté pour être utilisé comme un isolant thermique dans la construction. Nous cherchons à augmenter la porosité par délignification afin de réduire la conductivité thermique transversale du bois en conservant la structure hiérarchique naturelle de cellulose.

<figure><img src="image_6.png" /></figure>

## Méthodes

**Essences de bois étudiées:**

* Peuplier, Douglas, Chêne, Hêtre

**Méthode de délignification:**

* Procédé kraft avec NaOH et Na₂SO₃, suivi par blanchiment avec H₂O₂ [1] (Fig. 1)

<figure><img src="image_7.png" /><figcaption>Fig. 1: Équipement d'extraction solide liquide</figcaption></figure>

**Méthodes de caractérisation:**

* Teneur en humidité déterminée par dessiccation

* Perte de masse représentée par l'hémicellulose et la lignine éliminées

* Effet de blanchiment quantifié dans l'espace chromatique CIELAB avec un colorimètre

* Conductivité thermique mesurée par la méthode du fil chaud avec un conductivimètre (Fig. 2)

<figure><img src="image_8.png" /><figcaption>Fig. 2: Orientations de la sonde fil chaud pour mesurer λ transversal (gauche) et λ longitudinal (droite)</figcaption></figure>

## Résultats

**Observations après la délignification:**

* Perte de masse provoquée par la perte de lignine et d'hémicellulose

* Réduction du volume à cause du collapse

* Variation de couleur suite à la modification du groupe chromophore dans la lignine (Fig. 3)

* Réduction de la conductivité thermique

<figure><img src="image_9.png" /><figcaption>Fig. 3: Variation de couleur et de dimension des bois aux différents stades de délignification. 1ère colonne à 4e colonne: Hêtre, Peuplier, Chêne, Douglas. 1ère et 3e ligne: bois massif d'1 cm d'épaisseur. 2e et 4e ligne: placages de bois.</figcaption></figure>

La réduction de conductivité thermique est plus importante lorsque le degré de délignification est plus élevé, indiqué par:

* Une perte de masse plus importante (Fig. 4)

* Un écart de couleur avec le blanc plus faible (Fig. 5)

<figure><img src="image_10.png" /><figcaption>Fig. 4: Réduction de conductivité thermique transversale des différentes essences après la délignification</figcaption></figure>

<caption>Fig. 5: Conductivité thermique transversale des différentes essences en fonction du blanchiment</caption>

## Conclusions

<figure><img src="image_11.png" /></figure>

La délignification permet de réduire la masse et la conductivité thermique.

<figure><img src="image_12.png" /></figure>

Le retrait dû au séchage pourrait augmenter la densité car la porosité n'est pas conservée complètement.

<figure><img src="image_13.png" /></figure>

Afin de réduire davantage la conductivité thermique, il faut augmenter le degré de délignification et réduire la déformation lors du séchage.

<figure><img src="image_14.png" /></figure>

Pour compléter la caractérisation, une étude théorique de transfert thermique à l'échelle nanométrique sera menée.

## Remerciements

Les auteurs remercient l'Agence Nationale de la Recherche (ANR) et la société Dagard pour le financement de la thèse via le plan « France Relance »

## Bibliographie

[1] T. Li, J. Song, X. Zhao, et al., Anisotropic, lightweight, strong, and super thermally insulating nanowood with naturally aligned nanocellulose. Sci. Adv. 4, eaar3724 (2018)

<footnote n="1">¹Université Clermont Auvergne, CNRS, SIGMA Clermont, Institut Pascal, F-63000 Clermont Ferrand, France.</footnote>

<footnote n="2">²Entreprise Dagard, 23600 Boussac, France.</footnote>

<footnote n="3">³Mines Paris, Université PSL, Centre Procédés Energies Renouvelables et Systèmes Energétiques (PERSEE), 06904 Sophia Antipolis, France</footnote>

<footnote n="4">⁴Université Clermont Auvergne, INRAE, PIAF, F-63000 Clermont Ferrand, France.</footnote>

<footnote n="5">⁵CENAREST, IRT, BP 14070, Libreville, Gabon.</footnote>

<footnote>yi_hien.chin@uca.fr</footnote>
<figure><img src="image_3.png" /></figure>

DAGARD

<figure><img src="image_4.png" /></figure>

INSTITUT
PASCAL
sciences de l'ingénierie et des systèmes

<figure><img src="image_5.png" /></figure>

UNIVERSITÉ
Clermont
Auvergne

<figure><img src="image_6.png" /></figure>

# Réduction de la conductivité thermique du bois par délignification

CHIN Yi Hien<fnref n="1" />,<fnref n="2" />, BIWOLE Pascal<fnref n="1" />,<fnref n="3" />, GRIL Joseph<fnref n="1" />,<fnref n="4" />, MOUTOU PITTI Rostand<fnref n="1" />,<fnref n="5" />,
VIAL Christophe<fnref n="1" />, OULDBOUKHITINE Salah-Eddine<fnref n="1" />, GURCEL Benjamin<fnref n="2" />

## Introduction

Le bois est un matériau biosourcé avec une faible conductivité thermique, mais il n'est pas adapté pour être utilisé comme un isolant thermique dans la construction. Nous cherchons à augmenter la porosité par délignification afin de réduire la conductivité thermique transversale du bois en conservant la structure hiérarchique naturelle de cellulose.

<figure><img src="image_7.png" /></figure>

## Méthodes

**Essences de bois étudiées:**

* Peuplier, Douglas, Chêne, Hêtre

**Méthode de délignification:**

* Procédé kraft avec NaOH et Na₂SO₃, suivi par blanchiment avec H₂O₂ [1] (Fig. 1)

<figure><img src="image_8.png" /><figcaption>Fig. 1: Équipement d'extraction solide liquide</figcaption></figure>

**Méthodes de caractérisation:**

* Teneur en humidité déterminée par dessiccation

* Perte de masse représentée par l'hémicellulose et la lignine éliminées

* Effet de blanchiment quantifié dans l'espace chromatique CIELAB avec un colorimètre

* Conductivité thermique mesurée par la méthode du fil chaud avec un conductivimètre (Fig. 2)

<figure><img src="image_9.png" /><figcaption>Fig. 2: Orientations de la sonde fil chaud pour mesurer λ transversal (gauche) et λ longitudinal (droite)</figcaption></figure>

## Résultats

**Observations après la délignification:**

* Perte de masse provoquée par la perte de lignine et d'hémicellulose

* Réduction du volume à cause du collapse

* Variation de couleur suite à la modification du groupe chromophore dans la lignine (Fig. 3)

* Réduction de la conductivité thermique

<figure><img src="image_10.png" /><figcaption>Fig. 3: Variation de couleur et de dimension des bois aux différents stades de délignification. 1ère colonne à 4e colonne: Hêtre, Peuplier, Chêne, Douglas. 1ère et 3e ligne: bois massif d'1 cm d'épaisseur. 2e et 4e ligne: placages de bois.</figcaption></figure>

La réduction de conductivité thermique est plus importante lorsque le degré de délignification est plus élevé, indiqué par:

* Une perte de masse plus importante (Fig. 4)

* Un écart de couleur avec le blanc plus faible (Fig. 5)

<figure><img src="image_11.png" /><figcaption>Fig. 4: Réduction de conductivité thermique transversale des différentes essences après la délignification</figcaption></figure>

<caption>Fig. 5: Conductivité thermique transversale des différentes essences en fonction du blanchiment</caption>

## Conclusions

<figure><img src="image_12.png" /></figure>

La délignification permet de réduire la masse et la conductivité thermique.

<figure><img src="image_13.png" /></figure>

Le retrait dû au séchage pourrait augmenter la densité car la porosité n'est pas conservée complètement.

<figure><img src="image_14.png" /></figure>

Afin de réduire davantage la conductivité thermique, il faut augmenter le degré de délignification et réduire la déformation lors du séchage.

<figure><img src="image_15.png" /></figure>

Pour compléter la caractérisation, une étude théorique de transfert thermique à l'échelle nanométrique sera menée.

## Remerciements

Les auteurs remercient l'Agence Nationale de la Recherche (ANR) et la société Dagard pour le financement de la thèse via le plan « France Relance »

## Bibliographie

[1] T. Li, J. Song, X. Zhao, et al., Anisotropic, lightweight, strong, and super thermally insulating nanowood with naturally aligned nanocellulose. Sci. Adv. 4, eaar3724 (2018)

<footnote n="1">¹Université Clermont Auvergne, CNRS, SIGMA Clermont, Institut Pascal, F-63000 Clermont Ferrand, France.</footnote>

<footnote n="2">²Entreprise Dagard, 23600 Boussac, France.</footnote>

<footnote n="3">³Mines Paris, Université PSL, Centre Procédés Energies Renouvelables et Systèmes Energétiques (PERSEE), 06904 Sophia Antipolis, France</footnote>

<footnote n="4">⁴Université Clermont Auvergne, INRAE, PIAF, F-63000 Clermont Ferrand, France.</footnote>

<footnote n="5">⁵CENAREST, IRT, BP 14070, Libreville, Gabon.</footnote>

<footnote>yi_hien.chin@uca.fr</footnote>