# Méthodologie de couplage des marqueurs chimiques et des marqueurs génétiques dans la traçabilité du bois. Cas du Tali, genre *Erythrophleum*

ARNAUD Maëlle<fnref n="1" />,<fnref n="2" />, NDIADE BOUROUBOU Dyana<fnref n="1" />, BOESCHOTEN Laura<fnref n="3" />, ROCHA VENÂNCIO MEYER-SAN Barbara<fnref n="3" />

**Mots clefs** : Traçabilité ; Bois ; Commerce illégal ; Afrique centrale ; Déclarations de douanes ; Authentification ; Marqueurs chimiques ; Marqueurs génétiques ;

## Contexte

La traçabilité du bois est un concept décrit par la norme ISO 8402 (1994) comme étant « l'aptitude à retrouver l'historique et l'utilisation ou la localisation d'un article ou d'une activité au moyen d'une identification enregistrée » (Fuentealba et al 2006). La traçabilité du « bois » et des « produits dérivés du bois » joue un rôle important dans la filière forêt-bois. En effet, celle-ci permet d'identifier le bois et de remonter jusqu'à son origine géographique et parfois même jusqu'à son lieu de récolte. L'exploitation du bois en Afrique centrale (Fig. 1) est considérée soit comme légale (CFAD, FSC, CITES), soit comme illégale (hors concession et ne respectant pas les conventions et les normes). De ce fait, certains producteurs de bois d'Afrique centrale (Fig. 2) font des déclarations de douanes frauduleuses afin d'infiltrer sur le marché les bois issus de l'exploitation illégale.

<figure><img src="image_219.png" /><figcaption>Fig. 1 : Carte présentant les pays d'Afrique centrale et l'étendue de la forêt du bassin du Congo</figcaption></figure>

<figure><img src="image_220.png" /><figcaption>Fig. 2 : Concept de traçabilité et enjeux dans la filière forêt-bois en Afrique centrale</figcaption></figure>

<footnote n="1">¹Institut de Recherches Agronomiques et Forestières (IRAF), CENAREST, Gabon</footnote>

<footnote n="2">²Master Sciences du bois, Faculté des Sciences de Montpellier, France</footnote>

<footnote n="3">³ Université de Wageningen, The Netherlands</footnote>

<footnote>maelle.arnaud01@etu.umontpellier.fr</footnote>
Ainsi plusieurs moyens sont mis en œuvre pour authentifier ces déclarations, mais présentent des limites. C'est pourquoi les méthodes scientifiques sont développées et s'imposent comme étant un moyen de contrôle plus efficient. Lors de ce stage réalisé à l'Institut de Recherches Agronomiques et Forestières au Gabon, nous avons étudié l'efficacité des marqueurs chimiques et des marqueurs moléculaires génétiques sur un cas d'étude du Tali (*Erythrophleum suaveolens* et *Erythrophleum ivorense*), sur son aire de répartition naturelle dans la zone côtière forestière de l'Afrique centrale et de l'Ouest (Kombila-Mouloungui 2019).

## Matériel et méthode

Le Tali est le nom commercial désignant deux essences du genre *Erythrophleum*, *Erythrophleum ivorense* et *Erythrophleum suaveolens*. Ce sont deux essences endémiques d'Afrique centrale. Le genre *Erythrophleum* est hermaphrodite. Le bois de Tali est essentiellement utilisé pour faire des charpentes lourdes, ossatures, escaliers d'intérieur, parquets lourds, poteaux, piquets et des travaux hydrauliques (Gorel et al. 2015).

Dans un premier temps, les sites de prélèvement d'échantillons de Tali sont identifiés sur son aire de répartition géographique naturelle en Afrique centrale. Un plan d'échantillonnage est ensuite mis en place, récolte des échantillons de bois à cœur et de sol puis analyse de ceux-ci en laboratoire (Fig. 3, Boeschoten 2021).

<figure><img src="image_220.png" /><figcaption>Fig. 3 : Protocole des méthodes chimiques : rapports isotopiques et dosage des multiéléments</figcaption></figure>

Les échantillons sont analysés par deux méthodes : une chimique et une génétique. La méthode chimique consiste à mettre la poudre de bois en solution, puis à les analyser en spectrométrie de masse. Les résultats obtenus sont des rapports isotopiques permettant de déterminer des assignations des provenances géographiques des bois (Fig. 4). La méthode génétique consiste à amplifier les échantillons par PCR. Dans cette étude, les marqueurs génétiques utilisés sont les séquences SNP de l'ADN chloroplastique. On pourra ainsi séquencer les portions d'ADN amplifiées afin d'obtenir le génotypage des SNP. On pourra ainsi obtenir une cartographie génétique et déterminer les assignations géographiques des échantillons de bois (Fig. 5, Boeschoten 2021, Boeschoten et Rocha Venâncio Meyer-San in press).

Le couplage des méthodes chimiques à la méthode génétique consiste à croiser les résultats corrects d'assignation des échantillons de bois à leurs origines géographiques. Les résultats corrects d'assignation géographique sont obtenus en comparant les taux corrects d'assignation pour chaque méthode individuelle et le couplage des deux méthodes. Le couplage des méthodes peut se faire de quatre manières : 1) multiéléments/génétique 2) isotopes stables/génétique 3) multiéléments/isotopes stables et 4) les trois méthodes ensemble. Dans le cas du Tali, quatre jeux de données sont donc obtenus.
Ainsi plusieurs moyens sont mis en œuvre pour authentifier ces déclarations, mais présentent des limites. C'est pourquoi les méthodes scientifiques sont développées et s'imposent comme étant un moyen de contrôle plus efficient. Lors de ce stage réalisé à l'Institut de Recherches Agronomiques et Forestières au Gabon, nous avons étudié l'efficacité des marqueurs chimiques et des marqueurs moléculaires génétiques sur un cas d'étude du Tali (*Erythrophleum suaveolens* et *Erythrophleum ivorense*), sur son aire de répartition naturelle dans la zone côtière forestière de l'Afrique centrale et de l'Ouest (Kombila-Mouloungui 2019).

## Matériel et méthode

Le Tali est le nom commercial désignant deux essences du genre *Erythrophleum*, *Erythrophleum ivorense* et *Erythrophleum suaveolens*. Ce sont deux essences endémiques d'Afrique centrale. Le genre *Erythrophleum* est hermaphrodite. Le bois de Tali est essentiellement utilisé pour faire des charpentes lourdes, ossatures, escaliers d'intérieur, parquets lourds, poteaux, piquets et des travaux hydrauliques (Gorel et al. 2015).

Dans un premier temps, les sites de prélèvement d'échantillons de Tali sont identifiés sur son aire de répartition géographique naturelle en Afrique centrale. Un plan d'échantillonnage est ensuite mis en place, récolte des échantillons de bois à cœur et de sol puis analyse de ceux-ci en laboratoire (Fig. 3, Boeschoten 2021).

<figure><img src="image_221.png" /><figcaption>Fig. 3 : Protocole des méthodes chimiques : rapports isotopiques et dosage des multiéléments</figcaption></figure>

Les échantillons sont analysés par deux méthodes : une chimique et une génétique. La méthode chimique consiste à mettre la poudre de bois en solution, puis à les analyser en spectrométrie de masse. Les résultats obtenus sont des rapports isotopiques permettant de déterminer des assignations des provenances géographiques des bois (Fig. 4). La méthode génétique consiste à amplifier les échantillons par PCR. Dans cette étude, les marqueurs génétiques utilisés sont les séquences SNP de l'ADN chloroplastique. On pourra ainsi séquencer les portions d'ADN amplifiées afin d'obtenir le génotypage des SNP. On pourra ainsi obtenir une cartographie génétique et déterminer les assignations géographiques des échantillons de bois (Fig. 5, Boeschoten 2021, Boeschoten et Rocha Venâncio Meyer-San in press).

Le couplage des méthodes chimiques à la méthode génétique consiste à croiser les résultats corrects d'assignation des échantillons de bois à leurs origines géographiques. Les résultats corrects d'assignation géographique sont obtenus en comparant les taux corrects d'assignation pour chaque méthode individuelle et le couplage des deux méthodes. Le couplage des méthodes peut se faire de quatre manières : 1) multiéléments/génétique 2) isotopes stables/génétique 3) multiéléments/isotopes stables et 4) les trois méthodes ensemble. Dans le cas du Tali, quatre jeux de données sont donc obtenus.
<figure><img src="image_221.png" /><figcaption>Fig. 4 : Protocole des méthodes chimiques : rapports isotopiques et dosage des multiéléments</figcaption></figure>

<figure><img src="image_222.png" /><figcaption>Fig. 5 : Protocole de la méthode génétique : polymorphisme nucléotidique (SNP) de l'ADN chloroplastique</figcaption></figure>

## Résultats

De toutes les approches combinées, il s'avère que la combinaison des trois apporte le meilleur taux d'assignation correct des arbres à leur site d'origine soit environ 88% d'individus correctement assignés. A la suite de quoi, viennent le couplage des données de génétique et des multiéléments, des isotopes stables et des multiéléments, de génétique et des isotopes stables ayant respectivement comme taux d'assignation correct des arbres 83%, 81,5% et 72% (Fig. 6). Malgré que certains arbres soient mal assignés, leurs lieux d'assignation, étaient toujours dans un rayon de 200 Km autour de leur site de récolte, c'est-à-dire à l'intérieur du même bloc forestier (Fig. 7, Boeschoten 2021, Boeschoten et Rocha Venâncio Meyer-San in press).

## Discussion

L'approche combinée des méthodes chimiques et génétiques permet d'assigner un échantillon de bois brut ou manufacturé à son origine géographique avec environ 88% de précision. Pris séparément, ces trois méthodes acquièrent des résultats moins satisfaisants. L'association des trois méthodes (isotopiques, multiéléments et génétiques) renforce la précision du taux d'assignation correct des échantillons à leur lieu de récolte. Plus particulièrement dans la région Afrique Centrale, cette étude montre que le dosage de certains multiéléments, tels que : W (tungstène), Ba (baryum), Mo (molybdène), K (potassium) et Cr (chrome) s'avère être de meilleurs traceurs de la variabilité chimique des échantillons à l'échelle du site. Il s'avère qu'un facteur reste cependant limitant dans cette région, il s'agit du facteur environnemental. En effet, les variables climatiques, topographiques et telluriques *(altitude, précipitations, types de sols..) varient très peu à l'échelle régionale, ainsi il est plus fastidieux de préciser la provenance
<figure><img src="image_222.png" /><figcaption>Fig. 4 : Protocole des méthodes chimiques : rapports isotopiques et dosage des multiéléments</figcaption></figure>

<figure><img src="image_223.png" /><figcaption>Fig. 5 : Protocole de la méthode génétique : polymorphisme nucléotidique (SNP) de l'ADN chloroplastique</figcaption></figure>

## Résultats

De toutes les approches combinées, il s'avère que la combinaison des trois apporte le meilleur taux d'assignation correct des arbres à leur site d'origine soit environ 88% d'individus correctement assignés. A la suite de quoi, viennent le couplage des données de génétique et des multiéléments, des isotopes stables et des multiéléments, de génétique et des isotopes stables ayant respectivement comme taux d'assignation correct des arbres 83%, 81,5% et 72% (Fig. 6). Malgré que certains arbres soient mal assignés, leurs lieux d'assignation, étaient toujours dans un rayon de 200 Km autour de leur site de récolte, c'est-à-dire à l'intérieur du même bloc forestier (Fig. 7, Boeschoten 2021, Boeschoten et Rocha Venâncio Meyer-San in press).

## Discussion

L'approche combinée des méthodes chimiques et génétiques permet d'assigner un échantillon de bois brut ou manufacturé à son origine géographique avec environ 88% de précision. Pris séparément, ces trois méthodes acquièrent des résultats moins satisfaisants. L'association des trois méthodes (isotopiques, multiéléments et génétiques) renforce la précision du taux d'assignation correct des échantillons à leur lieu de récolte. Plus particulièrement dans la région Afrique Centrale, cette étude montre que le dosage de certains multiéléments, tels que : W (tungstène), Ba (baryum), Mo (molybdène), K (potassium) et Cr (chrome) s'avère être de meilleurs traceurs de la variabilité chimique des échantillons à l'échelle du site. Il s'avère qu'un facteur reste cependant limitant dans cette région, il s'agit du facteur environnemental. En effet, les variables climatiques, topographiques et telluriques *(altitude, précipitations, types de sols..) varient très peu à l'échelle régionale, ainsi il est plus fastidieux de préciser la provenance
géographique à l'échelle du site de récolte. Toutefois, cette approche combinée, assure la détermination du lieu de la « provenance géographique du bois » à l'échelle du bloc forestier régional, dans un rayon de 200 Km de son site de récolte réel.

<figure><img src="image_223.png" /><figcaption>Fig. 6 : Taux d'assignation correct suivant la distance à l'origine par méthode</figcaption></figure>

<figure><img src="image_224.png" /><figcaption>Fig. 7 : Résultats individuels des assignations par méthodes individuelles et combinées</figcaption></figure>

## Conclusion

La traçabilité du bois est un enjeu d'ordre mondial, du fait de sa contribution à la gestion durable de la biodiversité des forêts et à la résilience au changement climatique global. Cette étude est la première du genre qui combinent des données chimiques aux données génétiques pour assigner les individus à leur lieu de provenance géographique. L'approche combinée des méthodes chimiques et génétiques pour la traçabilité du bois, par la qualité de ses résultats préliminaires, apparaît comme une alternative à retenir et à capitaliser pour les procédures de contrôle et de vérification dans la « filière bois » des pays producteurs de bois.

## Remerciements

Je remercie : L'IRT de m'avoir accueilli ; Dr NDIADE BOUROUBOU Dyana pour m'avoir encadré et l'IRAF pour m'avoir financé ma sortie terrain dans le parc national de la Waka (Ngounié, Gabon) ; le GDR ; la Mobilité internationale FDS ; la Région Occitanie ; le LabeX NUMEV pour leur générosité envers le master Sciences du bois pour leur participation aux Journées Scientifiques 2023 du GDR Sciences du Bois.

## Références

Boeschoten L.E. (2021) Stable isotope ratios in wood show little potential for sub-country origin verification of two timbers from Central Africa, Forest Ecology and Management.

Boeschoten L.E., Rocha Venâncio Meyer-San B. (in press) Combining genetic and chemical methods for accuracy of timber tracing at small spatial scales, Forest Ecology and Management.

Fuentealba C., Choffel D., Charpentier P. (2006) Outils de contrôle non-destructif pour la traçabilité du bois

Gorel, A.P., Fayolle A., Doucet J.L. (2015) Écologie et gestion des espèces multi-usages du genre Erythrophleum (Fabaceae-Caesalpinioideae) en Afrique (synthèse bibliographique). Biotechnol. Agron. Soc. Environ, 19, 415-429.

Kombila-Mouloungui A.G. (2019) L'arrêt de l'exportation des grumes au Gabon : enjeux et perspectives, Thèse.
géographique à l'échelle du site de récolte. Toutefois, cette approche combinée, assure la détermination du lieu de la « provenance géographique du bois » à l'échelle du bloc forestier régional, dans un rayon de 200 Km de son site de récolte réel.

<figure><img src="image_224.png" /><figcaption>Fig. 6 : Taux d'assignation correct suivant la distance à l'origine par méthode</figcaption></figure>

<figure><img src="image_225.png" /><figcaption>Fig. 7 : Résultats individuels des assignations par méthodes individuelles et combinées</figcaption></figure>

## Conclusion

La traçabilité du bois est un enjeu d'ordre mondial, du fait de sa contribution à la gestion durable de la biodiversité des forêts et à la résilience au changement climatique global. Cette étude est la première du genre qui combinent des données chimiques aux données génétiques pour assigner les individus à leur lieu de provenance géographique. L'approche combinée des méthodes chimiques et génétiques pour la traçabilité du bois, par la qualité de ses résultats préliminaires, apparaît comme une alternative à retenir et à capitaliser pour les procédures de contrôle et de vérification dans la « filière bois » des pays producteurs de bois.

## Remerciements

Je remercie : L'IRT de m'avoir accueilli ; Dr NDIADE BOUROUBOU Dyana pour m'avoir encadré et l'IRAF pour m'avoir financé ma sortie terrain dans le parc national de la Waka (Ngounié, Gabon) ; le GDR ; la Mobilité internationale FDS ; la Région Occitanie ; le LabeX NUMEV pour leur générosité envers le master Sciences du bois pour leur participation aux Journées Scientifiques 2023 du GDR Sciences du Bois.

## Références

Boeschoten L.E. (2021) Stable isotope ratios in wood show little potential for sub-country origin verification of two timbers from Central Africa, Forest Ecology and Management.

Boeschoten L.E., Rocha Venâncio Meyer-San B. (in press) Combining genetic and chemical methods for accuracy of timber tracing at small spatial scales, Forest Ecology and Management.

Fuentealba C., Choffel D., Charpentier P. (2006) Outils de contrôle non-destructif pour la traçabilité du bois

Gorel, A.P., Fayolle A., Doucet J.L. (2015) Écologie et gestion des espèces multi-usages du genre Erythrophleum (Fabaceae-Caesalpinioideae) en Afrique (synthèse bibliographique). Biotechnol. Agron. Soc. Environ, 19, 415-429.

Kombila-Mouloungui A.G. (2019) L'arrêt de l'exportation des grumes au Gabon : enjeux et perspectives, Thèse.
# Projet OPTIUSE : Optimisation des doses efficaces à appliquer pour garantir les performances des bois autoclavés en fonction des usages et des durées de vie ciblés

RUBIO Bernadette<fnref n="1" />, ANSARD David<fnref n="1" />, FORTERRE Jean-Denis<fnref n="2" />, LORIEAU Christophe<fnref n="3" />, GALLIEN Marlène<fnref n="4" />, EPINAT Eric<fnref n="4" />, LE BAYON Isabelle<fnref n="1" />

**Mots clefs** : Durabilité – Dégradations Biologiques – Optimisation des doses – Conception – Expérimentation terrain

## Contexte et objectifs

Le bois, en tant que matériau organique renouvelable et naturel occupe une place importante dans diverses branches de l'industrie en particulier dans le domaine de la construction et de l'ameublement. Du fait de sa structure et sa composition chimique, le bois est un matériau sensible aux attaques biologiques. Lorsque le bois est utilisé en extérieur avec des expositions répétées aux humidifications, il y a des risques d'altération par des agents de dégradation biologiques tels que les champignons et les insectes. Ces risques peuvent être maîtrisés.

La durée de vie (ou durée de service) des produits en bois dépend principalement de la durabilité naturelle du bois, des systèmes de protection utilisés et de sa conception (Khademibami et Bobadilha 2022, Guide FCBA 2018).

L'utilisation de substances actives et produits biocides est soumise, en France comme dans tous les autres États membres de l'Union européenne, au Règlement (UE) n° 528/2012 concernant la mise à disposition sur le marché et l'utilisation des produits biocides. Ainsi, ne peuvent être utilisées que des substances actives autorisées dont l'approbation est périodiquement révisée. Depuis le 1er juin 2007, la réglementation REACH (enregistrement, évaluation, autorisation et restriction des substances chimiques) restreint l'utilisation de certains produits biocides.

L'industrie de la préservation du bois est soumise à des changements importants et rapides en raison en particulier des préoccupations environnementales et des réglementations qui en découlent (Schultz et al. 2007). Les produits de traitement préservation des bois appliqués en autoclave étant évalués selon des protocoles normalisés, ils peuvent ne pas tenir compte des conditions d'usage finales, ni de la durée de vie attendue. En effet, les doses d'application autorisées dans le cadre du règlement biocide, indiquées dans les autorisations de mise sur marché (AMM) le sont pour un usage dans une classe d'emploi donnée. De plus, dans le cadre de la Responsabilité Elargie des Producteurs (REP), la filière bois investit afin d'obtenir un classement des bois en fin de vie amélioré. Ainsi, les doses à utiliser pour protéger les bois peuvent être optimisées en fonction des usages.

Afin de garantir le maintien des performances mécaniques et esthétiques des matériaux bois tout au long de leur durée de service, il est indispensable d'optimiser les phases de conception et de mise en œuvre. Il est en particulier important de comprendre et de maîtriser les risques

<footnote n="1">¹Laboratoire BioForBois, FCBA, Allée de Boutaut, 33000 Bordeaux</footnote>

<footnote n="2">²Fédération Nationale du Bois, 6 rue François 1er - 75008 Paris</footnote>

<footnote n="3">³PIVETEAUBOIS La Vallée - BP 7 - Sainte-Florence - CS 30111 - 85140 Essarts-en-Bocage</footnote>

<footnote n="4">⁴Rondino, 230 Rue de l'Industrie, Z.I. du Champ de Mars - 42600 Savigneux - France</footnote>

<footnote>bernadette.rubio@fcba.fr</footnote>
# Projet OPTIUSE : Optimisation des doses efficaces à appliquer pour garantir les performances des bois autoclavés en fonction des usages et des durées de vie ciblés

RUBIO Bernadette<fnref n="1" />, ANSARD David<fnref n="1" />, FORTERRE Jean-Denis<fnref n="2" />, LORIEAU Christophe<fnref n="3" />, GALLIEN Marlène<fnref n="4" />, EPINAT Eric<fnref n="4" />, LE BAYON Isabelle<fnref n="1" />

**Mots clefs** : Durabilité – Dégradations Biologiques – Optimisation des doses – Conception – Expérimentation terrain

## Contexte et objectifs

Le bois, en tant que matériau organique renouvelable et naturel occupe une place importante dans diverses branches de l'industrie en particulier dans le domaine de la construction et de l'ameublement. Du fait de sa structure et sa composition chimique, le bois est un matériau sensible aux attaques biologiques. Lorsque le bois est utilisé en extérieur avec des expositions répétées aux humidifications, il y a des risques d'altération par des agents de dégradation biologiques tels que les champignons et les insectes. Ces risques peuvent être maîtrisés.

La durée de vie (ou durée de service) des produits en bois dépend principalement de la durabilité naturelle du bois, des systèmes de protection utilisés et de sa conception (Khademibami et Bobadilha 2022, Guide FCBA 2018).

L'utilisation de substances actives et produits biocides est soumise, en France comme dans tous les autres États membres de l'Union européenne, au Règlement (UE) n° 528/2012 concernant la mise à disposition sur le marché et l'utilisation des produits biocides. Ainsi, ne peuvent être utilisées que des substances actives autorisées dont l'approbation est périodiquement révisée. Depuis le 1er juin 2007, la réglementation REACH (enregistrement, évaluation, autorisation et restriction des substances chimiques) restreint l'utilisation de certains produits biocides.

L'industrie de la préservation du bois est soumise à des changements importants et rapides en raison en particulier des préoccupations environnementales et des réglementations qui en découlent (Schultz et al. 2007). Les produits de traitement préservation des bois appliqués en autoclave étant évalués selon des protocoles normalisés, ils peuvent ne pas tenir compte des conditions d'usage finales, ni de la durée de vie attendue. En effet, les doses d'application autorisées dans le cadre du règlement biocide, indiquées dans les autorisations de mise sur marché (AMM) le sont pour un usage dans une classe d'emploi donnée. De plus, dans le cadre de la Responsabilité Elargie des Producteurs (REP), la filière bois investit afin d'obtenir un classement des bois en fin de vie amélioré. Ainsi, les doses à utiliser pour protéger les bois peuvent être optimisées en fonction des usages.

Afin de garantir le maintien des performances mécaniques et esthétiques des matériaux bois tout au long de leur durée de service, il est indispensable d'optimiser les phases de conception et de mise en œuvre. Il est en particulier important de comprendre et de maîtriser les risques

<footnote n="1">¹Laboratoire BioForBois, FCBA, Allée de Boutaut, 33000 Bordeaux</footnote>

<footnote n="2">²Fédération Nationale du Bois, 6 rue François 1er - 75008 Paris</footnote>

<footnote n="3">³PIVETEAUBOIS La Vallée - BP 7 - Sainte-Florence - CS 30111 - 85140 Essarts-en-Bocage</footnote>

<footnote n="4">⁴Rondino, 230 Rue de l'Industrie, Z.I. du Champ de Mars - 42600 Savigneux - France</footnote>

<footnote>bernadette.rubio@fcba.fr</footnote>
liés à l'humidification des bois et de limiter le plus possible l'installation de cette humidité via les systèmes constructifs et/ou la conception drainantes des ouvrages (Guide FCBA 2018).

Le projet Optiuse est né de la volonté de pouvoir optimiser l'usage des produits de préservation des bois utilisés en extérieur. Le but de cette étude consiste, au travers une expérimentation terrain, à suivre et évaluer la résistance à la dégradation biologique d'ouvrages bois traités à différentes doses d'un produit certifié pour un usage en classe d'emploi 3.2 et 4. Il s'agit *in fine* d'étudier la possibilité d'utiliser des doses plus faibles que les pratiques actuelles, tout en maîtrisant les risques de sinistralité, pour des usages spécifiques. L'impact de la conception sur la durabilité de certains ouvrages bois du projet a également été étudiée à travers deux niveaux de conceptions, favorisant ou au contraire limitant les écoulements d'eau et les contacts directs bois/bois.

## Matériel et Méthodes

### Expérimentations terrain

Les expérimentations terrains sont menées sur deux sites du FCBA, sur l'île d'Oléron et à Bordeaux. Le choix de ces deux sites est conditionné en particulier par la présence dans l'environnement immédiat d'agents biologique susceptibles d'attaquer les ouvrages bois installés. Ainsi, sur le site d'Oléron la protection contre les champignons lignivores et les termites sera évaluée. Sur le site de Bordeaux, seule la protection contre les champignons lignivores sera étudiée puisque de précédentes études ont montré que dans des conditions d'usage hors sol en extérieur, après 10 ans d'exposition, c'était ce type d'attaques biologiques qui prévalaient.

Les facteurs environnementaux physiques qui influencent le développement des agents biologiques (humidité, température, rayonnement UV) seront quant à eux assez semblables entre les deux sites et représentatifs d'un climat océanique.

### Ouvrages mis en œuvre

Les ouvrages exposés sur les deux sites d'expérimentation correspondent à des cas classiques d'utilisation des bois en extérieur : platelages, glissières de sécurité, clôtures et piquets d'arboriculture (Fig. 1). Ces ouvrages se trouvent le plus fréquemment en classe d'emploi 3.2 ou 4.

Sur le site d'Oléron, deux glissières de sécurité, deux clôtures et 16 piquets d'arboriculture ont été installés. Sur le site de Bordeaux, 6 platelages ont été mis en œuvre.

Des spécificités de conception ont été définies pour les platelages de manières à refléter d'une part ce qui est recommandé par le DTU (Document Technique Unifié) 51.4 « Platelages Extérieurs en Bois » en conception salubre et d'autre part de proposer un système dit insalubre afin de tester en particulier l'effet de la massivité des éléments en bois et l'effet

<figure><img src="image_225.png" /><figcaption>Fig. 1 : Photographies des différents ouvrages bois installés sur les deux sites d'expérimentation</figcaption></figure>
liés à l'humidification des bois et de limiter le plus possible l'installation de cette humidité via les systèmes constructifs et/ou la conception drainantes des ouvrages (Guide FCBA 2018).

Le projet Optiuse est né de la volonté de pouvoir optimiser l'usage des produits de préservation des bois utilisés en extérieur. Le but de cette étude consiste, au travers une expérimentation terrain, à suivre et évaluer la résistance à la dégradation biologique d'ouvrages bois traités à différentes doses d'un produit certifié pour un usage en classe d'emploi 3.2 et 4. Il s'agit *in fine* d'étudier la possibilité d'utiliser des doses plus faibles que les pratiques actuelles, tout en maîtrisant les risques de sinistralité, pour des usages spécifiques. L'impact de la conception sur la durabilité de certains ouvrages bois du projet a également été étudiée à travers deux niveaux de conceptions, favorisant ou au contraire limitant les écoulements d'eau et les contacts directs bois/bois.

## Matériel et Méthodes

### Expérimentations terrain

Les expérimentations terrains sont menées sur deux sites du FCBA, sur l'île d'Oléron et à Bordeaux. Le choix de ces deux sites est conditionné en particulier par la présence dans l'environnement immédiat d'agents biologique susceptibles d'attaquer les ouvrages bois installés. Ainsi, sur le site d'Oléron la protection contre les champignons lignivores et les termites sera évaluée. Sur le site de Bordeaux, seule la protection contre les champignons lignivores sera étudiée puisque de précédentes études ont montré que dans des conditions d'usage hors sol en extérieur, après 10 ans d'exposition, c'était ce type d'attaques biologiques qui prévalaient.

Les facteurs environnementaux physiques qui influencent le développement des agents biologiques (humidité, température, rayonnement UV) seront quant à eux assez semblables entre les deux sites et représentatifs d'un climat océanique.

### Ouvrages mis en œuvre

Les ouvrages exposés sur les deux sites d'expérimentation correspondent à des cas classiques d'utilisation des bois en extérieur : platelages, glissières de sécurité, clôtures et piquets d'arboriculture (Fig. 1). Ces ouvrages se trouvent le plus fréquemment en classe d'emploi 3.2 ou 4.

Sur le site d'Oléron, deux glissières de sécurité, deux clôtures et 16 piquets d'arboriculture ont été installés. Sur le site de Bordeaux, 6 platelages ont été mis en œuvre.

Des spécificités de conception ont été définies pour les platelages de manières à refléter d'une part ce qui est recommandé par le DTU (Document Technique Unifié) 51.4 « Platelages Extérieurs en Bois » en conception salubre et d'autre part de proposer un système dit insalubre afin de tester en particulier l'effet de la massivité des éléments en bois et l'effet

<figure><img src="image_226.png" /><figcaption>Fig. 1 : Photographies des différents ouvrages bois installés sur les deux sites d'expérimentation</figcaption></figure>
sur l'écoulement de l'eau et des contacts direct bois/bois.

## Traitements préventifs

Pour le traitement de ces ouvrages, deux produits classiquement utilisés pour la préservation des bois ont été sélectionnés en fonction des usages actuels.

Deux modalités de traitement ont été appliquées :

* Traitement à la valeur critique (VC) pour la classe d'emploi 4

* Traitement à 85% de cette VC.

Des témoins non traités sont également effectués constituant les contrôles négatifs de traitement.

## Relevés des altérations biologiques

En fonction des ouvrages et de leurs particularités, différents points critiques pour le développement des termites et/ou champignons lignivores seront suivis avec des cotations prévues tous les ans.

## Résultats attendus/Perspectives

A ce stade, l'ensemble des ouvrages ont été mis en place sur les deux sites d'expérimentation. Les premières cotations auront donc lieu en 2024. Au vu des caractéristiques physiques et les traitements appliqués sur les ouvrages testés, le suivi devra certainement être effectué sur une période assez longue de l'ordre de la dizaine d'années. Au vu des résultats obtenus sur d'autres projets conduit sur le terrain, les premiers résultats pourraient être observés, pour les ouvrages non traités, au bout de 4 à 5 années d'exposition.

Sur la base des relevés annuels qui seront effectués sur les différents ouvrages bois, il s'agira de pouvoir évaluer l'impact de la diminution des doses de traitement sur la durée de service attendue pour chacun de ces ouvrages. En ce qui concerne les platelages, l'impact de la salubrité de la conception sera également suivi.

## Remerciements

Nous remercions France Bois Forêt et la Fédération ARBUST pour leur soutien financier. Nous adressons nos remerciements à l'ensemble des personnes ayant contribué au suivi et à la réalisation de ce projet en particulier les professionnels de la société PiveteauBois et Rondino ainsi que la Fédération Nationale du Bois.

## Références

* Guide FCBA (2018) Comprendre et maîtriser la durabilité du bois dans la construction

* Khademibami L, Bobadilha JS (2022) Recent developments studies on wood protection research in academia: a review. Frontiers in Forest and Global Change

* Schultz TP, Nicholas DD, Preston AF (2007) A brief review of the past, present and future wood preservation. Pest Management Science

* Règlement (CE) n° 1907/2006 du 18/12/06 concernant l'enregistrement, l'évaluation et l'autorisation des substances chimiques, ainsi que les restrictions applicables à ces substances (REACH), instituant une agence européenne des produits chimiques (Annexe XVII).
sur l'écoulement de l'eau et des contacts direct bois/bois.

## Traitements préventifs

Pour le traitement de ces ouvrages, deux produits classiquement utilisés pour la préservation des bois ont été sélectionnés en fonction des usages actuels.

Deux modalités de traitement ont été appliquées :

* Traitement à la valeur critique (VC) pour la classe d'emploi 4

* Traitement à 85% de cette VC.

Des témoins non traités sont également effectués constituant les contrôles négatifs de traitement.

## Relevés des altérations biologiques

En fonction des ouvrages et de leurs particularités, différents points critiques pour le développement des termites et/ou champignons lignivores seront suivis avec des cotations prévues tous les ans.

## Résultats attendus/Perspectives

A ce stade, l'ensemble des ouvrages ont été mis en place sur les deux sites d'expérimentation. Les premières cotations auront donc lieu en 2024. Au vu des caractéristiques physiques et les traitements appliqués sur les ouvrages testés, le suivi devra certainement être effectué sur une période assez longue de l'ordre de la dizaine d'années. Au vu des résultats obtenus sur d'autres projets conduit sur le terrain, les premiers résultats pourraient être observés, pour les ouvrages non traités, au bout de 4 à 5 années d'exposition.

Sur la base des relevés annuels qui seront effectués sur les différents ouvrages bois, il s'agira de pouvoir évaluer l'impact de la diminution des doses de traitement sur la durée de service attendue pour chacun de ces ouvrages. En ce qui concerne les platelages, l'impact de la salubrité de la conception sera également suivi.

## Remerciements

Nous remercions France Bois Forêt et la Fédération ARBUST pour leur soutien financier. Nous adressons nos remerciements à l'ensemble des personnes ayant contribué au suivi et à la réalisation de ce projet en particulier les professionnels de la société PiveteauBois et Rondino ainsi que la Fédération Nationale du Bois.

## Références

* Guide FCBA (2018) Comprendre et maîtriser la durabilité du bois dans la construction

* Khademibami L, Bobadilha JS (2022) Recent developments studies on wood protection research in academia: a review. Frontiers in Forest and Global Change

* Schultz TP, Nicholas DD, Preston AF (2007) A brief review of the past, present and future wood preservation. Pest Management Science

* Règlement (CE) n° 1907/2006 du 18/12/06 concernant l'enregistrement, l'évaluation et l'autorisation des substances chimiques, ainsi que les restrictions applicables à ces substances (REACH), instituant une agence européenne des produits chimiques (Annexe XVII).
# Optimisation of alcoholysis treatment in Poplar wood delignification

CHIN Yi Hien<sup>1,2,3</sup>, BIWOLE Pascal<sup>1,4</sup>, GRIL Joseph<sup>1,5</sup>, VIAL Christophe<sup>1</sup>, MOUTOU PITTI Rostand<sup>1,6</sup>, OULDBOUKHITINE Salah-Eddine<sup>1</sup>, LABONNE Nicolas<sup>2</sup>, HORIKAWA Yoshiki<sup>3</sup>

**Key words:** Wood nanotechnology; Delignification; Colourless wood; Poplar; Bio-based material

## Context and objectives

In researching functionalization of wood, the removal of lignin is essential to produce bio-based material with high cellulose content. Various delignification methods exist, especially in the paper-making industry, where delignification takes place in the chemical pulping processes. In particular, colorless wood blocks can be produced by two-step delignification involving alcoholysis and sodium chlorite bleaching (Horikawa et al 2020). The alcoholysis procedure not only removes lignin by cleavage of the ether linkages, but also causes the hydrolysis of hemicellulose. The subsequent sodium chlorite bleaching decomposes the aromatic rings in lignin, providing the wood block with a colorless appearance (Hirano et al 2023). In this treatment, complete removal of lignin and chromophores can be achieved while preserving the hierarchical structure and the anatomic features of wood.

In this work, the optimal protocol for the alcoholysis treatment of Japanese cedar (150°C for 1 hour) was firstly applied on the French Poplar wood block. However, cracks and defibrillations were observed during the following sodium chlorite bleaching. Hence, the aim of this work was to suggest the optimal alcoholysis treatment condition for the French Poplar wood by reducing the temperature of alcoholysis treatment while lengthening the cooking duration. The wood samples which were subjected to a single step treatment (alcoholysis or sodium chlorite bleaching) were also studied for comparison purposes.

## Materials and methods

### Two-step delignification involving alcoholysis and sodium chlorite bleaching

Cubic wood blocks of 10 mm side length were prepared from Poplar wood with faces in the transverse, radial and tangential planes accordingly (Fig. 1a). Reagents were purchased from Wako (Japan) and Sigma-Aldrich (France). The wood blocks were impregnated in solvent consisting of ethylene glycol, water and 97 % H₂SO₄ at a mass ratio 99:0.5:0.5 under vacuum for 30 minutes before being heated in a portable reactor (TVS-N2 Type, Taiatsu Techno Corp, Japan) using oil bath. After washing, the samples were bleached according to the Wise method using a sodium chlorite solution at 70°C water bath for 8 hours. Every hour, 1 g of NaClO₂ and

<footnote n="1"><sup>1</sup>Université Clermont Auvergne, CNRS, SIGMA Clermont, Institut Pascal, France.</footnote>

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

<footnote n="3"><sup>3</sup>Institute of Agriculture, Tokyo University of Agriculture and Technology, Fuchū, Tokyo 183-8509, Japan.</footnote>

<footnote n="4"><sup>4</sup>MINES Paris, PSL Research University, PERSEE - Center for Processes, Renewable Energies and Energy Systems, France.</footnote>

<footnote n="5"><sup>5</sup>Université Clermont Auvergne, INRAE, PIAF, F-63000 Clermont Ferrand, France.</footnote>

<footnote n="6"><sup>6</sup>CENAREST, IRT, BP 14070, Libreville, Gabon.</footnote>

<footnote>yi_hien.chin@uca.fr</footnote>
# Optimisation of alcoholysis treatment in Poplar wood delignification

CHIN Yi Hien<sup>1,2,3</sup>, BIWOLE Pascal<sup>1,4</sup>, GRIL Joseph<sup>1,5</sup>, VIAL Christophe<sup>1</sup>,
MOUTOU PITTI Rostand<sup>1,6</sup>, OULDBOUKHITINE Salah-Eddine<sup>1</sup>, LABONNE Nicolas<sup>2</sup>,
HORIKAWA Yoshiki<sup>3</sup>

**Key words:** Wood nanotechnology; Delignification; Colourless wood; Poplar; Bio-based material

## Context and objectives

In researching functionalization of wood, the removal of lignin is essential to produce bio-based material with high cellulose content. Various delignification methods exist, especially in the paper-making industry, where delignification takes place in the chemical pulping processes. In particular, colorless wood blocks can be produced by two-step delignification involving alcoholysis and sodium chlorite bleaching (Horikawa et al 2020). The alcoholysis procedure not only removes lignin by cleavage of the ether linkages, but also causes the hydrolysis of hemicellulose. The subsequent sodium chlorite bleaching decomposes the aromatic rings in lignin, providing the wood block with a colorless appearance (Hirano et al 2023). In this treatment, complete removal of lignin and chromophores can be achieved while preserving the hierarchical structure and the anatomic features of wood.

In this work, the optimal protocol for the alcoholysis treatment of Japanese cedar (150°C for 1 hour) was firstly applied on the French Poplar wood block. However, cracks and defibrillations were observed during the following sodium chlorite bleaching. Hence, the aim of this work was to suggest the optimal alcoholysis treatment condition for the French Poplar wood by reducing the temperature of alcoholysis treatment while lengthening the cooking duration. The wood samples which were subjected to a single step treatment (alcoholysis or sodium chlorite bleaching) were also studied for comparison purposes.

## Materials and methods

### Two-step delignification involving alcoholysis and sodium chlorite bleaching

Cubic wood blocks of 10 mm side length were prepared from Poplar wood with faces in the transverse, radial and tangential planes accordingly (Fig. 1a). Reagents were purchased from Wako (Japan) and Sigma-Aldrich (France). The wood blocks were impregnated in solvent consisting of ethylene glycol, water and 97 % H₂SO₄ at a mass ratio 99:0.5:0.5 under vacuum for 30 minutes before being heated in a portable reactor (TVS-N2 Type, Taiatsu Techno Corp, Japan) using oil bath. After washing, the samples were bleached according to the Wise method using a sodium chlorite solution at 70°C water bath for 8 hours. Every hour, 1 g of NaClO₂ and

<footnote n="1"><sup>1</sup>Université Clermont Auvergne, CNRS, SIGMA Clermont, Institut Pascal, France.</footnote>

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

<footnote n="3"><sup>3</sup>Institute of Agriculture, Tokyo University of Agriculture and Technology, Fuchū, Tokyo 183-8509, Japan.</footnote>

<footnote n="4"><sup>4</sup>MINES Paris, PSL Research University, PERSEE - Center for Processes, Renewable Energies and Energy Systems, France.</footnote>

<footnote n="5"><sup>5</sup>Université Clermont Auvergne, INRAE, PIAF, F-63000 Clermont Ferrand, France.</footnote>

<footnote n="6"><sup>6</sup>CENAREST, IRT, BP 14070, Libreville, Gabon.</footnote>

<footnote>yi_hien.chin@uca.fr</footnote>
0.2 ml acetic acid were added into the solution. The colorless wood samples were then washed thoroughly and freeze-dried.

## Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy

A PerkinElmer Frontier system (Waltham, MA, USA) with an Attenuated Total Reflection (ATR) accessory was used to obtain the FTIR spectra of the core of wood samples within the 4000-500 cm⁻¹ range at 4 cm⁻¹ resolution. The spectral pretreatments were done by the ATR correction functions and normalized by the top band of the fingerprint region at ~ 1000 cm⁻¹.

## Estimation of lignin and polysaccharide contents

The natural and colorless wood samples were first subjected to acid hydrolysis in a two-stage treatment (72 % sulfuric acid at 30°C for 1 hour followed by 4 % sulfuric acid at 121°C for 1 hour). The acid-insoluble residue, mainly represented by Klason lignin, was dried and weighed as the lignin content. The monosaccharide concentration was measured by high-performance liquid chromatography (HPLC) equipped with a separation column (Asahipak NH2P-50 4E, Showa Denko K.K., Tokyo, Japan), a differential refractive index detector and an autosampler (Prominence, Shimadzu, Kyoto, Japan). The polysaccharide content was calculated from the corresponding monosaccharide concentration with the anhydrous correction factors of 0.90 for glucose, mannose and galactose, 0.88 for xylose and arabinose.

## X-ray diffraction analysis

X-ray diffractograms were obtained in the reflection mode using an automated multipurpose X-ray diffractometer (SmartLab, Rigaku, Tokyo, Japan) at 40 kV and 30 mA. The relative crystallinity index (RCI) and full width at half maximum (FWHM) at a peak of (200) were calculated from the diffractogram by Pseudo-Voigt function fitting.

## Pore volume fraction

The pore volume fraction, $V_p$ was estimated with the dry wood sample density, $\rho_{sample}$ and the density of dry cell wall, $\rho_{cell wall}$ which is about 1.5 g/cm³, with the following equation:

$$ \text{Pore volume fraction (\%)} = \left( 1 - \frac{\rho_{sample}}{\rho_{cell wall}} \right) \times 100\% $$

## Results and discussion

### Influence of lignin and hemicellulose removal

After the two-step delignification involving alcoholysis and sodium chlorite bleaching, the Poplar wood block decolorized and became free from lignin and hemicellulose. Both steps were essential to remove the non-cellulosic components, as shown in Fig. 1b,c, the brownish color retained due to the remaining light-absorbing chromophore structures in lignin. In the case of alcoholysis at 150°C for 1 hour followed by sodium chlorite bleaching, cracks appeared after the final washing step along the radial direction where the ray cells located (Fig. 1f). For the samples subjected to alcoholysis at 100°C and 120°C for 1 hour, no cracks were observed (Fig. 1d,e). In all cases, the 3-dimensional wooden architecture was preserved. It was also observed that the sample swells more in the tangential direction after alcoholysis treatment compared to the radial direction. After the 2-step treatment and freeze-drying, the dimension variation in tangential direction was also more significant than that in longitudinal and radial directions.

After the two-step treatment, the spectral bands at 1508 cm⁻¹ flattened, indicating the absence of lignin in the cores of wood blocks. As for the band at 1730 cm⁻¹ assigned to acetylated hemicellulose, only alcoholysis at 150°C successfully removed hemicellulose in 1 hour (Fig.
0.2 ml acetic acid were added into the solution. The colorless wood samples were then washed thoroughly and freeze-dried.

## Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy

A PerkinElmer Frontier system (Waltham, MA, USA) with an Attenuated Total Reflection (ATR) accessory was used to obtain the FTIR spectra of the core of wood samples within the 4000-500 cm⁻¹ range at 4 cm⁻¹ resolution. The spectral pretreatments were done by the ATR correction functions and normalized by the top band of the fingerprint region at ~ 1000 cm⁻¹.

## Estimation of lignin and polysaccharide contents

The natural and colorless wood samples were first subjected to acid hydrolysis in a two-stage treatment (72 % sulfuric acid at 30°C for 1 hour followed by 4 % sulfuric acid at 121°C for 1 hour). The acid-insoluble residue, mainly represented by Klason lignin, was dried and weighed as the lignin content. The monosaccharide concentration was measured by high-performance liquid chromatography (HPLC) equipped with a separation column (Asahipak NH2P-50 4E, Showa Denko K.K., Tokyo, Japan), a differential refractive index detector and an autosampler (Prominence, Shimadzu, Kyoto, Japan). The polysaccharide content was calculated from the corresponding monosaccharide concentration with the anhydrous correction factors of 0.90 for glucose, mannose and galactose, 0.88 for xylose and arabinose.

## X-ray diffraction analysis

X-ray diffractograms were obtained in the reflection mode using an automated multipurpose X-ray diffractometer (SmartLab, Rigaku, Tokyo, Japan) at 40 kV and 30 mA. The relative crystallinity index (RCI) and full width at half maximum (FWHM) at a peak of (200) were calculated from the diffractogram by Pseudo-Voigt function fitting.

## Pore volume fraction

The pore volume fraction, $V_p$ was estimated with the dry wood sample density, $\rho_{sample}$ and the density of dry cell wall, $\rho_{cell wall}$ which is about 1.5 g/cm³, with the following equation:

$$ \text{Pore volume fraction (\%)} = \left( 1 - \frac{\rho_{sample}}{\rho_{cell wall}} \right) \times 100\% $$

## Results and discussion

### Influence of lignin and hemicellulose removal

After the two-step delignification involving alcoholysis and sodium chlorite bleaching, the Poplar wood block decolorized and became free from lignin and hemicellulose. Both steps were essential to remove the non-cellulosic components, as shown in Fig. 1b,c, the brownish color retained due to the remaining light-absorbing chromophore structures in lignin. In the case of alcoholysis at 150°C for 1 hour followed by sodium chlorite bleaching, cracks appeared after the final washing step along the radial direction where the ray cells located (Fig. 1f). For the samples subjected to alcoholysis at 100°C and 120°C for 1 hour, no cracks were observed (Fig. 1d,e). In all cases, the 3-dimensional wooden architecture was preserved. It was also observed that the sample swells more in the tangential direction after alcoholysis treatment compared to the radial direction. After the 2-step treatment and freeze-drying, the dimension variation in tangential direction was also more significant than that in longitudinal and radial directions.

After the two-step treatment, the spectral bands at 1508 cm⁻¹ flattened, indicating the absence of lignin in the cores of wood blocks. As for the band at 1730 cm⁻¹ assigned to acetylated hemicellulose, only alcoholysis at 150°C successfully removed hemicellulose in 1 hour (Fig.
2). The chemical components analysis carried out showed that the colorless Poplar wood block (treated with alcoholysis at 150°C for 1 hour followed by sodium chlorite bleaching) has nearly all of the acid-insoluble content removed and is mainly composed of cellulose (Fig. 3).

<figure><img src="image_226.png" /><figcaption>Fig. 1: Poplar wood blocks: (a) without treatment; (b) after alcoholysis at 150°C for 1 hour; (c) after NaClO₂ bleaching; (d) after alcoholysis at 100°C for 1 hour and NaClO₂ bleaching; (e) after alcoholysis at 120°C for 1 hour and NaClO₂ bleaching; (f) after alcoholysis at 150°C for 1 hour and NaClO₂ bleaching</figcaption></figure>

<figure><img src="image_227.png" /><figcaption>Fig. 2: FTIR spectra for the cores of Poplar wood blocks under different treatment conditions</figcaption></figure>

<figure><img src="image_228.png" /><figcaption>Fig. 3: Ratio of chemical components in Poplar wood before and after treatment</figcaption></figure>

Similar patterns were observed in the wide-angle X-ray diffractograms, indicating that the natural cellulose crystalline structure was maintained. The higher crystalline index and lower full width at half maximum of (2θ) of colorless Poplar calculated (Tab. 1) reflects the higher relative crystallinity due to the improvement of cellulose microfibril orientation after treatment (Horikawa et al. 2020).

<table><caption>Tab. 1: Crystalline index and full width at half maximum of untreated and colorless Poplar</caption><thead><tr><td></td><td>Crystalline index</td><td>Full width at half maximum of (2θ)(°)</td></tr></thead><tbody><tr><td>Untreated Poplar</td><td>0.759</td><td>2.98</td></tr><tr><td>Colorless Poplar</td><td>0.829</td><td>2.49</td></tr></tbody></table>

### Influence of alcoholysis temperature and duration

According to Fig. 4, an alcoholysis treatment at higher temperature or longer duration causes higher mass loss due to more substance removal. Consequently, the density reduces and the pore volume fraction increases (Fig. 5 and Fig. 6). It seemed that alcoholysis treatment at 120°C for more than 3 hours is required before sodium chlorite bleaching to achieve sufficient delignification efficiency, while an alcoholysis treatment of more than 5 hours is needed at 100°C. However, cracks were observed for most samples under these conditions, except for the samples treated for more than 5 hours at 120°C for which, surprisingly, no cracks were present.
2). The chemical components analysis carried out showed that the colorless Poplar wood block (treated with alcoholysis at 150°C for 1 hour followed by sodium chlorite bleaching) has nearly all of the acid-insoluble content removed and is mainly composed of cellulose (Fig. 3).

<figure><img src="image_227.png" /><figcaption>Fig. 1: Poplar wood blocks: (a) without treatment; (b) after alcoholysis at 150°C for 1 hour; (c) after NaClO₂ bleaching; (d) after alcoholysis at 100°C for 1 hour and NaClO₂ bleaching; (e) after alcoholysis at 120°C for 1 hour and NaClO₂ bleaching; (f) after alcoholysis at 150°C for 1 hour and NaClO₂ bleaching</figcaption></figure>

<figure><img src="image_228.png" /><figcaption>Fig. 2: FTIR spectra for the cores of Poplar wood blocks under different treatment conditions</figcaption></figure>

<figure><img src="image_229.png" /><figcaption>Fig. 3: Ratio of chemical components in Poplar wood before and after treatment</figcaption></figure>

Similar patterns were observed in the wide-angle X-ray diffractograms, indicating that the natural cellulose crystalline structure was maintained. The higher crystalline index and lower full width at half maximum of (2θ) of colorless Poplar calculated (Tab. 1) reflects the higher relative crystallinity due to the improvement of cellulose microfibril orientation after treatment (Horikawa et al. 2020).

<table><caption>Tab. 1: Crystalline index and full width at half maximum of untreated and colorless Poplar</caption><thead><tr><td></td><td>Crystalline index</td><td>Full width at half maximum of (2θ)(°)</td></tr></thead><tbody><tr><td>Untreated Poplar</td><td>0.759</td><td>2.98</td></tr><tr><td>Colorless Poplar</td><td>0.829</td><td>2.49</td></tr></tbody></table>

## Influence of alcoholysis temperature and duration

According to Fig. 4, an alcoholysis treatment at higher temperature or longer duration causes higher mass loss due to more substance removal. Consequently, the density reduces and the pore volume fraction increases (Fig. 5 and Fig. 6). It seemed that alcoholysis treatment at 120°C for more than 3 hours is required before sodium chlorite bleaching to achieve sufficient delignification efficiency, while an alcoholysis treatment of more than 5 hours is needed at 100°C. However, cracks were observed for most samples under these conditions, except for the samples treated for more than 5 hours at 120°C for which, surprisingly, no cracks were present.
<figure><img src="image_229.png" /><figcaption>Fig. 4: Dry mass variation of poplar wood under different treatment conditions</figcaption></figure>

<figure><img src="image_230.png" /><figcaption>Fig. 5: Dry density of Poplar wood under different treatment conditions</figcaption></figure>

<figure><img src="image_231.png" /><figcaption>Fig. 6: Pore volume fraction of Poplar wood under different treatment conditions</figcaption></figure>

## Conclusion and perspectives

The removal of lignin and hemicelluloses from Poplar wood reduces its density close to that of balsa wood. Such low density represents low thermal conductivity and shows potential for utilization as bio-based insulation material. However, the mechanical properties still need to be tested against higher density requirements, depending on the usage, which may be attained by reducing the level of delignification. In addition, the surface of all samples after the two-step treatment decolorized, indicating the importance of solvent accessibility and the possibility to delignify wood veneers of a few millimeters homogeneously by alcoholysis at 100°C for 1 hour, followed by sodium chlorite bleaching. For scale-up production, alternative drying methods and environmentally friendly bleaching reagents must be investigated.

## Acknowledgements

This work is supported by the French National Research Agency (ANR) and the company Dagard, under « France Relance » plan. The summer research visit was co-funded by the I-Site project CAP 20-25 and Tokyo University of Agriculture and Technology. The authors wish to thank the members of the Laboratory of Biomass Structural Functionality (T.Kurei, X.Wei, Y.Yasuda, S.Sakai, R.Suzuki, A.Yamanaka) for the guidance of experimental instruments.

## References

Hirano S., Kurei T., Nakaba S., Funada R., Horikawa, Y. (2023). Elucidation of alcoholysis for the preparation of lignin-free wood sections from Cryptomeria japonica. Cellulose, 30(10), 6589–6600.

Horikawa Y., Tsushima R., Noguchi K., Nakaba S., Funada R. (2020). Development of colorless wood via two-step delignification involving alcoholysis and bleaching with maintaining natural hierarchical structure. Journal of Wood Science, 66(1), 37.
<figure><img src="image_230.png" /><figcaption>Fig. 4: Dry mass variation of poplar wood under different treatment conditions</figcaption></figure>

<figure><img src="image_231.png" /><figcaption>Fig. 5: Dry density of Poplar wood under different treatment conditions</figcaption></figure>

<figure><img src="image_232.png" /><figcaption>Fig. 6: Pore volume fraction of Poplar wood under different treatment conditions</figcaption></figure>

## Conclusion and perspectives

The removal of lignin and hemicelluloses from Poplar wood reduces its density close to that of balsa wood. Such low density represents low thermal conductivity and shows potential for utilization as bio-based insulation material. However, the mechanical properties still need to be tested against higher density requirements, depending on the usage, which may be attained by reducing the level of delignification. In addition, the surface of all samples after the two-step treatment decolorized, indicating the importance of solvent accessibility and the possibility to delignify wood veneers of a few millimeters homogeneously by alcoholysis at 100°C for 1 hour, followed by sodium chlorite bleaching. For scale-up production, alternative drying methods and environmentally friendly bleaching reagents must be investigated.

## Acknowledgements

This work is supported by the French National Research Agency (ANR) and the company Dagard, under « France Relance » plan. The summer research visit was co-funded by the I-Site project CAP 20-25 and Tokyo University of Agriculture and Technology. The authors wish to thank the members of the Laboratory of Biomass Structural Functionality (T.Kurei, X.Wei, Y.Yasuda, S.Sakai, R.Suzuki, A.Yamanaka) for the guidance of experimental instruments.

## References

Hirano S., Kurei T., Nakaba S., Funada R., Horikawa, Y. (2023). Elucidation of alcoholysis for the preparation of lignin-free wood sections from Cryptomeria japonica. Cellulose, 30(10), 6589–6600.

Horikawa Y., Tsushima R., Noguchi K., Nakaba S., Funada R. (2020). Development of colorless wood via two-step delignification involving alcoholysis and bleaching with maintaining natural hierarchical structure. Journal of Wood Science, 66(1), 37.
# Liens entre stabilité dimensionnelle du bois et tempérament vis-à-vis de la lumière de feuillus tropicaux du Gabon

NKENE MEZUI Estelle¹, ², ³, BRANCHERIAU Loic², IKOGOU Samuel³, MOUTOU PITTI Rostand⁴, ⁵

¹Université Clermont Auvergne, CNRS, Clermont Auvergne INP, Institut Pascal, F-63000 Clermont-Ferrand, France

²Centre de coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (CIRAD), Unité de Recherche BioWooEB, 34398 Montpellier, France

³Laboratoire de Recherche et Valorisation du matériau Bois (LaReVaBois), 3960 Libreville, Gabon

⁴Ecole Polytechnique de Masuku (EPM-USTM), Franceville, Gabon

⁵CENAREST, IRT, BP14070, Libreville, Gabon
esthernkenemezui@gmail.com

**Mots clefs** : stabilité dimensionnelle ; tempérament écologique ; feuillus tropicaux ; retraits ; anisotropie

## Contexte et objectifs

Le Gabon est un pays d'Afrique centrale qui renferme de vastes zones forestières représentant 80% de son territoire (Ikogou et al. 2016) avec plus de 600 espèces arborescentes (Arrêté 2004) d'une diversité qui gagnerait à être valorisée. Dans ces forêts, les espèces d'arbres ont différents degrés de tolérance de l'ombre. Il est ainsi possible de les regrouper en différentes classes comme les espèces d'arbres héliophiles et pionnières, à l'inverse, des espèces tolérantes à l'ombre ou bien encore des tempéraments intermédiaires avec des espèces dites hémi-tolérantes. Malheureusement, on note une absence importante d'informations scientifiques sur les caractéristiques techniques du bois de bon nombre d'entre elles telles que leur stabilité dimensionnelle qui est une propriété importante pour leur valorisation. La stabilité dimensionnelle renvoie à la faculté pour le bois de conserver ses dimensions lorsqu'il est exposé à des variations de température et/ou d'humidité. Le bois étant un matériau anisotrope, on considère qu'une essence est stable lorsque ses variations dimensionnelles sont très faibles, c'est-à-dire lorsque l'anisotropie qui est le rapport entre le retrait tangentiel et le retrait radial est proche de 1. L'objectif de cette étude est de mettre en relation la stabilité dimensionnelle du bois de 25 espèces de feuillus tropicaux et leur tempérament vis-à-vis de la lumière.

## Matériel et méthodes

L'étude porte sur 25 espèces d'arbres feuillus tropicaux du Gabon prélevés sous forme de plateaux au parc à bois de la maison de la technologique du CIRAD à Montpellier. Ceux-ci ont été répartis en trois tempéraments vis-à-vis de la lumière distincts (Tab. 1). Parmi les 25 espèces, on compte 5 espèces pionnières (P), 10 espèces hémi-tolérantes (HT) et 10 espèces tolérantes à l'ombre (TO). Les espèces pionnières représentent des espèces qui ne peuvent en aucun cas tolérer l'ombre quel que soit le stade de développement (Swaine et Whitmore 1988). Les espèces hémi-tolérantes et tolérantes peuvent tolérer l'ombre tout ou une partie de leur vie. Les tempéraments des espèces sont tirés de Meunier et al. (2015), de Doucet (2003), de Bénédet et al. (2019) et de Prota4u (référence en ligne).
# Liens entre stabilité dimensionnelle du bois et tempérament vis-à-vis de la lumière de feuillus tropicaux du Gabon

NKENE MEZUI Estelle¹, ², ³, BRANCHERIAU Loic², IKOGOU Samuel³, MOUTOU PITTI Rostand⁴, ⁵

¹Université Clermont Auvergne, CNRS, Clermont Auvergne INP, Institut Pascal, F-63000 Clermont-Ferrand, France

²Centre de coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (CIRAD), Unité de Recherche BioWooEB, 34398 Montpellier, France

³Laboratoire de Recherche et Valorisation du matériau Bois (LaReVaBois), 3960 Libreville, Gabon

⁴Ecole Polytechnique de Masuku (EPM-USTM), Franceville, Gabon

⁵CENAREST, IRT, BP14070, Libreville, Gabon
esthernkenemezui@gmail.com

**Mots clefs** : stabilité dimensionnelle ; tempérament écologique ; feuillus tropicaux ; retraits ; anisotropie

## Contexte et objectifs

Le Gabon est un pays d'Afrique centrale qui renferme de vastes zones forestières représentant 80% de son territoire (Ikogou et al. 2016) avec plus de 600 espèces arborescentes (Arrêté 2004) d'une diversité qui gagnerait à être valorisée. Dans ces forêts, les espèces d'arbres ont différents degrés de tolérance de l'ombre. Il est ainsi possible de les regrouper en différentes classes comme les espèces d'arbres héliophiles et pionnières, à l'inverse, des espèces tolérantes à l'ombre ou bien encore des tempéraments intermédiaires avec des espèces dites hémi-tolérantes. Malheureusement, on note une absence importante d'informations scientifiques sur les caractéristiques techniques du bois de bon nombre d'entre elles telles que leur stabilité dimensionnelle qui est une propriété importante pour leur valorisation. La stabilité dimensionnelle renvoie à la faculté pour le bois de conserver ses dimensions lorsqu'il est exposé à des variations de température et/ou d'humidité. Le bois étant un matériau anisotrope, on considère qu'une essence est stable lorsque ses variations dimensionnelles sont très faibles, c'est-à-dire lorsque l'anisotropie qui est le rapport entre le retrait tangentiel et le retrait radial est proche de 1. L'objectif de cette étude est de mettre en relation la stabilité dimensionnelle du bois de 25 espèces de feuillus tropicaux et leur tempérament vis-à-vis de la lumière.

## Matériel et méthodes

L'étude porte sur 25 espèces d'arbres feuillus tropicaux du Gabon prélevés sous forme de plateaux au parc à bois de la maison de la technologique du CIRAD à Montpellier. Ceux-ci ont été répartis en trois tempéraments vis-à-vis de la lumière distincts (Tab. 1). Parmi les 25 espèces, on compte 5 espèces pionnières (P), 10 espèces hémi-tolérantes (HT) et 10 espèces tolérantes à l'ombre (TO). Les espèces pionnières représentent des espèces qui ne peuvent en aucun cas tolérer l'ombre quel que soit le stade de développement (Swaine et Whitmore 1988). Les espèces hémi-tolérantes et tolérantes peuvent tolérer l'ombre tout ou une partie de leur vie. Les tempéraments des espèces sont tirés de Meunier et al. (2015), de Doucet (2003), de Bénédet et al. (2019) et de Prota4u (référence en ligne).
<table><caption>Tab. 1 : Espèces d'arbres étudiées et tempéraments écologiques associés</caption><thead><tr><td>Espèces</td><td>Tempéraments écologiques</td></tr></thead><tbody><tr><td>Anthocleista nobilis G.Don</td><td>P</td></tr><tr><td>Cleistopholis glauca Pierre</td><td>P</td></tr><tr><td>Croton oligandrus Pierre</td><td>P</td></tr><tr><td>Discoglypremna caloneura Prain</td><td>P</td></tr><tr><td>Fillaeopsis discophora Harms</td><td>P</td></tr><tr><td>Baillonella toxisperma Pierre</td><td>HT</td></tr><tr><td>Celtis tessmannii Rendle</td><td>HT</td></tr><tr><td>Dacryodes buettneri H.J.Lam</td><td>HT</td></tr><tr><td>Dacryodes normandii Aubrev. et Pellegr.</td><td>HT</td></tr><tr><td>Gilbertiodendron brachystegioides J.Leon.</td><td>HT</td></tr><tr><td>Gossweilerodendron balsamiferum Harms</td><td>HT</td></tr><tr><td>Klainedoxa gabonensis Pierre</td><td>HT</td></tr><tr><td>Parkia bicolor A.Chev</td><td>HT</td></tr><tr><td>Sacoglottis gabonensis Urb.</td><td>HT</td></tr><tr><td>Scyphocephalium mannii Warb.</td><td>HT</td></tr><tr><td>Beilschmiedia sp</td><td>TO</td></tr><tr><td>Brachystegia laurentii Louis</td><td>TO</td></tr><tr><td>Dacryodes igaganga Aubrev. et Pellegr.</td><td>TO</td></tr><tr><td>Daniellia soyauxii Rolfe</td><td>TO</td></tr><tr><td>Desbordesia glaucescens Van Tiegh.</td><td>TO</td></tr><tr><td>Dialium dinklagei Harms</td><td>TO</td></tr><tr><td>Dialium pachyphyllum Harms</td><td>TO</td></tr><tr><td>Erismadelphus exsul Mildbr.</td><td>TO</td></tr><tr><td>Poga oleosa Pierre</td><td>TO</td></tr><tr><td>Scytopetalum klaineanum Pierre</td><td>TO</td></tr></tbody></table>

P : pionnier ; HT : hémi-tolérant ; TO : tolérant à l'ombre

<figure><img src="image_232.png" /><figcaption>Fig. 1 : Préparation des éprouvettes d'essai</figcaption></figure>

Les éprouvettes (Fig. 1) ont par la suite été immergées dans des bocaux en verre contenant de l'eau distillée (chaque espèce dans un bocal). Afin de permettre l'immersion des éprouvettes, un poids est introduit dans chaque bocal. Un trou est réalisé sur les couvercles des bocaux afin de permettre une bonne circulation de l'air. Les bocaux sont ensuite introduits dans un autoclave (Fig. 2) et des cycles de mise sous vide puis à pression atmosphérique sont réalisés pendant 48 heures maximum en fonction de l'espèce. Au terme de ce temps de saturation, les masses et les
<table><caption>Tab. 1 : Espèces d'arbres étudiées et tempéraments écologiques associés</caption><thead><tr><td>Espèces</td><td>Tempéraments écologiques</td></tr></thead><tbody><tr><td>Anthocleista nobilis G.Don</td><td>P</td></tr><tr><td>Cleistopholis glauca Pierre</td><td>P</td></tr><tr><td>Croton oligandrus Pierre</td><td>P</td></tr><tr><td>Discoglypremna caloneura Prain</td><td>P</td></tr><tr><td>Fillaeopsis discophora Harms</td><td>P</td></tr><tr><td>Baillonella toxisperma Pierre</td><td>HT</td></tr><tr><td>Celtis tessmannii Rendle</td><td>HT</td></tr><tr><td>Dacryodes buettneri H.J.Lam</td><td>HT</td></tr><tr><td>Dacryodes normandii Aubrev. et Pellegr.</td><td>HT</td></tr><tr><td>Gilbertiodendron brachystegioides J.Leon.</td><td>HT</td></tr><tr><td>Gossweilerodendron balsamiferum Harms</td><td>HT</td></tr><tr><td>Klainedoxa gabonensis Pierre</td><td>HT</td></tr><tr><td>Parkia bicolor A.Chev</td><td>HT</td></tr><tr><td>Sacoglottis gabonensis Urb.</td><td>HT</td></tr><tr><td>Scyphocephalium mannii Warb.</td><td>HT</td></tr><tr><td>Beilschmiedia sp</td><td>TO</td></tr><tr><td>Brachystegia laurentii Louis</td><td>TO</td></tr><tr><td>Dacryodes igaganga Aubrev. et Pellegr.</td><td>TO</td></tr><tr><td>Daniellia soyauxii Rolfe</td><td>TO</td></tr><tr><td>Desbordesia glaucescens Van Tiegh.</td><td>TO</td></tr><tr><td>Dialium dinklagei Harms</td><td>TO</td></tr><tr><td>Dialium pachyphyllum Harms</td><td>TO</td></tr><tr><td>Erismadelphus exsul Mildbr.</td><td>TO</td></tr><tr><td>Poga oleosa Pierre</td><td>TO</td></tr><tr><td>Scytopetalum klaineanum Pierre</td><td>TO</td></tr></tbody></table>

P : pionnier ; HT : hémi-tolérant ; TO : tolérant à l'ombre

<figure><img src="image_233.png" /><figcaption>Fig. 1 : Préparation des éprouvettes d'essai</figcaption></figure>

Les éprouvettes (Fig. 1) ont par la suite été immergées dans des bocaux en verre contenant de l'eau distillée (chaque espèce dans un bocal). Afin de permettre l'immersion des éprouvettes, un poids est introduit dans chaque bocal. Un trou est réalisé sur les couvercles des bocaux afin de permettre une bonne circulation de l'air. Les bocaux sont ensuite introduits dans un autoclave (Fig. 2) et des cycles de mise sous vide puis à pression atmosphérique sont réalisés pendant 48 heures maximum en fonction de l'espèce. Au terme de ce temps de saturation, les masses et les
dimensions radiale et tangentielle des éprouvettes saturées ont été mesurées. Par la suite, des paliers de stabilisation des éprouvettes (palier 1 : 18 % ; palier 2 : 12 % ; palier 3 : 6% et palier 4 : 0 % à 103°C pendant 48 heures) ont été effectués en enceinte climatique tout en mesurant les différentes variations des dimensions des éprouvettes.

<figure><img src="image_233.png" /><figcaption>Fig. 2 : Conditionnement et mesures des dimensions et des masses des éprouvettes</figcaption></figure>

Au terme de ces différentes mesures, les propriétés étudiées ont été déterminées suivant les équations suivantes :

$$RT\% = RR\% = \frac{L_s - L_0}{L_s} \times 100 \quad (1)$$

$$\frac{RT}{RR} = \text{Anisotropie des retraits} \quad (2)$$

$$\rho = \frac{m}{v} \quad (3)$$

où Ls et Lo sont les dimensions radiale et tangentielle des éprouvettes respectivement aux étapes saturé et anhydre, ρ la densité du bois calculée sur des éprouvettes de détermination du module d'élasticité (20 × 20 × 370 mm) avec m la masse de l'éprouvette et v le volume de l'éprouvette qui est assimilable à un parallélépipède rectangle.

Les PSF quant à eux correspondent à l'ordonnée à l'origine des courbes des taux d'humidité et celles des variations surfaciques dans le plan RT. La Fig. 3 montre trois exemples de détermination des PSF de trois éprouvettes.

Par ailleurs, grâce à une analyse de variance à 1 facteur (ANOVA) réalisée sous RStudio, nous avons pu identifier les propriétés dépendantes du tempérament écologique de l'espèce. Le test post-hoc de Tukey a permis de mettre en évidence les paires de groupes écologiques chez lesquels il y avait des différences statistiques.

## Résultats

Les liaisons linéaires entre les propriétés étudiées ont été évaluées grâce à une analyse de corrélation sous le logiciel RStudio pour identifier les variables qui évoluent ensemble, celles
dimensions radiale et tangentielle des éprouvettes saturées ont été mesurées. Par la suite, des paliers de stabilisation des éprouvettes (palier 1 : 18 % ; palier 2 : 12 % ; palier 3 : 6% et palier 4 : 0 % à 103°C pendant 48 heures) ont été effectués en enceinte climatique tout en mesurant les différentes variations des dimensions des éprouvettes.

<figure><img src="image_234.png" /><figcaption>Fig. 2 : Conditionnement et mesures des dimensions et des masses des éprouvettes</figcaption></figure>

Au terme de ces différentes mesures, les propriétés étudiées ont été déterminées suivant les équations suivantes :

$$RT\% = RR\% = \frac{L_s - L_0}{L_s} \times 100 \quad (1)$$

$$\frac{RT}{RR} = \text{Anisotropie des retraits} \quad (2)$$

$$\rho = \frac{m}{v} \quad (3)$$

où Ls et Lo sont les dimensions radiale et tangentielle des éprouvettes respectivement aux étapes saturé et anhydre, ρ la densité du bois calculée sur des éprouvettes de détermination du module d'élasticité (20 × 20 × 370 mm) avec m la masse de l'éprouvette et v le volume de l'éprouvette qui est assimilable à un parallélépipède rectangle.

Les PSF quant à eux correspondent à l'ordonnée à l'origine des courbes des taux d'humidité et celles des variations surfaciques dans le plan RT. La Fig. 3 montre trois exemples de détermination des PSF de trois éprouvettes.

Par ailleurs, grâce à une analyse de variance à 1 facteur (ANOVA) réalisée sous RStudio, nous avons pu identifier les propriétés dépendantes du tempérament écologique de l'espèce. Le test post-hoc de Tukey a permis de mettre en évidence les paires de groupes écologiques chez lesquels il y avait des différences statistiques.

## Résultats

Les liaisons linéaires entre les propriétés étudiées ont été évaluées grâce à une analyse de corrélation sous le logiciel RStudio pour identifier les variables qui évoluent ensemble, celles
qui évoluent en sens opposé et celles qui ne dépendent d'aucune autre propriété. La Fig. 4 présente ces liens.

<figure><img src="image_234.png" /><figcaption>Fig. 3 : Détermination du PSF par calcul de l'ordonnée à l'origine.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_235.png" /><figcaption>Fig. 4 : Corrélogramme des propriétés étudiées : les corrélations positives et négatives sont respectivement en bleu et en rouge et l'intensité de la corrélation est indiquée par la taille des cercles.</figcaption></figure>

Globalement on observe que l'anisotropie des retraits (RT/RR) est corrélée négativement à toutes les autres propriétés et surtout au retrait radial (RR). Seul le retrait radial est corrélé positivement à la densité du bois et cette corrélation est forte. Il est en même temps faiblement corrélé au PSF. Le retrait tangentiel est corrélé positivement avec l'anisotropie des retraits (forte corrélation), le PSF et le retrait radial (corrélations faibles). Ces résultats rejoignent les observations de Masseran and Mariaux (1985) et de Messaoudène et al. (2018).

La Fig. 5 présente les différences statistiques entre les groupes de tempéraments obtenus grâce au test post-hoc de Tukey. Toutes les autres propriétés à l'exception du PSF se sont avérées être
qui évoluent en sens opposé et celles qui ne dépendent d'aucune autre propriété. La Fig. 4 présente ces liens.

<figure><img src="image_235.png" /><figcaption>Fig. 3 : Détermination du PSF par calcul de l'ordonnée à l'origine.</figcaption></figure>

<figure><img src="image_236.png" /><figcaption>Fig. 4 : Corrélogramme des propriétés étudiées : les corrélations positives et négatives sont respectivement en bleu et en rouge et l'intensité de la corrélation est indiquée par la taille des cercles.</figcaption></figure>

Globalement on observe que l'anisotropie des retraits (RT/RR) est corrélée négativement à toutes les autres propriétés et surtout au retrait radial (RR). Seul le retrait radial est corrélé positivement à la densité du bois et cette corrélation est forte. Il est en même temps faiblement corrélé au PSF. Le retrait tangentiel est corrélé positivement avec l'anisotropie des retraits (forte corrélation), le PSF et le retrait radial (corrélations faibles). Ces résultats rejoignent les observations de Masseran and Mariaux (1985) et de Messaoudène et al. (2018).

La Fig. 5 présente les différences statistiques entre les groupes de tempéraments obtenus grâce au test post-hoc de Tukey. Toutes les autres propriétés à l'exception du PSF se sont avérées être
liées au tempérament vis-à-vis de la lumière de l'espèce. Sur la Fig. 5, pour toutes les propriétés on observe que les espèces hémi-tolérantes (HT en rouge) et les espèces tolérantes à l'ombre (TO en bleu) sont statistiquement identiques. Par ailleurs, les espèces pionnières (P en vert) ont une densité du bois (Fig. 5iv) et un retrait radial (Fig. 5i) plus faible que ceux des espèces des deux autres groupes. Par contre, leur retrait tangentiel est plus élevé (Fig. 5ii). Par ailleurs, les espèces hémi-tolérantes et tolérantes à l'ombre apparaissent moins instables dimensionnellement que les espèces pionnières pour lesquelles l'anisotropie est très prononcée (Fig. 5iii).

<figure><img src="image_236.png" /><figcaption>(ii)</figcaption></figure>

<figure><img src="image_237.png" /><figcaption>(iii)</figcaption></figure>

<figure><img src="image_238.png" /><figcaption>(iv)</figcaption></figure>

<figure><img src="image_239.png" /></figure>

Fig. 5 : Distributions des propriétés statistiquement significatives en fonction du tempérament écologique. a et b : lettres indiquant des différences statistiques ou non. Lorsque deux distributions ont la même lettre, cela signifie qu'elles ne sont pas statistiquement différentes.

## Conclusion et perspectives

Pour conclure, nous pouvons retenir que le tempérament vis-à-vis de la lumière des espèces d'arbres étudiées est reliée à la stabilité dimensionnelle du bois de ces dernières. Les espèces hémi-tolérantes et tolérantes à l'ombre ont une densité de bois et un retrait radial plus élevés, sont moins instables et ont un retrait tangentiel plus faible comparées aux espèces pionnières. Dans une étude future, nous tenterons de comprendre quels sont les traits anatomiques responsables de ces différences de comportement entre les tempéraments écologiques et aussi ce qui peut expliquer que les trois groupes de notre étude présentent une anisotropie élevée (> 1).
liées au tempérament vis-à-vis de la lumière de l'espèce. Sur la Fig. 5, pour toutes les propriétés on observe que les espèces hémi-tolérantes (HT en rouge) et les espèces tolérantes à l'ombre (TO en bleu) sont statistiquement identiques. Par ailleurs, les espèces pionnières (P en vert) ont une densité du bois (Fig. 5iv) et un retrait radial (Fig. 5i) plus faible que ceux des espèces des deux autres groupes. Par contre, leur retrait tangentiel est plus élevé (Fig. 5ii). Par ailleurs, les espèces hémi-tolérantes et tolérantes à l'ombre apparaissent moins instables dimensionnellement que les espèces pionnières pour lesquelles l'anisotropie est très prononcée (Fig. 5iii).

<figure><img src="image_237.png" /><figcaption>Fig. 5 : Distributions des propriétés statistiquement significatives en fonction du tempérament écologique. a et b : lettres indiquant des différences statistiques ou non. Lorsque deux distributions ont la même lettre, cela signifie qu'elles ne sont pas statistiquement différentes.</figcaption></figure>

## Conclusion et perspectives

Pour conclure, nous pouvons retenir que le tempérament vis-à-vis de la lumière des espèces d'arbres étudiées est reliée à la stabilité dimensionnelle du bois de ces dernières. Les espèces hémi-tolérantes et tolérantes à l'ombre ont une densité de bois et un retrait radial plus élevés, sont moins instables et ont un retrait tangentiel plus faible comparées aux espèces pionnières. Dans une étude future, nous tenterons de comprendre quels sont les traits anatomiques responsables de ces différences de comportement entre les tempéraments écologiques et aussi ce qui peut expliquer que les trois groupes de notre étude présentent une anisotropie élevée (> 1).
Références

Ministre de l'Economie Forestière, des Eaux, de la Pêche, chargé de l'Environnement et de la
Protection de la Nature (2004) Arrêté fixant la composition des groupes d'essences exploitables
(En application de l'Article 31 de la Loi 016/01).

Bénédet F., Doucet J.L., Fayolle A., Gillet J.F., Gourlet-Fleury S., Vincke D. (2019) CoForTraits, African plant traits information database, doi:10.18167/DVN1/Y2BIZK, CIRAD Dataverse, V1. [accessed on 9 June and 13 September 2022].

Doucet J.L. (2003) L'alliance délicate de la gestion forestière et de la biodiversité dans les forêts du centre du Gabon. Thèse de doctorat, Faculté universitaire des Sciences agronomiques de Gembloux, Belgique.

Ikogou S., PambouNziengui C.F., Moutou Pitti R., EkomyAngo S. (2016) Experimental study of tropical wood under cyclic compressive loading for sustainable constructions. World Conference of Timber Engineering (WCTE), August 2225, Vienna, Austria.

Masseran C., Mariaux A. (1985) Anisotropie de retrait et structure du bois. Recherche de l'influence des caractères morphologiques transverses des fibres. BOIS & FORETS DES TROPIQUES, 209, 35-47. https://doi.org/10.19182/bft1985.209.a19537

Messaoudène M., Tafer M., Loukkas A., Marchal R. (2008) Propriétés physiques du bois de chêne zéen de la forêt des Aït Ghobri (Algérie). BOIS & FORETS DES TROPIQUES, 298, 37-48. https://doi.org/10.19182/bft2008.298.a20364

Meunier Q., Moumbogou C., Doucet J.L. (2015) The useful trees from Gabon (in French). Gembloux Agronomic Presses.

Prota4u Database. https://prota.prota4u.org/

Swaine M.D., Whitmore T.C. (1988) On the definition of ecological species groups in tropical rain forests. Vegetatio, 75(1), 81-86. https://doi.org/10.1007/BF00044629
Références

Ministre de l'Economie Forestière, des Eaux, de la Pêche, chargé de l'Environnement et de la
Protection de la Nature (2004) Arrêté fixant la composition des groupes d'essences exploitables
(En application de l'Article 31 de la Loi 016/01).

Bénédet F., Doucet J.L., Fayolle A., Gillet J.F., Gourlet-Fleury S., Vincke D. (2019) CoForTraits, African plant traits information database, doi:10.18167/DVN1/Y2BIZK, CIRAD Dataverse, V1. [accessed on 9 June and 13 September 2022].

Doucet J.L. (2003) L'alliance délicate de la gestion forestière et de la biodiversité dans les forêts du centre du Gabon. Thèse de doctorat, Faculté universitaire des Sciences agronomiques de Gembloux, Belgique.

Ikogou S., PambouNziengui C.F., Moutou Pitti R., EkomyAngo S. (2016) Experimental study of tropical wood under cyclic compressive loading for sustainable constructions. World Conference of Timber Engineering (WCTE), August 2225, Vienna, Austria.

Masseran C., Mariaux A. (1985) Anisotropie de retrait et structure du bois. Recherche de l'influence des caractères morphologiques transverses des fibres. BOIS & FORETS DES TROPIQUES, 209, 35-47. https://doi.org/10.19182/bft1985.209.a19537

Messaoudène M., Tafer M., Loukkas A., Marchal R. (2008) Propriétés physiques du bois de chêne zéen de la forêt des Aït Ghobri (Algérie). BOIS & FORETS DES TROPIQUES, 298, 37-48. https://doi.org/10.19182/bft2008.298.a20364

Meunier Q., Moumbogou C., Doucet J.L. (2015) The useful trees from Gabon (in French). Gembloux Agronomic Presses.

Prota4u Database. https://prota.prota4u.org/

Swaine M.D., Whitmore T.C. (1988) On the definition of ecological species groups in tropical rain forests. Vegetatio, 75(1), 81-86. https://doi.org/10.1007/BF00044629
# Valorisation de biomasses résiduelles de menuiserie en matériau composite

LE COURBE Arnaud<fnref n="1" />,<fnref n="2" />, CARAYON Lionel<fnref n="1" />, CANDELIER Kévin<fnref n="3" />,<fnref n="4" />, VIRETTO Amandine<fnref n="3" />,<fnref n="4" />

**Mots-clés** : Co-produits ; Formulations biosourcées ; Matériaux composites ; Menuiseries intérieures ; Panneaux de fibres ; Propriétés physico-chimiques.

## Contexte et objectifs

CARAYON Menuiserie (Béziers, France) est une entreprise de menuiserie intérieure et extérieure bois. Sa production est encore en pleine croissance, et engendre une augmentation du surplus de connexes tels que les sciures et les copeaux de bois. Le projet a pour but de valoriser cette biomasse résiduelle, en développant un matériau composite à partir des connexes de bois et d'une résine biosourcée. Ce nouveau matériau sera destiné à la fabrication de menuiseries innovantes, développées au sein du FabLab (Laboratoire de R&D) de l'entreprise et en collaboration avec BioWooEB (Cirad), et permettra ainsi d'élargir les activités et la gamme de produits de la société. En plus de ses avantages économiques, ce projet s'inscrit dans une démarche intégrée permettant à l'entreprise de réduire ses émissions de CO₂ et autres gaz à effets de serre, ainsi que de réduire la pression de l'exploitation forestière sur les forêts en limitant la consommation de bois massif par substitution grâce à des matériaux composites issus de ressources résiduelles. L'intégration de ces nouveaux matériaux composites dans la chaîne de production de l'entreprise reste compétitive et cohérente avec le contexte socio-économique et propose une réponse intéressante aux enjeux environnementaux actuels.

## Matériels et méthodes

### Caractérisations des biomasses

Dans un premier temps, les biomasses résiduelles destinées à la conception de ces nouveaux matériaux composites sont caractérisées du point de vue de leur composition chimiques (cellulose, hémicelluloses, lignine, extractibles et minéraux), de leur densité et de leur morphologie (taille et forme). Cette première étape est essentielle afin d'optimiser la formulation et le procédé de fabrication des matériaux composites développés et de pouvoir en anticiper les propriétés technologiques.

### Formulations

Les formulations sont basées sur la valorisation des connexes de menuiserie [copeaux et sciures de bois, ainsi qu'une biomasse locale (résidus agro-alimentaire)], et une matrice polymérique commerciale. L'utilisation d'une résine d'origine biosourcée permettra de développer des matériaux 100% renouvelables. Le mélange est réalisé mécaniquement afin d'obtenir une mixture la plus homogène possible. La mise en forme est réalisée avec une presse hydraulique chauffante (MIB-100T, MIB France) en utilisant un système de moule/contre-moule. La densité des composites est contrôlée par la masse du mélange introduite dans le moule. De plus,

<footnote n="1">¹Menuiserie CARAYON, Béziers, France</footnote>

<footnote n="2">²Master Sciences du bois, Faculté des sciences, Univ Montpellier, Montpellier, France</footnote>

<footnote n="3">³CIRAD, UPR BioWooEB, F-34398 Montpellier, France.</footnote>

<footnote n="4">⁴BioWooEB, Univ Montpellier, CIRAD, Montpellier, France
Lecourbea@gmail.com</footnote>
# Valorisation de biomasses résiduelles de menuiserie en matériau composite

LE COURBE Arnaud<fnref n="1" />,<fnref n="2" />, CARAYON Lionel<fnref n="1" />, CANDELIER Kévin<fnref n="3" />,<fnref n="4" />, VIRETTO Amandine<fnref n="3" />,<fnref n="4" />

Lecourbea@gmail.com

**Mots-clés** : Co-produits ; Formulations biosourcées ; Matériaux composites ; Menuiseries intérieures ; Panneaux de fibres ; Propriétés physico-chimiques.

## Contexte et objectifs

CARAYON Menuiserie (Béziers, France) est une entreprise de menuiserie intérieure et extérieure bois. Sa production est encore en pleine croissance, et engendre une augmentation du surplus de connexes tels que les sciures et les copeaux de bois. Le projet a pour but de valoriser cette biomasse résiduelle, en développant un matériau composite à partir des connexes de bois et d'une résine biosourcée. Ce nouveau matériau sera destiné à la fabrication de menuiseries innovantes, développées au sein du FabLab (Laboratoire de R&D) de l'entreprise et en collaboration avec BioWooEB (Cirad), et permettra ainsi d'élargir les activités et la gamme de produits de la société. En plus de ses avantages économiques, ce projet s'inscrit dans une démarche intégrée permettant à l'entreprise de réduire ses émissions de CO₂ et autres gaz à effets de serre, ainsi que de réduire la pression de l'exploitation forestière sur les forêts en limitant la consommation de bois massif par substitution grâce à des matériaux composites issus de ressources résiduelles. L'intégration de ces nouveaux matériaux composites dans la chaîne de production de l'entreprise reste compétitive et cohérente avec le contexte socio-économique et propose une réponse intéressante aux enjeux environnementaux actuels.

## Matériels et méthodes

### Caractérisations des biomasses

Dans un premier temps, les biomasses résiduelles destinées à la conception de ces nouveaux matériaux composites sont caractérisées du point de vue de leur composition chimiques (cellulose, hémicelluloses, lignine, extractibles et minéraux), de leur densité et de leur morphologie (taille et forme). Cette première étape est essentielle afin d'optimiser la formulation et le procédé de fabrication des matériaux composites développés et de pouvoir en anticiper les propriétés technologiques.

### Formulations

Les formulations sont basées sur la valorisation des connexes de menuiserie [copeaux et sciures de bois, ainsi qu'une biomasse locale (résidus agro-alimentaire)], et une matrice polymérique commerciale. L'utilisation d'une résine d'origine biosourcée permettra de développer des matériaux 100% renouvelables. Le mélange est réalisé mécaniquement afin d'obtenir une mixture la plus homogène possible. La mise en forme est réalisée avec une presse hydraulique chauffante (MIB-100T, MIB France) en utilisant un système de moule/contre-moule. La densité des composites est contrôlée par la masse du mélange introduite dans le moule. De plus,

<footnote n="1">¹Menuiserie CARAYON, Béziers, France</footnote>

<footnote n="2">²Master Sciences du bois, Faculté des sciences, Univ Montpellier, Montpellier, France</footnote>

<footnote n="3">³CIRAD, UPR BioWooEB, F-34398 Montpellier, France.</footnote>

<footnote n="4">⁴BioWooEB, Univ Montpellier, CIRAD, Montpellier, France</footnote>
différents paramètres sont évalués comme le ratio fibres/matrice, le ratio entre les différents types de fibres ligneuses, la température et la durée de mise en œuvre.

## Caractérisations des matériaux composites développés

L'objectif de ce projet est de concevoir des matériaux composites ayant des propriétés technologiques et d'usages équivalentes à celles des menuiseries en bois lamellé-collé. Pour ce faire, les différentes modalités de composites développés (en fonction des paramètres cités ci-dessus) sont caractérisés du point de vue de leurs propriétés physico-chimiques (Densité, Porosité et Gonflement), mécaniques (Flexion, Compression, Impact et Arrachement) (NF EN 310 1993), thermiques (ATG/DSC et conductivité), de leur comportement au feu (Cône calorimètre, LOI et UL94) et de leur durabilité vis-à-vis des champignons (1 pourriture blanche et 1 pourriture brune) (EN 350, 2016) et des termites (*Reticulitermes flavipes*) (EN 117 2013). L'ensemble de ces propriétés des différensts matériaux seront ensuite comparés à celles et d'échantillons de menuiseries en bois lamellé-collé fabriqués par la menuiserie CARAYON.

## Premiers résultats et discussions

Différentes modalités de composites ont ainsi été réalisés, avec différents rapports Fibres/Matrice, afin d'évaluer l'influence de ces ratios sur les propriétés des matériaux. Après leur mise en forme, la majorité des échantillons possèdent un aspect visuel de surface solide et lisse (Fig. 1, 2).

<figure><img src="image_240.png" /><figcaption>Fig. 1 : Aspect visuel du composite 80 % sciures – 20 % résine (WM)</figcaption></figure>

<figure><img src="image_241.png" /><figcaption>Fig. 2 : Aspect visuel du composite 26.6 % copeaux – 26.6 % sciures -26.6 % résidus agroalimentaires - 20 % résine (WM)</figcaption></figure>

Toutefois, certaines modalités de fabrication n'ont pas abouti à un matériau compact, et présentaient un aspect plus friable ou se sont même complètement fracturées lors du démoulage. Par ailleurs, les formulations contenant un pourcentage élevé (entre 90 et 60 % wt.) de résidus agroalimentaires ne permettent pas d'obtenir des matériaux avec tenue mécanique acceptable.

Des premiers essais mécaniques, de tests en flexion 3 points (NF EN 310 1993) ont été réalisées sur les différents composites fabriqués et sur des échantillons de bois lamellé-collé, utilisés comme référence. A ce stade, la résistance à la rupture des composites n'est pas encore satisfaisante (avec une valeur moyenne de 3 MPa) et les formulations doivent être optimisées.

## Conclusions et perspectives

De nombreuses formulations ont été réalisées, ce qui permet de mettre en avant les paramètres les plus importants à optimiser en vue de conférer au matériaux composites les propriétés requises. Les premiers essais mécaniques réalisés sur les composites sont encourageants, même si leurs propriétés ne sont pas encore équivalentes à celles des menuiseries en bois lamellé-collé. De nombreuses pistes d'étude sont envisagées pour s'en rapprocher au mieux ; comme de chercher à densifier nos matériaux, de modifier les ratios Fibres/Matrice, voir même augmenter le taux de résine qui à l'heure actuelle est faible (10-20 wt%).
différents paramètres sont évalués comme le ratio fibres/matrice, le ratio entre les différents types de fibres ligneuses, la température et la durée de mise en œuvre.

## Caractérisations des matériaux composites développés

L'objectif de ce projet est de concevoir des matériaux composites ayant des propriétés technologiques et d'usages équivalentes à celles des menuiseries en bois lamellé-collé. Pour ce faire, les différentes modalités de composites développés (en fonction des paramètres cités ci-dessus) sont caractérisés du point de vue de leurs propriétés physico-chimiques (Densité, Porosité et Gonflement), mécaniques (Flexion, Compression, Impact et Arrachement) (NF EN 310 1993), thermiques (ATG/DSC et conductivité), de leur comportement au feu (Cône calorimètre, LOI et UL94) et de leur durabilité vis-à-vis des champignons (1 pourriture blanche et 1 pourriture brune) (EN 350, 2016) et des termites (*Reticulitermes flavipes*) (EN 117 2013). L'ensemble de ces propriétés des différensts matériaux seront ensuite comparés à celles et d'échantillons de menuiseries en bois lamellé-collé fabriqués par la menuiserie CARAYON.

## Premiers résultats et discussions

Différentes modalités de composites ont ainsi été réalisés, avec différents rapports Fibres/Matrice, afin d'évaluer l'influence de ces ratios sur les propriétés des matériaux. Après leur mise en forme, la majorité des échantillons possèdent un aspect visuel de surface solide et lisse (Fig. 1, 2).

<figure><img src="image_238.png" /><figcaption>Fig. 1 : Aspect visuel du composite 80 % sciures – 20 % résine (WM)</figcaption></figure>

<figure><img src="image_239.png" /><figcaption>Fig. 2 : Aspect visuel du composite 26.6 % copeaux – 26.6 % sciures -26.6 % résidus agroalimentaires - 20 % résine (WM)</figcaption></figure>

Toutefois, certaines modalités de fabrication n'ont pas abouti à un matériau compact, et présentaient un aspect plus friable ou se sont même complètement fracturées lors du démoulage. Par ailleurs, les formulations contenant un pourcentage élevé (entre 90 et 60 % wt.) de résidus agroalimentaires ne permettent pas d'obtenir des matériaux avec tenue mécanique acceptable.

Des premiers essais mécaniques, de tests en flexion 3 points (NF EN 310 1993) ont été réalisées sur les différents composites fabriqués et sur des échantillons de bois lamellé-collé, utilisés comme référence. A ce stade, la résistance à la rupture des composites n'est pas encore satisfaisante (avec une valeur moyenne de 3 MPa) et les formulations doivent être optimisées.

## Conclusions et perspectives

De nombreuses formulations ont été réalisées, ce qui permet de mettre en avant les paramètres les plus importants à optimiser en vue de conférer au matériaux composites les propriétés requises. Les premiers essais mécaniques réalisés sur les composites sont encourageants, même si leurs propriétés ne sont pas encore équivalentes à celles des menuiseries en bois lamellé-collé. De nombreuses pistes d'étude sont envisagées pour s'en rapprocher au mieux ; comme de chercher à densifier nos matériaux, de modifier les ratios Fibres/Matrice, voir même augmenter le taux de résine qui à l'heure actuelle est faible (10-20 wt%).
## Remerciements

Les auteurs souhaitent remercier le Programme d'Excellence I-site montpelliérain pour l'attribution du financement « Companies on Campus » pour le projet RECOMPOSE, ainsi que le laboratoire d'excellence de l'Université de Montpellier, LabEx NUMEV pour son soutien financier au master sciences du bois, permettant aux étudiants de participer aux journées annuelles 2023 du GDR Sciences du Bois.

## Références

* EN 350 (2016) Durability of wood and wood-based products - Testing and classification of the durability to biological agents of wood and wood-based materials. European committee for standardization, Brussels, Belgium, pp. 71.

* EN 117 (2013) Wood preservatives – Determination of toxic values against Reticulitermes species (European termites) (Laboratory method). European committee for standardization, Brussels, Belgium, pp. 26.

* NF EN 310 (1993) Panneaux à base de bois – Détermination du module d'élasticité en flexion et de la résistance à la flexion.
## Remerciements

Les auteurs souhaitent remercier le Programme d'Excellence I-site montpelliérain pour l'attribution du financement « Companies on Campus » pour le projet RECOMPOSE, ainsi que le laboratoire d'excellence de l'Université de Montpellier, LabEx NUMEV pour son soutien financier au master sciences du bois, permettant aux étudiants de participer aux journées annuelles 2023 du GDR Sciences du Bois.

## Références

* EN 350 (2016) Durability of wood and wood-based products - Testing and classification of the durability to biological agents of wood and wood-based materials. European committee for standardization, Brussels, Belgium, pp. 71.

* EN 117 (2013) Wood preservatives – Determination of toxic values against Reticulitermes species (European termites) (Laboratory method). European committee for standardization, Brussels, Belgium, pp. 26.

* NF EN 310 (1993) Panneaux à base de bois – Détermination du module d'élasticité en flexion et de la résistance à la flexion.
# La plateforme SILVATECH, infrastructure scientifique collective

RUELLE Julien¹, ANGELI Nicolas¹, ROSE Christophe¹, GERARD Bastien¹

¹Université de Lorraine, AgroParisTech, INRAE, UMR Silva
julien.ruelle@inrae.fr

**Mots clefs** : Isotopie ; Chimie ; Microscopie ; Tomographie ; Micro-densitométrie ; Diffractométrie RX ; Histologie, Forêt-Bois

## Présentation de SILVATECH

La plateforme SILVATECH est une plateforme nationale dédiée à l'analyse des écosystèmes forestiers et du bois. La gamme de techniques et méthodes développées permet des approches intégrées des échelles moléculaires à la parcelle, et une capacité de décryptage des structures, propriétés et fonctions, de l'arbre dans son écosystème jusqu'au bois matériau.

SILVATECH est portée par l'UMR SILVA (1434) ainsi que l'UMR BEF (1138), l'UMR IAM (1136) et l'USC LERMAB (EA 4370) sous la tutelle d'INRAE, l'Université de Lorraine et AgroParisTech. Elle fait partie de l'Infrastructure de Recherche Forêt coordonnée par le département ECODIV d'INRAE et de Infrastructure Nationale de recherche pour la gestion adaptative des forêts IN-Sylva France.

SILVATECH apporte une expertise analytique et une capacité de développement aux unités de recherche régionales, nationales et internationales à travers un support renforcé aux programmes de recherche intégratifs (écologie, écophysiologie, biogéochimie, fonctionnement des écosystèmes forestiers-prairiaux-aquatiques, dendrométrie, anatomie et propriétés du bois, relations structure – propriétés, sciences du bois). Elle joue un rôle accru dans les réseaux nationaux et internationaux, les actions de formation régionales et européennes, l'attractivité auprès des chercheurs internationaux.

## Structure et outils disponibles

D'un point de vue fonctionnel, SILVATECH s'organise en 2 pôles techniques interconnectés :

### Pôle Isotopie-Chimie (IC)

Ce pôle s'articule autour des couplages de spectrométrie, chromatographie, isotopie, et plasma dédiés à l'analyse des molécules aux matrices complexes (bois, sève, sol eau). Le Tab. 1 résume la liste des services proposés.

### Pôle Imagerie-Mesures Multi-Modales (I3M)

On retrouve au sein de ce pôle des techniques d'imagerie haute-résolution électronique et confocale, cryomicroscopie-électronique, microanalyses X minérales, histologie et microscopie photonique, radiographie, tomographie et diffraction aux rayons X. Le Tab. 2 résume la liste des services proposés.

Ces deux pôles s'appuient également sur un pôle transversal de préparation des échantillons (microtomie et cryo-microtomie, lyophilisation, métallisation, broyages, micropesée, extractions) et de conception (bois, mécanique, impression additive).
# La plateforme SILVATECH, infrastructure scientifique collective

RUELLE Julien¹, ANGELI Nicolas¹, ROSE Christophe¹, GERARD Bastien¹

¹Université de Lorraine, AgroParisTech, INRAE, UMR Silva
julien.ruelle@inrae.fr

**Mots clefs** : Isotopie ; Chimie ; Microscopie ; Tomographie ; Micro-densitométrie ; Diffractométrie RX ; Histologie, Forêt-Bois

## Présentation de SILVATECH

La plateforme SILVATECH est une plateforme nationale dédiée à l'analyse des écosystèmes forestiers et du bois. La gamme de techniques et méthodes développées permet des approches intégrées des échelles moléculaires à la parcelle, et une capacité de décryptage des structures, propriétés et fonctions, de l'arbre dans son écosystème jusqu'au bois matériau.

SILVATECH est portée par l'UMR SILVA (1434) ainsi que l'UMR BEF (1138), l'UMR IAM (1136) et l'USC LERMAB (EA 4370) sous la tutelle d'INRAE, l'Université de Lorraine et AgroParisTech. Elle fait partie de l'Infrastructure de Recherche Forêt coordonnée par le département ECODIV d'INRAE et de Infrastructure Nationale de recherche pour la gestion adaptative des forêts IN-Sylva France.

SILVATECH apporte une expertise analytique et une capacité de développement aux unités de recherche régionales, nationales et internationales à travers un support renforcé aux programmes de recherche intégratifs (écologie, écophysiologie, biogéochimie, fonctionnement des écosystèmes forestiers-prairiaux-aquatiques, dendrométrie, anatomie et propriétés du bois, relations structure – propriétés, sciences du bois). Elle joue un rôle accru dans les réseaux nationaux et internationaux, les actions de formation régionales et européennes, l'attractivité auprès des chercheurs internationaux.

## Structure et outils disponibles

D'un point de vue fonctionnel, SILVATECH s'organise en 2 pôles techniques interconnectés :

### Pôle Isotopie-Chimie (IC)

Ce pôle s'articule autour des couplages de spectrométrie, chromatographie, isotopie, et plasma dédiés à l'analyse des molécules aux matrices complexes (bois, sève, sol eau). Le Tab. 1 résume la liste des services proposés.

### Pôle Imagerie-Mesures Multi-Modales (I3M)

On retrouve au sein de ce pôle des techniques d'imagerie haute-résolution électronique et confocale, cryomicroscopie-électronique, microanalyses X minérales, histologie et microscopie photonique, radiographie, tomographie et diffraction aux rayons X. Le Tab. 2 résume la liste des services proposés.

Ces deux pôles s'appuient également sur un pôle transversal de préparation des échantillons (microtomie et cryo-microtomie, lyophilisation, métallisation, broyages, micropesée, extractions) et de conception (bois, mécanique, impression additive).
<table><caption>Tab. 1 : Services proposés pour le pôle Isotopie-Chimie</caption><thead><tr><th>Type de service</th><th>Technologie</th><th>Méthodes/paramètres acquis</th></tr></thead><tbody><tr><td rowspan="4">Isotopie (Naturel/Enrichi)</td><td>Pyr-EA-IRMS (solide)</td><td>δ<sup>13</sup>C, δ<sup>15</sup>N, δD, δ<sup>18</sup>O</td></tr><tr><td>Pyr-EA-IRMS ou laser (liquide)</td><td>δD, δ<sup>18</sup>O</td></tr><tr><td>GA-IRMS (gaz)</td><td>δ<sup>13</sup>C-CO<sub>2</sub></td></tr><tr><td>ICP-MS (liquide)</td><td>δ<sup>44</sup>Ca, δ<sup>26</sup>Mg</td></tr><tr><td>Isotopie moléculaire (Naturel/Enrichi)</td><td>IC/GC-IRMS (molécules)</td><td>δ<sup>13</sup>C, δ<sup>15</sup>N</td></tr><tr><td rowspan="2">Analyses Elémentaires</td><td>EA (solide)</td><td>C, N, H, S</td></tr><tr><td>ICP-MS (liquide)</td><td>Al, Ba, Ca, Cd, Cr, Cu, Fe, Ga, Ge, K, Mg, Mn, Na, Ni, P, Pb, Rb, S, Si, Sr, Zn</td></tr><tr><td rowspan="2">Biochimie</td><td>IC (molécules)</td><td>Sucres solubles</td></tr><tr><td>Spectrophotométrie – colori-enzymatique (molécules)</td><td>Sucres solubles, amidons</td></tr></tbody></table>

<table><caption>Tab. 2 : Services proposés pour le pôle Imagerie-Mesures Multi-Modales</caption><thead><tr><th>Type de service</th><th>Technologie</th><th>Méthodes/paramètres acquis</th></tr></thead><tbody><tr><td rowspan="5">Microscopie électronique à balayage (MEB)</td><td>Conventionnelle</td><td>Haute résolution, cryo-méthodes, reconstruction d'images haute résolution</td></tr><tr><td>Pression contrôlée</td><td>Platine Peltier, reconstruction d'images</td></tr><tr><td>Pression étendue</td><td>EDS, WDS, microfluorescence X, cartographie élémentaire</td></tr><tr><td>Micro-analyse X</td><td>Optique-MEB, MEB-MEB, confocal-MEB</td></tr><tr><td>Microscopie corrélatif</td><td>Optique-MEB, MEB-MEB, confocal-MEB</td></tr><tr><td rowspan="3">Microscopie photonique</td><td>Station d'imagerie</td><td rowspan="3">Transmission, réflexion, mosaïque d'image, observation en profondeur de champ</td></tr><tr><td>AxioImager M2</td></tr><tr><td>MacroZoom</td></tr><tr><td rowspan="4">Histologie/préparation pour observations</td><td>Formation du bois</td><td>Carottage, inclusions, coupes et colorations au FAGSA sur microcarottes, acquisition d'images</td></tr><tr><td>Anatomie du bois, histologie végétales</td><td>Découpe, inclusions, réalisation de coupes et coloration, acquisition d'images</td></tr><tr><td>Accès aux outils de surfaçage et coupe</td><td>Cryotomie, microtomie, vibratomie</td></tr><tr><td>Lyophilisation</td><td>-</td></tr><tr><td>Microdensitométrie et fluorescence X</td><td>ITRAX</td><td>Carottage, usinage planches, radiographie, analyse densitométrique, microanalyse par fluorescence X</td></tr><tr><td>Tomographie Rayons-X</td><td>Scanner RX</td><td>Débits d'échantillons, débits rondelles sur billon, scans</td></tr><tr><td>Diffractométrie RX</td><td>Diffractométrie sur bois massif et poudre</td><td>Découpes plaquettes, angle de microfibrilles, mesure de la cristallinité sur poudre</td></tr></tbody></table>

## Accès

La **charte d'accès** à la plateforme SILVATECH, disponible en ligne (https://silvatech.isc.inrae.fr/Media/Files/general/charte-silvatech-2022), décrit les services proposés, la politique tarifaire associée, la politique de sécurité et d'accès aux données, les règles internes de fonctionnement, ainsi que les règles régissant la sécurité des personnes, des équipements, des échantillons et des données et les règles relatives aux citations et aux informations nécessaires à la prise en charge d'un projet.
<table><caption>Tab. 1 : Services proposés pour le pôle Isotopie-Chimie</caption><thead><tr><th>Type de service</th><th>Technologie</th><th>Méthodes/paramètres acquis</th></tr></thead><tbody><tr><td rowspan="4">Isotopie (Naturel/Enrichi)</td><td>Pyr-EA-IRMS (solide)</td><td>δ<sup>13</sup>C, δ<sup>15</sup>N, δD, δ<sup>18</sup>O</td></tr><tr><td>Pyr-EA-IRMS ou laser (liquide)</td><td>δD, δ<sup>18</sup>O</td></tr><tr><td>GA-IRMS (gaz)</td><td>δ<sup>13</sup>C-CO<sub>2</sub></td></tr><tr><td>ICP-MS (liquide)</td><td>δ<sup>44</sup>Ca, δ<sup>26</sup>Mg</td></tr><tr><td>Isotopie moléculaire (Naturel/Enrichi)</td><td>IC/GC-IRMS (molécules)</td><td>δ<sup>13</sup>C, δ<sup>15</sup>N</td></tr><tr><td rowspan="2">Analyses Elémentaires</td><td>EA (solide)</td><td>C, N, H, S</td></tr><tr><td>ICP-MS (liquide)</td><td>Al, Ba, Ca, Cd, Cr, Cu, Fe, Ga, Ge, K, Mg, Mn, Na, Ni, P, Pb, Rb, S, Si, Sr, Zn</td></tr><tr><td rowspan="2">Biochimie</td><td>IC (molécules)</td><td>Sucres solubles</td></tr><tr><td>Spectrophotométrie – colori-enzymatique (molécules)</td><td>Sucres solubles, amidons</td></tr></tbody></table>

<table><caption>Tab. 2 : Services proposés pour le pôle Imagerie-Mesures Multi-Modales</caption><thead><tr><th>Type de service</th><th>Technologie</th><th>Méthodes/paramètres acquis</th></tr></thead><tbody><tr><td rowspan="5">Microscopie électronique à balayage (MEB)</td><td>Conventionnelle</td><td>Haute résolution, cryo-méthodes, reconstruction d'images haute résolution</td></tr><tr><td>Pression contrôlée</td><td>Platine Peltier, reconstruction d'images</td></tr><tr><td>Pression étendue</td><td>EDS, WDS, microfluorescence X, cartographie élémentaire</td></tr><tr><td>Micro-analyse X</td><td>Optique-MEB, MEB-MEB, confocal-MEB</td></tr><tr><td>Microscopie corrélatif</td><td>Optique-MEB, MEB-MEB, confocal-MEB</td></tr><tr><td rowspan="3">Microscopie photonique</td><td>Station d'imagerie</td><td rowspan="3">Transmission, réflexion, mosaïque d'image, observation en profondeur de champ</td></tr><tr><td>AxioImager M2</td></tr><tr><td>MacroZoom</td></tr><tr><td rowspan="4">Histologie/préparation pour observations</td><td>Formation du bois</td><td>Carottage, inclusions, coupes et colorations au FAGSA sur microcarottes, acquisition d'images</td></tr><tr><td>Anatomie du bois, histologie végétales</td><td>Découpe, inclusions, réalisation de coupes et coloration, acquisition d'images</td></tr><tr><td>Accès aux outils de surfaçage et coupe</td><td>Cryotomie, microtomie, vibratomie</td></tr><tr><td>Lyophilisation</td><td>-</td></tr><tr><td>Microdensitométrie et fluorescence X</td><td>ITRAX</td><td>Carottage, usinage planches, radiographie, analyse densitométrique, microanalyse par fluorescence X</td></tr><tr><td>Tomographie Rayons-X</td><td>Scanner RX</td><td>Débits d'échantillons, débits rondelles sur billon, scans</td></tr><tr><td>Diffractométrie RX</td><td>Diffractométrie sur bois massif et poudre</td><td>Découpes plaquettes, angle de microfibrilles, mesure de la cristallinité sur poudre</td></tr></tbody></table>

## Accès

La **charte d'accès** à la plateforme SILVATECH, disponible en ligne (https://silvatech.isc.inrae.fr/Media/Files/general/charte-silvatech-2022), décrit les services proposés, la politique tarifaire associée, la politique de sécurité et d'accès aux données, les règles internes de fonctionnement, ainsi que les règles régissant la sécurité des personnes, des équipements, des échantillons et des données et les règles relatives aux citations et aux informations nécessaires à la prise en charge d'un projet.
## Contact et informations

<figure><img src="image_242.png" /></figure>

https://silvatech.isc.inrae.fr/

https://www6.inrae.fr/in-sylva-france/Services/In-lab/Silvatech

silvatech@inrae.fr
## Contact et informations

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silvatech@inrae.fr
# Projet FIXPIN : Mise en place d'un procédé thermique type industriel de contrôle de l'exsudation de la résine de Pin maritime (Pinus pinaster)

MEHATS Jérémy<fnref n="1" />, SANCHEZ Alexandre<fnref n="1" />, CABARET Thomas<fnref n="2" />, CASTETS Laurent<fnref n="3" />, ROBLES Eduardo<fnref n="1" />, CHARRIER Bertrand<fnref n="1" />

**Mots clefs** : Pin maritime, térébenthine, colophane, exsudation, chromatographie gazeuse, spectrométrie de masse.

## Introduction

La filière Bois est l'un des acteurs majeurs de la Nouvelle-Aquitaine de par ses 28 000 emplois directs et son chiffre d'affaires (CA) s'élevant à 2,5 milliards d'euros. En raison d'une concurrence accrue sur ses marchés depuis les années 90, le CA des produits issus du rabotage industriel du pin maritime (Pinus pinaster) décroit depuis une vingtaine d'année entrainant une perte de 50 % des volumes produits. Pour pallier à cette baisse, les marchés des bardages et des bois utilisés en extérieur sont apparus comme une solution attrayante. Cependant, le pin maritime peine à s'insérer dans ces secteurs en raison de divers facteurs, notamment les coûts de transformation élevés, le déclassement assez important des lames, etc.

A ceci, s'ajoute également l'exsudation de la résine qui est un phénomène naturel apparaissant dès lors que la température du bois mis en œuvre s'élève, comme lorsqu'il est exposé au soleil. Ce phénomène est d'autant plus répandu si les lames de bois utilisées possèdent un haut taux de duramen, naturellement riche en résine et extractibles, ou qui comportent également un nombre élevé de poches de résine ou de nœuds. Ce phénomène d'exsudation va souvent engendrer des défauts esthétiques sur le bois en raison des coulures de résine mais va également fragiliser les couches de produits finitions appliquées au matériaux, tels que les vernis ou les peintures. L'exsudation du bois de pin maritime représente donc un frein considérable à son usage en extérieur.

Le développement d'une stratégie de contrôle de cette exsudation a vu le jour au cours de la thèse de T. Cabaret entre 2015 et 2018, dans le cadre du projet Fixpin (Cabaret 2018a). L'objectif de ces travaux était de développer une méthode de contrôle de l'exsudation par le biais de séchages/traitements thermiques. Il a été montré que dans les coulures de résines sur du bois en extérieur, un fort taux de térébenthine était retrouvé. Cette dernière se présente normalement sous la forme d'un liquide limpide et est essentiellement composée de molécules volatiles : principalement des monoterpènes (α-pinène, β-pinène, etc). Elle agit au sein de l'arbre comme le solvant du second constituant de la résine, la colophane qui, lorsqu'elle est isolée, apparaît sous la forme d'un solide friable et collant de couleur jaune pâle. Cette matière est majoritairement constituée de composés terpéniques de masse molaire plus élevée, comme les acides résiniques (acide abiétique, acide pimarique, etc.). Des échantillons de résine ont été soumis à des traitements réalisés à différentes températures : basse (60 °C) et haute (90 °C), puis laissés à température ambiante pendant quelques mois. Les échantillons chauffés à 90 °C présentent un point de ramollissement autour de 25 °C et un taux de térébenthine élevé tandis

<footnote n="1">¹IPREM – Université de Pau et des Pays de l'Adour, E25 UPPA, CNRS, IPREM, Mont de Marsan, France</footnote>

<footnote n="2">²Protosphère, 4 petite rue des landes, 40000 Mont-de-Marsan</footnote>

<footnote n="3">³Gascogne Bois, Rte de Cap de Pin, 40210 Escource</footnote>

<footnote>jmehats@univ-pau.fr</footnote>
# Projet FIXPIN : Mise en place d'un procédé thermique type industriel de contrôle de l'exsudation de la résine de Pin maritime (Pinus pinaster)

MEHATS Jérémy<fnref n="1" />, SANCHEZ Alexandre<fnref n="1" />, CABARET Thomas<fnref n="2" />, CASTETS Laurent<fnref n="3" />, ROBLES Eduardo<fnref n="1" />, CHARRIER Bertrand<fnref n="1" />

**Mots clefs** : Pin maritime, térébenthine, colophane, exsudation, chromatographie gazeuse, spectrométrie de masse.

## Introduction

La filière Bois est l'un des acteurs majeurs de la Nouvelle-Aquitaine de par ses 28 000 emplois directs et son chiffre d'affaires (CA) s'élevant à 2,5 milliards d'euros. En raison d'une concurrence accrue sur ses marchés depuis les années 90, le CA des produits issus du rabotage industriel du pin maritime (Pinus pinaster) décroit depuis une vingtaine d'année entrainant une perte de 50 % des volumes produits. Pour pallier à cette baisse, les marchés des bardages et des bois utilisés en extérieur sont apparus comme une solution attrayante. Cependant, le pin maritime peine à s'insérer dans ces secteurs en raison de divers facteurs, notamment les coûts de transformation élevés, le déclassement assez important des lames, etc.

A ceci, s'ajoute également l'exsudation de la résine qui est un phénomène naturel apparaissant dès lors que la température du bois mis en œuvre s'élève, comme lorsqu'il est exposé au soleil. Ce phénomène est d'autant plus répandu si les lames de bois utilisées possèdent un haut taux de duramen, naturellement riche en résine et extractibles, ou qui comportent également un nombre élevé de poches de résine ou de nœuds. Ce phénomène d'exsudation va souvent engendrer des défauts esthétiques sur le bois en raison des coulures de résine mais va également fragiliser les couches de produits finitions appliquées au matériaux, tels que les vernis ou les peintures. L'exsudation du bois de pin maritime représente donc un frein considérable à son usage en extérieur.

Le développement d'une stratégie de contrôle de cette exsudation a vu le jour au cours de la thèse de T. Cabaret entre 2015 et 2018, dans le cadre du projet Fixpin (Cabaret 2018a). L'objectif de ces travaux était de développer une méthode de contrôle de l'exsudation par le biais de séchages/traitements thermiques. Il a été montré que dans les coulures de résines sur du bois en extérieur, un fort taux de térébenthine était retrouvé. Cette dernière se présente normalement sous la forme d'un liquide limpide et est essentiellement composée de molécules volatiles : principalement des monoterpènes (α-pinène, β-pinène, etc). Elle agit au sein de l'arbre comme le solvant du second constituant de la résine, la colophane qui, lorsqu'elle est isolée, apparaît sous la forme d'un solide friable et collant de couleur jaune pâle. Cette matière est majoritairement constituée de composés terpéniques de masse molaire plus élevée, comme les acides résiniques (acide abiétique, acide pimarique, etc.). Des échantillons de résine ont été soumis à des traitements réalisés à différentes températures : basse (60 °C) et haute (90 °C), puis laissés à température ambiante pendant quelques mois. Les échantillons chauffés à 90 °C présentent un point de ramollissement autour de 25 °C et un taux de térébenthine élevé tandis

<footnote n="1">¹IPREM – Université de Pau et des Pays de l'Adour, E25 UPPA, CNRS, IPREM, Mont de Marsan, France</footnote>

<footnote n="2">²Protosphère, 4 petite rue des landes, 40000 Mont-de-Marsan</footnote>

<footnote n="3">³Gascogne Bois, Rte de Cap de Pin, 40210 Escource</footnote>

<footnote>jmehats@univ-pau.fr</footnote>
que ceux chauffés à 60 °C possèdent un point de ramollissement supérieur à 60 °C et un taux de térébenthine plus faible. Dans les échantillons chauffés à 90 °C, la colophane agit comme un gel qui piège la térébenthine et l'empêche de s'évaporer (Cabaret et al 2018b). La différence de point de ramollissement entre les 2 échantillons chauffés est donc liée au taux de térébenthine résiduel présent dans la résine et il est donc nécessaire de l'évaporer afin de contrôler voire éradiquer le phénomène d'exsudation. Des planches de bois de pin maritime ont été soumises à des séchages à différentes températures (60, 90, 120 et 150 °C) puis à un test d'exsudation. Les deux premières températures ont été choisies car elles correspondent à celles couramment utilisées dans les séchoirs des scieries, les deux suivantes plus élevées permettent de se rapprocher de la température d'ébullition de la térébenthine (comprise entre 150 et 180 °C, INRS 2011). Les résultats ont montré que les planches ayant été séchées à 150 °C n'exsudaient pas pendant le test d'exsudation. De plus, elles présentent un taux de térébenthine de 5,0 ± 0,3 % contre 50 ± 1,5 % pour les planches avant traitement et 38.9 ± 2.0 %, 26.1 ± 7.3 %, 19.9 ± 4.7 % pour les planches traitées à 60, 90 et 120 °C respectivement (Cabaret et al 2019a, Cabaret et al 2019b).

Fort de ces résultats très prometteurs à l'échelle laboratoire, le projet Fixpin est né en 2019 avec
pour objectif d'aller plus loin dans le développement d'une méthode de contrôle de l'exsudation
de la résine, applicable à une échelle industrielle. Dans le cadre de ce projet, un travail
préliminaire et conséquent de quantification par spectroscopie proche infrarouge (SPIR ou
NIRS) de résine et d'essence de térébenthine au cœur de planches de pin maritime a été réalisé
par Rubini et al (2021). Ces travaux ont permis d'établir un profil de quantité de résine et
d'essence de térébenthine en fonction de la zone étudiée de la planche.

Le taux de térébenthine jouant un rôle crucial dans le phénomène d'exsudation, le procédé de séchage/traitement thermique mis en jeu doit pouvoir réunir les conditions nécessaires pour aboutir à son évaporation. Cela implique de pouvoir moduler la température mais également de jouer sur la pression qui, lorsqu'elle est réduite, permet d'abaisser le point d'ébullition de la térébenthine. Quatre campagnes d'essai de séchage à grande échelle ont été réalisées entre 2021 et 2023 selon 4 procédés : Air Chaud Climatisé (ACC, correspondant à un séchage industriel en scierie), séchage sous vide (SSV), traitement thermique haute température (THT) et brûlage du bois.

Le présent poster montre les résultats des différents traitement réalisés sur la composition chimique de la résine restante dans le bois et leurs effets sur le phénomène d'exsudation.

## Matériel et méthodes

### Thermotraitement (THT)

Le bois a été fourni par la société Gascogne Bois en mars 2023 : 6 palettes de bois sur liteaux de 2400*150*27 mm, soient 600 planches. Les planches ont été sélectionnées selon leur fortes teneurs en duramen, en poches de résine et en nœuds. Les planches ont été préalablement séchées selon la méthode pratiquée par Gascogne Bois, puis acheminées pour le thermotraitement chez la société Aprobois SCOP située à Carhaix-Plouguer (Finistère, Bretagne). Trois températures ont été étudiées : 140, 175 et 210 °C, appliquées dans un four type WDE-Maspell, sous vide garantissant ainsi l'inertage du procédé. Après traitement, les palettes ont été réacheminées vers la société Gascogne Bois St Symphorien (Gironde), puis un dépilage a été réalisé le 14 avril 2023 (étude macroscopique des planches sur la ligne de production et sélection des planches). 50 planches ont été collectées pour le THT à 210 °C, et 45 planches pour le THT à 175 °C et le THT à 140 °C.

### Séchage sous vide (SSV)
que ceux chauffés à 60 °C possèdent un point de ramollissement supérieur à 60 °C et un taux de térébenthine plus faible. Dans les échantillons chauffés à 90 °C, la colophane agit comme un gel qui piège la térébenthine et l'empêche de s'évaporer (Cabaret et al 2018b). La différence de point de ramollissement entre les 2 échantillons chauffés est donc liée au taux de térébenthine résiduel présent dans la résine et il est donc nécessaire de l'évaporer afin de contrôler voire éradiquer le phénomène d'exsudation. Des planches de bois de pin maritime ont été soumises à des séchages à différentes températures (60, 90, 120 et 150 °C) puis à un test d'exsudation. Les deux premières températures ont été choisies car elles correspondent à celles couramment utilisées dans les séchoirs des scieries, les deux suivantes plus élevées permettent de se rapprocher de la température d'ébullition de la térébenthine (comprise entre 150 et 180 °C, INRS 2011). Les résultats ont montré que les planches ayant été séchées à 150 °C n'exsudaient pas pendant le test d'exsudation. De plus, elles présentent un taux de térébenthine de 5,0 ± 0,3 % contre 50 ± 1,5 % pour les planches avant traitement et 38.9 ± 2.0 %, 26.1 ± 7.3 %, 19.9 ± 4.7 % pour les planches traitées à 60, 90 et 120 °C respectivement (Cabaret et al 2019a, Cabaret et al 2019b).

Fort de ces résultats très prometteurs à l'échelle laboratoire, le projet Fixpin est né en 2019 avec
pour objectif d'aller plus loin dans le développement d'une méthode de contrôle de l'exsudation
de la résine, applicable à une échelle industrielle. Dans le cadre de ce projet, un travail
préliminaire et conséquent de quantification par spectroscopie proche infrarouge (SPIR ou
NIRS) de résine et d'essence de térébenthine au cœur de planches de pin maritime a été réalisé
par Rubini et al (2021). Ces travaux ont permis d'établir un profil de quantité de résine et
d'essence de térébenthine en fonction de la zone étudiée de la planche.

Le taux de térébenthine jouant un rôle crucial dans le phénomène d'exsudation, le procédé de séchage/traitement thermique mis en jeu doit pouvoir réunir les conditions nécessaires pour aboutir à son évaporation. Cela implique de pouvoir moduler la température mais également de jouer sur la pression qui, lorsqu'elle est réduite, permet d'abaisser le point d'ébullition de la térébenthine. Quatre campagnes d'essai de séchage à grande échelle ont été réalisées entre 2021 et 2023 selon 4 procédés : Air Chaud Climatisé (ACC, correspondant à un séchage industriel en scierie), séchage sous vide (SSV), traitement thermique haute température (THT) et brûlage du bois.

Le présent poster montre les résultats des différents traitement réalisés sur la composition chimique de la résine restante dans le bois et leurs effets sur le phénomène d'exsudation.

## Matériel et méthodes

### Thermotraitement (THT)

Le bois a été fourni par la société Gascogne Bois en mars 2023 : 6 palettes de bois sur liteaux de 2400*150*27 mm, soient 600 planches. Les planches ont été sélectionnées selon leur fortes teneurs en duramen, en poches de résine et en nœuds. Les planches ont été préalablement séchées selon la méthode pratiquée par Gascogne Bois, puis acheminées pour le thermotraitement chez la société Aprobois SCOP située à Carhaix-Plouguer (Finistère, Bretagne). Trois températures ont été étudiées : 140, 175 et 210 °C, appliquées dans un four type WDE-Maspell, sous vide garantissant ainsi l'inertage du procédé. Après traitement, les palettes ont été réacheminées vers la société Gascogne Bois St Symphorien (Gironde), puis un dépilage a été réalisé le 14 avril 2023 (étude macroscopique des planches sur la ligne de production et sélection des planches). 50 planches ont été collectées pour le THT à 210 °C, et 45 planches pour le THT à 175 °C et le THT à 140 °C.

### Séchage sous vide (SSV)
160 planches en 2500*200*27 mm de bois vert ont été fournies le 30 mars 2023 par la société Labadie puis acheminées vers le séchoir (type WDE-Maspell) de la scierie Lesbats située à St-Perdon (Landes). Un séchage sous vide (température comprise entre 70 et 80 °C) a été réalisé, puis les planches ont été collectées le 17 mai 2023 après étude macroscopique.

## Brûlage du bois (BB)

La société NDB n'a pas souhaité communiquer sur les caractéristiques et paramètres techniques de son traitement de surface par brûlage puis finition huilée.

## Exsudation des planches traitées

Avant toutes analyses complémentaires, chaque planche collectée a été découpée afin de pouvoir passer le test d'exsudation. Un morceau de dimension 600*150*27 a ainsi été obtenu pour chaque planche étudiée. Ces échantillons ont été placés dans un dispositif appelé « exsudeuse », créé par T. Cabaret au cours de sa thèse en 2018 (Cabaret 2018a) (Fig. 1).

<figure><img src="image_243.png" /><figcaption>Fig. 1 : Dispositif d'exsudation ou « Exsudeuse »</figcaption></figure>

Cet appareillage permet d'élever la température des planches à l'aide de 10 ampoules infrarouge de 250 W. Ces dernières sont fixées sur une paroi en bois sur pied placée en face d'un support sur lequel peuvent être posées 12 planches à étudier. En changeant la distance entre les ampoules et le support, la température en surface et à cœur des planches peut ainsi être modulée.

## Carottage et broyage des échantillons à étudier

Afin d'analyser l'influence des séchages et des traitements thermiques appliqués sur les planches, des prélèvements d'échantillons ont été mis en place. Un carottage a donc été réalisé, 3 carottes de bois ont été prélevées à l'aide d'une scie cloche de 20 mm de diamètre sur chaque planche à étudier. Ces échantillons ont ensuite été acheminés vers les locaux de l'INRAE de Cestas Pierroton (Gironde). Un broyeur à billes de haute performance a permis d'obtenir des poudres d'une granulométrie inférieure à 60 mesh. Les poudres obtenues ont par la suite été mises en macération dans 10 mL d'acétone à température ambiante pendant 4 h pour obtenir un extrait, qui a ensuite été analysé par chromatographie.

## Analyses de chromatographie gazeuse couplée à la spectrométrie de masse

30 mg d'extrait de macération ont été solubilisés dans 4 mL d'un mélange de solvants (3 mL de méthanol et 1 mL d'acétone). Trois gouttes d'une solution de phénophtaléine (indicateur coloré, 1 %_m dans du méthanol) ont été ajoutées puis une solution d'hydroxyde de tétraméthylammonium (6 % dans méthanol) a été ajoutée jusqu'à coloration persistante de la solution à analyser (couleur variant du rose pour des échantillons neufs/récents/peu oxydés à rouge orangé pour des échantillons oxydés/traités thermiquement). Cette solution a ensuite été filtrée dans un vial d'analyse puis injectée dans l'appareil de chromatographie.
160 planches en 2500*200*27 mm de bois vert ont été fournies le 30 mars 2023 par la société Labadie puis acheminées vers le séchoir (type WDE-Maspell) de la scierie Lesbats située à St-Perdon (Landes). Un séchage sous vide (température comprise entre 70 et 80 °C) a été réalisé, puis les planches ont été collectées le 17 mai 2023 après étude macroscopique.

## Brûlage du bois (BB)

La société NDB n'a pas souhaité communiquer sur les caractéristiques et paramètres techniques de son traitement de surface par brûlage puis finition huilée.

## Exsudation des planches traitées

Avant toutes analyses complémentaires, chaque planche collectée a été découpée afin de pouvoir passer le test d'exsudation. Un morceau de dimension 600*150*27 a ainsi été obtenu pour chaque planche étudiée. Ces échantillons ont été placés dans un dispositif appelé « exsudeuse », créé par T. Cabaret au cours de sa thèse en 2018 (Cabaret 2018a) (Fig. 1).

<figure><img src="image_241.png" /><figcaption>Fig. 1 : Dispositif d'exsudation ou « Exsudeuse »</figcaption></figure>

Cet appareillage permet d'élever la température des planches à l'aide de 10 ampoules infrarouge de 250 W. Ces dernières sont fixées sur une paroi en bois sur pied placée en face d'un support sur lequel peuvent être posées 12 planches à étudier. En changeant la distance entre les ampoules et le support, la température en surface et à cœur des planches peut ainsi être modulée.

## Carottage et broyage des échantillons à étudier

Afin d'analyser l'influence des séchages et des traitements thermiques appliqués sur les planches, des prélèvements d'échantillons ont été mis en place. Un carottage a donc été réalisé, 3 carottes de bois ont été prélevées à l'aide d'une scie cloche de 20 mm de diamètre sur chaque planche à étudier. Ces échantillons ont ensuite été acheminés vers les locaux de l'INRAE de Cestas Pierroton (Gironde). Un broyeur à billes de haute performance a permis d'obtenir des poudres d'une granulométrie inférieure à 60 mesh. Les poudres obtenues ont par la suite été mises en macération dans 10 mL d'acétone à température ambiante pendant 4 h pour obtenir un extrait, qui a ensuite été analysé par chromatographie.

## Analyses de chromatographie gazeuse couplée à la spectrométrie de masse

30 mg d'extrait de macération ont été solubilisés dans 4 mL d'un mélange de solvants (3 mL de méthanol et 1 mL d'acétone). Trois gouttes d'une solution de phénophtaléine (indicateur coloré, 1 %_m dans du méthanol) ont été ajoutées puis une solution d'hydroxyde de tétraméthylammonium (6 % dans méthanol) a été ajoutée jusqu'à coloration persistante de la solution à analyser (couleur variant du rose pour des échantillons neufs/récents/peu oxydés à rouge orangé pour des échantillons oxydés/traités thermiquement). Cette solution a ensuite été filtrée dans un vial d'analyse puis injectée dans l'appareil de chromatographie.
Les analyses ont été réalisées sur un appareil de chromatographie Perkin Elmer Clarus 590 équipé d'une colonne capillaire et couplé à un spectromètre de masse Perkin Elmer Clarus SQ8S. Le détecteur est équipé d'une source d'ionisation par impact électronique avec une énergie de 70 eV. Les conditions suivantes ont été mises en place :

- Injecteur : volume d'injection : 1 µL, débit d'injection : 10 mL/min, gaz vecteur : hélium, température de l'injecteur : 300 °C

- Colonne : Elite-5MS longueur : 30 m, diamètre : 250 µm, épaisseur de film : 0,25 µm

- Four : rampe de 50 à 190 °C (8 °C/min), de 190 à 300 °C (15 °C/min) puis 300 °C / 10 min

- Spectromètre de masse : ligne de transfert : 200 °C, température de la source : 180 °C

## Résultats et discussions

La première observation pouvant être faite est l'influence de la température des séchages sur la couleur des planches comme le montre la photo en Fig.2 :

<figure><img src="image_244.png" /><figcaption>Fig. 2 : Photo des planches séchées et thermotraitées</figcaption></figure>

Le SSV et les THT à 140 et 175 °C semblent n'avoir que peu d'influence sur la couleur du bois contrairement au THT 210 °C, qui lui provoque un brunissement du bois. Les planches issues du THT à 140 °C présentent quant à elle un aspect de surface glacé qui en première hypothèse pourrait être de la colophane ayant migrée depuis le cœur du bois. Avant de poursuivre les caractérisations, les planches ont toutes été rabotées et la sciure récupérée pour des analyses complémentaires (non présentées ici). Les planches ont ensuite été placées dans l'exsudeuse pour réaliser le test d'exsudation (Tab. 1).

<table><caption>Tab. 1 : Résultats des tests d'exsudation en fonction du séchage/traitement thermique appliqué au bois</caption><thead><tr><th>Référence</th><th>AAC REF 80°C</th><th>ACC 55°C</th><th>ACC 55°C /80°C</th><th>ACC 50°C HR</th><th>ACC 50°C</th><th>SSV 80°C</th><th>THT 140°C</th><th>THT 175°C</th><th>THT 210°C</th><th>BB</th></tr></thead><tbody><tr><th>Niveau d'exsudation</th><td>+++</td><td>++</td><td>+++</td><td>++</td><td>++</td><td>+</td><td>-</td><td>0</td><td>0</td><td>+++</td></tr><tr><th>Echelle d'exsudation</th><td colspan="3">Tache brune</td><td colspan="2">Tache brune</td><td colspan="3">Tache brune</td><td colspan="2">Tache brune</td></tr><tr><th></th><td>0</td><td>-</td><td>-</td><td>+</td><td>+</td><td>++</td><td>++</td><td>+++</td><td>+++</td><td>+++</td></tr></tbody></table>

Les traitements ACC et BB semblent peu efficaces pour endiguer le phénomène d'exsudation puisque les planches ont présenté des coulures de résines plus ou moins importantes.
Les analyses ont été réalisées sur un appareil de chromatographie Perkin Elmer Clarus 590 équipé d'une colonne capillaire et couplé à un spectromètre de masse Perkin Elmer Clarus SQ8S. Le détecteur est équipé d'une source d'ionisation par impact électronique avec une énergie de 70 eV. Les conditions suivantes ont été mises en place :

- Injecteur : volume d'injection : 1 µL, débit d'injection : 10 mL/min, gaz vecteur : hélium, température de l'injecteur : 300 °C

- Colonne : Elite-5MS longueur : 30 m, diamètre : 250 µm, épaisseur de film : 0,25 µm

- Four : rampe de 50 à 190 °C (8 °C/min), de 190 à 300 °C (15 °C/min) puis 300 °C / 10 min

- Spectromètre de masse : ligne de transfert : 200 °C, température de la source : 180 °C

## Résultats et discussions

La première observation pouvant être faite est l'influence de la température des séchages sur la couleur des planches comme le montre la photo en Fig.2 :

<figure><img src="image_242.png" /><figcaption>Fig. 2 : Photo des planches séchées et thermotraitées</figcaption></figure>

Le SSV et les THT à 140 et 175 °C semblent n'avoir que peu d'influence sur la couleur du bois contrairement au THT 210 °C, qui lui provoque un brunissement du bois. Les planches issues du THT à 140 °C présentent quant à elle un aspect de surface glacé qui en première hypothèse pourrait être de la colophane ayant migrée depuis le cœur du bois. Avant de poursuivre les caractérisations, les planches ont toutes été rabotées et la sciure récupérée pour des analyses complémentaires (non présentées ici). Les planches ont ensuite été placées dans l'exsudeuse pour réaliser le test d'exsudation (Tab. 1).

<table><caption>Tab. 1 : Résultats des tests d'exsudation en fonction du séchage/traitement thermique appliqué au bois</caption><thead><tr><th>Référence</th><th>AAC REF 80°C</th><th>ACC 55°C</th><th>ACC 55°C /80°C</th><th>ACC 50°C HR</th><th>ACC 50°C</th><th>SSV 80°C</th><th>THT 140°C</th><th>THT 175°C</th><th>THT 210°C</th><th>BB</th></tr></thead><tbody><tr><th>Niveau d'exsudation</th><td>+++</td><td>++</td><td>+++</td><td>++</td><td>++</td><td>+</td><td>-</td><td>0</td><td>0</td><td>+++</td></tr><tr><th>Echelle d'exsudation</th><td colspan="3">Tache brune</td><td colspan="2">Tache brune</td><td colspan="3">Tache brune</td><td colspan="2">Tache brune</td></tr><tr><th></th><td>0</td><td>-</td><td>-</td><td>+</td><td>+</td><td>++</td><td>++</td><td>+++</td><td>+++</td><td>+++</td></tr></tbody></table>

Les traitements ACC et BB semblent peu efficaces pour endiguer le phénomène d'exsudation puisque les planches ont présenté des coulures de résines plus ou moins importantes.
Le SSV est plus efficace mais pas suffisant puisque des traces d'exsudation sont tout de même apparues. Les THT, quant à eux, ont été particulièrement efficaces puisque aucunes coulures de résine n'ont été observées après le test d'exsudation. Plus la température du traitement est élevée et plus le phénomène d'exsudation semble diminuer. Afin de rationaliser les résultats de ces tests, des analyses de chromatographie ont été réalisées avec pour objectif de suivre l'évolution du taux de térébenthine en fonction du traitement appliqué au bois.

Les chromatogrammes présentés en Fig. 3 montrent les effets des traitements thermiques : la zone à gauche correspond aux pics caractéristiques de l'essence de térébenthine. Plus la température du traitement est élevée et plus ces pics ont tendance à diminuer jusqu'à disparaître pour le THT 210 °C. La Fig. 4 montre l'évolution des taux en térébenthine, colophane et produits de dégradation. Le taux en térébenthine est clairement plus faible pour les THT 175 et 210 °C, passant de 5,2 ± 0,49 % à respectivement 2,69 ± 0,72 % et 0,57 ± 0,39 %.

<figure><img src="image_245.png" /><figcaption>Fig. 3 : Chromatogrammes GC-MS des macérats en fonction du séchage/traitement thermique appliqué au bois</figcaption></figure>

<figure><img src="image_246.png" /><figcaption>Fig. 4 : Evolution des taux en térébenthine, colophane et produits de dégradation en fonction du séchage/traitement thermique appliqué au bois (carottage, 27 mm)</figcaption></figure>

Bien qu'une migration de la résine ait lieu, créant un film en surface des planches, il semble que le traitement à 140 °C ne soit pas suffisant pour évaper efficacement la térébenthine. L'augmentation de la température à 175 ou 210 °C permet de passer au-delà du point d'ébullition de la térébenthine, facilitant ainsi son évaporation et permettant de diminuer sa
Le SSV est plus efficace mais pas suffisant puisque des traces d'exsudation sont tout de même apparues. Les THT, quant à eux, ont été particulièrement efficaces puisque aucunes coulures de résine n'ont été observées après le test d'exsudation. Plus la température du traitement est élevée et plus le phénomène d'exsudation semble diminuer. Afin de rationaliser les résultats de ces tests, des analyses de chromatographie ont été réalisées avec pour objectif de suivre l'évolution du taux de térébenthine en fonction du traitement appliqué au bois.

Les chromatogrammes présentés en Fig. 3 montrent les effets des traitements thermiques : la zone à gauche correspond aux pics caractéristiques de l'essence de térébenthine. Plus la température du traitement est élevée et plus ces pics ont tendance à diminuer jusqu'à disparaître pour le THT 210 °C. La Fig. 4 montre l'évolution des taux en térébenthine, colophane et produits de dégradation. Le taux en térébenthine est clairement plus faible pour les THT 175 et 210 °C, passant de 5,2 ± 0,49 % à respectivement 2,69 ± 0,72 % et 0,57 ± 0,39 %.

<figure><img src="image_243.png" /><figcaption>Fig. 3 : Chromatogrammes GC-MS des macérats en fonction du séchage/traitement thermique appliqué au bois</figcaption></figure>

<figure><img src="image_244.png" /><figcaption>Fig. 4 : Evolution des taux en térébenthine, colophane et produits de dégradation en fonction du séchage/traitement thermique appliqué au bois (carottage, 27 mm)</figcaption></figure>

Bien qu'une migration de la résine ait lieu, créant un film en surface des planches, il semble que le traitement à 140 °C ne soit pas suffisant pour évaper efficacement la térébenthine. L'augmentation de la température à 175 ou 210 °C permet de passer au-delà du point d'ébullition de la térébenthine, facilitant ainsi son évaporation et permettant de diminuer sa
quantité dans le bois. Un autre effet de l'augmentation de la température serait la diminution de la viscosité de la colophane avec pour conséquence une migration facilitée de la résine en dehors du bois sous l'effet du vide dynamique. Néanmoins, une température trop élevée aura également pour effet d'amorcer des réactions de dégradations chimiques et pourra aussi provoquer des déformations des planches. Le séchage sous vide a été réalisé sur du bois vert et non du bois séché. Les analyses montrent que ce séchage a permis de retirer une partie de la térébenthine présente dans les planches, cependant le taux reste suffisamment élevé pour que de la résine coule au cours du test d'exsudation.

Les différents résultats présentés montrent qu'il est possible de corréler la diminution du pourcentage en térébenthine dans le bois en fonction de la température de séchage ou de traitement, permettant ainsi de diminuer le phénomène d'exsudation, confirmant les conclusions de T. Cabaret. Il sera par la suite nécessaire de réaliser un test d'exsudation en condition réelles, en exposant des lames de bois au soleil en extérieur.

## Remerciements

Laurent CASTETS, la Direction et les équipes de production de Gascogne Bois, Clément L'HOSTIS, Claire GOURDET, Stéphane LEGAY, Patrice GARCIA (FCBA), Bertrand CHARRIER, Thomas CABARET, Peguy ENGOZOGHO, Morandise RUBINI, Léo LEROYER, Alexandre SANCHEZ, Jérémy MEHATS, Eduardo ROBLES, Hamza GARRAOUI (UPPA/IPREM Mont de Marsan), Patrick JOYET et Bureau d'Etudes (NEOCLIN), Florence ZARFDJIAN, la Direction et les équipes de production de Lesbats Scieries d'Aquitaine, Benoît DARICAU, la Direction et les équipes de production de la Scierie Labadie.

## Références

* Cabaret T. (2018a) L'exsudation de la résine dans le bois de pin maritime (Pinus pinaster) : étude et mise en place d'un système de prévention. Thèse de doctorat. Pau.

* Cabaret T., Boulicaud B., Chatet E., Charrier B. (2018b) Study of rosin softening point through thermal treatment for a better understanding of maritime pine exudation. Eur. J. Wood Prod. **76**, 1453-1459

* Cabaret T., Gardere T., Frances M., Leroyer L., Charrier B. (2019a) Measuring interactions between rosin and turpentine during the drying process for a better understanding of exudation in maritime pine wood used as outdoor siding. Industrial Crops and Products, **130**, 325-331

* Cabaret T., Mariet F., Li K., Leroyer L., Charrier B. (2019b) High temperature drying effect against resin exudation for maritime pine wood used as outdoor siding. Eur. J. Wood Prod. **77**, 673-680.

* INRS, Essence de térébenthine (FT 132). Généralités - Fiche toxicologique - INRS. 2011. https://www.inrs.fr/publications/bdd/fichetox/fiche.html?refINRS=FICHETOX_132

* Rubini M., Feuillerat L., Cabaret T., Leroyer L., Leneveu L., Charrier B. (2021) Comparison of the performances of handheld and benchtop near infrared spectrometers: Application on the quantification of chemical components in maritime pine (Pinus Pinaster) resin. Talanta, **221**, pp.121454.
quantité dans le bois. Un autre effet de l'augmentation de la température serait la diminution de la viscosité de la colophane avec pour conséquence une migration facilitée de la résine en dehors du bois sous l'effet du vide dynamique. Néanmoins, une température trop élevée aura également pour effet d'amorcer des réactions de dégradations chimiques et pourra aussi provoquer des déformations des planches. Le séchage sous vide a été réalisé sur du bois vert et non du bois séché. Les analyses montrent que ce séchage a permis de retirer une partie de la térébenthine présente dans les planches, cependant le taux reste suffisamment élevé pour que de la résine coule au cours du test d'exsudation.

Les différents résultats présentés montrent qu'il est possible de corréler la diminution du pourcentage en térébenthine dans le bois en fonction de la température de séchage ou de traitement, permettant ainsi de diminuer le phénomène d'exsudation, confirmant les conclusions de T. Cabaret. Il sera par la suite nécessaire de réaliser un test d'exsudation en condition réelles, en exposant des lames de bois au soleil en extérieur.

## Remerciements

Laurent CASTETS, la Direction et les équipes de production de Gascogne Bois, Clément L'HOSTIS, Claire GOURDET, Stéphane LEGAY, Patrice GARCIA (FCBA), Bertrand CHARRIER, Thomas CABARET, Peguy ENGOZOGHO, Morandise RUBINI, Léo LEROYER, Alexandre SANCHEZ, Jérémy MEHATS, Eduardo ROBLES, Hamza GARRAOUI (UPPA/IPREM Mont de Marsan), Patrick JOYET et Bureau d'Etudes (NEOCLIN), Florence ZARFDJIAN, la Direction et les équipes de production de Lesbats Scieries d'Aquitaine, Benoît DARICAU, la Direction et les équipes de production de la Scierie Labadie.

## Références

* Cabaret T. (2018a) L'exsudation de la résine dans le bois de pin maritime (Pinus pinaster) : étude et mise en place d'un système de prévention. Thèse de doctorat. Pau.

* Cabaret T., Boulicaud B., Chatet E., Charrier B. (2018b) Study of rosin softening point through thermal treatment for a better understanding of maritime pine exudation. Eur. J. Wood Prod. **76**, 1453-1459

* Cabaret T., Gardere T., Frances M., Leroyer L., Charrier B. (2019a) Measuring interactions between rosin and turpentine during the drying process for a better understanding of exudation in maritime pine wood used as outdoor siding. Industrial Crops and Products, **130**, 325-331

* Cabaret T., Mariet F., Li K., Leroyer L., Charrier B. (2019b) High temperature drying effect against resin exudation for maritime pine wood used as outdoor siding. Eur. J. Wood Prod. **77**, 673-680.

* INRS, Essence de térébenthine (FT 132). Généralités - Fiche toxicologique - INRS. 2011. https://www.inrs.fr/publications/bdd/fichetox/fiche.html?refINRS=FICHETOX_132

* Rubini M., Feuillerat L., Cabaret T., Leroyer L., Leneveu L., Charrier B. (2021) Comparison of the performances of handheld and benchtop near infrared spectrometers: Application on the quantification of chemical components in maritime pine (Pinus Pinaster) resin. Talanta, **221**, pp.121454.
# Dissolution de biopolymères et extraction avec des liquides ioniques biosourcés

Jean-Pierre Mbakidi¹, Mahasoa-Salina Souvenir Zafindrajaona¹,², Dalila Saaoui¹, Katia Bacha¹, Magdalena Bendova², Sandrine Bouquillon¹

¹Institut de Chimie Moléculaire de Reims UMR CNRS 7312 - Université de Reims
Champagne-Ardenne, Boîte n° 44, B.P. 1039, F-51687 Reims, France

²Institute of Chemical Process Fundamentals of the CAS (IPCF) - Rozvojová 135/1, 165 00 Prague 6, Czech Republic

jean-pierre.mbakidi@univ-reims.fr

**Mots clefs** : biomasse, cellulose, choline, dissolution, extraction, lignine, liquide ionique

## Contexte et objectif

Les solvants jouent un rôle important dans l'industrie chimique et sont au cœur de nombreuses applications telles que la formulation de pesticides, d'encres ou de peintures, les procédés industriels de nettoyage ou d'extraction des biomolécules (polymères ou principes actifs naturels), la synthèse et la séparation. L'épuisement des réserves fossiles et l'impact des émissions de CO₂ sur le changement climatique incitent au développement d'alternatives à l'utilisation de solvants pétrosourcés qui ont un impact très défavorable sur l'environnement et la santé. De ce fait, les fluides supercritiques et des solvants fluorés, appelés solvants verts, ou les liquides ioniques sont apparus comme une alternative capable de répondre à un grand nombre de spécifications requises dans diverses applications (Welton 2018).

Dans ce contexte lié aux questions sur le développement durable, à la disponibilité des matières premières d'origine pétrochimique et à la naturalité souhaitée par les consommateurs, le terme « biosourcé » apparaît de plus en plus. Dans ce projet, nous avons développé des liquides ioniques biosourcés, qui sont préparés selon plusieurs principes de chimie verte, à partir d'agroressources, alternatives innovantes en matière de sourcing (Fig. 1) (Mbakidi et Bouquillon 2020). Ces solvants présentent de faibles toxicités (éco- & cyto-toxicité) (Mbakidi et al. 2021) et peuvent être utilisés dans la dissolution (Mbakidi et al. 2022) (Fig. 2) ou l'extraction de biopolymères (cellulose ou lignine Kraft) à partir de sourcing végétal comme l'écorce de bois ou l'anas de lin. L'objectif final serait de les transformer pour pouvoir les utiliser dans la conception des nouveaux biomatériaux.

<figure><img src="image_247.png" /><figcaption>Fig. 1 : Synthèse des liquides ioniques biosourcés</figcaption></figure>
# Dissolution de biopolymères et extraction avec des liquides ioniques biosourcés

Jean-Pierre Mbakidi¹, Mahasoa-Salina Souvenir Zafindrajaona¹,², Dalila Saaoui¹, Katia Bacha¹, Magdalena Bendova², Sandrine Bouquillon¹

¹Institut de Chimie Moléculaire de Reims UMR CNRS 7312 - Université de Reims
Champagne-Ardenne, Boîte n° 44, B.P. 1039, F-51687 Reims, France

²Institute of Chemical Process Fundamentals of the CAS (IPCF) - Rozvojová 135/1, 165 00 Prague 6, Czech Republic

jean-pierre.mbakidi@univ-reims.fr

**Mots clefs** : biomasse, cellulose, choline, dissolution, extraction, lignine, liquide ionique

## Contexte et objectif

Les solvants jouent un rôle important dans l'industrie chimique et sont au cœur de nombreuses applications telles que la formulation de pesticides, d'encres ou de peintures, les procédés industriels de nettoyage ou d'extraction des biomolécules (polymères ou principes actifs naturels), la synthèse et la séparation. L'épuisement des réserves fossiles et l'impact des émissions de CO₂ sur le changement climatique incitent au développement d'alternatives à l'utilisation de solvants pétrosourcés qui ont un impact très défavorable sur l'environnement et la santé. De ce fait, les fluides supercritiques et des solvants fluorés, appelés solvants verts, ou les liquides ioniques sont apparus comme une alternative capable de répondre à un grand nombre de spécifications requises dans diverses applications (Welton 2018).

Dans ce contexte lié aux questions sur le développement durable, à la disponibilité des matières premières d'origine pétrochimique et à la naturalité souhaitée par les consommateurs, le terme « biosourcé » apparaît de plus en plus. Dans ce projet, nous avons développé des liquides ioniques biosourcés, qui sont préparés selon plusieurs principes de chimie verte, à partir d'agroressources, alternatives innovantes en matière de sourcing (Fig. 1) (Mbakidi et Bouquillon 2020). Ces solvants présentent de faibles toxicités (éco- & cyto-toxicité) (Mbakidi et al. 2021) et peuvent être utilisés dans la dissolution (Mbakidi et al. 2022) (Fig. 2) ou l'extraction de biopolymères (cellulose ou lignine Kraft) à partir de sourcing végétal comme l'écorce de bois ou l'anas de lin. L'objectif final serait de les transformer pour pouvoir les utiliser dans la conception des nouveaux biomatériaux.

<figure><img src="image_245.png" /><figcaption>Fig. 1 : Synthèse des liquides ioniques biosourcés</figcaption></figure>
<figure><img src="image_248.png" /><figcaption>Fig. 2 : Dissolution de la lignine Kraft à 100 °C dans les différents liquides ioniques (Lis)</figcaption></figure>

## Matériel et méthode

La lignine est dissoute pendant 1 h dans les différents liquides ioniques, ensuite elle est regénérée sans modification chimique (confirmé par infrarouge) après une addition d'eau dans le milieu ionique.

## Résultats et discussion

La Fig. 3 regroupe les résultats de dissolution de la lignine kraft (en % massique) obtenus avec différents liquides ioniques biosourcés. Les résultats montrent que l'ensemble des liquides ioniques biosourcés dissolvent efficacement la lignine kraft avec des pourcentages de dissolution comprise entre 25 % et 65 %. En outre, la Fig. 3 indique que les liquides ioniques dérivés de choline estérifiés présentant un anion lévulinate ([Chol - Cn]Lev.) permettent une meilleure dissolution de la lignine que ceux avec un anion lactate ([Chol - Cn]Lac.). Ce résultat peut s'expliquer par le caractère plus basique apporté par l'anion lévulinate (pKa = 4,6) par rapport à l'anion lactate (pKa = 3,9) ; ce qui améliore l'interaction du liquide ionique avec le biopolymère (lignine). On observe également qu'avec les esters de choline à courte chaîne carbonée ([Chol – C6]Lev et ([Chol – C8]Lev) qui sont beaucoup moins visqueux que ceux à longue chaîne carbonée nous arrivons à dissoudre jusqu'à 65 % en masse de lignine Kraft.

<figure><img src="image_249.png" /><figcaption>Fig. 3 : Pourcentage massique de dissolution de la lignine Kraft à 100 °C dans les différents liquides ioniques (Lis)</figcaption></figure>

Dissolution efficace de
la lignine jusqu' à 65%
(masse)

## Conclusion et perspectives

De nouveaux liquides ioniques à base de choline ont été synthétisés grâce à un procédé en trois étapes. L'ensemble de ces liquides ioniques biosourcés présentent d'excellentes propriétés de
<figure><img src="image_246.png" /><figcaption>Fig. 2 : Dissolution de la lignine Kraft à 100 °C dans les différents liquides ioniques (Lis)</figcaption></figure>

## Matériel et méthode

La lignine est dissoute pendant 1 h dans les différents liquides ioniques, ensuite elle est regénérée sans modification chimique (confirmé par infrarouge) après une addition d'eau dans le milieu ionique.

## Résultats et discussion

La Fig. 3 regroupe les résultats de dissolution de la lignine kraft (en % massique) obtenus avec différents liquides ioniques biosourcés. Les résultats montrent que l'ensemble des liquides ioniques biosourcés dissolvent efficacement la lignine kraft avec des pourcentages de dissolution comprise entre 25 % et 65 %. En outre, la Fig. 3 indique que les liquides ioniques dérivés de choline estérifiés présentant un anion lévulinate ([Chol - Cn]Lev.) permettent une meilleure dissolution de la lignine que ceux avec un anion lactate ([Chol - Cn]Lac.). Ce résultat peut s'expliquer par le caractère plus basique apporté par l'anion lévulinate (pKa = 4,6) par rapport à l'anion lactate (pKa = 3,9) ; ce qui améliore l'interaction du liquide ionique avec le biopolymère (lignine). On observe également qu'avec les esters de choline à courte chaîne carbonée ([Chol – C6]Lev et ([Chol – C8]Lev) qui sont beaucoup moins visqueux que ceux à longue chaîne carbonée nous arrivons à dissoudre jusqu'à 65 % en masse de lignine Kraft.

<figure><img src="image_247.png" /><figcaption>Fig. 3 : Pourcentage massique de dissolution de la lignine Kraft à 100 °C dans les différents liquides ioniques (Lis)</figcaption></figure>

Dissolution efficace de
la lignine jusqu' à 65%
(masse)

## Conclusion et perspectives

De nouveaux liquides ioniques à base de choline ont été synthétisés grâce à un procédé en trois étapes. L'ensemble de ces liquides ioniques biosourcés présentent d'excellentes propriétés de
dissolution de la lignine. En particulier la combinaise d'une chaine carbonnée courte (C6 ou C8) sur les esters de choline avec un anion lévulinate favorise une meilleure dissolution du biopolymère (lignine).

Dans la suite de nos travaux nous envisageons d'extraire sélectivement la lignine à partir des écorces du bois de Douglas ; ce travail est en cours.

## Remerciements

Nous remercions l'URCA et le FEDER (Programme d'Excellence Amisolver) pour les bourses post-doctorales (D.S. et J.P.M.) et le soutien financier ainsi que la SATT Nord pour le fonctionnement et le soutien financier d'un poste d'ingénieur (J.P.M.).

## Références

Mbakidi J.-P., Barjhoux I., Aguibi K., Geffard A., Rioult D., Palos Ladeiro M., Bouquillon S. (2021), Synthesis of New Betaine-Based Ionic Liquids by Using a “One-Pot” Amidation Process and Evaluation of Their Ecotoxicity through a New Method Involving a Hemocyte-Based Bioassay. ACS Sustainable Chem. Eng., 9, 15427.

Mbakidi J.-P., Bouquillon S. (2020) PCT/EP2020/070365

Mbakidi J.-P., Kerkache A., Lazar F., Bouquillon S. (2022) Dissolution of Cellulose and Lignin with Biobased Ionic Liquids. J. Solution Chem., 51(3):1.

Welton T. (2018) Ionic liquids: a brief history, Biophysical Reviews, 10, 691-706.
dissolution de la lignine. En particulier la combinaise d'une chaine carbonnée courte (C6 ou C8) sur les esters de choline avec un anion lévulinate favorise une meilleure dissolution du biopolymère (lignine).

Dans la suite de nos travaux nous envisageons d'extraire sélectivement la lignine à partir des écorces du bois de Douglas ; ce travail est en cours.

### Remerciements

Nous remercions l'URCA et le FEDER (Programme d'Excellence Amisolver) pour les bourses post-doctorales (D.S. et J.P.M.) et le soutien financier ainsi que la SATT Nord pour le fonctionnement et le soutien financier d'un poste d'ingénieur (J.P.M.).

### Références

Mbakidi J.-P., Barjhoux I., Aguibi K., Geffard A., Rioult D., Palos Ladeiro M., Bouquillon S. (2021), Synthesis of New Betaine-Based Ionic Liquids by Using a “One-Pot” Amidation Process and Evaluation of Their Ecotoxicity through a New Method Involving a Hemocyte-Based Bioassay. ACS Sustainable Chem. Eng., 9, 15427.

Mbakidi J.-P., Bouquillon S. (2020) PCT/EP2020/070365

Mbakidi J.-P., Kerkache A., Lazar F., Bouquillon S. (2022) Dissolution of Cellulose and Lignin with Biobased Ionic Liquids. J. Solution Chem., 51(3):1.

Welton T. (2018) Ionic liquids: a brief history, Biophysical Reviews, 10, 691-706.
# Experimental measure of the memory strain of wood sample during drying

STÉPHAN Antoine¹, PERRÉ Patrick², L’HOSTIS Clément³, RÉMOND Romain¹

¹LERMAB, Université de Lorraine, 27 rue Philippe Séguin, 88000 Épinal, France

²LGPM, CentraleSupélec, Centre Européen de Biotechnologies et de Bioéconomie (CEBB), Université Paris-Saclay, 3 rue des Rouges Terres, 51110 Pomacle, France

³FCBA, 10 rue Galilée, 77420 Champs-sur-Marne, France

antoine.stephan@univ-lorraine.fr

**Key words:** mechano-sorption; viscoelasticity; wood drying; stress relaxation; beech; RT plan

## Context and objectives

As the industrial drying of wood is a very high consuming stage the integration of renewable energies and heat recovery in the process could reduce its cost and environmental impact. Beside the traditional fuel boilers or nuclear electricity used as heat source, the renewable energy and energy recovery (EnR&R) are intermittent and often at a low exergy. These characteristics could have an important effect on the internal stress and deformation of the drying wood. If the viscoelasticity of the wood may be inhibited by the low temperature, the mechanosorptive creep could be activated by the cyclic variations of moisture content of wood. This mechanism could reduce internal stress, which allows a higher drying rate with no loss of dried product quality. The mechanosorptive effect have been observed by Armstrong and Kingston (1960) and further studied until now. A rheological model of this phenomena has been proposed under several forms (Leicester 1971, Ranta-Maunus 1975, Grossman 1976, Hunt 1984, Bazant 1985, Colmar et al. 2014).

Several devices were built to measure the strain and stress of wood samples with moisture variations and under load. They were oriented for structural beams or for thin samples of wood, with load parallel to grain (Hunt 1984, Navi et al. 2002, Randriambololona 2003, Dubois et al. 2005) or perpendicular (Schniewind 1966, Toratti and Svensson 2000) to grain. The drying of originally wet wood under tensile load has been studied in the grain direction (Dubois et al. 2005). In this work, an original apparatus has been designed to evaluate the memory deformation during drying of a hardwood sample with constrained shrinkage in a direction perpendicular to the grain.

## Material and methods

### Apparatus and operation principle

The first apparatus consists of a two-pronged fork milled in a single aluminium plate with a thin prong that is considered as a cantilever beam, and a parallel thick prong that is seen as infinite rigid body (Fig. 1). A movable blocking member (the B-element in Fig. 1) can be attached on the fork device to reduce the length between the fixed end and the free end of the cantilever beam. It thus modifying the stiffness of the beam. To easily analyse the relation between beam's deflection and loading the experiences have been made in the elastic domain. Only small deflections have been occurred, and the beam is considered slender as its length to height ratio is greater than 10; in such case the shear deformations were not taken into account and the mechanical analysis could be simplified. The fork force-displacement calibration curve has been established by measuring the displacement of the fork via a linear variation differential transducer (LVDT, C-element in Fig. 1) for several known weights placed at the free end.
# Experimental measure of the memory strain of wood sample during drying

STÉPHAN Antoine¹, PERRÉ Patrick², L’HOSTIS Clément³, RÉMOND Romain¹

¹LERMAB, Université de Lorraine, 27 rue Philippe Séguin, 88000 Épinal, France

²LGPM, CentraleSupélec, Centre Européen de Biotechnologies et de Bioéconomie (CEBB), Université Paris-Saclay, 3 rue des Rouges Terres, 51110 Pomacle, France

³FCBA, 10 rue Galilée, 77420 Champs-sur-Marne, France

antoine.stephan@univ-lorraine.fr

**Key words:** mechano-sorption; viscoelasticity; wood drying; stress relaxation; beech; RT plan

## Context and objectives

As the industrial drying of wood is a very high consuming stage the integration of renewable energies and heat recovery in the process could reduce its cost and environmental impact. Beside the traditional fuel boilers or nuclear electricity used as heat source, the renewable energy and energy recovery (EnR&R) are intermittent and often at a low exergy. These characteristics could have an important effect on the internal stress and deformation of the drying wood. If the viscoelasticity of the wood may be inhibited by the low temperature, the mechanosorptive creep could be activated by the cyclic variations of moisture content of wood. This mechanism could reduce internal stress, which allows a higher drying rate with no loss of dried product quality. The mechanosorptive effect have been observed by Armstrong and Kingston (1960) and further studied until now. A rheological model of this phenomena has been proposed under several forms (Leicester 1971, Ranta-Maunus 1975, Grossman 1976, Hunt 1984, Bazant 1985, Colmar et al. 2014).

Several devices were built to measure the strain and stress of wood samples with moisture variations and under load. They were oriented for structural beams or for thin samples of wood, with load parallel to grain (Hunt 1984, Navi et al. 2002, Randriambololona 2003, Dubois et al. 2005) or perpendicular (Schniewind 1966, Toratti and Svensson 2000) to grain. The drying of originally wet wood under tensile load has been studied in the grain direction (Dubois et al. 2005). In this work, an original apparatus has been designed to evaluate the memory deformation during drying of a hardwood sample with constrained shrinkage in a direction perpendicular to the grain.

## Material and methods

### Apparatus and operation principle

The first apparatus consists of a two-pronged fork milled in a single aluminium plate with a thin prong that is considered as a cantilever beam, and a parallel thick prong that is seen as infinite rigid body (Fig. 1). A movable blocking member (the B-element in Fig. 1) can be attached on the fork device to reduce the length between the fixed end and the free end of the cantilever beam. It thus modifying the stiffness of the beam. To easily analyse the relation between beam's deflection and loading the experiences have been made in the elastic domain. Only small deflections have been occurred, and the beam is considered slender as its length to height ratio is greater than 10; in such case the shear deformations were not taken into account and the mechanical analysis could be simplified. The fork force-displacement calibration curve has been established by measuring the displacement of the fork via a linear variation differential transducer (LVDT, C-element in Fig. 1) for several known weights placed at the free end.
<figure><img src="image_250.png" /><figcaption>Fig. 1 : Schematic cut of the “Fork” apparatus composed of an aluminum fork (A), a movable blocking member (B), an LVDT (C) and a sample (D) screwed to the free end of the fork.</figcaption></figure>

Clamps were screwed to the end of the beam and to the support to hold a wood sample (the D-element in Fig. 1). A thin rubber pad was placed between the sample and the clamps to maximize contact, even with dimensional variations of the sample. The other side of the sample is in contact with an abrasive sheet glued to the beam or support. No slippage of the sample was observed during the tests in this configuration.

As the moisture content of the wood sample changes, the wood material will shrink or swell, causing displacement of the end of the aluminium beam. The wood sample is then in a constrained shrinkage or swelling configuration. Measurement of beam displacement provides both the strain of the wood sample, and the force applied to the wood sample via the fork force-displacement calibration curve. One LVDT (OP/6/G from Solartron Metrology, UK) was used to measure the fork deformation (C-element in Fig. 1).

In parallel with the fork test, another simple device with two additional LVDTs (DFg2.5 and DFg5 from Solartron) measures the swelling/shrinkage of the cross section of a twin wood sample. It allows to measure the section changes of the sample in a free shrinkage or free swelling configuration.

The experiment was placed in a climate chamber that controls humidity and temperature of the surrounding air.

In the tests presented in this work, the sample was placed and clamped on the fork device in the green state. As a result, a constrained shrinkage occurs during drying and the sample is subjected to tensile stress throughout the test. The conditions inside the climatic chamber were measured by an SHT85 (Sensirion, Switzerland). The signals coming from the LVDT was acquired by a Digital Acquisition Centrale 34970A (Keysight Technologies, California). The measurements were recorded in a PC program developed with Labview.

### Wood sampling

Three twin samples were cut into a beech log in green state, which never entered the hygroscopic domain. The log was quarter sawn prior to the sample cut. The samples were 75 mm long in the radial direction, 10 mm wide in the tangential direction, and 3 mm thick in the longitudinal direction. Due to the small length of the sample in the grain direction, it was assumed that there was no moisture gradient within the material. Indeed, the moisture transfer coefficient is much higher compared to that in the cross-grain direction.

The first of them has been reduced from both ends to have a length of 50 mm in the radial direction; it was the sample for free shrinkage and swelling measurement. It had the same length
<figure><img src="image_248.png" /><figcaption>Fig. 1 : Schematic cut of the “Fork” apparatus composed of an aluminum fork (A), a movable blocking member (B), an LVDT (C) and a sample (D) screwed to the free end of the fork.</figcaption></figure>

Clamps were screwed to the end of the beam and to the support to hold a wood sample (the D-element in Fig. 1). A thin rubber pad was placed between the sample and the clamps to maximize contact, even with dimensional variations of the sample. The other side of the sample is in contact with an abrasive sheet glued to the beam or support. No slippage of the sample was observed during the tests in this configuration.

As the moisture content of the wood sample changes, the wood material will shrink or swell, causing displacement of the end of the aluminium beam. The wood sample is then in a constrained shrinkage or swelling configuration. Measurement of beam displacement provides both the strain of the wood sample, and the force applied to the wood sample via the fork force-displacement calibration curve. One LVDT (OP/6/G from Solartron Metrology, UK) was used to measure the fork deformation (C-element in Fig.1).

In parallel with the fork test, another simple device with two additional LVDTs (DFg2.5 and DFg5 from Solartron) measures the swelling/shrinkage of the cross section of a twin wood sample. It allows to measure the section changes of the sample in a free shrinkage or free swelling configuration.

The experiment was placed in a climate chamber that controls humidity and temperature of the surrounding air.

In the tests presented in this work, the sample was placed and clamped on the fork device in the green state. As a result, a constrained shrinkage occurs during drying and the sample is subjected to tensile stress throughout the test. The conditions inside the climatic chamber were measured by an SHT85 (Sensirion, Switzerland). The signals coming from the LVDT was acquired by a Digital Acquisition Centrale 34970A (Keysight Technologies, California). The measurements were recorded in a PC program developed with Labview.

## Wood sampling

Three twin samples were cut into a beech log in green state, which never entered the hygroscopic domain. The log was quarter sawn prior to the sample cut. The samples were 75 mm long in the radial direction, 10 mm wide in the tangential direction, and 3 mm thick in the longitudinal direction. Due to the small length of the sample in the grain direction, it was assumed that there was no moisture gradient within the material. Indeed, the moisture transfer coefficient is much higher compared to that in the cross-grain direction.

The first of them has been reduced from both ends to have a length of 50 mm in the radial direction; it was the sample for free shrinkage and swelling measurement. It had the same length
as the distance between the clamps of the fork in idle state. The second sample has been clamped in the fork test. The third sample has been tested on tensile device to determine the module of elasticity in green state. Then it was placed in the same climatic chamber with the other two samples.

## Measure of strains

The swelling and shrinking coefficients were assumed to be the same for all twin samples. It was then possible to determine the stress inside the sample in the fork:

$$ \sigma(t) = \frac{F(t)}{A(t)} \qquad (1) $$

where $F(t)$ is the force applied to the sample at time $t$ and $A(t)$ the area of the cross section of the wood sample at the same time $t$ (TL plan). The latter is determined using the free shrinkage and swelling test bench, which gives the deformations of the TL plan during the experiment.

The strain in the radial direction to the sample section was considered as follows:

$$ \varepsilon_{tot} = \varepsilon_{el} + \varepsilon_{shsw} + \varepsilon_{ms+ve} \qquad (2) $$

The strain due to swelling and shrinkage $\varepsilon_{shsw}$ was calculated using the following Eq. 3 :

$$ \varepsilon_{shsw}(t) = \frac{\Delta l_{shsw}(t)}{l_{shsw,0}} \qquad (3) $$

where $\Delta l_{shsw}$ is the displacement of the twin sample in the radial direction and $l_{shsw,0}$ is the initial length of the twin sample in the radial direction.

The elastic strain $\varepsilon_{el}$ is calculated with the one-dimensional form of Hooke's law as follows:

$$ \varepsilon_{el}(t) = \frac{\sigma(t)}{E} \qquad (4) $$

Where $\sigma$ was calculated in Eq. 1 and $E$ is the module of elasticity of the sample measured in air dried state, at the end of the experiment, by tensile test.

Since

$$ \varepsilon_{tot}(t) = \frac{\Delta l(t)}{l_{tot,0}} \qquad (5) $$

where $l_{tot,0}$ is the initial length of the sample between the fork clamps, and $\Delta l$ the variation of the sample length.

It was then possible to isolate the memory strain $\varepsilon_{ms+ve}$, the strain due to viscoelastic and mechanosorptive behavior of the material from Eq. 2 and Eqs. 3, 4 and 5.

## Results and discussion

The conditions applied (Fig. 2) were chosen to maximise the memory strain, in particular the mechanosorptive part due to the low temperature, which cannot activate the viscoelastic behaviour. Some cyclic moisture variations were applied, to obtain a stress relaxation, as well as moisture variations with some moisture content that had never been seen before.
as the distance between the clamps of the fork in idle state. The second sample has been clamped in the fork test. The third sample has been tested on tensile device to determine the module of elasticity in green state. Then it was placed in the same climatic chamber with the other two samples.

## Measure of strains

The swelling and shrinking coefficients were assumed to be the same for all twin samples. It was then possible to determine the stress inside the sample in the fork:

$$ \sigma(t) = \frac{F(t)}{A(t)} \qquad (1) $$

where $F(t)$ is the force applied to the sample at time $t$ and $A(t)$ the area of the cross section of the wood sample at the same time $t$ (TL plan). The latter is determined using the free shrinkage and swelling test bench, which gives the deformations of the TL plan during the experiment.

The strain in the radial direction to the sample section was considered as follows:

$$ \varepsilon_{tot} = \varepsilon_{el} + \varepsilon_{shsw} + \varepsilon_{ms+ve} \qquad (2) $$

The strain due to swelling and shrinkage $\varepsilon_{shsw}$ was calculated using the following Eq. 3 :

$$ \varepsilon_{shsw}(t) = \frac{\Delta l_{shsw}(t)}{l_{shsw,0}} \qquad (3) $$

where $\Delta l_{shsw}$ is the displacement of the twin sample in the radial direction and $l_{shsw,0}$ is the initial length of the twin sample in the radial direction.

The elastic strain $\varepsilon_{el}$ is calculated with the one-dimensional form of Hooke's law as follows:

$$ \varepsilon_{el}(t) = \frac{\sigma(t)}{E} \qquad (4) $$

Where $\sigma$ was calculated in Eq. 1 and $E$ is the module of elasticity of the sample measured in air dried state, at the end of the experiment, by tensile test.

Since

$$ \varepsilon_{tot}(t) = \frac{\Delta l(t)}{l_{tot,0}} \qquad (5) $$

where $l_{tot,0}$ is the initial length of the sample between the fork clamps, and $\Delta l$ the variation of the sample length.

It was then possible to isolate the memory strain $\varepsilon_{ms+ve}$, the strain due to viscoelastic and mechanosorptive behavior of the material from Eq. 2 and Eqs. 3, 4 and 5.

## Results and discussion

The conditions applied (Fig. 2) were chosen to maximise the memory strain, in particular the mechanosorptive part due to the low temperature, which cannot activate the viscoelastic behaviour. Some cyclic moisture variations were applied, to obtain a stress relaxation, as well as moisture variations with some moisture content that had never been seen before.
<figure><img src="image_251.png" /><figcaption>Fig. 2 : Evolution of the boundary conditions in the climate chamber</figcaption></figure>

The different strains obtained are shown in Fig. 3. The shrinkage strain is the major contributor to the total deformation. Shrinkage is constrained by the fork, the total deformation of the sample is then lower, with a small amount of elastic strain and a large amount of memory strain. This strain seems to tend to a limit, that might take into account the mechanosorptive creep limit (Hunt and Shelton 1988). The moisture content step at around 100 hours was supposed to entail an important mechanosorptive deformation because the new MC had never been seen before, as between 0 and 40 hours, which is not the case.

<figure><img src="image_252.png" /><figcaption>Fig. 3 : Evolution of the different contributions to the total strain measured on the sample placed in the fork device.</figcaption></figure>

The evolution of the stress (Fig. 4) shows a slight relaxation with the cyclic moisture variations. In the hypothesis of a tensile strength of 7 MPa for beech in the radial direction (Ehrhart et al. 2018), the maximum stress applied to the wood sample was less than 40 % of this value, which could suggest that the viscoelasticity had a linear behavior during the test (Mukudai 1983).

## Conclusion and perspectives

Using an original apparatus, the viscoelastic and mechanosorptive contribution to the total creep of a wood sample under stress has been successfully isolated. Originally in green state, the wood sample discovered for the first time the hygroscopic domain and moisture contents never
<figure><img src="image_249.png" /><figcaption>Fig. 2 : Evolution of the boundary conditions in the climate chamber</figcaption></figure>

The different strains obtained are shown in Fig. 3. The shrinkage strain is the major contributor to the total deformation. Shrinkage is constrained by the fork, the total deformation of the sample is then lower, with a small amount of elastic strain and a large amount of memory strain. This strain seems to tend to a limit, that might take into account the mechanosorptive creep limit (Hunt and Shelton 1988). The moisture content step at around 100 hours was supposed to entail an important mechanosorptive deformation because the new MC had never been seen before, as between 0 and 40 hours, which is not the case.

<figure><img src="image_250.png" /><figcaption>Fig. 3 : Evolution of the different contributions to the total strain measured on the sample placed in the fork device.</figcaption></figure>

The evolution of the stress (Fig. 4) shows a slight relaxation with the cyclic moisture variations. In the hypothesis of a tensile strength of 7 MPa for beech in the radial direction (Ehrhart et al. 2018), the maximum stress applied to the wood sample was less than 40 % of this value, which could suggest that the viscoelasticity had a linear behavior during the test (Mukudai 1983).

## Conclusion and perspectives

Using an original apparatus, the viscoelastic and mechanosorptive contribution to the total creep of a wood sample under stress has been successfully isolated. Originally in green state, the wood sample discovered for the first time the hygroscopic domain and moisture contents never
seen before; this situation produced slight stress relaxations for each cyclic moisture variation and a more important strain when new moisture contents were encountered. This test should be performed for different hardwood species, load amplitudes and orientations in order to have representative values of the hygroactivated strain that could be compared with a rheological model. The separation of the viscoelastic and mechanosorptive contribution in the memory strain could benefit to the model improvement but requires further investigations as they act together during the test and are both hygroactivated. The work goes further in this direction to adapt a computational model coupled with an optimization code, with the aim of generating drying schedules adapted to intermittent energies.

<figure><img src="image_253.png" /><figcaption>Fig. 4 : Evolution of the stress in the sample placed in the “fork” device.</figcaption></figure>

## Acknowledgements

ADEME is a partner of the project and co-finances with FCBA a scholarship for a thesis whose subject is to take advantage of fluctuating energy for the wood drying process by using an intelligent control system.

## References

* Armstrong LD., Kingston RST (1960) Effect of moisture changes on creep in wood, Nature, 185(4716), 862-863.

* Bažant ZP (1985) Constitutive equation of wood at variable humidity and temperature, Wood science and Technology, 19(2), 159-177.

* Colmars J, Dubois F, Gril J (2014) One-dimensional discrete formulation of a hygrolock model for wood hyromechanics, Mechanics of Time-Dependent Materials, vol. 18, pp. 309-328.

* Dubois F, Randriambololona H, Petit C (2005) Creep in wood under variable climate conditions: numerical modeling and experimental validation, Mechanics of Time-Dependent Materials, 9, 173-202.

* Ehrhart T, Steiger R, Palma P, Frangi A (2018) Estimation of the tensile strength of European beech timber boards based on density, dynamic modulus of elasticity and local fibre orientation, 6 p.

* Grossman PUA (1976) Requirements for a model that exhibits mechano-sorptive behaviour, Wood science and technology, 10(3), 163-168.
seen before; this situation produced slight stress relaxations for each cyclic moisture variation and a more important strain when new moisture contents were encountered. This test should be performed for different hardwood species, load amplitudes and orientations in order to have representative values of the hygroactivated strain that could be compared with a rheological model. The separation of the viscoelastic and mechanosorptive contribution in the memory strain could benefit to the model improvement but requires further investigations as they act together during the test and are both hygroactivated. The work goes further in this direction to adapt a computational model coupled with an optimization code, with the aim of generating drying schedules adapted to intermittent energies.

<figure><img src="image_251.png" /><figcaption>Fig. 4 : Evolution of the stress in the sample placed in the “fork” device.</figcaption></figure>

## Acknowledgements

ADEME is a partner of the project and co-finances with FCBA a scholarship for a thesis whose subject is to take advantage of fluctuating energy for the wood drying process by using an intelligent control system.

## References

* Armstrong LD., Kingston RST (1960) Effect of moisture changes on creep in wood, Nature, 185(4716), 862-863.

* Bažant ZP (1985) Constitutive equation of wood at variable humidity and temperature, Wood science and Technology, 19(2), 159-177.

* Colmars J, Dubois F, Gril J (2014) One-dimensional discrete formulation of a hygrolock model for wood hyromechanics, Mechanics of Time-Dependent Materials, vol. 18, pp. 309-328.

* Dubois F, Randriambololona H, Petit C (2005) Creep in wood under variable climate conditions: numerical modeling and experimental validation, Mechanics of Time-Dependent Materials, 9, 173-202.

* Ehrhart T, Steiger R, Palma P, Frangi A (2018) Estimation of the tensile strength of European beech timber boards based on density, dynamic modulus of elasticity and local fibre orientation, 6 p.

* Grossman PUA (1976) Requirements for a model that exhibits mechano-sorptive behaviour, Wood science and technology, 10(3), 163-168.
Hunt DG (1984) Creep trajectories for beech during moisture changes under load, Journal of materials science, 19, 1456-1467.

Leicester RH (1971) A rheological model for mechano-sorptive deflections of beams, Wood Science and technology, 5(3), 211-220.

Mukudai J (1983) Evaluation of linear and non-linear viscoelastic bending loads of wood as a function of prescribed deflections, Wood Science and Technology, 17(3), 203-216. Navi, P, Pittet, V, Plummer, CJG (2002) Transient moisture effects on wood creep, Wood Science and Technology, 36(6), 447-462.

Randriambololona H (2003) Modélisation du comportement différé du bois en environnement variable, Limoges, Faculté des Sciences et Techniques, Ecole Doctorale Science, Technologie et Santé.

Ranta-Maunus A (1975) The viscoelasticity of wood at varying moisture content, Wood science and technology, 9(3), 189-205.

Schniewind AP (1966) Über den Einfluß von Feuchtigkeitsänderungen auf das Kriechen von Buchenholz quer zur Faser unter Berücksichtigung von Temperatur und Temperaturänderungen, Holz als Roh-und Werkstoff, 24(3), 87-98.

Toratti T, Svensson S (2000) Mechano-sorptive experiments perpendicular to grain under tensile and compressive loads, Wood Science and Technology, 34(4), 317-326.
Hunt DG (1984) Creep trajectories for beech during moisture changes under load, Journal of materials science, 19, 1456-1467.

Leicester RH (1971) A rheological model for mechano-sorptive deflections of beams, Wood Science and technology, 5(3), 211-220.

Mukudai J (1983) Evaluation of linear and non-linear viscoelastic bending loads of wood as a function of prescribed deflections, Wood Science and Technology, 17(3), 203-216. Navi, P, Pittet, V, Plummer, CJG (2002) Transient moisture effects on wood creep, Wood Science and Technology, 36(6), 447-462.

Randriambololona H (2003) Modélisation du comportement différé du bois en environnement variable, Limoges, Faculté des Sciences et Techniques, Ecole Doctorale Science, Technologie et Santé.

Ranta-Maunus A (1975) The viscoelasticity of wood at varying moisture content, Wood science and technology, 9(3), 189-205.

Schniewind AP (1966) Über den Einfluß von Feuchtigkeitsänderungen auf das Kriechen von Buchenholz quer zur Faser unter Berücksichtigung von Temperatur und Temperaturänderungen, Holz als Roh-und Werkstoff, 24(3), 87-98.

Toratti T, Svensson S (2000) Mechano-sorptive experiments perpendicular to grain under tensile and compressive loads, Wood Science and Technology, 34(4), 317-326.
# Évaluation des propriétés de transfert d'humidité par analyse inverse de la cinétique de séchage d'une pile de bois dans un séchoir industriel

SIMO-TAGNE Merlin<fnref n="1" />, STÉPHAN Antoine<fnref n="1" />, PERRÉ Patrick<fnref n="2" />,<fnref n="3" />, L’HOSTIS Clément<fnref n="4" />,
RÉMOND Romain<fnref n="1" />

**Mots clefs** : Séchage industriel ; approche déterministe ; perméabilité liquide ; coefficient de diffusion

## Contexte et objectifs

Le séchage du bois d'œuvre est une étape indispensable pour amener le bois à son humidité d'utilisation. Durant ce processus, plusieurs paramètres doivent être contrôlés afin d'assurer la rapidité de l'opération, la qualité des produits et la maîtrise du coût du séchage. Selon l'essence de bois et l'épaisseur, des conduites empiriques ont été proposées dans la littérature (Aléon 2012, Joly et More-Chevalier 1980). Réduire l'énergie consommée lors de cette opération est un besoin prégnant tout en conservant les autres attentes de l'opérateur en termes de qualité, coût et durée.

L'évolution des moyens de calculs et le caractère prédictif des outils de simulation numérique du séchage permettent désormais d'espérer placer l'approche déterministe au cœur du processus de décision de la conduite de séchage du bois d'œuvre. Pour cela, il est nécessaire que l'outil numérique puisse connaitre d'où l'on part, i.e. les spécificités et caractéristiques des piles de bois, qui ont leur authenticité propre en terme de cartographie des débits dans la pile, d'humidité initiale, etc. Le travail récent de Ouertani et al. (2023a) a montré que le code *TransPore* (Perré et Turner 1999) pouvait, par analyse inverse, estimer des paramètres de transfert à partir de la cinétique de séchage au niveau du cœur de la planche. Dans ce travail, la mesure a été effectuée avec un densitomètre à rayons-X et selon un protocole qui ne peut être appliqué qu'en laboratoire. Au niveau des séchoirs industriels, la cinétique de séchage de la charge de bois est décrite par le suivi de l'humidité locale d'une dizaine de planches, jugées représentatives de la charge de bois. L'humidité est mesurée par méthode résistive avec des sondes enfoncées dans les planches à des épaisseurs données. Les sondes résistives ont du mal à donner des informations justes dans le domaine non hygroscopique du bois et les fluctuations rapides de la température de l'air de séchage amplifient l'erreur sur la valeur donnée par les sondes d'humidité (L'Hostis et al. 2020).

Le travail présenté ici vise à confronter cette approche à la réalité des conditions industrielles en tentant d'utiliser le code pour déterminer la perméabilité liquide ($K_L$) et le coefficient de diffusion massique de l'eau liée ($D_b$) par analyse inverse des cinétiques de séchage de planches instrumentées. Ici nous nous situons à une étape intermédiaire, échelle semi-industrielle, avec un protocole de mesures intermédiaire entre le laboratoire et l'industrie. L'objectif ultime serait que le code puisse apprendre à partir des données collectées par les sondes résistives pour ensuite choisir les conditions optimales à appliquer dans le séchoir afin de satisfaire les attentes

<footnote n="1">¹Université de Lorraine, INRAE, LERMAB, F-88000 Epinal, France</footnote>

<footnote n="2">²Université Paris-Saclay, CentraleSupélec, LGPM, Gif-sur-Yvette, France</footnote>

<footnote n="3">³Université Paris-Saclay, CentraleSupélec, LGPM Centre Européen de Biotechnologie et de Bioéconomie (CEBB), Université Paris-Saclay, Pomacle, France</footnote>

<footnote n="4">⁴FCBA, Bordeaux, France</footnote>

<footnote>merlin.simo-tagne@univ-lorraine.fr</footnote>
# Évaluation des propriétés de transfert d'humidité par analyse inverse de la cinétique de séchage d'une pile de bois dans un séchoir industriel

SIMO-TAGNE Merlin<fnref n="1" />, STÉPHAN Antoine<fnref n="1" />, PERRÉ Patrick<fnref n="2" />,<fnref n="3" />, L’HOSTIS Clément<fnref n="4" />,
RÉMOND Romain<fnref n="1" />

**Mots clefs** : Séchage industriel ; approche déterministe ; perméabilité liquide ; coefficient de diffusion

## Contexte et objectifs

Le séchage du bois d'œuvre est une étape indispensable pour amener le bois à son humidité d'utilisation. Durant ce processus, plusieurs paramètres doivent être contrôlés afin d'assurer la rapidité de l'opération, la qualité des produits et la maîtrise du coût du séchage. Selon l'essence de bois et l'épaisseur, des conduites empiriques ont été proposées dans la littérature (Aléon 2012, Joly et More-Chevalier 1980). Réduire l'énergie consommée lors de cette opération est un besoin prégnant tout en conservant les autres attentes de l'opérateur en termes de qualité, coût et durée.

L'évolution des moyens de calculs et le caractère prédictif des outils de simulation numérique du séchage permettent désormais d'espérer placer l'approche déterministe au cœur du processus de décision de la conduite de séchage du bois d'œuvre. Pour cela, il est nécessaire que l'outil numérique puisse connaitre d'où l'on part, i.e. les spécificités et caractéristiques des piles de bois, qui ont leur authenticité propre en terme de cartographie des débits dans la pile, d'humidité initiale, etc. Le travail récent de Ouertani et al. (2023a) a montré que le code *TransPore* (Perré et Turner 1999) pouvait, par analyse inverse, estimer des paramètres de transfert à partir de la cinétique de séchage au niveau du cœur de la planche. Dans ce travail, la mesure a été effectuée avec un densitomètre à rayons-X et selon un protocole qui ne peut être appliqué qu'en laboratoire. Au niveau des séchoirs industriels, la cinétique de séchage de la charge de bois est décrite par le suivi de l'humidité locale d'une dizaine de planches, jugées représentatives de la charge de bois. L'humidité est mesurée par méthode résistive avec des sondes enfoncées dans les planches à des épaisseurs données. Les sondes résistives ont du mal à donner des informations justes dans le domaine non hygroscopique du bois et les fluctuations rapides de la température de l'air de séchage amplifient l'erreur sur la valeur donnée par les sondes d'humidité (L'Hostis et al. 2020).

Le travail présenté ici vise à confronter cette approche à la réalité des conditions industrielles en tentant d'utiliser le code pour déterminer la perméabilité liquide ($K_L$) et le coefficient de diffusion massique de l'eau liée ($D_b$) par analyse inverse des cinétiques de séchage de planches instrumentées. Ici nous nous situons à une étape intermédiaire, échelle semi-industrielle, avec un protocole de mesures intermédiaire entre le laboratoire et l'industrie. L'objectif ultime serait que le code puisse apprendre à partir des données collectées par les sondes résistives pour ensuite choisir les conditions optimales à appliquer dans le séchoir afin de satisfaire les attentes

<footnote n="1">¹Université de Lorraine, INRAE, LERMAB, F-88000 Epinal, France</footnote>

<footnote n="2">²Université Paris-Saclay, CentraleSupélec, LGPM, Gif-sur-Yvette, France</footnote>

<footnote n="3">³Université Paris-Saclay, CentraleSupélec, LGPM Centre Européen de Biotechnologie et de Bioéconomie (CEBB), Université Paris-Saclay, Pomacle, France</footnote>

<footnote n="4">⁴FCBA, Bordeaux, France</footnote>

<footnote>merlin.simo-tagne@univ-lorraine.fr</footnote>
de l'opérateur sur la qualité, la durée, le coût et la consommation énergétique de l'opération de séchage.

## Matériel et méthode

Le séchoir semi industriel de FCBA (Fig. 1a) a été utilisé pour sécher une pile de planche. C'est un séchoir à air chaud climatisé constitué (1) de batteries de chauffe, (2) de ventilateurs assurant le passage de l'air dans à travers la pile, (3) des extracteurs constitués de petits ventilateurs positionnés proche des clapets qui facilitent l'évacuation de l'air humide de la chambre de séchage, (4) de rails et d'un peson permettant respectivement le positionnement du chargement et la mesure de la perte de masse lors du séchage de la charge de bois, (5) d'un déflecteur qui concentre le flux d'air sur la hauteur de la pile et (6) des capteurs, sondes résistives de mesure d'humidité du bois, des psychromètres pour mesurer l'humidité dans l'air, des PT100 et thermocouples pour mesurer respectivement la température dans l'air et dans le bois. Les dimensions intérieures du séchoir sont de 2,7 m de long, 2,4 m de large et 2,8 m de haut avec une épaisseur des parois de 0,15 m. Deux compteurs d'énergie équipent le séchoir, l'un pour suivre l'énergie consommée par les ventilateurs et l'autre celle des batteries de chauffe.

<figure><img src="image_254.png" /><figcaption>Fig. 1 : Séchoir semi-industriel de FCBA: (a) et cartographie de la pile de bois (b)</figcaption></figure>

Dans notre expérience, 62 planches de bois de hêtre dépéri forment la pile de bois, dont 8 portent des sondes d'humidité, positionnées comme l'indique la Fig. 1b (références HB en vert). Le débit de chaque planche est relevé, ainsi que leurs dimensions et leurs masses initiale et finale (i.e. avant et après séchage). A la fin du séchage la teneur en eau à cœur est mesurée par méthode résistive sur toutes les planches. En supposant une humidité homogène à la fin du cycle, cette mesure permet avec la perte de masse mesurée de remonter à l'humidité initiale moyenne de chaque planche. La Fig. 2 présente l'évolution des conditions de séchage imposées (Fig. 2a), et de la cinétique de séchage des 8 planches suivies (Fig. 2b). Les dimensions des 68 planches testées sont de 2 m de long, 0.16 m de large et 56 ±1 mm d'épaisseur. Les sondes d'humidité sont enfoncées à cœur dans les 8 planches étudiées. Les baguettes utilisées ont une épaisseur de 30 mm en moyenne.

Nous avons déterminé en laboratoire (LERMaB-Epinal) la perméabilité liquide et le coefficient de diffusion massique de l'eau liée sur des rondelles tirées des 8 planchettes suivies ci-dessus. Les dimensions des éprouvettes obtenues étaient de 68,5±0,5 mm de diamètre et 8,5±0,5 mm d'épaisseur. Deux à trois échantillons ont été découpés par planche. Les mesures de la perméabilité liquide et de la diffusivité massique de l'eau liée ont été effectuées sur les mêmes échantillons respectivement suivant les méthodes « ALU-CHA » (Perré et Agoua 2002) et
de l'opérateur sur la qualité, la durée, le coût et la consommation énergétique de l'opération de séchage.

## Matériel et méthode

Le séchoir semi industriel de FCBA (Fig. 1a) a été utilisé pour sécher une pile de planche. C'est un séchoir à air chaud climatisé constitué (1) de batteries de chauffe, (2) de ventilateurs assurant le passage de l'air dans à travers la pile, (3) des extracteurs constitués de petits ventilateurs positionnés proche des clapets qui facilitent l'évacuation de l'air humide de la chambre de séchage, (4) de rails et d'un peson permettant respectivement le positionnement du chargement et la mesure de la perte de masse lors du séchage de la charge de bois, (5) d'un déflecteur qui concentre le flux d'air sur la hauteur de la pile et (6) des capteurs, sondes résistives de mesure d'humidité du bois, des psychromètres pour mesurer l'humidité dans l'air, des PT100 et thermocouples pour mesurer respectivement la température dans l'air et dans le bois. Les dimensions intérieures du séchoir sont de 2,7 m de long, 2,4 m de large et 2,8 m de haut avec une épaisseur des parois de 0,15 m. Deux compteurs d'énergie équipent le séchoir, l'un pour suivre l'énergie consommée par les ventilateurs et l'autre celle des batteries de chauffe.

<figure><img src="image_252.png" /><figcaption>Fig. 1 : Séchoir semi-industriel de FCBA: (a) et cartographie de la pile de bois (b)</figcaption></figure>

Dans notre expérience, 62 planches de bois de hêtre dépéri forment la pile de bois, dont 8 portent des sondes d'humidité, positionnées comme l'indique la Fig. 1b (références HB en vert). Le débit de chaque planche est relevé, ainsi que leurs dimensions et leurs masses initiale et finale (i.e. avant et après séchage). A la fin du séchage la teneur en eau à cœur est mesurée par méthode résistive sur toutes les planches. En supposant une humidité homogène à la fin du cycle, cette mesure permet avec la perte de masse mesurée de remonter à l'humidité initiale moyenne de chaque planche. La Fig. 2 présente l'évolution des conditions de séchage imposées (Fig. 2a), et de la cinétique de séchage des 8 planches suivies (Fig. 2b). Les dimensions des 68 planches testées sont de 2 m de long, 0.16 m de large et 56 ±1 mm d'épaisseur. Les sondes d'humidité sont enfoncées à cœur dans les 8 planches étudiées. Les baguettes utilisées ont une épaisseur de 30 mm en moyenne.

Nous avons déterminé en laboratoire (LERMaB-Epinal) la perméabilité liquide et le coefficient de diffusion massique de l'eau liée sur des rondelles tirées des 8 planchettes suivies ci-dessus. Les dimensions des éprouvettes obtenues étaient de 68,5±0,5 mm de diamètre et 8,5±0,5 mm d'épaisseur. Deux à trois échantillons ont été découpés par planche. Les mesures de la perméabilité liquide et de la diffusivité massique de l'eau liée ont été effectuées sur les mêmes échantillons respectivement suivant les méthodes « ALU-CHA » (Perré et Agoua 2002) et